Dynamisk bromsning
Dynamisk bromsning är användningen av en elektrisk dragmotor som en generator när man bromsar ett fordon som ett elektriskt eller dieselelektriskt lok . Det kallas " reostatisk " om den genererade elektriska kraften försvinner som värme i bromsnätsmotstånd, och " regenerativ " om strömmen återförs till matningsledningen. Dynamisk bromsning minskar slitaget på friktionsbaserade bromskomponenter och regenerering sänker nettoenergiförbrukningen. Dynamisk bromsning kan också användas på järnvägsvagnar med flera enheter , lätta järnvägsfordon , elektriska spårvagnar , trolleybussar och elektriska och hybridelektriska bilar .
Funktionsprincip
Att omvandla elektrisk energi till den mekaniska energin hos en roterande axel (elmotor) är motsatsen till att omvandla den mekaniska energin hos en roterande axel till elektrisk energi (elektrisk generator). Båda åstadkoms genom växelverkan mellan ankarlindningar med ett (relativt) rörligt externt magnetfält, med ankaret anslutet till en elektrisk krets med antingen en strömförsörjning (motor) eller strömmottagare (generator). Eftersom rollen för den elektriska/mekaniska energiomvandlingsanordningen bestäms av vilket gränssnitt (mekaniskt eller elektriskt) som tillhandahåller eller tar emot energi, kan samma anordning fylla rollen som antingen en motor eller en generator. Vid dynamisk bromsning kopplas traktionsmotorn om till rollen som en generator genom att byta från en matningskrets till en receptorkrets samtidigt som elektrisk ström appliceras på fältspolarna som genererar magnetfältet ( excitation ).
Mängden motstånd som appliceras på den roterande axeln (bromskraft) är lika med hastigheten för elektrisk kraftgenerering plus viss effektivitetsförlust. Det är i sin tur proportionell mot styrkan på magnetfältet, styrd av strömmen i fältspolarna, och hastigheten med vilken ankaret och magnetfältet roterar mot varandra, bestämt av hjulens rotation och förhållandet mellan kraftaxeln till hjulrotation. Mängden bromskraft styrs genom att variera styrkan på magnetfältet genom mängden ström i fältspolarna. Eftersom hastigheten för elkraftgenerering, och omvänt bromskraft, är proportionella mot hastigheten med vilken kraftaxeln snurrar, krävs ett starkare magnetfält för att bibehålla bromskraften när hastigheten minskar och det finns en nedre gräns vid vilken dynamisk bromsning kan vara effektiv beroende på den tillgängliga strömmen för applicering på fältspolarna.
De två huvudsakliga metoderna för att hantera den elektricitet som genereras under dynamisk bromsning är reostatisk bromsning och regenerativ bromsning, som beskrivs nedan.
För permanentmagnetmotorer uppnås dynamisk bromsning enkelt genom att kortsluta motorterminalerna, vilket får motorn till ett snabbt abrupt stopp. Denna metod tar dock bort all energi som värme i själva motorn och kan därför inte användas i något annat än lågeffekts intermittenta applikationer på grund av kylningsbegränsningar. Det är inte lämpligt för dragtillämpningar.
Reostatisk bromsning
Den elektriska energin som produceras av motorerna försvinner som värme av en rad inbyggda motstånd , som kallas bromsnätet . Stora kylfläktar är nödvändiga för att skydda motstånden från skador. Moderna system har termisk övervakning, så att om temperaturen på banken blir för hög kommer den att stängas av och bromsningen återgår till att endast ske genom friktion .
Regenerativ bromsning
I elektrifierade system används processen med regenerativ bromsning , varvid den ström som produceras under bromsning matas tillbaka till kraftförsörjningssystemet för användning av andra dragenheter, istället för att slösas bort som värme. Det är normal praxis att införliva både regenerativ och reostatisk bromsning i elektrifierade system. Om strömförsörjningssystemet inte är "receptivt" , dvs oförmöget att absorbera strömmen, kommer systemet som standard till reostatiskt läge för att ge bromseffekten.
Gårdslok med energilagringssystem ombord som möjliggör återvinning av en del av den energi som annars skulle gå till spillo som värme finns nu tillgängliga. Green Goat- modellen, till exempel, används av Canadian Pacific Railway , BNSF Railway , Kansas City Southern Railway och Union Pacific Railroad .
På moderna passagerarlok utrustade med AC- växelriktare som drar tåg med tillräcklig last med head-end power (HEP) kan bromsenergi användas för att driva tågets system ombord via regenerativ bromsning om elektrifieringssystemet inte är mottagligt eller även om banan inte är mottaglig elektrifierad till att börja med. HEP-belastningen på moderna passagerartåg är så stor att några nya elektriska lok som ALP-46 designades utan de traditionella motståndsnäten.
Blandad bromsning
Enbart dynamisk inbromsning är inte tillräckligt för att stoppa ett lok, eftersom dess bromseffekt snabbt minskar under cirka 10 till 12 miles per timme (16 till 19 km/h). Därför används den alltid tillsammans med den vanliga luftbromsen . Detta kombinerade system kallas blandad bromsning . Li-ion- batterier har också använts för att lagra energi för att få tåg att stanna helt.
Även om blandad bromsning kombinerar både dynamisk bromsning och luftbromsning, är den resulterande bromskraften utformad för att vara densamma som luftbromsarna på egen hand ger. Detta uppnås genom att maximera den dynamiska bromsdelen och automatiskt reglera luftbromsdelen, eftersom huvudsyftet med dynamisk bromsning är att minska mängden luftbromsning som krävs. Det sparar luft och minimerar riskerna för överhettade hjul. En loktillverkare, Electro-Motive Diesel (EMD), uppskattar att dynamisk bromsning ger mellan 50 % till 70 % av bromskraften vid blandad bromsning.
Självbelastningstest
Det är möjligt att använda bromsgallren som en form av dynamometer eller lastbank för att utföra ett "självlast" -test av effektuttaget från ett lok. Med loket stillastående är huvudgeneratorns (MG) utgång ansluten till gallren istället för dragmotorerna. Gallren är normalt tillräckligt stora för att absorbera motorns fulla effekt, vilket beräknas från MG-spänning och strömutgång.
Hydrodynamisk bromsning
Diesellok med hydraulisk transmission kan vara utrustade för hydrodynamisk bromsning. I detta fall fungerar momentomvandlaren eller vätskekopplingen som en retarder på samma sätt som en vattenbroms . Bromsenergi värmer hydraulvätskan och värmen avleds (via en värmeväxlare) av motorns kylare. Motorn går på tomgång (och producerar lite värme) under inbromsning, så kylaren är inte överbelastad.
Se även
externa länkar
- Blandad bromsning Arkiverad 2016-03-04 på Wayback Machine
- Regenerativ bromsning ökar gröna referenser Arkiverad 2007-10-15 på Wayback Machine , Railway Gazette International juli 2007