Принцип рекуперативного торможения, условия его обеспечивающие, простейшая схема рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя

Принцип действия рекуперативного торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно которому любая электрическая машина может работать генератором и электродвигателем, т.е. переходить из генераторного режима в двигательный и наоборот.

В тяговом режиме тяговый электродвигатель подключен к контактной сети, потребляет из нее электроэнергию и преобразовывает ее в механическую энергию. По его обмоткам протекает ток в направлении, указанном на рисунке 8.1(а). Ток обмотки якоря создает магнитный поток который, взаимодействуя с магнитным полем главных полюсов, создает электромагнитные силы F, направление которых определяется “правилом левой руки“. На проводник обмотки якоря, расположенный под северным полюсом, действует сила F1, а под южным полюсом - F2. Эта пара сил создает электромагнитный вращающий момент Мвр., вращающий якорь против часовой стрелке с частотой n.

При переходе из тягового режима в режим “выбега“, тяговый электродвигатель линейными контакторами отключается от контактной сети. Прохождение тока по его обмоткам прекращается, и электромагнитные силы исчезают. Однако якорь, под действием накопленной кинетической энергии поезда, которая при движении по спуску еще и возрастает, вращается в прежнем направлении с частотой n (рис. 8.1, б).

Для перевода тягового электродвигателя в генераторный режим собирается схема рекуперативного торможения. Обмотки главных полюсов отключаются от обмотки якоря и подключаются к независимому источнику питания, которым является генератор АМ-Г преобразователя, а обмотка якоря – к контактной сети (рис. 8.1, в). Проводники обмотки якоря вращаются в магнитном поле главных полюсов, и в них индуцируется э.д.с.

При уменьшении величины сопротивления резистора r_р в цепи генератора АМ-Г увеличивается его э.д.с. и величина тока, протекающего по обмоткам главных полюсов тягового электродвигателя, и его э.д.с.

При ее величине большей, чем величина напряжения контактной сети, от плюсового якорного зажима в контактную сеть начнет протекать ток, совпадающий по направлению с э.д.с. Это свидетельствует о том, что тяговый электродвигатель перешел в генераторный режим, и ток является генераторным током или током рекуперации I_р. Направление тока в обмотке якоря по сравнению с тяговым режимом, изменилось на противоположное, что привело к изменению направления электромагнитных сил F, действующих на проводники обмотки якоря, и электромагнитного момента, созданного этими силами. Он направлен по часовой стрелки, т.е. против частоты вращения якоря, и поэтому является тормозным моментом Мт. Чем больше величина тока рекуперации, тем больше этот момент (Мт= См*Iр*Ф), тем меньше частота вращения якоря и колесной пары.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· так как тяговый электродвигатель последовательного возбуждения не может быть переведен в режим рекуперативного торможения, его необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей подключаются к генератору преобразователя;

· направление тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей должно оставаться прежним;

· суммарная э.д.с. всех тяговых электродвигателей должна быть больше напряжения в контактной сети;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.