Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Динамикалық тежеу – көлік құралын баяулатқанда тракциялық қозғалтқыштарды генератор ретінде пайдалану. Динамикалық тежеу – электрлік немесе дизельдік-электрлік локомотив сияқты көлікті баяулатқанда электрлік тягалық қозғалтқышты генератор ретінде пайдалану. Егер пайда болған электр қуаты тежегіш резисторларда жылу түрінде таратылса, онда ол "реостаттық" деп аталады, ал қуат желіге қайтарылса – "регенеративтік" деп аталады. Динамикалық тежеу үйкеліс негізіндегі тежегіш компоненттердің тозуын азайтады, ал регенерация жалпы энергия тұтынуды төмендетеді. Динамикалық тежеуді көп бірліктері бар вагондарда, жеңіл рельсті көліктерде, электр трамвайларында, троллейбустарда, электрлік және гибридтік электрлік автомобильдерде де қолдануға болады.
Dynamic braking is the use of the traction motors as generators when slowing a vehicle. Dynamic braking is the use of an electric traction motor as a generator when slowing a vehicle such as an electric or diesel electric locomotive. It is termed "rheostatic" if the generated electrical power is dissipated as heat in brake grid resistors, and "regenerative" if the power is returned to the supply line. Dynamic braking reduces wear on friction based braking components, and regeneration lowers net energy consumption. Dynamic braking may also be used on railcars with multiple units, light rail vehicles, electric trams, trolleybuses, and electric and hybrid electric automobiles.
Жұмыс істеу принципі
Электр энергиясын айналушы білікке (электр моторы) механикалық энергияға түрлендіру – айналушы біліктің механикалық энергиясын электр энергиясына (электр генераторы) түрлендірудің кері процесі болып табылады. Екеуі де арматура орамдарының (салыстырмалы түрде) қозғалатын сыртқы магнит өрісімен өзара әрекеттесуі арқылы іске асырылады, арматура электр тізбегіне қуат көзімен (мотор) немесе қуат қабылдағышымен (генератор) қосылады. Электрлік/механикалық энергияны түрлендіретін құрылғының қызметі қай интерфейс (механикалық немесе электрлік) арқылы энергияны беру немесе қабылдау арқылы анықталатындықтан, бір құрылғы мотор немесе генератор рөлін атқара алады. Динамикалық тежеу кезінде, тягалық мотор магнит өрісін (қозу) тудыратын өрістік катушкаларға электр тогын қосу арқылы, қуат беру тізбегінен қуат қабылдау тізбегіне ауысып, генератор рөліне көшеді. Айналушы білікке қолданылатын кедергінің шамасы (тежеу қуаты) электр қуатының өндірілу жылдамдығына және тиімділік жоғалтуларына тең. Бұл өз кезегінде магнит өрісінің күшіне, өрістік орамдардағы токпен басқарылатын, және арматура мен магнит өрісінің бір-біріне қатысты айналу жылдамдығына, дөңгелектердің айналуына және қуат білігі мен дөңгелектің айналу қатынасына пропорционалды. Тежеу қуатының шамасы магнит өрісінің күшін өрістік орамдардағы ток мөлшері арқылы өзгерту арқылы реттеледі. Электр қуатының өндірілу жылдамдығы, және де керісінше тежеу қуаты, қуат білігінің айналу жылдамдығына пропорционалды болғандықтан, жылдамдық төмендеген кезде тежеу қуатын сақтау үшін күшті магнит өрісі қажет, және өрістік орамдарға қолдануға қол жетімді токқа байланысты динамикалық тежеудің тиімді болуының ең төменгі шегі бар. Динамикалық тежеу кезінде туындайтын электр энергиясын басқарудың екі негізгі әдісі – реостаттық тежеу және регенеративтік тежеу, олар төменде сипатталған. Тұрақты магнитті моторлар үшін динамикалық тежеу мотордың терминалдарын қысқа тұйықтау арқылы оңай жүзеге асырылады, осылайша моторды жылдам және күрт тоқтатуға болады. Алайда, бұл әдіс барлық энергияны мотордың өзінде жылу түрінде ысыраптайды, сондықтан салқындату шектеулеріне байланысты, сымсыз электр құралдары сияқты, төмен қуатты үзіліссіз қолдануларда ғана қолдануға болады. Ол тягалық қолданулар үшін жарамсыз.
