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

Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Fotorelacje     |     Książka Gości    


Kolej

Powrót

Napęd z rozruchem stycznikowo-oporowym i silnikami szeregowymi:

Rozruch stycznikowo-oporowy polega na tym, że w obwód główny włączone są szeregowo oporniki, które obniżają wartość prądu, którym zasilane są silniki trakcyjne, kosztem mocy utraconej w postaci ciepła wytworzonego na opornikach (przemieniają energię elektryczną w energię cieplną). Dzięki zastosowaniu oporników i sterowaniu rezystancją w obwodzie głównym, zapewniony jest łagodny rozruch bez przeciążania silników.
Na początku rozruchu w obwód włączone są wszystkie oporniki rozruchowe. Następnie według zadanej przez maszynistę nastawnikiem jazdy pozycji kolejne oporniki są odłączane poprzez styczniki rozruchowe. Odłączanie kolejnych oporników, czyli zmniejszanie rezystancji w obwodzie głównym powoduje zwiększanie prędkości obrotowej silników, a co z tego wynika również zwiększanie prędkości pojazdu trakcyjnego.
Po wyłączeniu ostatniego opornika z obwodu głównego następuje przejście na tzw. jazdę bezoporową, czyli taką przy, której silniki zasilane są bezpośrednio z sieci. Jazda bezoporowa zwana jazdą ciągłą jest najbardziej ekonomiczna, gdyż nie występują straty energii w postaci ciepła wytracanego na opornikach.

Podstawową wadą napędu rezystancyjnego są duże straty energii elektrycznej. Obniżana podczas rozruchu (rozpędzania) na opornikach wartość prądu jest przetwarzana w energię cieplną (bezpowrotnie traconą), co jednoznacznie wpływa na nieekonomiczność tego systemu napędowego. W związku z brakiem alternatyw, w pojazdach elektrycznych stosowano powszechnie napęd z rozruchem rezystancyjnym. Przełomem stało się zastosowanie w układach napędowych elementów półprzewodnikowych dużych mocy (lata 70. XX wieku). To dało początek powszechnie stosowanym obecnie napędom impulsowym.

Opisywane w tym dziale układy napędowe można dla lepszego zrozumienia porównać do sterowania tzw. "analogowych kolejek na prąd". Do szyn toru podłączone jest odpowiednio zasilanie od zasilacza o regulowanej wartości napięcia wyjściowego. Obracając pokrętło na zasilaczu powodujemy sterowanie opornicą (potencjometrem) w zakresie od około 2 V dla bardzo wolnej jazdy, aż po 12 V dla jazdy bardzo szybkiej.

Kliknij aby powiększyć   
Zasilanie "kolejki na prąd"



W przypadku takich kolejek, nie występuje problem przeciążenia silników i dużej emisji ciepła z oporników, gdyż prąd pobierany przez takie pojazdy jest bardzo mały.
W rzeczywistych pojazdach ze względu na ich dużą moc i wynikające z niej duże wartości prądu jakimi zasilane są silniki trakcyjne, elementy oporowe wymagają chłodzenia, aby nie doszło do ich przegrzania, a w efekcie przepalenia.


Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć   
Skrzynie z opornikami rozruchowymi


Kliknij aby powiększyć   
Elementy oporowe


Kliknij aby powiększyć   
Oporniki rozruchowe pod nadwoziem



Styczniki oporników rozruchowych to elektryczne łącznik mechanizmowe, przestawiane w sposób automatyczny. Zwarcie styków następuje na skutek otrzymania sygnału sterującego z sieci pokładowej pojazdu. Stycznik służy do załączania i wyłączania zasilania (przewodzenia prądu) danego obwodu.

Kliknij aby powiększyć   
Styczniki rozruchowe oporników



Styczniki zabudowane są w strefach wysokiego napięcia pojazdu trakcyjnego. Poniżej można zobaczyć jeden z dwóch przedziałów WN z lokomotywy EU07, w którym znajdują się między innymi styczniki rozruchowe oporników (SR).

Kliknij aby powiększyć   
Ogólny widok przedziału WN 1



Kliknij aby powiększyć   
Rozmieszczenie urządzeń w przedziale WN 1
(opis na powiększeniu)



Ilość elementów oporowych jest zależna od rodzaju i mocy pojazdu trakcyjnego. W popularnych lokomotywach serii EU07 zabudowanych jest 120 sztuk elementów oporowych. Elementy oporowe połączone są w sekcje, które są odpowiednio łączone szeregowo. Do kolejnych sekcji elementów oporowych podłączone są kolejne styczniki rozruchowe, które umożliwiają zwarcie danej sekcji w wyniku czego tor prądowy płynie przez zwarte styki stycznika, z ominięciem elementów oporowych. W lokomotywach serii EP09 zastosowanych jest 26 sekcji oporników odpowiednio zwieranych przez 22 styczniki rozruchowe.
Na poniższym schemacie przedstawiony jest w sposób uproszczony układ obwodu głównego z sekcjami oporników i stycznikami rozruchowymi. Dla czytelniejszego zobrazowania działania układu pokazałem specjalnie tylko 4 sekcje oporowe i 4 styczniki rozruchowe oporników.


Uproszczony schemat napędu stycznikowo - oporowego


Po uruchomieniu przez maszynistę rozruchu, wszystkie oporniki włączone są do obwodu głównego. Silniki pobierają prąd, który wprawia je w ruch i tym samym pojazd rusza.


