Рекуперативное торможение на электровозах

8.3 Рекуперативное торможение               

Если при торможении тяговые электродвигатели перево­дятся в генераторный режим и вырабатываемая электриче­ская энергия отдается в контактную сеть для полезного использования другими потребителями, то такое торможение называется рекуперативным. Такими потребителями электри­ческой энергии являются другие поезда, следующие в тяго­вом режиме. Избыточная же энергия рекуперации при электрической тяге на постоянном токе воспринимается тяговыми подстанциями, на которых с помощью статических управляемых преобразователей (инверторов) она преобра­зуется в электрическую энергию переменного тока и пере­дается в питающую систему внешнего электроснабжения.

При применении рекуперативного торможения снижается расход электрической энергии на тягу поездов. По данным МПС, на электрических железных дорогах нашей страны ежегодно отдается в контактную сеть более 1,5 млрд. кВтּч электрической энергии, что составляет свыше 3% от потреб­ляемой электрической энергии. Кроме того, при рекупера­тивном и реостатном торможении уменьшается износ тормоз­ных колодок и бандажей колесных пар, однако увеличивается износ рельсов.

Рекуперативное торможение как на электровозах посто­янного, так и переменного тока может осуществляться только при независимом возбуждении тяговых электрических машин (рисунок 8.3). Для рассматриваемых схем токи якоря и возбуж­дения имеют самостоятельные, независимые контуры, а ре­гулирование тормозной силы производится за счет изменения тока возбуждения. Для питания обмоток возбуждения используются специально установленные источники электри­ческой энергии: возбудители – на электровозах постоянного тока, выпрямительные установки возбуждения (ВУВ) – на электровозах переменного тока.

Рисунок 8.3– Схемы   включения   тяговых электродвигателей при рекуперативном торможении

Напряжение на зажимах тяговой машины в режиме ре­куперации

                                                      (8.16)

а так как                

то

                                                   (8.17)

Тогда  скорость  при  рекуперативном  торможении,  км/ч,

                                                                                     (8.18)

Соответственно тормозная сила тягового электродвигателя на ободе колеса

                                                 (8.19)

а  при  наличии n_д тяговых  электродвигателей, Н,

                                           (8.20)

На электровозах постоянного тока на каждом соедине­нии тяговых электродвигателей (С, СП и П) предусматривается несколько тормозных характеристик.

При электрической тяге на переменном токе для осу­ществления рекуперативного торможения тяговые электро­двигатели электровоза также переводятся в генераторный режим, а вырабатываемая ими электрическая энергия по­стоянного тока преобразуется в электрическую энергию переменного тока инвертором электровоза и передается в контактную сеть (полупроводниковый управляемый преобра­зователь электровоза в режиме тяги работает как выпрями­тель, в режиме рекуперативного торможения – как инвертор).

Тормозные характеристики некоторых электровозов по­стоянного и переменного тока в режиме рекуперации при­ведены в [1, 2].