Zadajniki przy silnikach asynchronicznych

[youBy]

Jaką wartość ustala zadajnik w lokomotywach i zespołach trakcyjnych z silnikami asynchronicznymi?

Do tej pory byłem przekonany, że zadaje się siłę pociągową, tzn. ustala konkretną wartość siły pociągowej w kN, jaką ma (w miarę możliwości) rozwijać pojazd bez względu na prędkość. Wydawało mi się to dosyć oczywiste, ponieważ standardowe wyświetlacze UIC pokazują zadaną wartość siły pociągowej. W takim wypadku widoczny jest obszar stałej (przy najwyższych nastawieniach lekko opadającej) siły pociągowej, a następnie przechodzi się na krzywą stałej mocy maksymalnej. Przy dużych siłach następuje to wcześnie (80 km/h), przy mniejszych – odpowiednio później. Przy najniższych (tutaj 75 kN) nie przekracza się tej mocy nawet przy prędkości maksymalnej i zadana siła jest zawsze uzyskiwana. W zakresie najwyższych prędkości (od ok. 170 km/h) przechodzi się w strefę osłabiania mocy, co wynika z zasady działania silników asynchronicznych.

Ostatnio miałem okazję obserwować pracę któregoś z eztów i jednoznacznie było widać, że zadawany był w nim procent siły pociągowej. Oznacza to, że zadajnik ustala jaki procent maksymalnej osiągalnej przy danej prędkości siły pociągowej realizuje pojazd. W takim wypadku siła pociągowa przy danym nastawieniu ciągle się zmienia wraz ze zmianami prędkości. Dla porównania w załącznikach przedstawiam charakterystyki trakcyjne dla przykładowej lomotywy traksopodobnej (cztery osie, 300 kN siły maksymalnej, 5,6 MW mocy) przy zastosowaniu zadajnika siły i zadajnika procentowego.

Podejrzewam, że w trybie hamowania zawsze zadawana jest siła, ponieważ dzięki temu można uzyskać w miarę stałą wartość siły hamowania w całym zakresie prędkości i ograniczyć użycie hamulców ciernych. Z punktu widzenia samej fizyki silników i falownika różnia między tymi trybami pracy jest kosmetyczna, bowiem wykorzystywane są przy tym mechanizmy, które i tak są potrzebne, np. możliwość ograniczenia prądu pobieranego przez pojazd – spadek mocy czy dowolność kształtowania charakterystyki trakcyjnej wewnątrz obszaru pracy – ustalenie siły maksymalnej i prędkości przejścia na stałą moc. Jest to jednak istotne podczas przygotowywania charakterystyk i obsługi sterowania, ponieważ chciałbym w miarę możliwości odwzorować to dokładnie.

[Ryszard-san]

Witam

Na znanych mi pojazdach, zadajnik daje procent siły pociągowej - dla 100% jet to max, a dół przeważnie jest 1-5% od której zaczyna się realizacja napędu. Hamowanie jest realizowane tak samo przy czym jeśli okazuje się że moc generowana przez silniki jest mniejsza niż wartość zadana to wchodzi pneumatyka - przeważnie przy prędkości 10-5 km/h (następuje wyłączenie ED).

Moment rozruchowy jest przycięty parametrami maksymalnych przyspieszeń, i jeśli 100% rozruchu powoduje przekroczenie przyspieszeń to nastawa jest zmniejszana.
Tak samo przyrost siły jest ograniczony stałą czasową - tak że po zadaniu 100% przyrost następuje z linowym opóźnieniem.
 
Pozdrawiam

[biovital1]

Jaką wartość ustala zadajnik w lokomotywach i zespołach trakcyjnych z silnikami asynchronicznymi?