Rozruch - faza początkowa - wszystkie oporniki włączone w obwód


Wzrost prędkości obrotowej silników, a więc przeciwstawianie się napędu pojazdu oporom ruchu, powoduje zmniejszenie natężenia prądu pobieranego przez silniki. Aby nadal przyspieszać (uzyskać podobne wielkości przyspieszenia), z obwodu głównego odłączane są kolejne sekcje oporników poprzez ich zwieranie przez styczniki rozruchowe. W efekcie tego pojazd dalej przyspiesza.



Rozruch - zmniejszanie rezystancji poprzez wyłączanie kolejnych sekcji oporowych


Gdy z obwodu głównego wyłączone zostaną wszystkie oporniki następuje zasilanie silników napięciem o wartości takiej jak w sieci trakcyjnej, czyli bez obniżania jego wartości. Jest to tak zwana jazda bezoporowa, czyli najbardziej ekonomiczna, bo nie występują straty energii elektrycznej, wcześniej traconej na opornikach.


Jazda bezoporowwa - tor prądowy w całości biegnie z pominięciem oporników


Mocne nagrzewanie się oporników podczas rozruchu wymaga zapewnienia ich wydajnego chłodzenia. W zależności od mocy pojazdów stosowane jest chłodzenie obce (wymuszone) w postaci wentylatorów, z których powietrze przedmuchuje elementy oporowe lub chłodzenie własne od pędu powietrza, wynikającego z jazdy. Ten drugi układ chłodzenia można spotkać w pojazdach o małych mocach - np. w zespołach trakcyjnych, czy wagonach silnikowych, w których oporniki zabudowane są pod nadwoziem lub na dachu.

Kliknij aby powiększyć  Kliknij aby powiększyć   
Czerpnie powietrza w ścianach bocznych oporników (EP09 i EU07)



Kliknij aby powiększyć  
Czerpnia i wentylator oporników rozruchowych (EP09)



Kliknij aby powiększyć  
Kanał pomiędzy wentylatorem, a skrzynią oporników (EP09)



Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć  
Lokalizacja skrzyni z opornikami (wyjęta) – widoczne kanały nadmuchu powietrza i kołnierze wentylatorów promieniowych (EU07)



Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć  
Dachowe kominki wydmuchowe gorącego powietrza z kontenerów oporników (EU07)



Silniki wentylatorów oporników rozruchowych zasilane są spadkiem napięcia z ostatniej sekcji oporników. Sekcja ta posiada specjalne odczepy, zasilające z nich silnik wentylatora. Dzięki takiemu rozwiązaniu strumień powietrza chłodzącego oporniki jest proporcjonalny do wartości wydzielanego na niej ciepła. Przy jeździe bezoporowej wentylatory nie pracują.
Działanie wentylatorów oporników rozruchowych jest podczas rozruchu powodem emisji dużego hałasu z pojazdu trakcyjnego.





Filmy prezentujące wentylatory oporników rozruchowych w lokomotywie EU07


Poniższa fotografia przedstawia oporniki zabudowane pod nadwoziem zespołu trakcyjnego, które są chłodzone w wyniku jazdy od pędu powietrza.

Kliknij aby powiększyć  
Oporniki pod nadwoziem - chłodzenie od pędu powietrza (EN57)



O tym, że w obwód główny włączone są oporniki (tzw. jazda na opornikach rozruchowych) informuje maszynistę lampka sygnalizacyjna na pulpicie maszynisty. Gdy zgaśnie to oznacza, że pojazd jedzie na pozycji bezoporowej. Maszynista prowadząc elektryczny pojazd trakcyjny z rozruchem oporowym powinien przeprowadzać rozruch w taki sposób, aby możliwie jak najszybciej jechać na pozycjach bezoporowych.



W pojazdach trakcyjnych z rozruchem oporowym wykorzystywane są silniki trakcyjne szeregowe prądu stałego.


Kliknij aby powiększyć    Silnik trakcyjny EE 541


Kliknij aby powiększyć    Zaciski instalacji silników trakc. - EW58




W celu możliwie jak najbardziej optymalnego wykorzystania parametrów trakcyjnych silniki trakcyjne są elektrycznie łączone w grupy w zależności od faz rozruchu.

Lokomotywa czterosilnikowa (np. EU / EP07, itp.):
Ma dwie grupy silników w każdej po dwa silniki połączone ze sobą szeregowo.
Grupy mogą być łączone szeregowo lub równolegle.


Schemat połączeń śliników elektrowozu czterosilnikowego.


Lokomotywa sześciosilnikowa (np. serii ET21 i ET22):
Ma trzy grupy silników po 2 połączone szeregowo lub dwie grupy silników po 3 połączone szeregowo.
Grupy mogą być łączone szeregowo, szeregowo-równolegle i równolegle


Schemat połączeń silników elektrowozu sześciosilnikowego.


Lokomotywa ośmiosilnikowa - dwuczłonowa (np. serii ET41)
W lokomotywach ośmiosilnikowych sytuacja wygląda dokładnie tak jak w czterosilnikowych tylko z ukrotnieniem na drugi człon, gdyż obydwa człony posiadają po cztery silniki trakcyjne.


Schemat połączeń silników elektrowozu ośmiosilnikowego.



Wartości prądu jakim zasilane są grupy silników trakcyjnych odczytuje się na amperomierzach WN umieszczonych na pulpicie maszynisty, a w modernizowanych pojazdach na ekranach diagnostycznych.

