zavrŠni rad ivan gelo

Stranica | 1

1.UVOD

Pod upravljanjem motorima za elektrovučni pogon podrazumijeva se korištenje

elektromotora za pogon tračnih vozila koja prevoze putnike i robu. Bitna je značajka vučnog

elektromotornog pogona da pri radu često mijenja brzinu ili zakretni moment svojih vučnih

elektromotora, kako se govori o višem broju vučnih elektromotora (V.E.M.) sam pogon

svrstavamo u grupu sloţenih električnih pogona. Vučni se elektromotorni pogoni prema izvoru

energije svrstavaju u autonomne i ovisne. U autonomne elektromotorne pogone spadaju

akumulatorska vozila, vozila s kombinacijom toplinskog pogonskog stroja i električnog

prijenosnika snage (dizel-električne lokomotive, električni motorni vlakovi i sl.). Ovisnim

elektromotornim pogonima pripadaju vozila koja električnu energiju za napajanje V.E.M.

dobivaju iz stabilnih postrojenja putem kontaktnog vodiča postavljenog iznad kolosijeka

(tramvaji, trolejbusi, metro, električne lokomotive i elektromotorni vlakovi za ţeljeznički

promet). Električna vučna vozila napajana iz kontaktnog vodiča imaju niz prednosti u odnosu na

dizelska vučna vozila.

Od tih se prednosti ističu sljedeće:

-velika instalirana snaga po vučnoj jedinici s dopuštenim kratkotrajnim preopterećenjem.

-povoljne vučne karakteristike uz mogućnost optimalnog korištenja adhezije.

-neograničen akcijski radijus kretanja vučnog vozila ispod kontaktnog vodiča.

-jednostavnije i jeftinije odrţavanje vučnog vozila.

-mogućnost korištenja V.E.M. i u reţimu kočenja čime se ostvaruju uštede u trošenju

materijala za kočenje.

-mogućnost korištenja električne energije dobivene iz raznih izvora (termoelektrane,

nuklearne elektrane, hidroelektrane).

-manje zagaĎivanje okoliša, bolji uvjeti rada strojnog osoblja.

-jednostavno ostvarivanje spremnosti za pogon vučnog vozila.

Stranica | 2

Troškovi elektrifikacije pruga relativno su visoki, iako je jeftinija nabavna cijena

električnog vučnog vozila u odnosu na dizelsko vučno vozilo iste snage, na odluku o

elektrifikaciji utječu drugi čimbenici kao što su: gustoća prometa, prijevozna moć pruge, profil

pruge, mogućnost priključka na elektroprivrednu mreţu. Danas se elektrificiraju i manje

opterećene pruge jer se teţi unifikaciji voznog parka, smanjenju troškova odrţavanja vučnih

vozila i manjem zagaĎenju čovjekove okoline. Suvremena električna vučna vozila imaju

instaliranu veliku snagu po pogonskoj osovini (preko 1 MW), dobra mehanička svojstva, a

opremaju se elementima za automatsku regulaciju izlaznih veličina (vučna sila, brzina), zaštitu i

upravljanje. U putničkom prometu konkurentnost ţeljeznice, u odnosu na zračni i cestovni

promet, čine elektromotorni vlakovi za velike brzine. Komercijalne brzine takvih vlakova

premašuju 250 km/h, a elektromotornim vlakom TVG u Francuskoj postignut je brzinski rekord

koji iznosi 574,8 km/h.

Stranica | 3

2. SUSTAVI NAPAJANJA I ŽELJEZNIČKAVUČNA VOZILA ZA SUSTAV

NAPAJANJA 25 kV 50 Hz

2.1. Sustavi napajanja željezničkih električnih vučnih vozila

Sustavi za napajanje ţeljezničkih električnih vučnih vozila dijele se na četiri sustava, dva

istosmjerna (1500 V, 3000 V) te dva jednofazna izmjenična (15 kV 16,6 Hz, 25 kV 50 Hz) . U

Hrvatskoj se za elektrifikaciju pruga koristi jednofazni izmjenični napon 25 kV 50Hz, dok se

istosmjerni sustav 3000 V u Republici Hrvatskoj koristi još samo za dionicu Moravice-Rijeka i

Rijeka-Pivka. Na slici 2.1. prikazuje se pojednostavljena shema napajanja električnog vučnog

vozila.

Elektrovučna

podstanica

(EVP)

Elektroprivredna

mreža visokog

napona

Kontaktni vodič

Tračnice

Električno Vučno

Vozilo

(EVV)

Sl.2.1. Pojednostavljena shema napajanja električnog vučnog vozila [1].

Elektrovučne podstanice (EVP) priključene su na elektroprivrednu mreţu visokog napona. U

podstanicama taj se napon sniţava i prilagoĎava za napajanje električnih vučnih vozila. Broj

EVP-a i njihova snaga ovise o gustoći prometa, uzduţnom profilu pruge, sustavu napajanja i

predviĎenom opterećenju sustava. U tablici 2.1. prikazani su podatci za četiri osnovna sustava

napajanja ţeljezničkih električnih vučnih vozila.

Stranica | 4

Tablica 2.1. Podaci za četiri osnovna sustava napajanja željezničkih električnih vučnih vozila[1].

Sustav

Minimalni

napon

[V]

Kratkotrajni

najniţi

dozvoljeni

napon [V]

Maksimalni

napon [V]

Ekvivalentni

presjek

kontaktnog

vodiča[mm2]

Razmak

elektrovučnih

podstanica

1500 V

istosmjerna

1000 - 1800 650-1000 8-25

3000 V

istosmjerna

2000 - 3600 320-500 15-45

15000 V

16,6 Hz

12000 11000 16500 150 30-50

25000 V

50 Hz

19000 17000 27500 150 40-60

2.2. Vučna vozila Hrvatskih Željeznica za sustav napajanja 25 kV 50 Hz

U vučnom parku Hrvatskih ţeljeznica postoji nekoliko serija vučnih vozila za sustav napajanja

25 kV 50 Hz: - električne lokomotive serije 441 (92 lokomotiva)

- električne lokomotive serije 442 (16 lokomotiva)

- elektromotorni vlakovi serije 411/415 (24 vlaka)

- električna lokomotiva serije 462 (nastala pretvorbom istosmjerne lokomotive serije 362)

2.2.1. Opis i osnovni podaci električne lokomotive serije 441

Električna lokomotiva serije 441 (slika 2.1.) četveroosovinska je lokomotiva s

pojedinačnim pogonom osovina (B`oB`o) univerzalne namjene. Glavni elektromotorni pogon

lokomotive sastoji se od četiri kolektorska istosmjerna motora sa serijskom uzbudom napajanja

valovitom strujom. Valovito napajanje vučnih elektromotora omogućavaju diodni ispravljači

(svaki motor posjeduje svoj ispravljač) i prigušnice za glaĎenje ispravljene struje. Napon vučnih

motora, samim time i brzina lokomotive (vlaka) regulira se pomoću visokonaponskog regulatora

(birač napona) koji omogućava promjenu prijenosnog omjera glavnog transformatora. Tako se

napon na sekundaru glavnog transformatora za napajanje vučnih motora moţe regulirati izmeĎu

58 V i 1265 V. (u praznom hodu).

Stranica | 5

Pomoćni elektromotorni pogon lokomotive osigurava ventilaciju za komponente glavnog

elektromotornog pogona, cirkulaciju ulja za hlaĎenje glavnog transformatora i dobavu potrebne

količine stlačenog zraka. Motore pomoćnog elektromotornog pogona čine trofazni kavezni

asinkroni motori, a napajanje dobivaju iz pretvarača jednofaznog napona u trofazni (statičkog

kondenzatorskog statičkog tiristorskog ili rotacijskog pretvarača). Električna lokomotiva serije

441 predstavlja osnovnu seriju vučnih vozila jednofaznog sustava 25 kW 50 Hz na mreţi

Hrvatskih ţeljeznica. Postoje dvije glavne izvedbe lokomotive za maksimalnu brzinu 120 km/h i

maksimalnu brzinu 140 km/h.

