Эффективное использование
электротранспорта
Городской электрический транспорт, прежде всего трамвай, появился и завоевал
свою нишу в то время, когда электродвигатели переменного тока не были способны
существенно, а главное, регулируемо менять обороты. Этим свойством обладали
тогда только коллекторные двигатели постоянного тока, обороты которых при
прочих равных условиях определяло напряжение подаваемого на них постоянного
тока от контактной сети. С тех пор электрические цепи вагона включают токоприёмник,
автоматический выключатель, контакторы, контроллер, реостат. Помимо силовых
цепей на трамвае имеются вспомогательные цепи для обслуживания силовых
цепей, освещения и обогрева салона. На трамваях используют напряжение от
контактной сети 550 В и напряжение, получаемое от аккумуляторной батареи
или генератора, величиной 24 или 50 В. Цепи напряжением 550 В и аппараты
считают высоковольтными, а цепи и аппараты, использующие напряжение 24
или 50 В, – низковольтными.
При
неизменном напряжении контактной сети обороты двигателя определяет активное
сопротивление реостата, включённого последовательно с двигателем. Этот
принцип сохранился в электротранспорте до сих пор. Если упростить
показанную на рисунке схему силовой цепи до основных элементов, легко понять
главный недостаток подобной силовой схемы
– значительная часть потребляемой из контактной сети энергии через реостат
обогревает атмосферу, особенно при «крейсерской» скорости, на перегоне.
Действительно,
общая потребляемая из сети мощность составляет Роб=
U2/(rм+rр),
где U – напряжение сети, rм
– сопротивление двигателя, rр
– сопротивление реостата. Потребляемая двигателем мощность, Рм=
U2rм/(rм+rр)2,
обозначения те же. Иначе говоря, «коэффициент использования»
составит k = Рм/Роб
= rм/(rм+rр).
Очевидно, что при разгоне вагона двигатель должен давать существенно бо'льшую
мощность, чем при «крейсерской» скорости, то
есть k бо'льшую часть пути по
необходимости значительно меньше единицы, так как излишек разгонной мощности
приходится гасить на реостате. Однако, скорость
двигателя постоянного тока можно регулировать без активных потерь на реостате:
В этой схеме индуктивный дроссель успешно выполняет роль балласта-реостата,
но не создаёт активных потерь. Регулировать индуктивное сопротивление в
силовой цепи можно переключением набора дросселей подобно реостатам, однако,
индуктивностью дросселя можно управлять и электрическим током по принципу
магнитного усилителя. Дроссельная схема с мостиком может быть применена
на троллейбусе, для трамвая целесообразно, «во избежание», применить
двухполупериодную схему выпрямления с заземлённой средней точкой трансформатора:
Переход на питание контактных сетей переменным током можно произвести ДО
модификации подвижного состава, так как коллекторные двигатели постоянного
тока могут работать и на переменном токе, правда, с некоторой потерей мощности,
которая может быть компенсирована реостатами.
В
оглавление