Kliknij aby powiększyć    Amperomierze i woltomierze - EU07 (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć    Amperomierze i woltomierze - ET21 (opis na pow.)



Na przykładzie lokomotyw serii EU06/07 i EP07 obwody grup silników trakcyjnych zabezpieczone są przekaźnikami nadmiarowymi typu: TJB-1S i TJB-2S. Przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych TJB-1S zbudowany jest z: elektromagnetycznego wyzwalacza nadmiarowo-prądowego szybkiego, którego uzwojenie połączone jest z obwodem głównym (grupa 1 i 2 silnik), przekaźnika pomocniczego PVA-31B, elektromagnesu blokującego LVB-110 oraz izolowanego wału z zapadką. Wyzwalacz jest zaopatrzony w mechaniczny wskaźnik zadziałania, dzięki któremu obsługa lokomotywy wie, której grupy silników przekaźnik nadmiarowy zadziałał.
W przypadku ustawienia na pulpicie maszynisty przełącznika trybu rozruchu w pozycję "ROZRUCH WYSOKI" następuje zasilenie elektromagnesu blokującego LVB-110 w wyniku czego zablokowany jest wyzwalacz przekaźnika, a więc i działanie przekaźnika. Takie rozwiązanie jest spowodowane tym, że przy rozruchu wysokim, który nastawia się szczególnie przy ruszaniu ciężkimi składami towarowymi na silniki trakcyjne może być podany prąd o wartości wyższej niż nastawa tego przekaźnika. Aby zapewnić ochronę przeciążeniową obwodów silników trakcyjnych przy rozruchu "wysokim" w lokomotywach zastosowany jest dodatkowy przekaźnik TJB-2S .
Przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych typu TJB-2S składa się z dwóch wyzwalaczy nadmiarowo - prądowych, przekaźnika pomocniczego PVA-31B oraz izolowanego wału z zapadką. Lewy wyzwalacz jest połączony z obwodem grupy silnika 1 i 2, a prawy wyzwalacz z obwodem grupy silnika 2 i 3. Cewka wyzwalacza TJB-2S jest połączona szeregowo z cewką wyzwalacza TJB-1S.
Prawy wyzwalacz ma nastawę analogiczną jak wyzwalacz przekaźnika TJB-1S. Jest to podyktowane tym , że rozruch "wysoki" obejmuje tylko jazdę na szeregowym połączeniu grup silników, kiedy to przez cewkę tego wyzwalacza nie płynie prąd.

Wyzwalacz przekaźnik TJB-1S ma nastawę: 600A,
Wyzwalacze przekaźnika TJB-2S mają nastawę: - lewy:750A, prawy: 600A.

Kliknij aby powiększyć   
Przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych TJB-1S


Kliknij aby powiększyć   
Przekaźnik nadmiarowy silników trakcyjnych TJB-2S





1) Układ rozruchu niesamoczynnego
Działanie układu rozruchowego niesamoczynnego polega na tym, że maszynista poprzez ręczne przestawianie nastawnika jazdy reguluje rezystancję w obwodzie głównym, a więc prąd jakim zasilane są silniki trakcyjne. W związku z tym, musi obserwować wskazania amperomierzy silników trakcyjnych, tak by realizując rozruch nie przekroczyć wartości granicznych prądu silników, gdyż doprowadzi to do zadziałania zabezpieczeń nadmiarowych obwodu głównego i przerwanie rozruchu. Od niego zależy też czas jazdy z opornikami włączonymi w obwód główny i przejście na pozycje bezoporowe.
Poniżej znajduje się opis przebiegu rozruchu niesamoczynnego na przykładzie wybranych lokomotyw elektrycznych:

Lokomotywa czterosilnikowa (np. EU06, EU / EP07, itp.):
Ma dwie grupy silników w każdej po dwa silniki połączone ze sobą szeregowo. Gdy ruszamy lokomotywą te dwie grupy silników połączone są ze sobą też szeregowo, czyli można powiedzieć że wszystkie cztery silniki połączone są szeregowo. W obwód grup silników wpięte są szeregowo, jak było wspomniane wcześniej, oporniki rozruchowe. Kolejne rezystory są odłączane i po odłączeniu ich wszystkich następuje zamknięcie pierwszego układu i dochodzimy nastawnikiem jazdy do pierwszej pozycji bezoporowej (szeregowej). Jest to 28 pozycja nastawnika jazdy i na niej kontynuujemy jazdę dowolnie długą.
Jeżeli prędkość, z którą porusza się lokomotywa jest niewystarczająca i chcemy ją zwiększyć przechodzimy nastawnikiem jazdy na kolejne pozycje. Powoduje to, że pierwsza grupa silników połączona zostaje z drugą grupą silników równolegle, a obwód silników włączone są kolejny raz oporniki rozruchowe. Przestawiając nastawnik jazdy na kolejne pozycje pozycje zostaje zmniejszana wartość rezystancji w obwodzie głównym w efekcie czego pojazd dalej przyspiesza. Gdy z obwodu odłączone zostaną wszystkie oporniki to następuje zamknięcie drugiego układu i jazda odbywa się na drugiej pozycji bezoporowej (równoległej). Jest to 43 pozycja nastawnika jazdy. Na niej możemy kontynuować jazdę tak jak przy pierwszej pozycji, bez ograniczeń czasowych.
Nastawnik jazdy lokomotyw czterosilnikowych (Bo'Bo') ma w sumie 43 pozycje w tym dwie bezoporowe (28 i 43). Pozostałe pozycje są oporowe.