W Eurosprinterze np. EU45 zadaje się wartość momentu [kN] w sposób potencjometryczny i bardzo płynny. W spalinówkach bardziej odpowiednie jest zadawanie procentów mocy, czyli utrzymywanie stałej mocy w szerokich granicach prędkości. w ED74 widać że zadaje się moment (OIDP w procentach). Rejestrator jazdy nawet zapisuje co jedną sekundę wartości momentu zadanego i rozwijanej rzeczywiście siły pociągowej http://www.komel.katowice.pl/ZRODLA/FULL/94/ref_13.pdf

[youBy]

Jak to ma się do przedstawionych przeze mnie wykresów? Ryszard - drugi, biovital1 - pierwszy?
  Dodano: 31 Sierpnia 2014, 16:47:47 Znalazłem w Zeszytach Problemowych – Maszyny Elektryczne Nr 90/2011 artykuł pt. „Analiza parametrów trakcyjnych pociągów dużych prędkości”, gdzie przedstawiono charakterystykę Siemensa Velaro w wersji CN i RUS. Widać na nich, że zadajniki tam również działają na zasadzie procentowej.

[adamst]

Czyli taki zadajnik "procentowy" właściwie działa bardzo podobnie do "tradycyjnego" nastawnika.

[youBy]

Tylko w lokomotowach spalinowo-elektrycznych. W lokomotywach elektrycznych z rozruchem oporowym zadajnik procentowy odpowiadałby nastawie PSR.
  Dodano: 01 Września 2014, 21:56:47 W załączniku zamieszczam charakterystykę trakcyjną Impulsa 31WE wg mojego pomysłu. Nie mam kompletnie pojęcia, jak ona ma się do rzeczywistości. Na pewno będzie nieco inna od Elfa, ponieważ te pojazdy różnią się przekładniami. Legenda: zielony – prąd, niebieski – siła maksymalna (moment utyku), czerwony – charakterystyka trakcyjna.
Dodatkowo zamieszczam klatkę z filmu Newagu z prób na 200 km/h oraz zmienioną (na czas prób) charakterystykę, która pozwala odtworzyć widoczne na ekranie parametry. W internecie krąży też zdjęcie z zadajnikiem ustawionym na 10%, ale wstyd pokazywać porównanie do niego ;)
  Dodano: 03 Września 2014, 00:34:16 Na filmie z Zusi 3 (

t=94) widać, że przy prędkości 100 km/h można zadać maksymalną siłę (tu: 75 kN/silnik), natomiast rozwijana jest siła ok. 55 kN/silnik. Wynikało by z tego, że w lokomotywie (o mocy 6 MW na kołach) zadaje się siłę.
Z drugiej strony, na filmie ze szkolenia maszynisty ([ Invalid YouTube link ]t=55) widać, że od 70 km/h wskaźnik wartości zadanej zmienia swoją wartość mimo utrzymywania zadajnika w stałym położeniu. Natomiast na filmie z symulatora Taurusa ([ Invalid YouTube link ]t=864) jest pokazana taka sytuacja: przy ok. 70 km/h zostaje zadane 70% siły – 210 kN (70% z 300 kN) i moc rozwijana przez pojazd wynosi ok. 4 MW. Chwilę później widać, że po wzroście prędkości do 110 km/h i utrzymanych 70% siła pociągowa to wciąż 210 kN, a moc wzrasta do 6,4 MW. Od tego momentu siła pociągowa spada mimo podwyższenia wartości zadawanej do 80%, natomiast moc pozostaje bez zmian.

[klimczok_mk]

No to wynika z tego, że w każdym z pokazanych powyżej linków do symulatorów jest zastosowana inna charakterystyka trakcyjna pojazdu? Może lepiej wzorować się na realnych filmach ze szkoleń maszynistów, które pokazałeś również powyżej.

[youBy]

Nie, nie wynika. Po prostu w Zusi strzałeczka siły zadanej nie obniża się po wejściu w strefę stałej mocy.

[AtapiCl]

W Traxxie byc moze sposob wskazan strzaleczek zalezy od danych o pociagu wprowadzonych do komputera (brutto).

[Maupex]

A dlaczego napęd asynchroniczny pobiera moc w czasie jazdy z wybiegu? Czytałem, że czasem jest to dość sporo mocy, a przecież jedziemy z wybiegu, więc moc nie jest potrzebna. Tam jest jakieś wzbudzanie tych silników, ale po co? Czy falownik nie potrafiłby po prostu po przestawieniu nastawnika na jazdę miękko załączyć żądaną moc, a jak 0 to po prostu odłączyć?