Sl.2.1. Električna lokomotiva serije 441 različito obojani primjeri i različite podserije [2].

Tijekom eksploatacije na lokomotivama serije 441 izvedene su različite modifikacije u

svrhu poboljšanja upravljačkih strujnih krugova i vučnim strujnim krugovima.

Osnovni podaci za lokomotivu serije 441:

- trajna snaga za vuču 3800 kW

- startna snaga za vuču 4080 kW

- dopušteni napon napajanja 19-27.5 kV

-trajna snaga u reţimu električnog kočenja 1740 kW

-maksimalna brzina voţnje( ovisi o podseriji) 120 km/h ili 140 km/h

-maksimalna vučna sila u pokretanju (5 min.) 278 kN ili 238 kN

-trajna vučna sila s punom uzbudom 176 kN ili 148 kN

-masa lokomotive 78 t ili 82 t

Stranica | 6


Električna lokomotiva serije 442 (slika 2.2.) četveroosovinska je lokomotiva s

pojedinačnim pogonom osovina (B`oB`o) snage 4400 kW i naponom napajanja 25 kV 50 Hz.

Namjena je ove lokomotive prijevoz putnika brzinom od 160 km/h i prijevoz tereta na

ravničarskim i brdskim prugama.

Sl.2.2.Elektična lokomotiva serije 442 prikaz renovirane i nerenovirane lokomotive [2].

Glavni je elektromotorni pogon lokomotive regulirani pogon s četiri kolektorska

istosmjerna motora s neovisnom uzbudom koji su napajani iz tiristorskih ispravljača. Pogon je

podijeljen na dvije jednake dvomotorne jedinice. Svaka dvomotorna jedinica ima po dva vučna

elektro motora koja se sa zajedničkih sekundarnih namota glavnog transformatora napajaju preko

po dva u seriju spojena poluupravljiva tiristorska mosta i pojedinačnih prigušnica za glaĎenje

ispravljene struje. Namoti uzbude svakog pojedinačnog V.E.M.-a napajaju se iz posebnog

sekundarnog namota glavnog transformatora preko tiristorskih reverzibilnih usmjerivača koji

omogućavaju beskontaktnu promjenu smjera voţnje. Napon V.E.M.-a, tj. brzina se voţnje

regulira pomicanjem kuta kašnjenja paljenja tiristora u ispravljačima. U reţimu automatske

voţnje regulator brzine omogućava automatski prijelaz iz reţima vuče u reţim električnog

kočenja i obrnuto, radi odrţavanja zadane brzine voţnje.

Pomoćni elektromotorni pogon lokomotive osigurava ventilaciju komponenti glavnog

elektromotornog pogona, cirkulaciju ulja za hlaĎenje glavnog transformatora i pretvarača

glavnog elektromotornog pogona te dobavu potrebne količine stlačenog zraka. Svi su pomoćni

elektromotori trofazni asinkroni, s kaveznim rotorom, napajani preko statičkog tiristorskog

pretvarača jednofaznog napona u trofazni napon.

Stranica | 7



- trajna snaga u reţimu električnog kočenja 2400 kW


-maksimalna brzina voţnje 160 km/h

-maksimalna vučna sila u pokretanju (5 min.) 300 kN

-trajna vučna sila s punom uzbudom 168 kN

-masa lokomotive 82 t


Električna lokomotiva serije 462 (slika 2.3.) šestosovinska je lokomotiva s pojedinačnim

pogonom osovina (BòBòBò) za napon napajanja 25 kW 50 Hz. Nastala je pretvorbom

lokomotive za istosmjerni napon napajanja 3000 V serije 362. Rekonstrukcija ja izvedena tako

da su zadrţana postojeća okretna postolja uz doradu V.E.M.-a, sanduk je konstrukcijski nov dok

je okvir sanduka zadrţan. U sanduk je ugraĎena slična oprema koja se koristi na lokomotivama

serije 441.

Sl.2.3.Električna lokomotiva serije 462 sprijeda i sa strane[2].

Glavni se elektromotorni pogon lokomotive sastoji od šest kolektorskih istosmjernih

elektromotora sa serijskom uzbudom podijeljenih u dvije grupe po tri motora. Unutar jedne

grupe motori su spojeni paralelno, a napajaju se preko zajedničkog diodnog ispravljača i

zajedničke prigušnice za glaĎenje ispravljene struje. Napon V.E.M.-a odnosno brzina

Stranica | 8

lokomotive, regulira se pomoću visokonaponskog regulatora (birač napona) kojim se omogućava

promjena prijenosnog omjera glavnog transformatora, tako da se na sekundarnim namotima

glavnog transformatora za napajanje V.E.M.-a napon moţe regulirati izmeĎu 116 V i 2530 V

(u praznom hodu). Nakon postizanja maksimalnog napona na vučnim motorima brzina se dalje

moţe povećati smanjenjem struje kroz uzbudni krug dodavanjem otpornika za smanjivanje

uzbude (šantiranje u četiri stupnja).

Pomoćni elektromotorni pogon lokomotive osigurava ventilaciju komponenti vučnog

strujnog kruga, cirkulaciju ulja za hlaĎenje glavnog transformatora te dobavu potrebne količine

stlačenog zraka. Napajanje trofaznim asinkronim kaveznim elektromotorima pomoćnog pogona

osigurava rotacijski pretvarač ( ARNO ).





-trajna snaga u reţimu električnog kočenja 1740 kW





2.2.4. Opis i osnovni podaci elektromotornog vlaka serije 411/415

Elektromotorni vlak (EMV) serije 411/415 (slika 2.4.) trodijelni je vlak koji se sastoji od

pogonskih kola C u sredini i dvojnih upravljačkih kola (prikolica) A i B. pogonska kola nose

oznaku serije 411, a upravljačka kola 415. EMV se koristi kao putnički vlak u prigradskom i

meĎugradskom prometu. Ovisno o putničkom prometu na odreĎenoj lokaciji kapacitete moţemo

realizirati pomoću jednog ili više EMV-a.

Stranica | 9

Glavni se elektromotorni pogon EMV-a sastoji od četiri kolektorska istosmjerna

elektromotora sloţene (kompaundne) uzbude za valovito napajanje. V.E.M.-i se napajaju s dva

sekundara namota glavnog transformatora (vučni sekundari) preko dva poluupravljiva tiristorska

mosta spojena u seriju te pojedinačnih prigušnica za glaĎenje ispravljene struje. Napon napajanja

V.E.M.-a, odnosno brzina voţnje, regulira se promjenom kuta kašnjenja paljenja tiristora u

ispravljačkim mostovima. U reţimu automatske voţnje uključen je regulator brzine koji

omogućava prebacivanje iz reţima vuče u reţim kočenja kako bi brzina voţnje ostala

konstantna. Oprema glavnog elektromotornog pogona smještena je ispod poda motornih kola, a

vučni su motori ugraĎeni u okretna postolja motornih kola.

Sl.2.4.Elektromotorni vlak upravljačka kola i cijela kompozicija [2].

Pomoćni elektromotorni pogon EMV-a osigurava ventilaciju za komponente glavnog

elektromotornog pogona, cirkulaciju ulja za hlaĎenje glavnog transformatora, ventilaciju

putničkih prostora te dobavu količine stlačenog zraka. Napajanje trofaznih kaveznih asinkronih

motora pomoćnog pogona omogućava rotacijski (ARNO) pretvarač ugraĎen ispod motornih

kola.

Osnovni podaci za EMV:








Stranica | 10

3. ELEKTRIČNA OPREMA POTREBNA ZA UPRAVLJANE MOTORIMA

ELEKTRO VUČNOG POGONA

Električna oprema vučnih vozila za sustav napajanja 25 kV 50 Hz dijeli se u grupe, iako

su energetski gledano te grupe funkcionalne cjeline, one su meĎusobno višestruko povezane

(niti jedna nije sama sebi svrha), i ostvaruju sustav višestruko ovisnih dijelova koji omogućava

da vučno vozilo, kao cjelina, pouzdano i sigurno funkcionira u javnom ţeljezničkom prometu.