Oto szczegółowy opis rozruchu oporowego na przykładzie lokomotyw serii EU06/07 i EP07.
Rozruch lokomotywy, a więc i sterowanie silnikami trakcyjnymi, przeprowadza maszynista za pośrednictwem niskonapięciowego nastawnika jazdy, który znajduje się w obydwu kabinach maszynisty. W omawianych elektrowozach zastosowany jest nastawnik jazdy NTA-4E, który jest podstawowym aparatem rozrządu lokomotywy. Nastawnikiem tym maszynista przeprowadza włączanie i wyłączanie obwodu głównego lokomotywy, wybór kierunku jazdy oraz reguluje przyspieszenie rozruchu poprzez regulację prędkości obrotowej silników trakcyjnych.

Kliknij aby powiększyć    Nastawnik jazdy NTA-4E (opis na pow.)


Nastawnik jazdy NTA-4E składa się z obudowy, w której zabudowane są: wał krzywkowy główny, wał krzywkowy kierunkowy oraz wał krzywkowy bocznikowania. Powyższe wały powiązane są mechanicznym zespołem zależnościowym.
Wał główny posiada 44 pozycje - pozycję 0, oraz 28 pozycji jazdy szeregowej i 15 pozycji jazdy równoległej. Jego trzon stanowi pręt o przekroju czworokątnym, na którym osadzone są tarcze o zmiennej średnicy (tzw. krzywki) wykonane z materiału izolacyjnego termoutwardzalnego. 42 łączniki współpracujące z krzywkami realizują program łączeń odpowiedni dla danej pozycji wału głównego nastawnika. Wał ten sterowany jest przez maszynistę kołem sterowym.
Wał główny steruje stycznikami oporników rozruchowych oraz stycznikami grup silników.
Wał kierunkowy posiada 3 pozycje - pozycję "NAPRZÓD", pozycję 0 i pozycję "W TYŁ". Jego trzon stanowi pręt o przekroju sześciokątnym na którym analogicznie jak na wale głównym zamontowane są krzywki współpracujące z 17 łącznikami. Sterowanie wałem kierunkowym odbywa się przez odejmowaną rączkę - tzw klucz maszynisty. Ta sama rączka jest wykorzystywana do odryglowywania drzwi przedziału WN. Wał kierunkowy steruje nawrotnikiem, który znajduje się w przedziale WN-1.
Wał bocznikowania posiada 7 pozycji (0-6) do osłabiania pola wzbudzania silników trakcyjnych. Jak poprzednio trzon wału stanowi pręt o przekroju sześciokątnym z krzywkami, które współpracują z 17 łącznikami. Napęd wału realizuje stalowa dźwignią. Wał bocznikowania steruje stycznikami bocznikowania uzwojeń silników trakcyjnych.

Kliknij aby powiększyć    Wał główny - krzywki z łącznikami (opis na pow.)

Kliknij aby powiększyć    Odejmowana rączka napędowa wału kierunkowego


W obudowie nastawnika, pod górną płytą znajduje się mechaniczny mechanizm zależnościowy, który uzależnia działanie poszczególnych walów w zależności od ich pozycji.
Zależności:
1) Jeżeli wał kierunkowy jest w pozycji "0" pozostałe wały są zablokowane.
2) Jeżeli wał bocznikowania lub wał główny znajdują się w pozycjach innej niż "0" nie mam możliwości przestawienia wału kierunkowego w pozycje "0".
3) Wyjęcie odejmowanej rączki z gniazda wału kierunkowego jest możliwe tylko , gdy jest on w pozycji "0".


Omawiany nastawnik jazdy służy do pośredniego sterowania rozruchem. Jego łączniki pracują w obwodach rozrządu NN (110 V) zapewniając bezpieczeństwo pracy maszynisty. Obracanie wałami powoduje, że krzywki zwierają odpowiednie łączniki według programów łączeń. Zwarcie danych łączników powoduje załączanie odpowiednich styczników obwodu głównego WN.