[Krzysiek626]

Powyżej przykładowy wykres sterowania silnikiem, wynika z niego dość jasno, że silnik jest cały czas pod kontrolą falownika, łącznie z wybiegiem. Stan trwa aż do zatrzymania silnika, jednak nie zgodzę się, że są to jakieś wysokie moce. Dobrze jakbyś podał źródło tego co czytałeś, nie znając tego źródła, trudno się odnieść do tematu.

Prosze zalaczyc obrazek zgodnie z regulaminem.
Rozi.

Obowiązki: punkt 2 regulaminu
...dopuszczalne jest umieszczanie grafik w treści wiadomości (np. wątki o charakterze poradników). Wówczas grafiki nie mogą mieć wymiarów większych niż 640 × 480 pikseli i wagi większej niż 120 KiB, jednakże mogą stanowić odnośniki do grafik znacznie większych.


No i? Nie bylem zlosliwy wobec Ciebie, jak ty to okazujesz cytujac regulamin, nawet nie wskazujac o co Ci chodzi. Ja znam regulamin, a ty? Byles modem.
1. Twoj obrazek ma 304x670 pikseli w pionie, wiec przekracza dopuszczalna wysokosc.
2. Takie grafiki zamieszczamy na naszym serwerze, za tydzien strona zniknie i obrazka nie bedzie.
3. Nie ucz moderatora, skoro sam jestes w bledzie. Byles moderatorem wiesz jak to jest.
4. Ostrzezenie za zbedna dyskusje.
Rozi

Cytat to dyskusja? Informuje, że obrazek jest przeskalowany do wartości 219 na 484 piksele co skutecznie mieści się w zapisie regulaminu. Ponad to, wykresy są na stronie http://www.falowniki.edu.pl/obrazki/nauka/hamowanie-pradem-stalym.jpg i nie sądzę, aby kiedykolwiek zniknęły. Jako moderator masz obowiązek czytać PW i w miarę możliwości odpowiadać, czego kilka razy w stosunku do mnie nie uczyniłeś (zrobiłeś wtedy wpis o spacje w wiadomości pisanej z telefonu), nie miej więc pretensji, że cytat trafił tutaj. Tak byłem moderatorem i wstawienie tych wykresów było przemyślane. Nie spodziewałem się jednak, że zarzucisz mi brak znajomości regulaminu. Moderujesz niewiele, za to doszukujesz się bardzo kilku pikselowych wpadek i pustych spacji. Skoro już upomnienie dostałem (jakże miło bo pierwsze od rejestracji w 2005r), pozwalam sobie na rzeczywistą ripostę i pouczenie moderatora, aby odpowiadał na PW na zapytania tą drogą. To może nie tylko obowiązek, także dobre wychowanie w które u Ciebie nigdy nie wątpiłem.

[youBy]

A dlaczego napęd asynchroniczny pobiera moc w czasie jazdy z wybiegu? Czytałem, że czasem jest to dość sporo mocy, a przecież jedziemy z wybiegu, więc moc nie jest potrzebna. Tam jest jakieś wzbudzanie tych silników, ale po co? Czy falownik nie potrafiłby po prostu po przestawieniu nastawnika na jazdę miękko załączyć żądaną moc, a jak 0 to po prostu odłączyć?

W EU45 jest oddzielnie pozycja jazdy bez napędu i pozycja wstępna, na której następuje magnetyzacja silników. Dobrze to widać na filmie biovitala1:

. Na pozycji 0 pobierany jest prąd 15 A (50 kW), na pozycji wstępnej 45 A (150 kW). Jak więc widać, można bez problemów odłączyć i załączyć zasilanie silników trakcyjnych. Pojawia się za to niewielki problem przy włączaniu hamulca – najpierw trzeba załączyć zasilanie silników, a dopiero później można przejść do hamowania.

[Maupex]

Właśnie o ten film mi chodziło, i komentarze pod nim. Te 150 kW zrobiło na mnie wrażenie, bo zwyczajnie szkoda ich, a pociąg ma i tak hamulec zespolony, więc nawet gdyby hamowanie ED się nie chciało wzbudzić to się nic strasznego nie stanie. Co innego tramwaje, metro - tam ED to podstawa i trzeba się z tą stratą pogodzić.

