Двигатели постоянного тока, в том числе и тяговые, как уже было
отмечено, обладают свойством обратимости, т. е. могут работать как
генераторы. При этом кинетическая и потенциальная энергия поезда
преобразуются в электрическую. Получаемая энергия превращается в
тепловую в резисторах или возвращается в контактную сеть. В
зависимости от этого различают два вида электрического торможения:
реостатное и рекуперативное.
При реостатном торможении тяговые двигатели отключают от контактной
сети и включают на тормозные резисторы. Преимуществом этого способа
торможения является независимость тормозного процесса от наличия
напряжения в контактной сети. Применяют две системы реостатного
торможения: с самовозбуждением двигателей и с независимым
возбуждением.
В первом случае обмотки возбуждения двигателей соединены
последовательно с обмотками их якорей. Чтобы обеспечить переход из
тягового режима в тормозной, начало и конец обмоток возбуждения
тяговых двигателей меняют местами с помощью контактов реверсора
(рис. 45). Это необходимо, так как в генераторном режиме ток по
обмоткам якоря проходит в направлении, противоположном его
направлению в двигательном режиме, а по обмотке возбуждения ток
должен проходить в том же направлении.
Действительно, если отсутствует напряжение, подаваемое на двигатель
извне, направление тока будет определяться направлением э. д. с.
двигателя, противоположным направлению внешнего напряжения.
Известно, что сталь после прекращения ее намагничивания обладает
остаточным магнетизмом, который исчезает, когда изменяется
направление тока в обмотках возбуждения. При этом может нарушиться
самовозбуждение двигателей.
Во время торможения каждую группу, например, из двух тяговых
двигателей, соединенных последовательно, можно включить на отдельный
тормозной резистор RT (см. рис. 45). Если в режиме тяги были
замкнуты контакты реверсора 1, 2, то перед переходом на реостатное
торможение они размыкаются и замыкаются контакты 3, 4. При этом
тормозной ток /т, проходя по обмоткам возбуждения в том же
направлении, что и в двигательном режиме, создает поток,
намагничивающий машину. Их общая э. д. с. увеличивается. Ток /т
возрастает до некоторого значения, определяемого скоростью движения
и сопротивлением тормозного реостата RT. Тормозную силу регулируют,
изменяя ток /т путем включения или выключения секций тормозного
реостата с помощью контакторов (на рис. 45 они не показаны).
Рис. 45. Схема цепей электрического
торможения при включении группы тяговых двигателей на отдельный
тормозной реостат
При реостатном торможении тяговые двигатели включают параллельно
по два в каждом плече. В этом случае возросшее напряжение на каждом
двигателе находится в допустимых пределах - в 1,5-1,7 раза выше, чем
в тяговом режиме, и можно использовать в режиме торможения пусковой
реостат. Однако при параллельном соединении двигателей
последовательного возбуждения приходится принимать специальные меры
для обеспечения их устойчивой работы1 и равномерного распределения
тока между ними. Если двигатели включить параллельно (рис. 46 -
замкнуты контакты 1, 2, а контакты 3, 4 разомкнуты), реостатное
торможение неустойчиво, так как любое случайное увеличение тока в
одной из двух ветвей, содержащих по два последовательно соединенных
двигателя, увеличивает э. д. с. двигателей этой ветви. Появляется
уравнительный ток, который еще больше нагружает их и разгружает
двигатели другой ветви. Это может в конце концов привести к
короткому замыканию двигателей первой ветви и полному
размагничиванию, а затем и перемагничиванию двигателей второй ветви.
Рис. 46. Схема цепей электрического торможения с общим тормозным
реостатом при перекрестном включении обмоток возбуждения
Наилучшее распределение нагрузок между тяговыми машинами и их
устойчивую работу обеспечивает так называемая перекрестная схема (на
рис. 46 контакты 1, 2 разомкнуты, а контакты 3, 4 замкнуты). Если по
какой-либо причине э. д. с. двигателей I,
II, а следовательно, и ток
In, будут больше, чем соответственно
двигателей III, IV, ток в обмотках
возбуждения последних будет возрастать, пока э. д. с. двигателей I,
II и III, IV не станут равными.
В случае параллельного соединения трех групп двигателей возможно
применение так называемой циклической схемы реостатного торможения,
при которой обмотка возбуждения каждого двигателя соединена
последовательно с якорем двигателя другой параллельной ветви.
Подразумевается такое включение обмоток, при котором их потоки не
размагничивают двигатели.
Реостатное торможение двигателей с самовозбуждением имеет ряд
недостатков. Одним из них является сравнительно медленное
самовозбуждение и относительно большое время, которое требуется для
создания необходимой тормозной силы. Чтобы ускорить самовозбуждение,
можно подать дополнительное напряжение от независимого источника
либо на основную обмотку возбуждения, либо на специальную добавочную
обмотку с небольшим числом витков. При этом начальная э. д. с.
определяется уже не потоком остаточного магнетизма, а значительно
большим магнитным потоком.
Тормозную силу регулируют, изменяя как сопротивление RT, так и
магнитный поток двигателей, для чего изменяют напряжение
независимого источника.