3.1. Oprema primarnog strujnog kruga

Primarni strujni krug vučnog vozila za izmjenično napajanje u pojednostavljenom obliku

prikazuje slika 3.1.

Elektro vučna

podstanica

(EVP)

Elektroprivredna

mreža visokog

napona

Kontaktni vodič

Tračnice

Električno Vučno

Vozilo

(EVV)

L1

L2

L3

TRANSFORMATOR

110kV/25kV 50Hz

Pantograf

Glavni prekidač

Glavni

transf.

Primarna struja

Sl.3.1.Primarni strujni krug vučnog vozila za sustav napajanja 25 kV 50 Hz [1].

Prema slici 3.1. vidimo da se primarni strujni krug vučnog vozila zatvara kroz sekundarni

namot transformatora u elektro vučnoj podstanici preko kontaktnog vodiča i pantografa do

glavne sklopke, a od glavne sklopke preko primarnog namota glavnog transformatora,

uzemljivača osovinskih sklopova i tračnica prema sekundaru namota transformatora u vučnoj

podstanici.

Stranica | 11

Uţem krugu opreme primarnog strujnog kruga pripadaju samo ureĎaji koji su ugraĎeni na

vučnom vozilu, a u taj krug pripadaju ureĎaji koji sluţe za priključak vozila na kontaktni vodič,

razvod visokog napona po vozilu, transformaciju (sniţenje) visokog napona i povrat primarne

struje. U sva vučna vozila na izmjenično napajanje u primarnom strujnom krugu ugraĎuju se

sljedeći elementi :

- Pantografi (oduzimala struje)

- Pantografski rastavljači (krovni rastavljači)

- Glavni prekidač (glavna sklopka)

- Provodni izolator

- Glavni transformator

- Prigušnica za uzemljenje

- Uzemljivala osovinskih sklopova

Paralelno primarnom strujnom krugu spajaju se naponski mjerni transformator,

rastavljači za uzemljenje te odvodnik prenapona. Njih smatramo dodatnom opremom strujnog

kruga jer sluţe za zaštitu i mjerenje. Svi visokonaponski ureĎaji na krovu vučnog vozila

postavljeni su na potporne izolatore kojima su izolirani od ˝mase˝. Električnom se ˝masom˝

vozila smatraju svi metalni dijelovi koji nisu pod naponom, a meĎusobno su povezani vezicama

za uzemljenje i nalaze se na potencijalu zemlje (tračnica).

3.1.1. Pantografi

Električna se vučna vozila napajaju iz kontaktnog vodiča pomoću oduzimala struje, tj.

pantografa. Stoga u svim uvjetima voţnje kontakt izmeĎu pantografa i kontaktnog vodiča mora

biti pouzdan. Pantograf se izvodi s dobrim dinamičkim svojstvima jer mora slijediti visinu

kontaktnog vodiča tijekom voţnje bez prekida kontakta, jer se visina kontaktnog vodiča mijenja

u granicama od 5.02 m do 6.5 m. Radi što ravnomjernijeg habanja pantografske grafitne letvice

kojom se ostvaruje kontakt, kontaktni vodič je postavljen u izlomljenoj cik-cak liniji. Pantografi

vučnih vozila za sustav napajanja 25 kV 50 Hz laskaste su izvedbe, a mogu biti simetrični i

asimetrični.

Stranica | 12

Osnovni su sastavni dijelovi pantografa prikazani na slici 3.2.:

1. Postolje s osnovnim okvirom i potpornim izolatorima.

2. Sustav pokretnih poluga.

3. Opruge za dizanje pantografa.

4. Sklop klizala sa grafitnim letvicama.

5. Zračni cilindar s pogonskim izolatorom za podizanje i spuštanje pantografa.

Sl.3.2. Skica asimetričnog pantografa [1].

Pantograf podiţemo uz pomoć opruga i zračnog cilindra, dovoĎenjem stlačenoga zraka u

cilindar pantograf se podiţe, a odvoĎenjem zraka spuštamo pantograf. DovoĎenje i odvoĎenje

zraka regulira se pomoću zračnog regulacijskog ventila.

Sl.3.3. Pantograf na elektro vučnom vozilu [2].

Stranica | 13

3.1.2. Pantografski rastavljači

Rastavljači općenito sluţe za vidljivo odvajanje opreme pod naponom od dijela opreme

koja nije pod naponom, njima se smije rukovati samo kada nisu pod naponom, što znači da prije

postavljana rastavljača u ţeljeni poloţaj trebamo isključiti napajanje. Pantografski rastavljači na

električnim vučnim vozilima omogućavaju odvajanje jednog ili drugog pantografa od ostalih

visokonaponskih ureĎaja. U normalnom pogonu vučnog vozila oba su pantografa svojim

rastavljačima priključena, a do potreba za njihovim isključenjem dolazi kada se pojavi proboj

jednog od potpornih izolatora pantografa ili pri voţnji u nepovoljnim vremenskim uvjetima kada

se kontaktni vodič ledi. Tada pantografom koji je prednji, u smjeru voţnje, nakon sto smo ga

odvojili rastavljačem, čistimo kontaktni vodič da bismo omogućili kontakt bez iskrenja drugom

pantografu.

Sl.3.4. Skica pantografskih rastavljača ugrađenih na serije 441,442 i 462 [1].

Stranica | 14

3.1.3. Glavni prekidač

Glavni prekidač odnosno sklopka ureĎaj je koji moţe prekinuti napajanje vučnog vozila u

svim reţimima rada. U primarnom strujnom krugu kontakt glavnog prekidača nalazi se iza

pantografa i pantografskih rastavljača, a ispred provodnog izolatora, tj. primarnog namota

glavnog transformatora. Samo zaštitno djelovanje prekidača njegova je najvaţnija uloga budući

da se pri manjem kvaru uglavnom automatski isključuje glavni prekidač, što je jedan od glavnih

sustava zaštite pojedinih komponenti ili čitavog vučnog vozila. Na vučnim vozilima Hrvatskih

ţeljeznica za izmjenično napajanje ugraĎen je brzi jednopolni pneumatski prekidač tipa DBTF

250 i30.

Osnovni podaci o prekidaču DBFT 250 i30:

- Nazivni napon 25 kV

- Nazivna struja 400 A

- Rasklopna snaga 250 MVA

- Ukupno vrijeme isključenja 50 ms

Sl.3.5. Skica prikazuje presjek glavnog prekidača DBFT 250 i30[1].

Stranica | 15

Sl.3.6. Glavni prekidač DBFT 250 i30 montiran na vučno vozilo i odvodnik prenapona[3].

Ukoliko se bilo koja zaštita aktivira, proradom jednog od zaštitnih releja, dolazi do

prekidanja napajanja pridrţnog svitka glavnog prekidača i on se isključuje. Isto tako glavnu

sklopku ne moţemo uključiti ukoliko nismo razriješili kvar na vučnom vozilu, jer nam pridrţni

svitak nema napajanje. Glavni prekidač normalno funkcionira pri tlaku zraka u njegovom

spremniku izmeĎu 7 i 9 bara. Niţi tlak produţava proces isključenja što ima štetnu posljedicu na

glavne kontakte i kontakte rastavljača, jer električni luk traje dulje. Pri niţim tlakovima, da nebi

došlo do isključenja glavnog prekidača, postoji samozaštita prekidača koja blokira isključenje te

glavni prekidač ostaje uključen sve dok tlak u spremniku ne poraste preko 4,2 bara.

3.1.4. Odvodnik prenapona

U kontaktnoj mreţi moţe doći do pojave nedozvoljeno visokih napona (prenapona).

Uzroci pojave prenapona mogu biti prelazni procesi zbog kratkih spojeva i prekidanja strujnih

krugova te atmosferska praţnjenja. Pojavom prenapona moţe doći do probija izolacije na

namotima glavnog transformatora te oštećenja visokonaponskih ureĎaja na krovu. Samim

Stranica | 16

postavljanjem odvodnika prenapona prije visokonaponskih ureĎaja sprječavamo štetno

djelovanje nedozvoljenih visokih napona.