[Krzysiek626]

Niech mnie Maciej poprawi jeśli coś źle rozumiem. Hamowanie ED moim zdaniem jest niezbędne. Natomiast ten pobór mocy na poziomie 50 czy 150kw jest niewielki w stosunku do oszczędności jakie przynosi sterowanie silnika falownikiem. Mało tego, takie rozwiązanie zapewnia zwiększone bezpieczeństwo poprzez kontrolę nad napędem, tego nie wolno nie docenić i tym bardziej żałować poświęconej mocy. Tu zwyczajnie nie ma żadnej szkody.

[youBy]

A obręczy, klocków i możliwości odzyskania energii elektrycznej nie szkoda?

[Krzysiek626]

Moze gdzies mozna znlezc bilans kosztow ogolnych, tylko takie porownanie jest miarodajne.

[hanys]

Hamowanie ED nie generuje żadnych kosztów do tego przy hamowaniu zwracana jest energia do sieci (w Polsce niestety w powietrze), a zaś hamowanie pneumatyką wiąże się z częstszą wymianą klocków bądź tarcz hamulcowych (w przypadku Elfa, Impulsa, Flirta i etc..) Przewoźnicy nawet naciskają maszynistów, ażeby używali ED w celu zmniejszenia kosztów eksploatacji. Skoro mamy to ED to dlaczego mamy z tego nie korzystać? Wiadomo, w ekstremalnych warunkach najlepiej hamować pneumatykiem bądź piasecznica w ruch i ED. ;)

[youBy]

Tak sobie teraz myślę, że chyba Maupexowi chodziło o coś innego. Na podanym przykładzie EU45: podczas jazdy z wybiegu te 150 kW to jest faktycznie strata i w miarę możliwości powinno się schodzić na 0. Pozycja wstępna może być przydatna podczas wykonywania manewrów bądź bardzo finezyjnego operowania nastawnikiem, żeby uniknąć ciągłego załączania i wyłączania zasilania silników.

[Maupex]

Ja nic nie mam do ED, jak jest to trzeba i warto go używać, ale soft lokomotywy powinien wzbudzać ("magnetyzować") silniki dopiero jak pojawi się żądanie hamowania albo rozpędzania, a nie, że sobie 150 kW leci "dla pewności". Pewność daje nam hamulec zespolony jakby co.

[Krzysiek626]

To ja zadam pytanie, czemu jakiś wykształcony inżynier (projektant?), może nawet kilkudziesięciu, nie wpadło na ten pomysł, aby zaoszczędzić kolejne 150kw? Ktoś zna odpowiedź? Pewnie jak nie wiadomo o co chodzi to poszło o kasę. Problem 1: Silnik siódemki po przestawieniu nastawnika na 0 wytwarza napięcie elektryczne, które niczemu nie szkodzi. Jak to jest kiedy silnik EU45 związany z falownikiem elektrycznie zaczyna generować napięcie? Co na to falownik? 2: Siódemka na wybiegu, nastawnik na zero, to wiadomo, nie podajemy napięcia, jest oszczędność, ale spada prędkość. W jednej z dyskusji kontestowaliśmy jak jeździć z tym wybiegiem, aby później znów nie tracić mocy no rozpędzanie. Co z EU45? Zadajemy prędkość jazdy i ... nie schodzimy zadajnikiem do zera, bo to nie siódemka! Cały czas mamy oszczędny pobór mocy (o to chodziło w tym napędzie), czy to jest nasza jazda z wybiegiem? Dalej trzeba hamować bo już blisko stacja, zmniejszamy zadaną prędkość, a to już jest hamowanie aż do zera prędkości, cały czas mamy pobór prądu. 3. Nasuwa się pytanie, czy jazda z wybiegiem EU45 to nadal jazda z wybiegiem, rozumianym jak dla siódemki? Jestem pewien, że nie jest tym samym i nie może być tak postrzegana.

[Maupex]

Dobrze pamiętam tamtą dyskusję. Czy jazda wybiegiem EU45 a EU07 to to samo? Nie, bo w siódemce silniki trakcyjne w ogóle nie będą pracowały (moc idzie tylko na silniki przetwornic), a w EU45 będzie szło ileś kW na "magnetyzowanie" silników, chyba, że maszynista odłączy je tą specjalną pozycją. Z tym wybiegiem to wiem co masz na myśli - że asynchron umożliwia dokładne dopasowanie mocy i można ładnie utrzymywać prędkość. Ale wtedy moc idzie na cele trakcyjne, ma to sens. Natomiast dyskusja dotyczy jazdy z wybiegu, kiedy to moc na wałach silników jest zerowa, i jednocześnie sporo jej idzie w magnesowanie silników, by błyskawicznie mogły podjąć pracę silnikową albo prądnicową.

