Выполнил студент Тихов И В Проверил преподаватель Катайцева

Выполнил студент: Тихов И. В. Проверил преподаватель: Катайцева Н. М.

ЧТО ТАКОЕ КОММУТАЦИЯ? Коммутация — процессы, происходящие в первый момент времени после переключения в электрических цепях при замыканиях и размыканиях различных участков цепи; Коммутация — процесс переключения направления тока в коллекторных электродвигателях и генератора;

РЕОСТАТНО-КОНТАКТОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ Реостатно-контакторная система управления (сокр. РКСУ) — комплекс электромеханического оборудования, предназначенного для регулирования тока в обмотках тяговых электродвигателей (ТЭД) подвижного состава метрополитена, трамвая, троллейбуса и железных дорог.

Существуют три метода управления коллекторным электродвигателем — изменение напряжения на якоре, изменение сопротивления цепи якоря, изменение потока возбуждения. Обычно на подвижном составе используются два, иногда три способа.

Имея несколько двигателей, можно регулировать напряжение на них, изменяя схему соединения. Если при напряжении в контактной сети 1 киловольт соединить два двигателя последовательно, то на каждый придётся по 500 вольт, если же параллельно, то напряжение удвоится и составит 1 к. В, следовательно, удвоится и скорость транспортного средства. Такой метод экономичен (не используется никаких дополнительных аппаратов, кроме выполняющих переключение контакторов) и поэтому применяется в основном на электровозах, где установлено много мощных двигателей. Например, на электровозе ЧС 7, предназначенном для работы на линиях, электрифицированных по системе с напряжением 3 к. В, установлено 8 тяговых двигателей на номинальное напряжение 1, 5 к. В каждый. Возможны три схемы их соединения: последовательное соединение — все восемь двигателей последовательно, напряжение на каждом составляет 3000/8=375 В; последовательно-параллельное (оно же сериесно-параллельное, лат. series — «последовательность» ) — две параллельных цепи по четыре последовательно соединённых двигателя в каждой, на каждом двигателе 3000/4=750 В; параллельное соединение (параллельным называется условно, ибо настоящее параллельное подключение двигателей на напряжение 1, 5 к. В к сети на 3 к. В невозможно) — четыре цепи по два последовательно соединённых двигателя, на каждом двигателе 3000/2=1500 В.

Второй метод регулирования — изменение сопротивления якорной цепи — осуществляется вводом в цепь якоря балластных сопротивлений, объединённых в пусковой или, в случае, если на транспортном средстве имеется динамическое торможение, пуско-тормозной реостат. Реостат может быть выполнен как отдельными резисторами, которые переключаются с помощью контакторов, так и единым аппаратом. Такой аппарат установлен на трамвае CKD Tatra T 3, состоит из 99 -ти расположенных по кругу медных контактов (пальцев) с припаянными к ним М-образными резисторами и скользящего по контактам медного ролика, приводимого в движение электродвигателем.

Ввиду того, что при реостатном пуске энергия рассеивается на реостате согласно формуле P=I 2*R, где I — ток двигателя, R — сопротивление реостата, P — рассеиваемая мощность, этот вид пуска считается неэкономичным. Кроме того, нагрев резисторов может привести к их перегоранию. Поэтому длительная езда транспортного средства на реостатных позициях реостатного контроллера не допускается, а часто предусмотрен ещё и активный обдув сопротивлений — например, специальным вентилятором обдуваются ускоритель трамвая Tatra T 3, реостаты электровозов ЧС 7 и ВЛ 82, а на троллейбусах Зи. У-9 и БТЗ-5276 -04 охладивший реостаты воздух в зимнее время направляется заслонкой в салон для отопления, в летнее выбрасывается за борт.