Dijelovi odvodnika prenapona:

1. Izolator.

2. Nelinearni otpornik.

3. Iskrište.

4. Opruga.

5. Poklopac.

Sl.3.7. Skica prikazuje presjek odvodnika prenapona [1].

Kada prenaponski val doĎe do mjesta odvodnika prenapona i dostigne vrijednost

provodnog napona odvodnika na iskrištima se pojavi električni luk, a struja preko nelinearnih

otpora poteče prema masi vozila. Luk se sam gasi jer pogonski napon nije dovoljan da podrţava

struju kroz odvodnik.

3.1.5. Naponski mjerni transformator

Naponski mjerni transformator sluţi za mjerenje napona u kontaktnom vodiču i

sinkronizaciju impulsnih ureĎaja s naponom napajanja u vozilima s tiristorskom regulacijom

napona vučnih motora.

Stranica | 17

Primarni je namot spojen paralelno primarnom strujnom krugu iza kontakata

pantografskog rastavljača s ulogom mjerenja napona u kontaktnom vodiču čim se digne

pantograf. Na sekundaru se inducira sniţeni napon koji se razvodi do mjernih ureĎaja.

Sl.3.7. Naponski mjerni transformator na vučnom vozilu [1].

Naponski mjerni transformator ugraĎuje se na krov vučnog vozila. Aktivno je dio (namoti

i jezgra) zaliven specijalnom izolirajućom masom koja je obloţena porculanskim kućištem.

3.1.6. Provodni izolator

Provodni izolator sluţi za uvoĎenje visokog napona kroz krov u unutrašnjost vučnog

vozila. Kroz izolator prolazi štapni vodič koji se s donje strane povezuje s uvodnim izolatorom

primarnog namota glavnog transformatora pomoću visokonaponskog kabela. Gornji priključak

provodnog izolatora spojen je glavni prekidač.

Stranica | 18

U samom je provodnom izolatoru ugraĎen strujni mjerni transformator koji sluţi za

prekostrujnu zaštitu primarnog namota glavnog transformatora.

Dijelovi provodnog izolatora sa strujnim mjernim transformatorom:

1. Vanjski izolator.

2. Unutrašnji izolator.

3. Krov vozila.

4. Strujni mjerni transf.

5. Štapni vodič.

6. Gornji priključak.

7. Donji priključak.

Sl.3.8.Skica provodnog izolatora za vučna vozila [1].

Sl.3.9. Provodni izolator za vučna vozila [4].

Stranica | 19

3.1.7. Rastavljač za uzemljenje

UreĎaj sluţi za uzemljenje primarnog namota glavnog transformatora pri izvoĎenju

radova na vozilu. Novije izvedbe rastavljača za uzemljenje imaju dva noţa kojima se

istovremeno uzemljuje i visokonaponska oprema na krovu. Rastavljačem za uzemljenje rukuje se

iz unutrašnjosti vozila. Električnim blokadama onemogućeno je rukovanje rastavljačem dok je

uključen glavni prekidač. Zbog osobne sigurnosti treba dobro poznavati postupak za rukovanje

rastavljačem za uzemljenje koji se razlikuje u svakoj podseriji vozila.

Sl.3.10.Rastavljač za uzemljenje i rastavljač za uzemljenje na krovu vučnog vozila spojen

paralelno sa glavnom sklopkom [4] [1].

3.1.8. Glavni transformator

Napajanje vučnih električnih motora vučnog vozila zahtjeva transformaciju (sniţenje)

napona, koju zahtijevaju i pomoćni krugovi . Razlika je izmeĎu stabilnih i lokomotivskih

transformatora, što lokomotivski transformatori moraju zadovoljavati posebne uvjete kao što su:

manja masa, manja dimenzija, nisko teţište, više sekundarnih namota za različite napone. U

vučnim se vozilima s diodnim (neupravljivim) ispravljačima traţi mogućnost regulacije napona

na sekundarnim namotima za napajanje vučnih elektromotora u što većem broju stupnjeva. Stoga

primarni namot (sekundarni rjeĎe) ima više izvoda koji se prespajaju elektromehaničkim biračem

napona kako bi se omogućila promjena induciranog napona u sekundaru za napajanje vučnih

elektromotora. Promjena napona za napajanje vučnih elektromotora mora biti u dovoljno

širokom granicama.

Stranica | 20

Sl.3.11. Glavni transformator tipa MLR 5500 i prikaz ugrađenog glavnog transformatora u

vučnom vozilu tipa 441 [1] [3].

Glavni se transformator na vučnom vozilu hladi prisilnom cirkulacijom ulja koje iz

transformatora u izmjenjivač topline,ventiliran posebnim ventilatorom, tjera uljna crpka.

Sl.3.12. Glavni transformator EMV-a koji se ugrađuje ispod motornih kola [1].

Stranica | 21

3.1.9. Prigušnica za uzemljenje

Primarni se namot spaja na povratni vodič preko prigušnice za uzemljenje koja je zapravo

tronamotni transformator prijenosnog omjera 1:1:1, jer istovremeno sluţi za zatvaranje strujnog

kruga električnog grijanja vlaka.

Sl.3.13. Pojednostavljena shema funkcije prigušnice za uzemljene [1].

Iz sheme se vidi kako se primarni namot (2) napaja iz kontaktnog vodiča preko glavne

sklopke (1) i zatvara strujni krug preko prigušnice za uzemljenje (4), koja je spojena na masu

vučnog vozila (5). Sekundar glavnog transformatora, koji sluţi za napajanje električnog grijanja

vlaka (3), takoĎer je spojen preko prigušnice za uzemljenje na masu vučnog vozila. Električno

grijanje vlaka uključuje se sklponikom (7), kabel za električno grijanje (8) ostvaruje kontakt

izmeĎu sekundara glavnog transformatora i grijala u vagonu (9). Preko uzemljivala osovinskih

sklopova na vučnom vozilu (6) i na vagonu (10) zatvara se strujna petlja grijanja vlaka (igv).

Uzemljivala osovinskih sklopova vučnog vozila spojena su na prigušnicu za uzemljenje.

Prolaskom kroz prigušnicu za uzemljenje primarna struja i struja električnog grijanja vlaka

nailaze na manji induktivni otpor, te su na taj način usmjerene prema uzemljivačima osovinskih

sklopova.

Stranica | 22

3.1.10. Uzemljivala osovinskih sklopova

Uzemljivala osovinskih sklopova ureĎaji su koji se ugraĎuju na kućišta osovinskih leţaja

pomoću kojih se ostvaruje električki kontakt izmeĎu rukavca osovine vučnog vozila i prigušnice

za uzemljenje. Time se ostvaruje zatvaranje primarnog strujnog kruga preko kotača vučnog

vozila i povratnog vodiča (tračnica) prema elektrovučnoj podstanici.

Sl.3.14.Skica prikazuje uzemljivalo osovinskog sklopa [1].

Preko priključnog kabela (1) koji je spojen na kućište (2) osovinskog sklopa te uz pomoć

pletenog bakrenog voda (4) koji na svom kraju ima četkicu (3), kojeg opruga (5) drţi

pritisnutog na kontaktni element gljivu. Mora se pri svim brzinama voţnje ostvariti dobar

električni kontakt. Broj potrebnih uzemljivala osovinskih sklopova ovisi o instaliranoj snazi

električnog vučnog vozila.

Sl.3.15.Uzemljivala osovinskih ležaja [4].

Stranica | 23

3.2 Oprema u vučnim strujnim krugovima

Pod vučne strujne krugove spadaju ureĎaji kroz koje protječu struje vučnih motora u

reţimu vuče i reţimu električnog kočenja. Stoga tu pod opremu ubrajamo: vučne elektromotore,

ispravljače za glaĎenje ispravljene struje vučnih elektromotora, sklopne aparate za uspostavljenje

vučnih strujnih krugova, otpornike za električno kočenje i smanjivanje struje uzbude.