Converting electrical energy to the mechanical energy of a rotating shaft (electric motor) is the inverse of converting the mechanical energy of a rotating shaft to electrical energy (electric generator). Both are accomplished through the interactions of armature windings with a (relatively) moving external magnetic field, with the armature connected to an electrical circuit with either a power supply (motor) or power receptor (generator). Since the role of the electrical/mechanical energy converting device is determined by which interface (mechanical or electrical) provides or receives energy, the same device can fulfill the role of either a motor or a generator. In dynamic braking, the traction motor is switched into the role of a generator by switching from a supply circuit to a receptor circuit while applying electric current to the field coils that generate the magnetic field (excitation). The amount of resistance applied to the rotating shaft (braking power) equals the rate of electrical power generation plus some efficiency loss. That is in turn proportional to the strength of the magnetic field, controlled by the current in the field coils, and the rate at which the armature and magnetic field rotate against each other, determined by the rotation of the wheels and the ratio of power shaft to wheel rotation. The amount of braking power is controlled by varying the strength of the magnetic field through the amount of current in the field coils. As the rate of electrical power generation, and conversely braking power, are proportional to the rate at which the power shaft is spinning, a stronger magnetic field is required to maintain braking power as speed decreases and there is a lower limit at which dynamic braking can be effective depending on the current available for application to the field coils. The two main methods of managing the electricity generated during dynamic braking are rheostatic braking and regenerative braking, as described below. For permanent magnet motors, dynamic braking is easily achieved by shorting the motor terminals, thus bringing the motor to a fast abrupt stop. This method, however, dissipates all the energy as heat in the motor itself, and so cannot be used in anything other than low power intermittent applications due to cooling limitations, such as in cordless power tools. It is not suitable for traction applications.
Реостаттық тежегіш
Моторлар өндіретін электр энергиясы, тежегіш тор деп аталатын, көлік құралындағы кедергілер жинағы арқылы жылу түрінде таратылады. Резисторларды зақымданудан қорғау үшін үлкен салқындату желдеткіштері қажет. Жаңа жүйелерде температураны бақылау жүйесі бар, сондықтан егер жинақтың температурасы қалыпты шектен асып кетсе, ол өшіріледі және тежеу тек үйкеліс арқылы жүзеге асырылады.
The electrical energy produced by the motors is dissipated as heat by a bank of onboard resistors, referred to as the braking grid. Large cooling fans are necessary to protect the resistors from damage. Modern systems have thermal monitoring, so that if the temperature of the bank becomes excessive it will be switched off, and the braking will revert to being by friction only.
Регенеративті тежегіш
Электрленген жүйелерде регенеративті тежеу процесі қолданылады, онда тежеу кезінде пайда болатын ток, жылу ретінде ысырапқа салудың орнына, басқа тарту бөлімдері пайдаланатын қуат беру жүйесіне қайтарылады. Электрленген жүйелерде регенеративті және реостаттық тежеуді бірге қолдану қалыпты жағдай. Егер қуат беру жүйесі "қабылдағыш" болмаса, яғни ток сіңіре алмайтын болса, тежеу әсерін қамтамасыз ету үшін жүйе реостаттық режимге көшеді. Энергияны сақтау жүйелері бар локомотивтер қазір қолжетімді, олар жылу ретінде ысырап болар энергияның бір бөлігін қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Мысалы, Green Goat моделі Canadian Pacific Railway, BNSF Railway, Kansas City Southern Railway және Union Pacific Railroad компанияларында қолданылады. Жеңілдетілген бас қуатты жүктемесі (HEP) бар және АЖ инверторларымен жабдықталған заманауи жолаушылар локомотивтерінде, электрлендіру жүйесі қабылдағыш болмаса немесе тіпті теміржол электрленбеген болса да, тежеу энергиясын регенеративті тежеу арқылы пойыздың бортындағы жүйелерін қуаттандыруға болады. Қазіргі заманауи жолаушылар пойыздарындағы HEP жүктемесі соншалықты үлкен, сондықтан ALP 46 сияқты жаңа электр локомотивтері дәстүрлі кедергілік торларсыз жасалған.