[Krzysiek626]

Przeciez napisalem, ze to dwie rozne, nieporownywalne bajki. Wedlug mnie to robisz skrot myslowy, w EU45 nie ma mozliwosci jazdy klasycznym wybiegiem jak w siodemce. I tak napisalem ze to zupelnie  inna technologia. Wybieg w EU45 jest po rozpedzeniu i osiagnieciu zadanej predkosci z tym ze nadal jest podawana moc potrzebna do utrzymania zadanej predkosci. Tu nie ma mozliwosci innego wybiegu bez zasilania. W czasie hamowania rownierz jest malejacy pobor mocy do momentu zatrzymania silnika. Taka jest technologia tego spsobu sterowania. A skoro nie ma mozliwosci jazdy bez poboru, to nie ma o czym dyskutowac, nie bedziemy udowadniac, ze takie sterowanie skonstruowal idiota.

[youBy]

Przepraszam, że się wtrącam, ale wybieg to z definicji jazda bez wytwarzania siły pociągowej ;-)

[Krzysiek626]

Maciej, dlatego napisałem wcześniej:

Nasuwa się pytanie, czy jazda z wybiegiem EU45 to nadal jazda z wybiegiem, rozumianym jak dla siódemki? Jestem pewien, że nie jest tym samym i nie może być tak postrzegana.

Jeśli w siódemce brak siły pociągowej, oznacza to brak poboru prądu. W przypadku EU45 już nie, brak zadanej siły pociągowej to i tak pobór prądu. Dla mnie nie to nie jest jazda z wybiegiem. Możemy zmienić definicję wybiegu dla naszych potrzeb. Określmy, że wybieg jest, kiedy silnik napędzany jest z zewnątrz, a nie przez zasilanie z falownika. Mamy sytuację kiedy na wale silnika nie ma siły pociągowej wystarczającej do napędzania pojazdu. Po obejrzeniu filmu @Biowital1 nasuwa się pytanie, czemu taka technika jazdy? Raz 15A, a raz nawet 1000A. Pomijając trafność terminologii, ta niby bez sensu tracona moc 50 czy 150 kw wynika z zasady działania sterowania silnika asynchronicznego falownikiem.

[janek32]

Pojawia się za to niewielki problem przy włączaniu hamulca – najpierw trzeba załączyć zasilanie silników, a dopiero później można przejść do hamowania.

Czyli jeżeli się nie załączy, to hamować można tylko pneumatyką?

[youBy]

Jeśli w siódemce brak siły pociągowej, oznacza to brak poboru prądu.

Cała lokomotywa pobiera dalej prąd przez przetwornice na potrzeby obwodów sterowania.

Określmy, że wybieg jest, kiedy silnik napędzany jest z zewnątrz, a nie przez zasilanie z falownika.

Nie widzę też potrzeby definiowania wybiegu na nowo, skoro dotychczasowe pojęcie sprawdza się znakomicie. Tak samo nie widzę potrzeby angażowania strony elektrycznej niektórych lokomotyw do uniwersalnego pojęcia mechanicznego. Jednak odnosząc się do Twojej propozycji: silnik elektryczny to maszyna elektryczna, która zamienia energię elektryczną w energię mechaniczną. Skoro silnik (asynchroniczny) nie jest zasilany (brak energii elektrycznej), to jak ma napędzany z zewnątrz? Jeśli będzie zamieniać energię mechaniczną w energię elektryczną, to stanie się prądnicą. Jeśli energia elektryczna nie będzie od niego w ogóle odbierana, to stanie się po prostu wałkiem mielącym w środku powietrze.

To ja zadam pytanie, czemu jakiś wykształcony inżynier (projektant?), może nawet kilkudziesięciu, nie wpadło na ten pomysł, aby zaoszczędzić kolejne 150kw? Ktoś zna odpowiedź?

Przecież wpadli - dali oddzielnie pozycję 0 i pozycję wstępną.

