Kolej     |     Tramwaje     |     Metro     |     Mapa sieci trakcyjnej     |     Symulator tramwaju NGT6

Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Fotorelacje     |     Książka Gości    


Kolej

Powrót

Napęd z rozruchem impulsowym i z silnikami indukcyjnymi:

Napęd z rozruchem impulsowym to obecnie najnowocześniejszy typ napędu stosowany w pojazdach szynowych.

Głównymi elementami nowoczesnego napędu energoelektronicznego z rozruchem impulsowym są przekształtniki trakcyjne (falowniki trakcyjne), asynchroniczne, indukcyjne, klatkowe silniki trakcyjne oraz oporniki hamowania.
Falowniki trakcyjne to aparatura przetwarzająca prąd stały odbieranego przez odbierak prądu z sieci trakcyjnej na trójfazowy prąd zmienny wykorzystywany do zasilania silników trakcyjnych. Sterowanie prędkością obrotowa silników jest realizowane przez falowniki na drodze skalarnej regulacji częstotliwości napięcia wyjściowego poprzez kształtowanie amplitudy i częstotliwości podstawowej harmonicznej trójfazowej fali napięcia wytwarzanego przez falownik, którym zasilane są silniki trakcyjne. Ponieważ powyższy proces nie pozwala na dokładne sterowanie momentem w napędach falownikowych stosuje się dodatkowo sterowanie wektorowe silników w oparciu o opis dynamiki silnika trakcyjnego na podstawie wektorów przestrzennych, które prezentują poszczególne parametry trójfazowych napięć, strumieni magnetycznych, prądów jako wektorów obracających się na płaszczyźnie zmiennej zespolonej. Sterowanie wektorowe daje możliwość lepszego kształtowania własności dynamicznych układu napędowego.

Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć   
Kontener falownika pod nadwoziem



Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć   
Kontenery falowników na dachach pojazdów



Kliknij aby powiększyć   
Kontener falowników w przedziale maszynowym lokomotywy



Kliknij aby powiększyć   Tabliczka znamionowa falownika marki MEDCOM


Nowoczesne falowniki trakcyjne stosowane w pojazdach szynowych to bezczoperowe układy bezpośrednie wykonane w technologii bipolarnych tranzystorów z izolowana bramką - IGBT (ang. Insulated Gate Bipolar Transistor). Tranzystory takie są to półprzewodniki dużej mocy, które łączą zalety tranzystorów polowych, które są łatwe w sterowaniu oraz cechuje je wysokie napięcie przebicia z tranzystorami bipolarnymi, których zaletą jest szybka przełączalność. Sterowanie tranzystorem IGBT odbywa się przez zmianę potencjału izolowanej bramki, co znacząco upraszcza konstrukcję falownika.

Kliknij aby powiększyć    Układy energoelektroniczne w kontenerze falownika


Falownik trakcyjny w zależności od typu pojazdu i układu napędowego możne zasilać każdy silnik trakcyjny niezależnie lub grupę np. dwóch silników. Pierwsze rozwiązanie pozwala na optymalne wykorzystanie właściwości trakcyjnych. Stworzony jest w nim niezależny ciąg zasilania dla każdego silnika trakcyjnego (niezależne zasilanie i sterowanie).
Najrzadziej stosowanym rozwiązaniem, ze względu na brak redundancji i gorsze właściwości trakcyjne, jest układ w którym jeden falownik zasila wszystkie silniki trakcyjne pojazdu.

Kliknij aby powiększyć    Przykładowe konfiguracje napędu


Falowniki trakcyjne poza sterowaniem rozruchem realizują również hamowanie elektrodynamiczne z możliwością rekuperacji energii do sieci trakcyjnej. Przy hamowaniu elektrodynamicznym silniki trakcyjne zostają przełączone do trybu pracy prądnicowej.
Produkowana przez silniki trakcyjne podczas hamowania ED energia elektryczna prądu trójfazowego jest przetwarzana przez falownik pracujący w trybie prostownika na energię prądu stałego, która w zależności od wartości aktualnego napięcia w sieci trakcyjnej jest do niej zwracana lub wytracana na opornikach hamowania. Oddawanie energii do sieci zwane jest rekuperacją i wpływa na obniżenie jej zużycia, gdyż inny pojazd, który w tym momencie rusza może wykorzystać tą energię przy rozruchu, pobierając tym samym mniej energii "sieciowej".
W przypadku gdy sieć nie jest w stanie przyjąć tej energii układ sterujący przekierowuje oddawanie prądu hamowania na oporniki hamowania, w których energia ta jest przetworzona na ciepło trwale tracone.

Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć   
Kontenery oporników na dachach pojazdów



Kliknij aby powiększyć   
Kontener oporników w przedziale maszynowym
lokomotywy




Pracujące podczas jazdy tranzystory mocy w falownikach nagrzewają się stąd konieczne jest ich chłodzenie. Stosuje się w tym zakresie chłodzenie wymuszone z wykorzystaniem powietrza lub cieczy chłodzącej.
W pierwszym rozwiązaniu kontenery falowników wyposażone są w układ wentylatorów chłodzących, które zasysają powietrze z zewnątrz i przedmuchują nim elementy półprzewodnikowe.

W układach z zastosowaniem cieczy chłodzącej na modułach tranzystorowych zabudowane są radiatory wodne przez które przepływa ciecz chłodząca z obwodu hydraulicznego układu chłodzenia. W skład tego obwodu wchodzą też: zbiornik wyrównawczy z cieczą chłodzącą, pompa hydrauliczna wprawiająca ciecz w ruch obiegowy oraz wymiennik ciepła, na którym zostaje oddane do atmosfery ciepło z cieczy chłodzącej płynącej od półprzewodników. Na wymienniku ciepła zabudowany jest wentylator, który wymusza przepływ powietrza przez radiatory wymiennika, którymi płynie ciecz chłodząca, odbierając tym samym z niej ciepło.
Układy z chłodzeniem cieczowym stosowane są zarówno w pojazdach typu wagony silnikowe, zespoły trakcyjne, ale również lokomotywach. Szczególnie w tych ostatnich konieczne jest stosowanie chłodzenia cieczowego ze względu na dużą moc falowników i emitowane z nich ciepło. Stosując chłodzenie cieczowe ogranicza się hałas emitowany przez pojazd ze względu na brak wysokowydajnych dmuchaw wentylatorów.

Kliknij aby powiększyć   
Kolumna chłodnicza (wymiennik ciepła) falownika z pompą i kontener falownika
w przedziale maszynowym lokomotywy (opis na pow.)



Kliknij aby powiększyć   
Kolumna chłodnicza (wymiennik ciepła) z pompą obiegową



Kliknij aby powiększyć   
Wymiennik ciepła (chłodnica) w kolumnie chłodniczej
w przedziale maszynowym lokomotywy (opis na pow.)



Kliknij aby powiększyć    Kliknij aby powiększyć   
Instalacja chłodnicza pomiędzy falownikiem,
a wymiennikiem w lokomotywie



Kliknij aby powiększyć   
Wymiennik na dachu EZT (opis na pow.)




Falowniki sterowane są mikroprocesorowo i połączone z głównym sterownikiem pojazdu poprzez magistralę komunikacyjną (np. CAN). Poniżej zdjęcie ekranu terminala diagnostycznego na pulpicie maszynisty z zakładką dotyczącą parametrów falowników.

Kliknij aby powiększyć   
Zakładka parametrów pracy falowników na ekranie diagnostycznym pulpitu maszynisty




Jak wspomniałem na początku przy napędach z rozruchem falownikowym stosowane są asynchroniczne, indukcyjne, klatkowe, trójfazowe silniki trakcyjne. Silniki te w porównaniu do silników szeregowych charakteryzuje większa trwałość, niższe koszty eksploatacji, mniejsza masa i mniejsze gabaryty przy większych mocach oraz możliwość realizacji hamowania elektrodynamicznego praktycznie w całym zakresie prędkości (w silnikach szeregowych hamowanie ED zanika przy prędkości około 7-5 km/h).


Kliknij aby powiększyć    Asynchroniczny silnik trakcyjny DKLBZ 0910-4A



Rozruch elektrycznego zespołu trakcyjnego z napędem falownikowym



W 2007 roku została opracowana modernizacja elektrycznych zespołów trakcyjnych serii EN57 i 71 z zastosowaniem napędu falownikowego. Ponieważ konieczna w tym celu była zmiana silników szeregowych na asynchroniczne przy założeniu minimalizowania kosztów opracowano rozwiązanie, polegające na przebudowie typowego silnika szeregowego stosowanego w tych jednostkach na silnik indukcyjny. W dotychczasowym korpusie (stojanie) zabudowano nowe uzwojenia - trójfazowe oraz odpowiednio przezwojono wirnik. W wyniku tego rozwiązania udało się bez zmiany konstrukcji korpusów silników, a co się z tym wiąże również konstrukcji wózków i przekładni zastosować energoelektroniczny asynchroniczny napęd trakcyjny.

Kliknij aby powiększyć   EN71 SKM z napędem asynchronicznym


W późniejszych latach, w ramach modernizacji takich jednostek, wymieniano silniki na całkowicie nowe, stosując jednocześnie nowoczesne przekładnie dwustopniowe i podatne przeniesienie napędu na osie.





Do początku strony



Powrót





Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Książka Gości    

©2004-2021 TRANSPORT SZYNOWY
www.transportszynowy.pl