Napędy trakcyjne w tramwajach > Napędy trakcyjne rezystancyjne (oporowe)
Napędy trakcyjne rezystancyjne (oporowe) to pierwsze systemy napędowe jakie zostały zastosowane w pojazdach szynowych. Tu trzeba zaznaczyć, że pierwszymi pojazdami szynowymi do których napędu wykorzystano energię elektryczną były właśnie tramwaje. Dopiero zdobyte doświadczenia w trakcji tramwajowej przeniesione zostały do kolejnictwa. Stąd też w aspekcie zespołów napędowych do dziś funkcjonuje określenie zespołu napędowego z tramwajowym zawieszeniem silnika, czyli zawieszenie silnika częściowo usprężynowane - tzw. zawieszenie "za nos", które z powodzeniem do dnia dzisiejszego jest stosowane w pojazdach kolejowych mimo, że w tramwajach już dawno przeszło do lamusa.
Zespół napędowy z silnikiem zawieszonym "za nos"
(opis na powiększeniu)
Pierwszy tramwaj elektryczny został skonstruowany przez Ernsta Verenera von Siemensa. W 1881 roku uruchomił on pierwszą, doświadczalną linię tramwaju elektrycznego w Lichterfelde - dzisiejszej dzielnicy Berlina.
Stosując do napędu elektryczne silniki trakcyjne, jak wiadomo nie ma konieczności stosowania zmiennego przełożenia (skrzyni biegów) w układzie transmisji momentu obrotowego na koła, jak to ma miejsce przy napędzie spalinowym z zastosowaniem przekładni mechanicznych lub hydraulicznych. Silnik elektryczny dzięki możliwości płynnej regulacji obrotów od 0 do prędkości maksymalnej powoduje, że w elektrycznych zespołach napędowych stosuje się jedynie reduktory obrotów pomiędzy silnikiem, a kołami (przekładnie o odpowiednim, stałym przełożeniu).
Więcej o tramwajowych zespołach napędowych można znaleźć tutaj.
Teraz jednak do sedna o napędzie oporowym.
Podstawowa zasada działania napędu rezystancyjnego (oporowego) polega na tym, że w elektryczny obwód główny (trakcyjny) włączone są rezystory, czyli oporniki. Sterowanie rezystancją, a więc wartością oporu elektrycznego w tym obwodzie powoduje zasilanie silników odpowiednią wartością prądu w wyniku czego silniki trakcyjne zmieniają prędkość obrotową i tym samym powodują zmianę przyspieszenia pojazdu.
Na poniższej fotografii pokazano w uproszczeniu schemat napędu rezystancyjnego, gdzie pomiędzy odbierakiem prądu, a silnikiem trakcyjnym znajdują się właśnie rezystory (oporniki).
Uproszczony schemat napędu rezystancyjnego
Podstawową wadą napędu oporowego 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 dla tego typu sterowania rozruchem w pojazdach elektrycznych stosowano powszechnie napęd z rozruchem oporowym. 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 systemy napędowe można dla lepszego zrozumienia porównać do sterowania tzw. "analogowych kolejek na prąd". Do szyn toru podłączone jest 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.
Zasilanie "kolejki na prąd"
W przypadku takich kolejek, nie występuje problem dużej emisji ciepła z oporników, gdyż prąd pobierany przez takie pojazdy jest bardzo mały.
W rzeczywistych pojazdach ze względu na duże wartości prądu wykorzystywanych do zasilania silników, elementy oporowe wymagają chłodzenia, aby nie doszło do ich przegrzania, a w efekcie przepalenia.
W tramwajach, w których zastosowany został napęd oporowy rozróżnia się dwa rodzaje sterowania rezystancją w obwodzie głównym. Pierwszy rodzaj sterowania to zastosowanie tzw. napędu stycznikowo - oporowego. Drugi rodzaj to tzw. napęd oporowo - rozrusznikowy. Poniżej odnośniki do szczegółowych opisów tych rozwiązań:
Napędy oporowe-stycznikowe
Napędy oporowe-rozrusznikowe
Bezpośrednio z działaniem napędu oporowego powiązana jest konfiguracja połączeń grup silników trakcyjnych podczas rozruchu.
Połączenia elektryczne silników