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

Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Fotorelacje     |     Książka Gości    


Kolej

Powrót

Układy przeniesienia napędu w pojazdach spalinowych

Pojazdy spalinowe z przekładnią elektryczną

W tym rodzaju pojazdów spalinowych napęd zestawów kołowych realizują zespoły napędowe z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi (jak w trakcji elektrycznej), które zasila energia elektryczna wytwarzana przez prądnicę napędzaną silnikiem spalinowym.
Zastosowany w pojeździe silnik spalinowy i prądnica, posadowione są na wspólnej ramie wsporczej i tworzą tak zwany agregat prądotwórczy. Prądnica połączona jest poprzez kołnierz stojana z wałem korbowym silnika od strony koła zamachowego z zastosowaniem sprzęgła tłumiącego drgania skrętne i wyrównującego niedokładności montażu prądnicy pod względem np. współosiowości.
W skład agregatu prądotwórczego wchodzą też elementy dodatkowe pracy silnika takie jak układ dolotowy powietrza, układ wydechowy, zespół chłodnic płynu chłodzącego i powietrza turbodoładowanego itp.

Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć
Agregat prądotwórczy w lokomotywie liniowej



Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć  
Agregat prądotwórczy / silnik spalinowy agregatu w lokomotywie manewrowej



W sterowaniu pracą agregatem najważniejszym celem jest takie sterowanie obrotami silnika spalinowego i wzbudzeniem prądnicy trakcyjnej, by charakterystyki tych zespołów były możliwie jak najbardziej do siebie zbliżone. Regulator obrotów silnika spalinowego dostosowuje więc dawkowanie paliwa do cylindrów zgodnie ze stopniem wzbudzenia prądnicy.
Ogólnie mówiąc chodzi o to, by obroty silnika były optymalne do obciążenia prądowego pracującej prądnicy, tak by prądnica wytwarzała prąd o wartości potrzebnej dla zasilania silników zgodnie z aktualną sytuacją ruchowa i zadaną przez maszynistę siłą pociągową.

Poniższe fotografie przedstawiają mechaniczny regulator obrotów Woodward oraz wirową wzbudnicę prądnicy głównej, zabudowane na przykład w lokomotywach typu 6D (seria SM42). To starego typu rozwiązanie techniczne sterowania pracą agregatu.

Kliknij aby powiększyć    Regulator Woodward'a

Kliknij aby powiększyć    Wzbudnica prądnicy głównej


Wzbudnica ta to maszyna elektryczna, która napędzana jest przekładnią pasową z wału prądnicy głównej.

Kliknij aby powiększyć    Pasy napędowe prądnicy pom. i wzbudnicy (opis na pow.)


W nowoczesnych lokomotywach sterowanie pracą agregatu realizowane jest przez sterowniki mikroprocesorowe. Pracą silnika steruje elektroniczny regulator obrotów natomiast wzbudzenie prądnicy głównej realizuje elektroniczny regulator wzbudzenia. Regulatory te z kolei współpracują bezpośrednio z głównym sterownikiem mikroprocesorowym pojazdu, który odpowiada za prace i diagnostykę całego pojazdu trakcyjnego.

Kliknij aby powiększyć   Elektroniczny regulator obrotów silnika

  Sterownik główny pojazdu

  Ekran pulpitowy z parametrami pracy pojazdu


  Ekran pulpitowy lokomotywy czteroagragatowej



W pojazdach kolejowych z przekładnią elektryczną stosowane były powszechnie silniki trakcyjne prądu stałego. Wraz z rozwojem półprzewodników i sterowania impulsowego napędem w nowoczesnych pojazdach spalinowych stosuje się silniki asynchroniczne.
Podobnie temat wygląda z prądnicami, gdzie w starszych pojazdach zabudowywane były prądnice prądu stałego, a obecnie powszechnie stosuje się prądnice synchroniczne prądu zmiennego, czyli maszyny elektryczne, w których prędkość obrotowa wirnika jest taka sama jak prędkość obrotowa wirującego pola magnetycznego.

W zależności od zastosowanych powyżej rozwiązań rozróżnia się lokomotywy spalinowe z przekładnią elektryczną:

1. prądnica DC (prąd stały) - silniki trakcyjne DC (prąd stały).
W rozwiązaniu tym prądnica prądu stałego poprzez rozdzielnię wysokiego napięcia zasila silniki trakcyjne prądu stałego. Stosowanie maszyn elektrycznych prądu stałego są znacznie większe i cięższe od ich odpowiedników na prąd przemienny. Z tego tez powodu w nowoczesnych pojazdach trakcji spalinowej stosuje się wyłącznie prądnice prądu przemiennego.

Kliknij aby powiększyć    Prądnica główna DC (ST44)


2. prądnica AC (prąd zmienny) - silniki trakcyjne DC (prąd stały)
W tym rozwiązaniu w obwodzie głównym lokomotywy zastosowany jest zespół prostowników, na których wytworzony przez prądnicę trakcyjną prąd zmienny jest prostowany w celu zasilenia nim silników trakcyjnych DC.