Co z EU45? Zadajemy prędkość jazdy i ... nie schodzimy zadajnikiem do zera, bo to nie siódemka! Cały czas mamy oszczędny pobór mocy (o to chodziło w tym napędzie), czy to jest nasza jazda z wybiegiem?

Nie, to jest faza jazdy ze stałą prędkością (i wytwarzaniem siły pociągowej). To nie jest wybieg.

3. Nasuwa się pytanie, czy jazda z wybiegiem EU45 to nadal jazda z wybiegiem, rozumianym jak dla siódemki?

Tak. Nastawnik na 0, siła 0, jedziemy z rozpędu.

[Krzysiek626]

Weszliśmy na śliski temat. Napędzanie silnika z zewnątrz, czy silnik (jego wirnik)  jest zatrzymany po odłączeniu prądu? Jeśli nie, to otrzymuje napęd z zewnątrz poprzez mechaniczne połączenie kół i wirnika, lokomotywa przecież nie stoi. W tym stanie niezależnie czy pracuje jako prądnica, czy mieli powietrze jest napędzany i tego nie zmienisz. W tej dyskusji nie rozmawialiśmy o poborze prądu przez osprzęt, to chyba jasne dla każdego. Co do pozycji 0 i wstępnej, podaje się do silnika prąd?

[youBy]

Weszliśmy na śliski temat. Napędzanie silnika z zewnątrz, czy silnik (jego wirnik)  jest zatrzymany po odłączeniu prądu? Jeśli nie, to otrzymuje napęd z zewnątrz poprzez mechaniczne połączenie kół i wirnika, lokomotywa przecież nie stoi. W tym stanie niezależnie czy pracuje jako prądnica, czy mieli powietrze jest napędzany i tego nie zmienisz.

No to nawet w takim wypadku wybieg EU45 jest taki sam jak wybieg EU07.

W tej dyskusji nie rozmawialiśmy o poborze prądu przez osprzęt, to chyba jasne dla każdego.

Nie jest — ja do tej pory myślałem, że słowo wybieg jest jasne dla każdego.

Co do pozycji 0 i wstępnej, podaje się do silnika prąd?

0 – nie, wstępna – tak.

[Maupex]

Wybieg jest zarówno na pozycji 0, jak i na pozycji wstępnej - tu i tu brak siły pociągowej. Natomiast w pozycji wstępnej moc idzie na wzbudzenie i aż słychać na tym filmie, jak wszystko zaczyna piszczeć po wdrożeniu wstępnej, mimo, że mocy na wałach nie ma żadnej - dopóki jej nie załączyli. To, że później dali kitę  1000 A to na potrzeby filmu, żeby pokazać jak EU45 idzie, nie ma to większego znaczenia dla problemu. Chodzi o to, że przy wybiegu z automatu powinno się wyłączać wzbudzenie, i załączać po żądaniu hamowania ED lub rozpędzania. Ktoś z obecnych prowadził turbokibla? Jak sobie jedzie z wybiegu przed przystankiem, to ma wzbudzenie, czy nie? Jak ma to w skali np. roku tej energii ucieka trochę. Pewnie mniej niż na oporach w klasycznych pojazdach, tylko co to daje, skoro na filmie widzieliśmy, że napęd po rozłączeniu bez problemu się wzbudza i podejmuje pracę, więc trzymanie go pod kontrolą falownika i marnowanie energii jest IMO bez sensu. To tak jakby w toczącej się siódemce zasilać jakoś uzwojenia wzbudzenia tak na wszelki wypadek.

[Krzysiek626]

Przyczyn podawania wzbudzenia jest klika, tyle, że nikt tutaj nie wie na pewno o które chodzi. Toteż dyskusja zeszła na targi w sprawie nazewnictwa, nomenklatury i definicji zaśmiecając wątek. Po dość długim wertowaniu sieci i archiwów Politechniki Gdańskiej, stawiam na zabezpieczenie stabilności pracy i parametrów falownika i silnika (być może stany nieustalone przy załączeniu i rozłączeniu zasilania, pozbycie się zakłóceń radio elektrycznych przenikających do sieci). Niestety nie siedziałem nigdy w loku tak sterowanym. Szczegółów więcej nie podam, nie chcę wchodzić znów w dyskusje.