Przestawianie nastawnika jazdy na pozycję 1 następuje załączenie stycznika liniowego. Na pulpicie gasną lampki sygnalizacyjne wyłączonych styczników liniowych i następuje zamknięcie obwodu silników trakcyjnych w wyniku zadziałania styczników szeregowej jazdy oporowej. Wszystkie segmenty oporników rozruchowych włączone są w obwód silników trakcyjnych. Obrócenie wału głównego nastawnika jazdy na pozycję 2 powoduje zamknięcie stycznika rozruchowego oporników SR1, co powoduje odłączenie 1 sekcji oporników rozruchowych i zwiększenie prądu w obwodzie silników trakcyjnych. Stycznik rozruchowy SR1 poprzez zadziałanie jego zwiernych styków pomocniczych przygotowuje zasilanie cewki stycznika oporowego SR2. Na pulpicie zapala się lampka sygnalizacyjna "jazda na oporach rozruchowych". Obrócenie nastawnika jazdy na pozycję 3 powoduje zamkniecie stycznika rozruchowego SR2, co powoduje odłączenie kolejnej sekcji oporników i zwiększenie wartości prądu w obwodzie silników trakcyjnych. Pomocnicze styki zwierne stycznika oporowego SR2 przygotowują jednocześnie obwody zasilania styczników rozruchowych SR3 i SR4. Obrócenie nastawnika jazdy na pozycję 4 powoduje zamknięcie styczników rozruchowych SR3 i SR4, których cewki zasilane są poprzez rozwierne styki stycznika oporowego SR2, co powoduje odłączenie kolejnych segmentów oporowych. Styczniki rozruchowe SR3 i SR4 swoimi zwiernymi stykami pomocniczymi przygotowują obwody zasilania styczników SR5 i SR6. Dalsze obracanie nastawnika jazdy na kolejne pozycje powoduje działanie kolejnych styczników rozruchoowych, co powoduje odpowiednio odłączanie kolejnych sekcji oporników rozruchowych. W obwodzie głównym maleje opór, zwiększana jest wartość napięcia i prądu zasilającego silniki trakcyjne i następuje zwiększanie prędkości jazdy lokomotywy. Ustawienia wału głównego nastawnika jazdy na pozycję 28 powoduje zamknięcie ostatniego stycznika orozruchowego - SR30. Następuje przerwanie zasilania cewki stycznika rozruchowego SR29. Styki pomocnicze stycznika rozruchowego SR30, powodują zasilenie cewek elektropneumatycznych styczników mostkujących JM1 i JM2, co powoduje bezpośrednie wyeliminowanie z obwodu głównego oporników rozruchowych zwartych wcześniej stycznikami rozruchowymi z wyjątkiem sekcji oporowych zwartych przez styczniki SR5, SR6, SR25, SR28 i SR30. Styczniki mostkujące powodują ponadto rozłączenie styczników oporowej jazdy szeregowej JS1 i JS2. Wszystkie sekcje oporników jazdy szeregowej są zwarte (wyłączone z obwodu głównego), a na pulpicie gaśnie lampka sygnalizacyjna "jazda na oporach rozruchowych". Silniki trakcyjne zasilane są bezpośrednio napięciem z sieci trakcyjnej. Uzyskana jest w ten sposób pozycja jazdy SZEREGOWEJ BEZOPOROWEJ.
Przestawienie wału głównego nastawnika jazdy na pozycję 29 jest możliwe jeżeli nastawnik bocznikowania jest na pozycji 0, przełącznik trybu rozruchu ustawiony jest na pozycji "rozruch niski", wszystkie silniki trakcyjne są załączone i wał nastawnika kierunku jest ustawiony na pozycję "NAPRZÓD". Na pozycji 29 zasilanie otrzymuje cewka przekaźnika pomocniczego połączenia równoległego PPR. Załączony zostaje stycznik liniowy SL3 oraz styczniki grupowe połączenia równoległego JR1 i JR2. Stycznik grupowy JR1 swoimi pomocniczymi stykami rozwiernymi powoduje przerwanie zasilania cewek zaworów elektropneumatycznych styczników mostkujących J1 i J2 w wyniku czego powstaje obwód równoległego połączenia grup silników trakcyjnych. Styczniki rozruchowe SR5, SR6, SR25, SR 28 i SR30 zwarte dotychczas stycznikiem mostkującymi J1 również zostają rozwarte. W układzie jazdy równoległej silniki każdego wózka tworzą grupę silników połączonych szeregowo. Powstałe dwie szeregowe grupy silników połączone są z obwodem głównym równolegle.Na pulpicie ponownie załącza się lampka sygnalizacyjna "jazda na oporach rozruchowych". Obracając nastawnik jazdy na kolejne pozycje (30-48) powoduje analogicznie jak przy jeździe szeregowej odłączanie segmentów oporników rozruchowych z różnicą polegająca na tym, że styczniki rozruchowe SR1 i SR2 nie zamykają się, a wszystkie pozostałe styczniki rozruchowe zamykają się parami. Najpierw zamyka się stycznik nieparzysty, który poprzez swoje zwierne styki pomocnicze zamyka odpowiadający mu stycznik parzysty. Na pozycji 43, czyli ostatniej pozycji jazdy równoległej wszystkie styczniki rozruchowe, z wyjątkiem wymienionych wcześniej SR1 i SR2, są zamknięte. Z obwodu głównego wyłączone są więc wszystkie oporniki co powoduje, że grupy silników trakcyjnych zasilane są bezpośrednio napięciem z sieci trakcyjnej. Uzyskana jest w ten sposób pozycja jazdy RÓWNOLEGŁEJ BEZOPOROWEJ.
Zamknięty na ostatniej pozycji jazdy równoległej stycznik rozruchowy R30, analogicznie jak na pozycji 28 (jazda szeregowa bezoporowa), poprzez swoje zwierne styki pomocnicze zamyka obwód zasilania cewki stycznika pomocniczego AC6. Stycznik ten umożliwia realizację bocznikowania uzwojeń silników trakcyjnych, o czym będzie mowa w dalszej części.
Obracanie nastawnika jazdy w przeciwnym kierunku niż przy rozruchu powoduje załączanie poszczególnych aparatów i procesów w odwrotnej kolejności. Zwiększa się tym samym rezystancja obwodu głównego, aż do osiągnięcia pełnego włączenia wszystkich oporników w obwód główny - ma to miejsce gdy nastawnik jest ustawiony na poz. 1.