3.2.1. Vučni elektromotori

Vučni je elektromotor pogonski stroj električnih vučnih vozila, a karakteristika vučnih

vozila ovisi o vrsti i broju ugraĎenih elektromotora. Nedavno su se koristili istosmjerni

elektromotori sa serijskom uzbudom kao vučni elektromotori. Vanjske karakteristike

istosmjernih elektromotora sa serijskom uzbudom za različite napone napajanja prikazuje

slika 3.16.

Sl.3.16.Vanjske karakteristike istosmjernog motora sa serijskom uzbudom za različite napone [1].

Za svaki napon motora vrijedi krivulja koja pokazuje meĎusobnu ovisnost brzine vrtnje

motora i zakretnog momenta vučnog elektromotora. Ovakve karakteristike istosmjernog motora

sa serijskom uzbudom udovoljavaju zahtjevima vučnog elektromotornog pogona, jer

omogućavaju pokretanje s mjesta pod opterećenjem, regulaciju brzine od nulte do maksimalne

vrijednosti promjenom napona napajanja i voţnju s konstantnom snagom pri različitim brzinama.

Stranica | 24

Istosmjerni motori sa sloţenom uzbudom takoĎer se koriste kao vučni elektromotori, a

imaju prednost u odnosu na motore sa serijskom uzbudom jer su manje skloni povećanju brzine

prilikom proklizavanja pogonskih osovina. Vučni strujni krug s takvim motorima je puno

sloţeniji jer postoji dodatna oprema strujnog kruga za napajanje namota neovisne uzbude vučnih

elektromotora.

Sl.3.17.Vanjske karakteristike istosmjernog motora sa složenom uzbudom za različite napone [1].

Vanjske karakteristike istosmjernog motora s neovisnom uzbudom pokazuju kako takav

motor nema povoljne karakteristike za vučni elektromotorni pogon. MeĎutim, upravljivi

(tiristorski) ispravljači za napajanje namota armature i uzbude namota vučnih elektromotora s

neovisnom uzbudom, uz primjenu algoritama upravljanja, omogućuju dobivanje dobrih vučnih

karakteristika vozila.

Sl.3.18.Vanjske karakteristike istosmjernog motora sa nezavisnom uzbudom za različite napone[1].

Stranica | 25

Algoritmima upravljanja reguliramo istovremeno struju armature i struju uzbude vučnog

motora, kojima se izlazne karakteristike motora prilagoĎavaju zahtjevima vučnog

elektromotornog pogona. Ti algoritmi omogućuju optimalno iskorištavanje adhezije vučnog

vozila, stoga se u vozilima s tiristorskom regulacijom koriste najviše motori s nezavisnom

uzbudom. Sami razvoj upravljačke tehnike dovodi primjene asinkronih i sinkronih strojeva kao

vučnih elektromotora, jer vozila za velike brzine moraju imati veliku instaliranu snagu na

pogonskoj osovini, a zbog sloţenosti konstrukcije i ograničenog gabarita tom zahtjevu ne

zadovoljavaju istosmjerni kolektorski strojevi. Na vučnim se vozilima istosmjerni kolektorski

motori napajaju valovitom strujom preko diodnih ili tiristorskih ispravljača, s tim da se u

krugovima namota armature vučnih motora nalaze prigušnice za glaĎenje ispravljene struje.

Prigušnicama se valovitost struje svodi na dopuštenu mjeru, jer idealno glaĎenje prigušnicom

zahtjeva povećanje mase i prevelike dimenzije prigušnice. Kod valovitog napajanja istosmjernih

vučnih motora postoji izmjenična komponenta napona i struje magnetskog toka, što oteţava

uvjete rada u odnosu na klasično istosmjerno napajanje. Kako bi se ublaţio problem komutacije

u motorima za valovito napajanje ugraĎuju se lamelirani magnetski polovi i trajno uključeni

otpornici u paralelu s namotom uzbude.

Vučni se elektromotor za valovito napajanje sastoji od:

- Kućišta.

- Statora s istaknutim glavnim i pomoćnim polovima.

- Rotora s kolektorom.

- Mehanizma s drţačima četkica.

Sl.3.19. Vučni elektromotori lokomotive serije 441 [5].

Stranica | 26

Motor se ugraĎuje u okretno postolje ovješen elastično ili poluelastično. Elastično se

ovješen motor u potpunosti oslanja na okvir okretnog postolja, dok se kod poluelastičnog ovjesa

motor u jednoj točki oslanja na okvir postolja, a u druge dvije na pogonsku osovinu preko kliznih

leţaja. Vozila za veliku brzinu imaju kardanski prijenos zakretnog momenta s vučnog motora,

time se izbjegava ograničenje gabarita za ugradnju motora budući da se vučni motor ugraĎuje u

sanduk vozila.

Sl.3.20. Okretno postolje sa elastično ovješenim električnim motorom [6].

3.2.2. Ispravljači (usmjerivači) za napajanje vučnih elektromotora

Kako bi se pri izmjeničnom napajanju vučnog vozila mogao koristiti istosmjerni

kolektorski motor neophodna je primjena ispravljača (usmjerivača). Na suvremenim vozilima

ugraĎuju se suhi ispravljači s poluvodičkim ventilima na silicijskoj osnovi. Ventili su

neupravljivi (diode) i upravljivi (tiristori). Dioda vodi struju ukoliko je propusno polarizirana

(pozitivan napon izmeĎu anode i katode), dok tiristor vodi struju ukoliko je propusno polariziran

i ima naponski impuls na trećoj elektrodi (``vrata´´engl.gate). Upravo to svojstvo tiristora, da ga

Stranica | 27

se u stanje voĎenja dovodi dodatnim impulsom, čini ga upravljivim ventilom. Kada pri samom

kraju poluperiode napona, na propusno polarizirani ventil, dovedemo naponski impuls na treću

elektrodu dobivamo minimalnu vrijednost ispravljenog napona. A ako naponski impuls

dovedemo na samom početku poluperiode napona, pri kojoj je tiristor propusno polariziran, on

će se ponašati kao dioda, što će rezultirati maksimalnom vrijednošću ispravljenog napona. Iz

opisa rada tiristora vidi se da se regulacijom kuta upravljanja (trenutaka paljenja) unutar

poluperiode napona regulira srednja vrijednost ispravljenog napona napajanog trošila (vučnog

motora).

Sl.3.21.Energetska dioda sa kućištem predviđenim za dvostruko hlađenje [1].

Ispravljači za napajanje vučnih elektromotora izvode se u mosnom spoju ili u spoju sa

središnjom točkom. Oba spoja omogućuju ispravljanje napona u obje poluperiode izmjeničnog

napona napajanja. Mosni spoj ima četiri grane s poluvodičkim ventilima, a spoj sa središnjom

točkom samo dvije grane s poluvodičkim ventilima.

Sl.3.22.Energetski tiristor sa kućištem predviđenim za dvostruko hlađenje [1].

Stranica | 28

MeĎutim, transformator za spoj sa središnjom točkom mora biti dimenzioniran za dva

puta veću snagu od transformatora koji napajaju vučne motore preko ispravljača u mosnom

spoju. Pojedina grana ispravljača moţe imati više serijski spojenih ventila radi raspodjele

zapornog napona ili više ventila spojenih u paralelu radi raspodjele struje.

Sl.3.23.Mosni spoj ispravljača(A) i spoj sa središnjom točkom (B) [1].

Današnji poluvodički ventili naponske su klase nekoliko kilovolti i strujno opteretivi s

nekoliko kiloampera. Tako da se danas sve više izvode ispravljači sa samo jednim ventilom u

grani. Vučno vozilo ima poseban ispravljač za svaki vučni motor. Zajednički ispravljač za sve

vučne motore koristi se za vozila manje snage. Upravljivi ispravljači sastoje se od tiristora i

dioda (nesimetrični) ili samo od tiristora (simetrični), a u neupravljive ispravljače ugraĎuju se

samo diode. Ispravljači se u vozilima ugraĎuju kao posebni ormari koji se hlade prisilnom

ventilacijom ili cirkulacijom ulja. Svaki poluvodički ventil ugraĎen je na rashladno tijelo preko

kojeg izmjenjuje toplinu. Dodatnu opremu ispravljača čine osim rashladnog sustava i razni

elementi za zaštitu poluvodičkih ventila.