In electrified systems the process of regenerative braking is employed whereby the current produced during braking is fed back into the power supply system for use by other traction units, instead of being wasted as heat. It is normal practice to incorporate both regenerative and rheostatic braking in electrified systems. If the power supply system is not "receptive", i. e. incapable of absorbing the current, the system will default to rheostatic mode in order to provide the braking effect. Yard locomotives with onboard energy storage systems which allow the recovery of some of the energy which would otherwise be wasted as heat are now available. The Green Goat model, for example, is being used by Canadian Pacific Railway, BNSF Railway, Kansas City Southern Railway and Union Pacific Railroad. On modern passenger locomotives equipped with AC inverters pulling trains with sufficient head end power (HEP) loads, braking energy can be used to power the train's on board systems via regenerative braking if the electrification system is not receptive or even if the track is not electrified to begin with. The HEP load on modern passenger trains is so great that some new electric locomotives such as the ALP 46 were designed without the traditional resistance grids.
Қоспалы тежегіш
Динамикалық тежеудің өзі локомотивті тоқтату үшін жеткіліксіз, себебі оның тежеу әсері шамамен төмендегенде тез төмендейді. Сондықтан ол әрдайым қалыпты ауа тежегішімен бірге қолданылады. Бұл біріктірілген жүйе аралас тежеу деп аталады. Литий-ионды аккумуляторлар да пойызды толығымен тоқтату үшін энергияны сақтауға пайдаланылады. Аралас тежеу динамикалық және ауа тежегішін біріктіргенімен, нәтижедегі тежеу күші ауа тежегішінің өзі қамтамасыз ететін күшке тең болуы тиіс. Бұл динамикалық тежегіш үлесін барынша арттыру және ауа тежегішін автоматты түрде реттеу арқылы жүзеге асырылады, өйткені динамикалық тежеудің басты мақсаты қажетті ауа тежегішінің мөлшерін азайту болып табылады. Бұл ауаны сақтап, дөңгелектердің қызып кету қаупін азайтады. Локомотив өндіруші Electro Motive Diesel (EMD) компаниясының есебуынша, аралас тежеу кезінде динамикалық тежеу тежеу күшінің 50%-дан 70%-ына дейін қамтамасыз етеді.
Dynamic braking alone is not enough to stop a locomotive, because its braking effect rapidly diminishes below about Therefore, it is always used in conjunction with the regular air brake. This combined system is called blended braking. Li ion batteries have also been used to store energy for use in bringing trains to a complete halt. Although blended braking combines both dynamic and air braking, the resulting braking force is designed to be the same as the air brakes on their own provide. This is achieved by maximizing the dynamic brake portion, and automatically regulating the air brake portion, because the main purpose of dynamic braking is to reduce the amount of air braking required. That conserves air and minimizes the risks of over heated wheels. One locomotive manufacturer, Electro Motive Diesel (EMD), estimates that dynamic braking provides between 50% and 70% of the braking force during blended braking.
