Tramwaje
Powrót
Urządzenia hamulcowe:
Hamulce elektrodynamiczne:
- Informacje ogólne
- Hamowanie elektryczne oporowe
- Hamowanie elektryczne rekuperacyjne
1) Informacje ogólne:
Hamulec elektrodynamiczny to hamulec, w którym nie występują siły tarcia wynikające z docisku elementów ciernych
do siebie, a zmniejszanie prędkości tramwaju odbywa się na drodze elektrycznej poprzez
wytworzenie siły hamującej przeciwnej do ruchu pojazdu za pośrednictwem elektrycznych silników trakcyjnych.
Hamowanie elektrodynamiczne polega na zmianie energii kinetycznej poruszającego się pojazdu trakcyjnego
na energię elektryczną poprzez silniki trakcyjne tego pojazdu pracujące jako prądnice.
Hamowanie silnikiem występuje wówczas, gdy moment elektromagnetyczny silnika działa
w kierunku przeciwnym do kierunku prędkości obrotowej. W wyniku
powstałego momentu hamującego na wałach silników następuje wytracanie prędkości pojazdu.
Hamowanie elektrodynamiczne może być zastosowane zarówno w układach napędowych
z wykorzystaniem prądu stałego (DC) oraz zmiennego (AC).
W takiej sytuacji mówi się o silnikach trakcyjnych pracujących jako prądnice obcowzbudne.
Baterie akumulatorów (105Na)
Ze względu na typ napędu i rodzaj pojazdu rozróżnia się hamowanie elektryczne oporowe (rezystorowe)
i elektryczne rekuperacyjne (odzyskowe).
2) Hamowanie elektryczne oporowe (rezystorowe):
Hamowanie oporowe polega na tym, że produkowana przez silniki trakcyjne energia elektryczna jest przemieniana
w energię cieplną na opornikach hamowania. Ciepło z oporników jest oddawane do atmosfery - bezpowrotnie tracone.
Elementy oporowe na rozruszniku GBT-373
W związku z mocnym nagrzewaniem się oporników podczas pracy muszą być one odpowiednio wydajnie chłodzone.
Stosuje się w tym celu chłodzenie obce w postaci wentylatorów, które nadmuchują schłodzone powietrze
na na elementy oporowe lub chłodzenie pędem powietrza.
Pierwszy typ chłodzenia można spotkać na przykład w wagonach serii 13N, 102N, 105N i ich pochodnych,
gdzie nadmuch powietrza realizują wentylatory zainstalowane na wale przetwornicy pokładowej.
Wiatrak na wale przetwornicy
Chłodzenie pędem powietrza stosowane jest obecnie najczęściej. Polega on na zamontowaniu
elementów oporowych w skrzyniach
na dachu pojazdu lub w otwartym podwoziu w wyniku czego są one chłodzone
przez pęd powietrza powstały podczas jazdy.
Elementy oporowe na dachu
Elementy oporowe na dachu
3) Hamowanie rekuperacyjne:
Hamowanie elektryczne rekuperacyjne polega na tym, że produkowana przez silniki trakcyjne
energia elektryczna jest oddawana (rekuperowana)
poprzez odbierak prądu do sieci trakcyjnej przez co inny pojazd będący w ruchu może z tej energii skorzystać.
Odbierak prądu Fb700
Aby zwracanie energii było możliwe sieć trakcyjna musi spełniać określone warunki. Jednym z nich jest napięcie
w niej panujące, które musi być odpowiednio niższe, tak by sieć była wstanie przyjąć energię produkowaną
przy hamowaniu.
Zastosowanie takich podzespołów jest bardzo kosztowne i skomplikowane w związku z czym
hamowanie elektrodynamiczne rekuperacyjne uzupełnia się o układ hamowania oporowego.
W przypadku, gdy układ sterujący hamowaniem wykryje zbyt wysokie napięcie w sieci trakcyjnej
(sieć nie może przyjąć energii z pojazdu trakcyjnego) następuje przełączenie oddawania
energii na oporniki hamowania, gdzie wyprodukowany prąd jest przemieniany w energię cieplną bezpowrotnie traconą,
analogicznie jak przy hamowaniu oporowym.
Skrzynia z opornikami hamowania na dachu
Chłodzenie elementów oporowych odbywa się na analogicznej zasadzie jak przy hamowaniu oporowym.
W najnowszych rozwiązaniach tramwajów proces hamowania rekuperacyjnego jest uzupełniany działaniem
superkondensatorów, które magazynują część energii produkowanej przy hamowaniu i umożliwiają jej wykorzystanie
w procesie rozruchu.
Superkondensator jest rodzajem kondensatora elektrolitycznego, który ze względu na budowę
wykazuje niezwykle dużą pojemność elektryczną w porównaniu do klasycznych kondensatorów
elektrolitycznych dużej pojemności. Ich główną wadą jest szybki czas ładowania w porównaniu na przykład do
akumulatorów.
Superkondensatory nie są jednak na tyle pojemne, by można było zrezygnować
ze stosowania układu hamowania oporowego, które przejmuje oddawanie energii, gdy w sieci jest zbyt wysokie napięcie,
a superkondensatory nie mogą jej przyjąć więcej.