3.2.3. Prigušnice za glaĎenje ispravljene struje

Pri napajanju istosmjernog kolektorskog motora ispravljenom valovitom strujom u strujni

se krug namota armature serijski spaja prigušnica za glaĎenje valovite struje, koja ima zadatak

smanjiti valovitost ispravljene struje kako bi se ublaţio problem oteţane komutacije motora.

Valovitost se struje izraţava u postocima, a predstavlja omjer razlike i sume maksimalne i

minimalne vrijednosti valovite struje. Valovitost do 30% smatra se povoljnim za vučne motore.

Stranica | 29

Da bi se valovitost struje odrţala u granicama, prigušnica bi trebala imati promjenjiv

induktivitet. Kod takvih se prigušnica induktivitet mijenja ovisno o struji, a najmanji je kada

kroz vučni motor teče maksimalna struja. Prigušnica za glaĎenje ispravljene struje sastoji se od

jezgre iz magnetskih limova i namota od bakra ili aluminija, a hladi se prisilnom cirkulacijom

zraka.

Sl.3.24.Prigušnica za glađenje ispravljene struje vučnih motora lokomotive serije 441 [1].

3.2.4. Sklopnici

Na elektromotorna vučna vozila ugraĎuju se jednopolni ili višepolni električni aparati

koji sluţe za prekidanje ili uklapanje struje krugova vuče. Sklopnici mogu raditi pod

opterećenjem i u reţimima dopuštenih preopterećenja, ali ne mogu prekidati struju kratkog spoja.

Opremljeni su elementima za otpuhivanje električnog luka, a izvedeni su tako da im kontakti i

drugi pokretni dijelovi omogućuju veliki broj ciklusa uključivanja i isključivanja. Prema vrsti

pogona sklopnici mogu biti elektropneumatski ili elektromagnetski. Osnovni dijelovi sklopnika

su: pomični i nepomični kontakti, svitak za magnetsko otpuhivanje luka, pogonski sklop, komora

za gašenje luka i komplet pomoćnih kontakata.

Stranica | 30

Sl.3.25.Elektropneumatski sklopnici elektro vučnog pogona [3].

3.2.5. Mjenjači smjera voţnje

Promjena smjera voţnje električnog vučnog vozila ostvaruje se istovremenom

promjenom smjera vrtnje svih vučnih elektromotora. Istosmjernom vučnom elektromotoru smjer

vrtnje moţe se promijeniti mijenjanjem smjera struje uzbude ili struje armature. Promjena smjera

smije se ostvariti samo u bestrujnom stanju (isključeni sklopnici za vuču) i mirovanju (stajanju).

Sl.3.26.Elektropneumatski mjenjač smjera vožnje[2].

Stranica | 31

Mjenjači smjera voţnje ureĎaji su kojima se ostvaruje promjena smjera voţnje, a najčešće

su po svojoj konstrukciji elektropneumatski rastavljači. Mjenjač smjera ima kontaktni valjak koji

je pogonjen s dva elektropneumatska ventila. Odabranim smjerom voţnje aktivira se jedan od

elektropneumatskih ventila koji upušta zrak u pogonski cilindar te dolazi do zakretanja

kontaktnog valjka u ţeljeni poloţaj. Prsti kontaktnog valjaka, ovisno o poloţaju valjka, ostvaruju

spoj namota uzbude ili namota armature vučnih elektromotora za postavljeni smjer voţnje. U

slučaju kvara na pogonskom sklopu mjenjača smjera voţnje postoji ručica za ručno postavljanje

u ţeljeni smjer voţnje. Ručicom se smije rukovati samo kada je isključeno napajanje i uzemljena

lokomotiva.

3.2.6. Otpornici za električno kočenje i smanjivanje struje uzbude

U reţimu elektrootporničkog kočenja svakom se vučnom motoru priključuje otpornik

kojim se kinetička energija vlaka pretvara u toplinsku pomoću inducirane struje vučnih

elektromotora kada rade u generatorskom reţimu rada. Maksimalna snaga elektrootporničkih

kočnica ovisi o snazi ugraĎenih otpornika koji se izraĎuju od otporničkih traka potrebne omske

vrijednosti. Radi hlaĎenja prisilnim strujanjem zraka otporničke trake su savinute i razmaknute, a

kada se radi o otpornicima male snage, tada je prirodno strujanje zraka za hlaĎenje.

Sl.3.27.Otpornik za električno kočenje [4].

Stranica | 32

Otpornici za smanjivanje struje uzbude (šantiranje) spajaju se paralelno namotima uzbude

vučnih elektromotora, kada je dostignut maksimalni napon napajanja motora. Time smanjujemo

vrijednost struje kroz namot uzbude, što dovodi do smanjenja glavnog magnetskog toka u

motoru, a to omogućava daljnje povećanje brzine motora do njene maksimalne granice.

Otpornicima za smanjivanje struje uzbude protječu relativno male struje, stoga njihovo hlaĎenje

ne predstavlja neki problem.

Sl.3.28.Otpornik za smanjivanje struje uzbude (šantiranje) [4].

3.2.7. Ostali ureĎaji u vučnim strujnim krugovima

U vučne strujne krugove ugraĎuju se dodatni ureĎaji koji mjere razne veličine, a imaju

ulogu štititi vučni strujni krug. Tu pripadaju :

- RC članovi za prednaponsku zaštitu ispravljača.

- Kratkospajala za zaštitu ispravljača.

- UreĎaji za mjerenje ispravljane struje vučnih motora.

- Izravni strujni relej za zaštitu od preopterećenja.

- Releji za zaštitu od previsokog napona vučnih motora.

- Strujni mjerni transformatori za zaštitu sekundarnih namota glavnog

transformatora.

- Relej sa zaštitnim otpornicima za zaštitu od dozemnog spoja vučnih

strujnih krugova.

Stranica | 33

3.3. Oprema u strujnim krugovima pomoćnog pogona

Pomoćni se pogon sastoji od uglavnom jednofaznih i trofaznih električnih motora koji

omogućavaju dobavu stlačenog zraka i električne energije. Napajaju se preko sekundara glavnog

transformatora i pretvarača za napajanje. Svako vučno vozilo ima strujni krug u kojem se za

napajanje pomoćnog pogona koristi 3x380 V te pretvarač za pretvorbu jednofaznog u trofazni

napon. Pretvarači mogu biti: statički s kondenzatorskom baterijom s elementima za zakret faze,

rotacijski i statički tiristorski s automatskom regulacijom izlaznog napona i frekvencije.

Sl.3.29.Statički pretvarač s kondenzatorskom baterijom s elementima za zakret faze [1].

Sl.3.30.Rotacijski pretvarač 1 .Sklopnik za spajanje zvjezdišta trofaznog sustav 2. Sklopnik za

zalet rotacijskog pretvarača 3. Startni otpor 4. Motori pomoćnog pogona [1].

Stranica | 34

Sl.3.31.Statički tiristorski pretvarač 1.Ispravljač 2.Istosmjerni međukrug 3.Izmjenjivač [1].

3.4. Oprema u upravljačkim strujnim krugovima

U upravljačke strujne krugove spadaju različiti ureĎaji koji ovise o seriji vučnog vozila.

Upravljački se strujni krugovi napajaju iz posebnog izvora istosmjernim naponom maksimalne

vrijednosti 72 V , čime je ostvarena sigurnost strojnog osoblja. Izvor napona za upravljačke

strujne krugove, kada vozilo nije priključeno na kontaktni vodič, akumulatorska je baterija, a

spajanjem na kontaktni vodič tu ulogu preuzima regulirani ispravljač. U vučna se vozila

ugraĎuju čelični akumulatori iz razloga što su otporni na udarce i kratke spojeve. Regulirani

ispravljač akumulatorske baterije daje 15% viši napon nego što ga daje akumulator, on je

paralelno spojen na akumulatorsku bateriju kako bi je mogao napuniti. Ostali dijelovi koji

spadaju pod opremu za upravljanje su:

- Automatski osigurači, jednopolni i višepolni.