   
Diodowe prostownik trakcyjne



 
Styczniki liniowe obwodu WN silników trakcyjnych




3. prądnica AC (prąd zmienny) - silniki trakcyjne AC (prąd zmienny),
W tym układzie z kolei w obwodzie głównym pomiędzy prądnica trakcyjna, a silnikami zastosowany jest falownik, czyli przekształtnik prądu stałego w prąd zmienny, działający tu jako elektroniczny przemiennik częstotliwości.
Zasilający z prądnicy trakcyjnej falownik trójfazowy prąd zmienny o zmiennej częstotliwości zależnej od prędkości obrotowej prądnicy jest w nim prostowany przez moduł niesterowalnego prostownika. Powstały w ten sposób prąd stały zostaje zmieniony ponownie w trójfazowy prąd zmienny tylko o odpowiedniej częstotliwości napięcia i odpowiedniej wartości skutecznej napięcia wyjściowego, którym zasilane są silnik trakcyjne asynchroniczne w podwoziu pojazdu. W związku z przetwarzaniem przez falownik prądu zmiennego na prąd stały i ponownie na prąd zmienny o zadanych parametrach urządzenie to działa jako elektroniczny przemiennik częstotliwości, gdyż następuje zmiana częstotliwości napięcia wejściowego (z prądnicy) w stosunku do napięcia wyjściowego (zasilania silników)

  Lokomotywa spalinowa DE24 z przekładnią AC/AC

  Kliknij aby powiększyć   Kontener falowników w lokomotywie P160DE



Poniżej zamieszczony jest schemat obwodów elektrycznych nowoczesnych pojazdów spalinowych z przekładnią elektryczną w wersji AC/AC i AC/DC.


Ogólny schemat obwodu głównego lokomotywy z przekładnią AC/AC



Ogólny schemat obwodu głównego lokomotywy z przekładnią AC/DC


W zależności od rozwiązań konstrukcyjnych silniki trakcyjne mogą być, analogicznie jak w trakcji elektrycznej zasilane w grupach lub każdy indywidualną linią zasilania np. z falownika.


Stosowanie przekładni elektrycznej w trakcji spalinowej dotyczy zarówno lokomotyw jak i spalinowych zespołów trakcyjnych.
W tych pierwszych agregat prądotwórczy montowany jest na ostoi lokomotywy. Lokomotywy z przekładnią elektryczną są najczęściej jednoagregatowe. Są jednak również eksploatowane pojazdy dwu, a nawet czteroagregatowe, w których ilość załączonych agregatów prądotwórczych odpowiada zapotrzebowaniu na moc pojazdu.
Poza wykorzystaniem agregatów do celów trakcyjnych w ramach przekładni elektrycznej, mogą one również zasilać odbiorniki pomocnicze WN - na przykład zaopatrywać skład pociągu w energię elektryczną (zasilanie ogrzewania lub klimatyzacji w wagonach).

Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć  
Czteroagregatowa lokomotywa spalinowa AC/AC
typu P160DE Multi Engine

prod. Bombardier


Kliknij aby powiększyć   Kliknij aby powiększyć  
Dwuagregatowa lokomotywa spalinowa AC/DC typu 6Dl
z opcją jazdy na jednym lub dwóch agregatach
lub też przełączania jednego agregatu na cele zasilania składu pociągu

prod. NEWAG


Kliknij aby powiększyć  
Dwuagregatowa lokomotywa spalinowa AC/DC typu 6Dk
z możliwością jazdy na jednym lub dwóch agregatach.
prod. PESA / CZ LOKO



W przypadku spalinowych zespołów trakcyjnych agregat prądotwórczy może być zabudowany w specjalnym członie napędowym (rozwiązanie GTW), w którym to członie poza agregatem (silnik, prądnica, układ dolotowy, układ wydechowy) zabudowane są też dodatkowe zespoły i podzespoły związane z pracą pojazdu tym też zasilaniem trakcyjnym (np. falowniki, akumulatory, sprężarka, sterowniki, czy też zbiornik paliwa itd.).

  Człon napędowy między członami

  SZT typu GTW z członem napędowym


Innym rozwiązaniem w spalinowych zespołach trakcyjnych jest zastosowanie zintegrowanych zespołów napędowych "powerpack", analogicznych do tych opisywanych w dziale pojazdów spalinowych z przekładnią hydrauliczną, z różnicą polegającą na zastosowaniu w miejscu przekładni hydraulicznej prądnicy trakcyjnej.
Zespoły te montowane są pod ostoja pojazdu w części wysokopodłogowej.


W pojazdach z przekładnią elektryczną możliwe jest stosowanie hamowania elektrodynamicznego, czyli hamowania w którym silniki trakcyjne pracują w trybie prądnicowym i dzięki oporowi obrotowemu ich wału, powstałemu na skutek produkowanej w tym procesie energii elektrycznej pojazdy wytracają prędkość.
Hamulec elektrodynamiczny wykorzystywany jest w takich pojazdach jako hamulec eksploatacyjny (służbowy).
Produkowana energia hamowania ED wytracana jest w postaci ciepła na rezystorach hamowania.

Kliknij aby powiększyć  
Zespoły oporników hamowania z układem chłodzenia
na dachu przedziału elektrycznego lokomotywy SP32.



Silniki spalinowe stosowane w pojazdach trakcyjnych z przekładnią elektryczną mają moc najczęściej od 500 - 5000kW.

Stosowanie w trakcji spalinowej przekładni elektrycznej ma następujące zalety:
1. Wysoka sprawność i dobre wykorzystanie mocy silnika spalinowego, a przez to mniejsze zużycie paliwa,
2. Mniejsza moc rozwijana przez silnik przy rozruchu w stosunku do przekładni hydraulicznych.
3. Przeniesienie napędu na drodze elektrycznej powoduje mniejszą ilość elementów zużywających się.
3. Uniwersalność lokomotywy do zastosowań pasażerskich i towarowych.






Do początku strony



Powrót





Autor     |     Strona     |     Kontakt     |     Książka Gości    

©2004-2021 TRANSPORT SZYNOWY
www.transportszynowy.pl