Характеристика систем управления

Изменение режима работы тягового электропривода на подвижном составе обеспечивается системой управления, которая осуществляет:

подключение тяговых двигателей к контактной сети при пуске;

плавное или ступенчатое регулирование напряжения, подводимого к двигателям;

плавное или ступенчатое регулирование возбуждения тяговых двигателей;

переключение двигателей на режим электрического торможения;

переключение с одного вида торможения на другой, например с рекуперативного на реостатное, с реостатного на механическое;

выключение тяговых двигателей - переход на выбег с режима тяги или торможения;

реверсирование направления вращения двигателей для изменения направления движения подвижного состава;

отключение двигателей или части их при аварийных режимах;

аварийное отключение одной из подвижных единиц (при работе по системе многих единиц).

Ступенчатое регулирование напряжения на тяговом двигателе осуществляется как изменением ступеней реостатов в цепи двигателей, так и перегруппировкой их с последовательного на параллельное соединение. Последнее может выполняться на подвижном составе с несколькими двигателями. На подвижном составе троллейбуса и трамвая перегруппировку двигателей осуществляют редко, так как эта операция существенно усложняет систему управления и не является обязательной для выполнения основных режимов работы подвижного состава.

Системы управления двигателей в зависимости от способа регулирования напряжения разделяются на реостатные и безреостат-ные, в зависимости от вида регулирующих устройств - на ступенчатые и плавные, от способа управления электрическими аппаратами - на системы непосредственного управления и системы косвенного или дистанционного управления, по принципу управления - на автоматические и неавтоматические.

Реостатные системы управления в режиме пуска обеспечивают регулирование напряжения двигателя изменением сопротивления пускового реостата, включаемого последовательно с двигателем. Безреостатные системы управления (тиристорно-импульсные системы) обеспечивают регулирование напряжения двигателя подачей на него импульсов напряжения постоянной амплитуды, ширина и (или) частота которых может меняться по требуемому закону.

В ступенчатых системах управления изменение среднего напряжения на двигателях происходит ступенями, причем так, чтобы ток в тяговых двигателях (следовательно, сила тяги) менялся в заданных пределах от некоторого наименьшего значения до наибольшего. В плавных или бесступенчатых системах изменение среднего напряжения на двигателях происходит плавно (или очень мелкими ступенями). В таких системах ток и сила тяги в процессе регулирования напряжения поддерживаются практически постоянными.

Система управления, при которой все операции по управлению тяговыми двигателями выполняются одним аппаратом - контроллером, приводимым в действие непосредственно водителем, называется системой непосредственного управления, а контроллер - силовым контроллером. Контроллер непосредственного управления (силовой) обычно имеет два вала и управляется двумя рукоятками: главной и реверсивной. С помощью главной рукоятки выполняют все основные операции управления: включение и выключение тяговых двигателей, постепенное выведение пускотормозных реостатов, перегруппировку тяговых двигателей, ослабление возбуждения двигателей, переключение электрической схемы с тягового режима на тормозной и обратно.

С помощью реверсивной рукоятки изменяют направление движения вагона (реверсируют тяговые двигатели), отключают поврежденную группу тяговых двигателей и собирают схемы аварийного режима, а также «запирают» контроллер. Между главным и реверсивным валами устанавливают механические блокировки, предохраняющие электрическое оборудование от повреждения при неправильном порядке выполнения операций управления. Непосредственное управление характеризуется простотой аппаратов управления и применяется на трамвайных вагонах с невысокими ускорениями и замедлениями.

Система управления, при которой все необходимые переключения в цепи тяговых двигателей осуществляются специальными аппаратами - индивидуальными или групповыми контакторами, управляемыми с помощью контроллеров управления, называется системой косвенного управления. При косвенном (дистанционном) управлении водитель управляет аппаратами силовой цепи на расстоянии с помощью контроллеров управления. В этом случае процесс управления значительно облегчается, так как для приведения в действие контроллера управления требуется значительно меньше усилия по сравнению с силовым контроллером непосредственного управления.

Косвенные системы управления позволяют создавать электрические схемы с более сложной функциональной взаимосвязью электрических аппаратов, осуществлять автоматическую защиту электрооборудования, а также заменять сложные механические блокировочные устройства более простыми и надежными - электрическими. Эти системы проще поддаются автоматизации. Система косвенного управления с индивидуальными контакторами получила широкое распространение на троллейбусах. К косвенным групповым системам управления относятся такие системы, в которых выведение ступеней пускотормозных реостатов, регулирование возбуждения, а иногда и перегруппировка двигателей выполняются групповым аппаратом - реостатным контроллером.

В случае использования групповых и индивидуальных аппаратов косвенная система управления называется смешанной.

На электрическом подвижном составе городского электрического транспорта групповые системы применяют преимущественно при автоматическом управлении.

При автоматическом управлении регулирование процессов пуска и торможения (выведение ступеней пускового и тормозного реостатов, регулирование возбуждения и т. п.) происходит без участия водителя, который только включает и выключает цепи управления или задает интенсивность режима пуска или торможения.

Системы управления подвижным составом трамвая и троллейбуса с автоматическим пуском и торможением по сравнению с неавтоматическими системами обеспечивают получение более высоких скоростей сообщения благодаря возможности существенного повышения ускорений и замедлений, а следовательно, уменьшение расхода электроэнергии при одинаковой скорости сообщения; увеличение плавности процессов пуска и электрического торможения; устранение ударных усилий и перегрузок, которые могут возникнуть при неправильных действиях водителя; облегчение труда водителя и увеличение бозопасности движения, так как свое внимание водитель может в большей мере сосредоточить на уличном движении. Роль автоматизации управления особенно возрастает в связи с повышением интенсивности движения и скоростей сообщения.

При неавтоматическом управлении плавный пуск получается при среднем ускорении трамвайных вагонов и троллейбусов менее 1 м/с². В случае автоматического управления это ускорение достигает 1,5-1,8 м/с².

Современные системы управления должны отвечать следующим общим требованиям;

обеспечивать управление тяговыми двигателями в процессах пуска и торможения автоматически с минимальным участием водителя;

операции по выбору режима работы тяговых двигателей должны осуществляться автоматически либо водителем. В последнем случае они должны выполняться легко запоминающимися операциями и простыми средствами (рукоятками или педалями контроллера управления). Причем одновременно нельзя использовать болие одной рукоятки и педали;

все рукоятки и педали управления должны иметь взаимную блокировку, исключающую ошибочные действия при управлении и обеспечивающую при любых условиях более безопасный режим- торможение;

отказ в работе какого-либо электрического аппарата не должен приводить к неправильному выполнению команды управления водителя, например, пуска вместо тормоза или движения назад вместо движения вперед и т. п.;

электрооборудование систем управления тяговыми двигателями и его монтаж должны быть надежными, иметь удобный доступ для контроля и обслуживания;

система управления должна иметь по возможности наименьшую массу, размеры и стоимость.