- Grebenaste sklopke.

- Releji, radni i mirni.

- Tlačne sklopke

- Kontrolnici strujanja zraka i ulja.

- Tipkala.

- Upravljačke preklopke.

- Elektropneumatski ventili.

Stranica | 35

4. UREĐAJI I SHEME ZA UPRAVLJANJE MOTORIMA ELEKTRO

VUČNIH POGONA

Sami se ureĎaji za upravljanje električnim motorima razlikuju po svakoj seriji vozila, a

time se razlikuje i shema pojedine serije vozila. U daljnjim razmatranjima prikazivat će se sheme

primarnog i vučnog strujnog kruga pojedinih serija vučnih vozila.

4.1. Uređaji i shema za upravljanje serije 441

4.1.1. Upravljačka preklopka

Osnovni ureĎaj na pultu rukovoditelja stroja upravljačka je preklopka koja se sastoji od

preklopke smjera i preklopke ``voţnja-kočenje´´. Preklopke su spregnute tako da preklopkom

``voţnja-kočenje´´ ne moţe upravljati dok je preklopka smjera u poloţaju ``stoj´´ ili ``0´´, isto

tako ne moţemo upravljati preklopkom smjera dok nam preklopka ``voţnja-kočenje´´ nije u

poloţaju ``0´´. Preklopkom ``voţnja-kočenje´´ upravlja se pomoću kotača upravljačke preklopke

a njegovi poloţaji su :

1.U vučnom reţimu rada:

- 0 - bez naponsko stanje.

- 1 - uključenje sklopnika za vuču, birač napona na prvom poloţaju.

- 2 - manevarski poloţaj, dovoĎenje birača napona u treći poloţaj.

- 3 - manevarski poloţaj, dovoĎenjem birača napona u peti poloţaj,sluţi i za vraćanje

birača napona u niţe poloţaje.

- M - poloţaj mirovanja, birač napona ostaje u dostignutom poloţaju.

- A - poloţaj za hod birača napona ``na gore´´.

- SC1 - prvi stupanj smanjenja uzbude vučnih motora.

- SC2 - drugi stupanj smanjenja uzbude vučnih motora.

- SC3 - treći stupanj smanjenja uzbude vučnih motora.

2.U reţimu električnog kočenja:

- D - pripremni poloţaj za kočenje i vračanje birača napona u niţe poloţaje.

- M - prvo uključivanje sklopnika električnog kočenja i poloţaj mirovanja birača nap.

- F -poloţaj za hod birača napona prema gore ( povećavanje struje uzbude ).

Stranica | 36

Sl.4.1.Upravljačka preklopka lokomotive serije 441 [3].

4.1.2. Opis glavnog transformatora

Glavni se transformator sastoji od kotla ispunjenog transformatorskim uljem u kojem je

smještena trostupna jezgra s namotima regulacijskog i dodatnog transformatora na srednjem

stupu.

Osnovni podatci transformatora MLR 5500:

- Snaga za vuču 5060 kVA

- Snaga za pomoćni pogon 115 kVA

- Snaga za električno grijanje vlaka 800 kVA

- Masa ulja 1710 kg

- Ukupna masa s biračem napona 8900 kg

Primarni namot regulacijskog transformatora ima 21 izvod od kojih je 20 spojeno na

kontakte birača napona. Jedan izvod regulacijskog transformatora omogućava priključak na

točku visokog napona na donjem izvodu primarnog dodatnog namota transformatora, ako je

prebacivač birača u poloţaju 24-24. Gornji izvod namota dodatnog transformatora spaja se na

jedan od izvoda namota primara regulacijskog transformatora (1-20) ovisno o poloţaju birača

napona.

Stranica | 37

Naponi sekundarnih namota regulacijskog transformatora stalni su, što govori da se

mijenjaju samo s promjenom napona kontaktnog vodiča. Naponi sekundarnih namota dodatnog

transformatora mijenjaju se s promjenom napona na njegovom primaru, koji ovise o poloţaju

birača napona.

Sl.4.2.Shema namota glavnog transformatora lokomotive serije 441 [1].

Regulacijski transformator ima 4 sekundarna namota za napajanje vučnih motora,

sekundarni namot za napajanje uzbudnih namota vučnih motora u električnom kočenju te

zajednički sekundarni namot za pomoćni pogon i grijanje vlaka. Dodatni transformator ima četiri

sekundarna namota za napajanje vučnih motora i sekundar za napajanje uzbude svih vučnih

motora u električnom kočenju. Sekundarni namoti za napajanje vučnih motora regulacijskog i

dodatnog transformatora spojeni su serijski tako da se na njihovim stezaljkama stupnjevito moţe

regulirati napon biračem napona.

U prvom području regulacije (1-20) inducirani naponi regulacijskog i dodatnog transformatora

su pomaknuti fazno za 180 stupnjeva te se za napajanje vučnih motora pojavljuje razlika napona

njihovih sekundarnih namota. Za prvi poloţaj birača napona inducirani napon sekundarnih

namota vuče regulacijskog transformatora je 661 V, a napon sekundarnih namota dodatnog

transformatora za vuču je 603 V. To znači da je početni napon za napajanje vučnih motora 58 V.

Stranica | 38

Daljnji poloţaj birača napona znači manje inducirani napon na sekundarima vuče dodatnog

transformatora pa raste razlika koja ostvaruje napon za napajanje vučnih motora.

U dvadeset prvom poloţaju birača napona primarni je namot dodatnog transformatora kratko

spojen i njegov je inducirani napon nula, što znači da se za napajanje vučnih motora pojavljuje

samo napon sekundara regulacijskog transformatora (661 V).

Od dvadeset prvog poloţaja birača prebacivač je u poloţaju 24-25, čime je donji izvod

primarnog namota dodatnog transformatora spojen na masu. Tada su naponi regulacijskog i

dodatnog transformatora u fazi pa se za napajanje vučnih motora pojavljuje zbroj napona na

njihovim sekundarnim namotima. Na opisani način osigurana je regulacija napona u 41 stupanj

iako primar regulacijskog transformatora ima samo 21 izvod. U normalnom je pogonu hod

birača ograničen do 870 V ispravljenog napona na vučnim motorima.

4.1.3.Birač napona

Birač napona kojim se izvode spajanja primara dodatnog transformatora na izvode

regulacijskog transformatora sloţeni je elektromehanički ureĎaj dograĎen glavnom

transformatoru. Osnovni su dijelovi birača napona: uljni dio sa prebacivačem, pogonski sklop,

upravljački sklop, kompleti pomoćnih kontakata, teretna preklopka i prijelazni otpor.

Sl.4.3.Birač napona lokomotive serije 441[4].

Stranica | 39

Uljni je dio birača smješten u limeni cilindar hermetički zatvoren i ispunjen

transformatorskim uljem. U njemu se nalazi osnovna ploča kruţnog oblika koja odjeljuje kotao

transformatora i cilindar birača. Po obodu osnovne ploče ravnomjerno su rasporeĎeni dvostruki

kontakti (ukupno 21) na koje su sa strane transformatora priključeni izvodi regulacijskog

transformatora. Unutar birača nalazi se trokutna ploča na koju je učvršćen pogonski puţ birača i

prebacivač. Prijenos s jednog poloţaja birača na drugi poloţaj ostvaruje se kontaktnim palicama

koje klize po koncentričnim kontaktnim stazama. U punom poloţaju obje palice birača

zahvaćaju isti kontakt, a pri promjeni najprije se pomiču pomoćne palice na susjedni dvostruki

kontakt, zatim se pomoćnim kontaktom teretne preklopke kratkotrajno uključuje prijelazni

otpornik. Nakon čega, na isti dvostruki kontakt, dolazi i glavna palica uz otvoreni kontakt teretne

preklopke. Potom se zatvara glavni kontakt teretne preklopke i birač ponovno preuzima novi

puni poloţaj. Teretna preklopka i prijelazni otpornik omogućavaju prijelaz s poloţaja na poloţaj

bez prekidanja primarnog strujnog kruga i kratkog spajanja dva izvoda regulacijskog

transformatora.