Lokomotywa sześciosilnikowa (np. serii ET22):
W takiej lokomotywie występują trzy, a nie dwa jak wcześniej połączenia grup silników:
- połączenie szeregowe - 3 grupy silników w każdej po dwa silniki połączone szeregowo i grupy połączone ze sobą szeregowo.
Pozycja bezoporowa połączenia szeregowego jest na 21 pozycji nastawnika jazdy.
- połączenie szeregowo-równoległe - (nie było go w lokomotywach czterosilnikowych) polega na połączeniu 3 siników w grupę, czyli są dwie grupy po trzy silniki połączone szeregowo, a grupa pierwsza z drugą połączona jest równolegle.
Pozycja bezoporowa połączenia szeregowo - równoległego jest na 36 pozycji nastawnika jazdy.
- połączenie równoległe - czyli 3 grupy silników. W każdej z nich dwa silniki połączone szeregowo, a każda z grup połączona równolegle z następną.
Pozycja bezoporowa połączenia równoległego jest na 48 pozycji nastawnika jazdy.

Nastawnik jazdy lokomotyw sześciosilnikowych (Co'Co') ma w sumie 48 pozycji w tym trzy bezoporowe (21, 36 i 48).


Lokomotywa ośmiosilnikowa - dwuczłonowa (serii ET41)
W lokomotywach ośmiosilnikowych sytuacja wygląda dokładnie tak jak w czterosilnikowych tylko z ukrotnieniem na drugi człon, gdyż obydwa człony posiadają po cztery silniki trakcyjne.
Nastawnik jazdy lokomotyw ośmiosilnikowych (Bo'Bo'+ Bo'Bo') ma w sumie 43 pozycje w tym dwie bezoporowe (28 i 43).

Lokomotywy elektryczne serii ET40 (prod. czechosłowackiej), posiadają inny od polskich rozwiązań podział pozycji nastawnika jazdy. Pierwsza pozycja zwana X - to pozycja bezprądowa, druga pozycja to pierwsza pozycja oporowa. Pozycja 26 to pozycja szeregowa bezoporowa, a 38 to pozycja równoległa bezoporowa. Kolejne 5 pozycji to bocznikowanie (w innych lokomotywach do bocznikowania służy dźwignia umieszczona obok wału nastawnika jazdy).
Poza tym ten typ lokomotyw nie posiada przekaźników nadmiarowych. Zabezpieczenie nadprądowe polega na automatycznym blokowaniu nastawnika jazdy na pozycji, na której prąd przekroczył nadmierną wartość. Dopiero gdy spadnie wartość prądu pobieranego przez silniki do wartości poniżej nastawy progowej, można przestawiać nastawnik na kolejne pozycje zmniejszając rezystancję w obwodzie głównym, a więc zwiększając prąd zasilania silników.


Bocznikowanie:
Na wszystkich pozycjach bezoporowych możliwe jest załączenie tzw. bocznikowania, czyli osłabiania wzbudzania stojana poprzez włączenie w obwód stojana bocznika indukcyjnego (zmniejszenie wartości natężenia pola magnetycznego, wytwarzanego przez uzwojenie silnika), co powoduje rozkład prądów i ich spadek w obwodzie stojana.
Bocznikowanie zwiększa prędkość obrotową silników trakcyjnych przez co lokomotywa przyspiesza. Przy bocznikowaniu występuje zależność, że następuje zwiększanie prędkości przy zmniejszaniu się momentu obrotowego.

Kliknij aby powiększyć    Nastawnik bocznikowania (EU07)


Poniżej szczegółowy opis bocznikowania na przykładzie lokomotyw EU06/07 i EP07.
Osłabianie wzbudzania biegunów głównych silników trakcyjnych zwane bocznikowaniem uzwojeń jest możliwe gdy jazda odbywa się na pozycjach bezoporowych (szeregowej lub równoległej) - stycznik SR30 musi być zamknięty i tym samym stycznik AC6 załączony. W obwody grup silników trakcyjnych włączone są boczniki indukcyjne FIA 300, które stanowią podstawowy element obwodu osłabiania wzbudzania. Zbudowane są z uzwojenia umieszczonego w karkasie izolacyjnym i rdzenia składającego się z blach magnetycznych nakrzemowanych. Wielkość osłabienia pola wzbudzania jest zależna od oporu czynnego bocznika i połączonych z nim oporników osłabiania wzbudzania. Stosunek sumarycznego oporu tych elementów do oporu czynnego uzwojeń wzbudzania dwóch silników trakcyjnych, z którymi połączony jest bocznik, określa stopień osłabienia wzbudzania. W omawianych lokomotywach zamontowane są dwa boczniki (po jednym dla grupy silników). Znajdują się one pod ostoją w specjalnie wykonanych skrzyniach obok skrzyni z bateriami akumulatorów. Zwiększanie osłabiania wzbudzania realizuje się rękojeścią nastawnika bocznikowania, która ma 6 pozycji pracy oraz pozycję 0. Za włączanie kolejnych oporników w uzwojenia biegunów głównych odpowiadają styczniki elektropneumatyczne. Im wyższa pozycja rękojeści wału bocznikowania tym większe osłabienie wzbudzania, a więc i większa prędkość obrotowa silników trakcyjnych. Cofanie rączki wału bocznikowego powoduje otwieranie styczników bocznikowych co powoduje zmniejszanie osłabiania wzbudzania. Ustawienie rączki wału bocznikowania w pozycji "0" powoduje przerwanie zasilania cewki stycznika pomocniczego AC6 i następuje otwarcie wszystkich styczników bocznikowania. Otwarcie wszystkich styczników bocznikowania nastąpi również, gdy wał główny nastawnika jazdy zostanie przestawiony z pozycji jazdy bezoporowej. W wyniku tego następuje rozłączenie stycznika rozruchowego SR30 co powoduje przerwanie zasilania stycznika pomocniczego AC6 i mimo, że np. dźwignia wału bocznikowania znajduje się na pozycjach załączonego bocznikowania, następuje przerwanie tego procesu rozruchu.


