Возможности применения рекуперативного торможения

Одним из важных резервов снижения расхода электроэнергии на тягу поездов является рекуперативное торможение. Если применение рекуперации началось на электрифицированных линиях с горным профилем (Урала, Закавказья, Карпат, Кузбасса), то сейчас электрическое торможение широко используется и на дорогах Западно-Сибирской, Куйбышевской, Московской, Приднепровской и др.

Применение рекуперации на грузовых поездах нс только сокращает расход электроэнергии, но также уменьшает износ тормозных колодок и колес вагонов состава, позволяет более маневренно и гибко управлять движением поезда на спусках, поднимает напряжение в контактной сети, что способствует ускорению движения других поездов, снижает загрязнение пути металлической пылью, повышает безопасность движения поездов. Электрическое торможение влияет па экономические и эксплуатационные показатели, особенно там, где происходит повышение технических скоростей, увеличивается пропускная способность участка. Правильно применяя электрическое торможение па спусках, можно вести поезд с постоянной скоростью движения. Техническая скорость при этом повышается на 15-20 %.

В 1982 г. намечено получить от рекуперативного торможения экономию электроэнергии порядка 1,7 млрд. кВт-ч - это годовая выработка средней электростанции. Как известно, на перевалистом профиле пути каждый 11-й состав движется на возвращенной в сеть электроэнергии. На горных же участках возврат энергии в контактную сеть составляет от 18 до 22 %, и отказ от рекуперации привел бы к повышению расхода электроэнергии на тягу поездов на сотни миллионов киловатт-часов в год.

Необходимо учитывать и то, что при отключении рекуперации на участках резко падало бы напряжение на токоприемниках локомотивов, идущих на подъем, что ведет к потере скорости и времени хода. В некоторых случаях на горном профиле пути при пользовании только пневматическими тормозами требуется дополнительная остановка состава на несколько минут для зарядки пневматических тормозов (опять потеря времени). Установлено также, что при отключении рекуперативного торможения скорости движения по спуску снижаются в среднем на 10-15 км/ч из-за невозможности поддержания постоянной скорости, близкой к допустимой. Если к вышесказанному прибавить труд вагонников по замене множества изношенных колодок вагонов и вырубку заваренных башмаков, то приходишь к выводу, что отключать рекуперацию нельзя.

На некоторых дорогах, особенно с равнинным профилем пути, высказываются опасения, что повышенный уровень напряжения в контактной сети (3600-3700 В) не позволит эффективно использовать электрическое торможение, так как возможен круговой огонь на коллекторе тяговых двигателей и может произойти выдавливание легковесных вагонов. Проведение исследования показало, что при существующей густоте движения поездов п запараллеленной контактной сети четного и нечетного путей зачастую даже нет необходимости в установке на тяговых подстанциях приемников для избыточной энергии от рекуперации, так как на линии всегда имеется локомотив, работающий в тяговом режиме.

Известно, что устойчивость двигателя против кругового огня на коллекторе определяется величинами напряжений между соседними пластинами и характером их распределения вдоль окружности коллектора. Величины межламельных напряжений зависят не только от приложенною напряжения, но и от искажающего действия ноля реакции якоря, которое зависит от соотношения намагничивающих сил обмоток возбуждения н поля якоря. При работе машины в генераторном режиме, т. е. рекуперации, максимальное отношение тока якоря к току возбуждения для двигателя НБ-406 должно быть не более 2,8. При соотношении тока якоря И ТО'Л возбуждения менее 2,8 максимальные напряжения между коллекторными пластинами снижаются, даже если общее напряжение на электрической машине остается неизменным. Это позволяет рекуперировать энергию при повышенном напряжении в контактной сети. Исследования показывают, что даже при напряжении 3900-4000 В можно иметь максимальные напряжения на коллекторе двигателя НБ-406 не более 38 В.

После изучения вопроса возможности выдавливания легковесных вагонов, находящихся в голове поезда, на Львовской дороге сотрудниками ВНИИЖТа сделано заключение, что нет оснований опасаться выдавливания вагонов, если тормозная сила локомотива не превышает 50 тс для четырехосного вагона. Тормозные силы рекуперирующего электровоза в основном не превышают допустимых. Там, где они выше допустимых, необходимо разработать режим комбинированного торможения (электрического и пневматического).

Большую экономию электроэнергии можно получить, применяя рекуперативное торможение на электропоездах.