Третий метод регулирования — ослабление потока возбуждения двигателя. Частота вращения двигателя постоянного тока равна ω = (U — IR)/CΦ, поэтому при уменьшении Ф частота растёт. Так как на электротранспорте возбуждение двигателей чаще всего последовательное, то для ослабления потока параллельно обмотке возбуждения подключаются резисторы или иные шунтирующие устройства — часть тока проходит по ним в обход обмотки возбуждения, Ф снижается, противо. ЭДС якоря падает, якорный ток и частота вращения растут. Из-за ухудшения коммутации (повышения искрения) на коллекторе при работе на ослабленном возбуждении, особенно на переходных режимах, этот способ регулирования используется только тогда, когда диапазон других методов регулирования уже закончился — реостат выведен, а для перехода на следующее соединение слишком мала скорость либо соединение последнее. Процент тока, проходящего по обмотке возбуждения, называется коэффициентом возбуждения: если 36% тока проходит по обмотке, а 64% по шунтам, то это называется ослаблением возбуждения до 36%.

На электровагонах метрополитена типа Е, электропоездах ЭР 2, электровозах ослабление возбуждения (ОВ; старый термин — ослабление поля, ОП) используется на всех соединениях. На электровагонах 81 -717/714 ослабление используется лишь на параллельном соединении, аналогично на электропоездах переменного тока ЭР 9 — только на согласном включении обмоток трансформатора. В свою очередь, на электровозах ВЛ 10 и некоторых других на параллельном соединении, когда коммутация и так неудовлетворительная из-за предельного напряжения на коллекторах (1, 5 к. В и выше), из-за упомянутого ухудшения коммутации разрешено использование лишь двух ступеней ОВ из четырёх. На трамвайных вагонах, например, Tatra T 3, КТМ-5 и 71 -608, электропоездах ЭР 2 Т, ЭД 4, на которых соединение ТЭД постоянное последовательное, и имеющих лишь один тяговый двигатель троллейбусах ослабление возбуждения вообще является единственным методом экономичного регулирования скорости. На электровозах, имеющих независимое или смешанное возбуждение ТЭД (например, 2 ЭС 6), используется также режим усиленного возбуждения (когда ток возбуждения больше тока якоря) на котором за счёт повышенного Ф двигатель не имеет склонности к разгону — этим почти исключается боксование.

ВАРИАНТЫ ИСПОЛНЕНИЯ РКСУ имеет несколько подвидов, которые имеют между собой ряд принципиальных или конструктивных отличий. Переключения могут выполняться как силовым групповым контроллером (Гр. К), конструкция которого (развёртка кулачкового вала) жёстко задаёт программу коммутации силовой цепи, так и отдельными (индивидуальными) контакторами, имеющими раздельные приводы. На электропоездах и городском электротранспорте обычно применяются Гр. К, хотя бывают и исключения — например, на трамвае Tatra T 3 ослабление возбуждения включается индивидуальными контакторами. На электровозах встречаются различные схемы — с одним групповым контроллером (ЧС 1 и ЧС 3), с двумя контроллерами (одним для перегруппировок и вывода реостата, другим для включения ослабления возбуждения, ЧС 2), контроллером для перегруппировок и контакторами для коммутации реостата и сопротивлений ОВ (ЧС 2 Т, ВЛ 10, (ВЛ 82 М и другие), только с контакторами (ЧС 7).

Также различают автоматическую или неавтоматическую РКСУ. В неавтоматическом случае моменты коммутации контакторами силовой цепи ТЭД определяются водителем подвижного состава, например, на электровозах или троллейбусе МТБ-82. Автоматическая РКСУ в своей конструкции имеет реле ускорения или иной похожий аппарат, который самостоятельно управляет процессом коммутации, управляя вращением вала главного контроллера, а водитель только определяет, что требуется от транспортного средства — разгон, торможение или движение с постоянной скоростью. Таким образом, в случае автоматической РКСУ он непосредственно воздействует на схему управления серводвигателем и не имеет прямого доступа к управлению высоковольтным коммутационным процессом. Большинство типов отечественного подвижного состава электротранспорта выпускается именно с автоматической РКСУ. В их число входят трамвайные вагоны типов 71 -605, 71 -608 К и 71 -608 КМ, 71619 К, троллейбусы Зи. У-682 и БТЗ-5276 -04, электропоезда.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ Преимуществами РКСУ перед прочими видами систем управлениями является сравнительная простота устройства и ремонта, а перед непосредственной системой управления (НСУ) — ещё и большая электро- и пожаробезопасность. Электробезопасность повышена вследствие вынесения высоковольтной части за пределы обитаемых помещений транспортных средств, пожаробезопасность — из-за независимости коммутационной последовательности от действий водителя, исключающей перегрев и возгорание пускотормозных реостатов и ТЭД вследствие ошибок водителя. Также к преимуществам относится высокая, по сравнению с НСУ, легкость управления контроллером водителя. Недостатками РКСУ является высокая материалоёмкость, в некоторых случаях сложность электромеханических узлов и нерациональный расход электроэнергии, значительная часть которой уходит на нагрев пускотормозных реостатов без совершения полезной работы.