Poniżej zamieszczone sa odnośniki do filmów pokazujących rozruch lokomotyw ze stycznikowo-oporowym układem rozruchu.









Rozruchy lokomotyw ze stycznikowo-oporowym układem rozruchu





2) Układ rozruchu samoczynnego
Inaczej niż w elektrowozach wygląda sterowanie rozruchem w jednostkach trakcyjnych takich jak np. EN57, EN71, ED72 itp. O ile w elektrowozach maszynista sam steruje rezystancją w obwodzie głównym, kontrolując przy tym wartość prądu jaką zasilane są silniki trakcyjne, poprzez wybór pozycji nastawnika, to w jednostkach trakcyjnych proces ten jest zautomatyzowany i odbywa się samoczynnie.
Rozruchem jednostki struje się za pomocą ręcznego nastawnika jazdy. Ustawienie rękojeści na danej pozycji powoduje odpowiednie, sterowanie rozruchem przez układ przekaźnika samoczynnego rozruchu i wał kułakowy.

Kliknij aby powiększyć    Nastawnik jazdy i nawrotnik w EZT

Kliknij aby powiększyć    Krzywki i łączniki na wale nastawnika jazdy i nawrotnika


   Kliknij aby powiększyć
Pozycje nastawnika jazdy:
- 0 (wybieg) (rozruch wyłączony)
- P (przetok) - jazda ciągła na opornikach rozruchowych,
- S (szeregowa) - układ szeregowy silników trakcyjnych,
- R (równoległa) - układ równoległy silników trakcyjnych,
- BI (Bocznik I) - osłabianie wzbudzania,
- BII (Bocznik II) - osłabianie wzbudzania,
- BIII (Bocznik II) - osłabianie wzbudzania.



Obok nastawnika jazdy znajduje się nastawnik kierunkowy. Aby była możliwość przestawienia pozycji nastawnika kierunkowego maszynista musi posłużyć się specjalnym kluczem.

Kliknij aby powiększyć    Nastawnik kierunkowy (opis na powiększeniu)

  Klucz nastawnika kierunkowego


Nastawnik kierunkowy posiada 5 pozycji nastaw:
Pozycja N II - jazda do przodu. PSR przesterowuje wał kułakowy przy prądzie 172 A,
Pozycja N I - jazda do przodu. PSR przesterowuje wał kułakowy przy prądzie 135 A,
Pozycja 0 - blokada nastawnika jazdy na pozycji "0" - uniemożliwienie rozruchu,
Pozycja WYŁ - pozycja wyłączona - umożliwia wyjęcie klucza,
Pozycja W TYŁ - pozycja jazdy do tyłu (tylko połączenie szeregowe grup silników)


Pozycje N1 i N2 dają możliwość zmiany intensywności przyspieszenia jednostki. Dla pozycji N1 rozruch jest łagodny, ponieważ wał kułakowy jest presterowywany przy niższych wartościach prądu (135 A), a dla pozycji N2 rozruch jest szybszy, gdyż wał kułakowy przechodzi z pozycji na pozycję szybciej, powdując przepływ większego prądu przez silniki trakcyjne (wartość nastawy 172 A).


Ustawiając rękojeść nastawnika jazdy na wybrana pozycję jazdy zostaje zasilony obwód sterowania wałem kułakowym, w którego obwodzie znajduje się między innymi Przekaźnik Samoczynnego Rozruchu (PSR). Przekaźnik ten kontroluje wartość prądu jaką pobierają silniki trakcyjne i odpowiednio steruje wałem kułakowym. Jeżeli w obwodzie silników trakcyjnych płynie prąd o zbyt dużym natężeniu to PSR wstrzymuje pracę wału kułakowego. Gdy prąd trakcyjny zmniejszy się do ustawionej na Przekaźniku Samoczynnego Rozruchu wartości progowej nastąpi przekierowanie wału kułakowego na kolejna pozycję i odłączenie kolejnych oporników z obwodu silników.
Aktualną wartość prądu jaką zasilane są silniki trakcyjne można odczytać z amperomierza silników trakcyjnych (WN) na pulpicie.

Kliknij aby powiększyć    Amperomierz silników trakcyjnych


PSR składa się z dwóch cewek: prądowej wysokiego napięcia (WN) i pomocniczej niskiego napięcia (NN). Jeżeli cewki są zasilone to wytwarzają strumień magnetyczny w zależności od wartości prądów przez nie płynących.
Przy odpowiednio dużym strumieniu magnetycznym obu cewek, siła sprężyny odciągowej kotwicy zostaje pokonana i kotwica jest przyciągnięta w wyniku czego następuje rozwarcie obwodu sterowania wałem kułakowym i wał nie przesteruje się na następną pozycję.
Regulacja strumienia magnetycznego cewki pomocniczej NN jest realizowana przez opornik, który dołączany jest stykami Przekaźnika Regulacji Przyspieszenia (PRP) w zależności czy rozruch odbywa się na pozycji N1, czy N2 nastawnika kierunkowego.