Тіркемелік тежегіш
Электрлік тежеудің үшінші әдісі – қысқа мерзімге кері айналу моментін қолданатын тежеу, немесе "қосқыш тежеу". Бұл электрлік тежеудің ең жылдам түрі, бірақ моторлар мен механикалық компоненттерге елеулі уақытша жүктеме түсіреді. Әдетте, ол күрт және "серпілісті" болады, алға қозғалыстағы "бір қадамды" тежеуге ұқсас, ал электрлік жетегінде мұндай тежеу қолданылмайды. Дегенмен, ол ұзақ және көлденең қозғалысқа арналған тұрақты және айнымалы токпен жұмыс істейтін көпірлі крандарда кеңінен қолданылады; мұндай крандардың көтергіш механизмдері әдетте реостаттық тежегішті пайдаланады. Кері қозғалтқыштар, (мақсатты) қосқыш тежеумен, әдетте үдеу үшін реостаттық басқаруды қолданады және қосқыш тежеу қолданылғанда кері (тежеу) айналу моментін шектеу үшін әрқашан мотор тізбегінде кедергі болады. Қосқыш тежеу әдетте басқару құрылғысын қысқа мерзімге қарама-қарсы бағыттың бірінші қадамына, содан кейін өшіру күйіне жылжыту арқылы жүзеге асырылады. Нөлдік жылдамдыққа жеткеннен кейін, жетек кері бағытта қозғалмауы үшін қосқыш тежеу тоқтатылуы керек, және бұл функция автоматты түрде "қосқыш релесі" арқылы қамтамасыз етілуі мүмкін. Қосқыш тежеу инвертормен басқарылатын жетектерге жақсы сәйкес келмейді; ол сирек қолданылады және қазіргі крандарды пайдалануда белсенді түрде ұсынылмайды.
A third method of electric braking is plug braking or 'plugging', under which a reverse torque is applied for a short time. It is the most rapid form of electric braking, but comes at the disadvantage of applying significant transient stresses to motors and mechanical components. It is typically abrupt and 'jerky', the braking equivalent of a 'jog' in forward motion, and plug braking is never applied in electric traction applications. Nonetheless, it has been applied widely to applications such as long travel and cross travel drives of direct current and alternating current powered overhead traveling cranes; hoist drives on such cranes typically use rheostatic braking. Reversing drives with (intentional) plug braking typically use rheostatic control for acceleration, and always have resistance in the motor circuit, when plug breaking is applied, to limit the reverse (braking) torque. Plugging is usually achieved by moving the controller, briefly, to the first step of the opposite direction, and then back to the off position. After zero speed is reached, plugging must cease to avoid the drive running in reverse, and this function may be provided automatically, by a 'plugging relay'. Plugging does not fit well with inverter controlled drives; it is becoming less common, and it is actively discouraged in modern crane operation.
Өзін-өзі жүктеу сынағы
Тежегіш торларын локомотивтің қуатын сынау үшін динамометр немесе жүк банкі ретінде қолдануға болады. Локомотив тоқтаған кезде, негізгі генератордың (МГ) қуаты жетек моторларына емес, торларға қосылады. Торлар әдетте қозғалтқыштың толық қуатын сіңіруге жеткілікті, ол МГ кернеуі мен тогының көрсеткіштерінен есептеледі.
It is possible to use the brake grids as a form of dynamometer or load bank to perform a self load test of the power output of a locomotive. With the locomotive stationary, the main generator (MG) output is connected to the grids instead of the traction motors. The grids are normally large enough to absorb the full engine power output, which is calculated from MG voltage and current output.
Гидродинамикалық тежеу
Гидравликалық берілісі бар дизельдік локомотивтер гидродинамикалық тежеуге жабдықталуы мүмкін. Бұл жағдайда, айналым моментін түрлендіргіш немесе сұйықтық қосқыш су тежегіші сияқты тоқтату құрылымы ретінде жұмыс істейді. Тежелу энергиясы гидравликалық сұйықтықты қыздырады, ал жылу қозғалтқышты салқындататын радиатор арқылы (жылу алмастырғыш арқылы) таратылады. Тежелу кезінде қозғалтқыш бос жүріс режимінде жұмыс істейді (және аз жылу бөледі), сондықтан радиаторға артық жүктеме түспейді.
Diesel locomotives with hydraulic transmission may be equipped for hydrodynamic braking. In this case, the torque converter or fluid coupling acts as a retarder in the same way as a water brake. Braking energy heats the hydraulic fluid, and the heat is dissipated (via a heat exchanger) by the engine cooling radiator. The engine will be idling (and producing little heat) during braking, so the radiator is not overloaded.