ПРИМЕР РАБОТЫ РКСУ В качестве примера показана работа реостатноконтакторной системы управления тяговыми двигателями трамвайного вагона 71 -605. Аналогичная схема применена на вагонах 71 -608 К, ЛМ-68 М, ЛВС-86. Вагон имеет 4 тяговых двигателя, включенных в две группы по 2 двигателя последовательно в каждой. Двигатели имеют основные сериесные (последовательные) обмотки возбуждения и дополнительные независимые обмотки подмагничивания.

В состав РКСУ входят: Линейный контактор ЛК 1, обеспечивающий подключение тяговых двигателей (ТЭД) к контактной сети (КС); Контактор Ш — обеспечивающий подключение к контактной сети независимых обмоток ТЭД к КС; Резистор РШ, ограничивающий ток через независимые обмотки (НО) ТЭД; Контакторы Ш 1 и Ш 2, ответвляющие часть тока или всего тока, питающего НО в обход РШ для регулирования возбуждения при торможении; Пусковые реостаты, вводимые в цепь питания ТЭД при пуске; Контактор Р, включающий питание ТЭД в обход пусковых реостатов; Групповой реостатный контроллер, включающий в себя контакторы РК 1 — РК 22, обеспечивающий вывод пусковых и тормозных реостатов и ввод реостатов ослабления возбуждения ТЭД; Тормозные реостаты; Реостаты ослабления возбуждения Rосл; Реле ускорения и торможения РУТ; Реле минимального тока РМТ; Контакты реле торможения от батареи ТБ; Линейный контактор ЛК 3.

КОНТАКТОР Конта ктор (лат. contāctor «соприкасатель» ) — двухпозиционный электромагнитный аппарат, предназначенный для частых дистанционных включений и выключений силовых электрических цепей в нормальном режиме работы. Наиболее широко применяются одно- и двухполюсные контакторы постоянного тока и трёхполюсные контакторы переменного тока. К контакторам из-за частых коммутаций (число циклов включениявыключения для контакторов разной категории изменяется от 30 до 3600 в час) предъявляются повышенные требования по механической и электрической износостойкости. Контакторы как постоянного, так и переменного тока содержат: электромагнитную систему, контактную систему, состоящую из подвижных и неподвижных контактов, дугогасительную систему, систему блокконтактов (вспомогательные контакты, переключающие цепи сигнализации и управления при работе контакторов). В отличие от автоматических выключателей контакторы могут коммутировать только номинальные токи, они не предназначены для отключения токов короткого замыкания.

Управление контактором осуществляется посредством вспомогательной цепи оперативного тока, проходящего по катушкам контактора, напряжением 24, 42, 110/127, 220 или 380 вольт. Для обеспечения безопасности при обслуживании контактора, величина оперативного тока должна быть значительно ниже величины рабочего тока в коммутируемых цепях. Контактор не имеет механических средств для удержания контактов во включенном положении, при отсутствии управляющего напряжения на катушке контактора он размыкает свои контакты. Для удержания контактов в рабочем положении применяется схема «самоподхвата» с использованием пары нормально-открытых контактов или постоянно существующий потенциал, например напряжение с выхода ПЛК. Как правило, контакторы применяются для коммутации электрических цепей промышленного тока при напряжении до 660 В и токах до 1 600 А. Для использования в качестве контактора могут применяться управляющие реле (англ. control relay), имеющие нормально открытые пары контактов.