Kliknij aby powiększyć    Przekaźnik Samoczynnego Rozruchu (opis na powiększeniu)

Kliknij aby powiększyć    Przekaźnik Regulacji Przyspieszenia (opis na powiększeniu)


a) rozruch dla pozycji N1 nastawnika kierunkowego:
Na pozycji N1 Przekaźnik Regulacji Przyspieszenia jest zasilony w wyniku czego dołącza swoimi zestykami opornik do obwodu zasilania cewki pomocniczej NN przekaźnika PSR. Przez cewkę pomocniczą NN Przekaźnika Samoczynnego Rozruchu płynie w takiej sytuacji duży prąd wytwarzając duży strumień magnetyczny.
Wystarczy, aby przez cewkę prądową WN PSR-a popłynął mały prąd silników trakcyjnych, by przyciągnąć kotwicę przekaźnika PSR i rozewrzeć układ sterowania wałem kułakowym.
Wał kułakowy przechodzi z pozycji na pozycję w zakresie prądów 135 - 156 A.
Czyli, dla pozycji N1 nawrotnika pojazd wolniej nabiera prędkości i ma tym samym mniejsze przyspieszenie, gdyż rozruch trwa dłużej, ponieważ wał kułakowy (dzięki PSR) przechodzi wolniej z pozycji na pozycję przy mniejszym prądzie silników trakcyjnych.

b) rozruch dla pozycji N2 nastawnika kierunkowego:
Na pozycji N2 Przekaźnik Regulacji Przyspieszenia nie jest zasilany, a opornik jest odłączony od obwodu zasilania cewki pomocniczej NN przekaźnika PSR. Przez cewkę pomocniczą NN Przekaźnika Samoczynnego Rozruchu płynie w takiej sytuacji mały prąd wytwarzając mały strumień magnetyczny.
Aby nastąpiło przyciągnięcie kotwicy PSR-a i rozwarcie układu sterującego wałem kułakowym, przez cewkę prądową WN PSR-a musi płynąć duży prąd silników trakcyjnych. Wał kułakowy przechodzi z pozycji na pozycję w zakresie prądów 175 - 200 A.
Czyli, dla pozycji N2 nawrotnika pojazd szybciej nabiera prędkości i ma tym samym większe przyspieszenie, bo rozruch trwa krócej, ponieważ wał kułakowy (dzięki PSR) przechodzi szybciej z pozycji na pozycję przy większym prądzie silników trakcyjnych.


Wał kułakowy jest nastawnikiem krzywkowym suchym i ma napęd elektropneumatyczny. Zbudowany jest z obrotowego wału na którym umieszczone są krzywki główne służące do napędu poszczególnych styków obwodu głównego (sterowanie rezystancją) jak również krzywki pomocnicze, służące do sterowania napędem wału (jego położenia) oraz do napędu styków pomocniczych. Urządzenie napędowe wału stanowi cylinder pneumatyczny z dwoma zworami elektropneumatycznymi. Moment obrotowy przenoszony jest z tłoków zabudowanych wewnątrz z cylindra na wał za pomocą napędu, pracującego w systemie Reszetowa.

Kliknij aby powiększyć    Wał kułakowy (opis na powiększeniu)


Wał kułakowy posiada 18 pozycji:
1 do 9 - pozycje szeregowe.
Silniki trakcyjne połączone są szeregowo za pośrednictwem stycznika mostkowego.
Pozycja 9 jest pozycją szeregową bezoporową.
10 - pozycja przełączająca (szeregowe/równoległe)
11-15 - pozycje równoległe.
Na pozycji 11 następuje otwarcie stycznika mostkowego i zamknięcie stycznika jazdy równoległej w wyniku czego silniki trakcyjne pracują w obwodzie równoległym
(2 silniki połączone szeregowo w grupę, grupy połączone równolegle).
Pozycja 15 jest pozycją równoległą bezoporową
16-18 - pozycje bocznikowania, czyli osłabianie wzbudzania stojanów.


Zadaniem wału kułakowego jest wyłączenie kolejnych oporników rozruchowych w obwodzie silników trakcyjnych jak również załączanie bocznikowania (pozycje: 16,17,18). Odłączanie oporników polega na ich bocznikowaniu stykami wału kułakowego.


Jazda na pozycji "przetok" powinna być możliwie krótka, aby nie doprowadzić do przegrzania oporników rozruchowych.


Bocznikowanie jak już było wspomniane polega na osłabianiu wzbudzania stojanów silników trakcyjnych. Za osłabianie wzbudzania silników trakcyjnych odpowiedzialne są: boczniki indukcyjne i bocznik omowy.

Boczniki indukcyjne są włączane w obwód stojanów silników trakcyjnych na pozycjach 16, 17 i 18 wału kułakowego. Kolejna z pozycji jest mocniejszym stopniem osłabiania wzbudzania.

Kliknij aby powiększyć    Boczniki indukcyjne


Bocznik omowy bocznikuje natomiast 3% uzwojeń głównych stojana silnika trakcyjnego na każdej pozycji wału kułakowego.

Kliknij aby powiększyć    Bocznik omowy



Wał kułakowy zawsze obraca się w jedną stronę, dlatego cofanie nastawnika jazdy na pozycję niższą niż ustawiona, nie ma sensu. Należy zatem najpierw sprowadzić rękojeść nastawnika jazdy na pozycję "0", a następnie ustawić nową, żądaną pozycję jazdy.
Spowoduje to, sprowadzenie wału kułakowego do pozycji wyjściowej, czyli pozycji nr "1" oraz rozpoczęcie ponownego rozruchu dla nowo ustawionej pozycji nastawnika jazdy.


Praca wału kułakowego (EN57)





Do początku strony



Powrót





Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Książka Gości    

©2004-2021 TRANSPORT SZYNOWY
www.transportszynowy.pl