Электрическое торможение

Опубликовано 21.12.2010 Ведущий Антон Степанов

Тяговые электродвигатели постоянного тока обладают свойством обратимости, то есть имеют режим, при котором могут служить генераторами электроэнергии. Иными словами, способны как преобразовывать электроэнергию в механическую, так и обратно. Причем, если одновременно с отключением от питания двигатель, например, замкнуть на небольшое сопротивление, то под действием противоэлектродвижущей силы в замкнутой цепи якорной обмотки возникнет большой ток, который создаст в двигателе тормозящий момент, направленный против его вращения, вследствие чего двигатель быстро остановится. Этот эффект используется для электрического торможения, чаще всего на электротранспорте.
В обычном режиме электропоезд получает энергию от контактной сети, электродвигатель разгоняет состав. Но, когда необходимо затормозить, или когда идет движение под уклон - включается режим электрического торможения. Состав не только уменьшает скорость, но и его двигатель становится генератором и производит ток, который превращается в тепловую энергию в резисторах, заряжает аккумулятор или возвращается в контактную сеть. Для перехода двигателя из тягового режима в генераторный необходимо, чтобы ЭДС в обмотке якоря стала больше приложенного напряжения, т. е. напряжения в контактной сети.
Существует несколько типов электрического торможения, в зависимости от способа преобразования полученной энергии. Два основных - реостатное и рекуперативное торможение.
При реостатном торможении генерируемая энергия поглощается на самом подвижном составе в тормозных реостатах, создавая при этом дополнительный тормозной момент на валу машины. При этом двигатель отключается от контактной сети, а концы обмотки якоря или обмотки возбуждения переключаются. Преимущество данного способа в том, что процесс не зависит от напряжения в сети. Потребитель электроэнергии находится на самом транспортном средстве.
Второй тип торможения - рекуперативное. В этом случае, генерируемая энергия возвращается в контактную сеть. Эта энергия потребляется электровозами, находящимися с ним на одном участке и работающими в тяговом режиме. Если таких электровозов нет или необходимая им энергия меньше рекуперируемой, то так называемая избыточная энергия рекуперации через устанавливаемые на тяговой подстанции инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный трехфазный, направляется в энергосистему. Так же, ток может быть направлен на подзарядку аккумуляторов - это используется на гибридных и электромобилях. Применение рекуперации дает большой эффект. На отдельных участках с крутыми спусками может быть сэкономлено до 20% электрической энергии, затрачиваемой на тягу поездов.
Существует так же смешанный реостатно-рекуперативный тип торможения. Это наиболее плавное торможение. Последовательно включается один из типов, в зависимости от условий. Это позволяет сочетать преимущества каждого типа. Часто используется, например, в пригородных электричках.
Благодаря электрическому торможению также значительно уменьшается износ тормозных колодок и колес подвижного состава, в результате чего намного снижаются расход металла и затраты на ремонт колесных пар. Кроме того, колеса в таком режиме торможения менее склонны к появлению юза, заклиниванию.
Кроме как на электровозах электроторможение на прочем электротранспорте - метрополитене, трамвае и троллейбусе, а так же на подъемных кранах и прокатных станах.