Stranica | 40

4.1.4.Shema primarnog i vučnog strujnog kruga te spojevi vuče i električnog

kočenja serije 441

Sl.4.4.Primarni i vučni strujni krug lokomotive 441[1].

Stranica | 41

Sl.4.5.Shema spoja vučnih elektromotora režima vuče serije 441 [1].

Sl.4.6.Shema spoja vučnih elektromotora režima elektrodinamičkog kočenja serije 441 [1].

Stranica | 42



Sastoji se od preklopke smjera i preklopke ``voţnja-kočenje´´ koje su mehanički

spregnute. Preklopka smjera voţnje ima četiri osnovna poloţaja ``STOJ´´ ,``NAZAD´´ , ``0´´ i

``NAPRIJED´´. Preklopka ``voţnja-kočenje´´ ima tri osnovna poloţaja ``VOŢNJA´´, ``0´´ i

``ELEKTRIČNO KOČENJE´´. Rukovanje preklopkom ``voţnja-kočenje´´ moguće je jedino ako

je preklopka smjera u poloţaju ``NAPRIJED´´ ili ``NAZAD´´. Promjena poloţaja preklopke

moguća je jedino ako je preklopka ``voţnja-kočenje´´ u poloţaju ``0´´.

Ako je preklopka smjera u poloţaju ``STOJ´´, svi su upravljački strujni krugovi prekinuti,

a u poloţaju ``0´´ napajaju se upravljački krugovi pomoću kojih se ostvaruje pripravnost

lokomotive za pogon. U poloţajima ``NAPRIJED´´ ili ``NAZAD´´ uspostavlja se upravljački

strujni krug za vuču ili za električno kočenje. Preklopka ``voţnja-kočenje´´ ima potenciometre za

zadavanje referentne struje vučnim motorima u reţimu vuče i momenta vučnih motora u reţimu

električnog kočenja.

Postavljanjem preklopke ``voţnja-kočenje´´ u smjer ``VOŢNJA´´, najprije se osjeti

poloţaj V1 pri kojem se uključuju sklopnici za vuču, a zatim se postepeno odreĎuje ţeljena

struja armature, sve do krajnjeg poloţaja V10. Poloţaj ručice V11 sluţi za davanje maksimalne

struje armature pri pokretanju vlaka, a postavljanjem ručice u poloţaj ``ELEKTRIČNO

KOČENJE´´ najprije se osjeti poloţaj K1 gdje se uključuju sklopnici za kočenje, a moment

kočenja odreĎujemo sve do poloţaja K10.

Sl.4.7.Upravljačka preklopka vučnog vozila serije 442 [4].

Stranica | 43

Sl.4.8.Upravljačka preklopka u vučnom vozilu serije 442 [3].

4.2.2.Opis glavnog transformatora

Glavni je transformator jednofazni, a sastoji se od jezgre, primarnog namota i sedam

sekundarnih naomta:

- Četiri namota za napajanje armatura vučnih motora.

- Namot za napajanje uzbuda vučnih motora.

- Namot za napajanje električnog grijanja vlaka.

- Namot za napajanje električnog pomoćnog pogona.

Aktivni dio transformatora ugraĎen je u zajednički kotao s prigušnicama za glaĎenje ispravljane

struje vučnih motora.

Osnovni podaci transformatora:

- Nazivna snaga 6550 kVA

- Nazivni napon sekundara namota vuče 4 x 530 V

- Nazivni napon sekundara namota uzbude 2 x 62,3 V

- Nazivni napon sekundarnog namota za

električno grijanje vlaka 1527 V

- Nazivni napon namota pomoćnog pogona 905/405 V

- Masa s prigušnicama i uljem 9900 kg

Stranica | 44

Sl.4.9.Glavni transformator vučnog vozila serije 442 [1].

4.2.3.Tiristorski pretvarač glavnog elektromotornog pogona

Blok tiristorskog pretvarača sastoji se do dva jednaka pretvarača, po jedan za svaku

dvomotornu jedinicu M1, M2 i M3 ,M4. Namoti armature svakog vučnog motora napaja se iz

dva u seriju spojena poluupravljiva tiristorska ispravljača u mosnom spoju.

Namoti se uzbude svakog vučnog motora napajaju iz tiristorskog reverzibilnog

dvofaznog usmjerivača koji omogućuje beskontaktnu promjenu smjera vrtnje motora bez

dodatnih mjenjača smjera. Po dva tiristorska ispravljača za napajanje armatura i dva usmjerivača

za napajanje namota uzbude ugraĎena su u zajednički ormar. Ispravljači za napajanje namota

armature svakog vučnog motora imaju po dvije paralelno spojene diode i po dva paralelno

spojena tiristora u svakoj grani mosta. Usmjerivači za napajanje uzbudnih namota vučnog

motora imaju po jedan tiristor u svakoj grani. Tiristor i diode hlade se pomoću rashladnih tijela

kroz koja protječe ulje. Prisilnu cirkulaciju ulja osigurava posebna crpka, a ulje se hladi u

zajedničkom hladnjaku za glavni transformator i glavni prekidač.

Stranica | 45

4.2.4. Shema primarnog strujnog kruga te spojevi dvomotornih jedinica serije 442

Sl.4.10.Primarni strujni krug vučnog vozila serije 442 [1].

Stranica | 46

Sl.4.11.Dvomotorna jedinica I. vučnog vozila serije 442 [1].

Stranica | 47

. Sl.4.12.Dvomotorna jedinica II. vučnog vozila serije 442 [1].

Stranica | 48


Princip upravljanja lokomotivom serije 462 jako je sličan principu upravljanja

lokomotivom 441. Stoga su sheme djelovanja lokomotive serije 461 nastale modifikacijom

shema lokomotive serije 441, a neke sheme su potpuno iste.

Modifikacijom lokomotive serije 462, ubačen je transformator MLR 5500 s biračem

napona te se upravljanje motorima vrši kao kod serije 441. Pošto lokomotiva serije 462 ima tri

okretna postolja, po dva vučna motora, motori su spojeni po grupe u tri motora. Grupe motora

spojene su serijski s vučnim sekundarom preko jednog ispravljača, a po tri motora su spojena

paralelno na ispravljač . Plus je ispravljača spojen na prigušnice za glaĎenje ispravljane struje te

se potom grana preko sklopnika vuče i mjenjača smjera voţnje, te namota armature i namota

uzbude. Povrat ukupne struje osigurava vodič koji je spojen na minus pol ispravljača i uzemljen

preko dozemnog releja.

Stranica | 49

4.3.1. Shema primarnog strujnog kruga i vučni strujni krugovi serije 462

Sl.4.13.Prvi dio sheme primarnog strujnog kruga i vučnih strujnih krugova serije 462[1].

Stranica | 50

Sl.4.14.Drugi dio sheme primarnog strujnog kruga i vučnih strujnih krugova serije 462 [1].

Stranica | 51

4.4. Uređaji i shema za upravljanje elektromotornim vlakom.


Na pultu rukovoditelja elektromotornog pogona nalazi se upravljača preklopka koja se

sastoji od preklopke smjera (SIR) i preklopka voţnja-kočenje (SMF). Preklopka smjera ima

poloţaje ``NAPRIJED´´,``0´´ i ``NAZAD´´. U ţeljeni poloţaj stavlja se samo ako je preklopka

voţnja-kočenje (SMF) u poloţaju ``0´´. Preklopka voţnja-kočenje ima tri osnovna poloţaja ``0´´,

``VOŢNJA´´ i ``KOČENJE´´. U ţeljeni poloţaj moţemo postaviti preklopku voţnja-kočenje

samo ako nam je preklopka smjera voţnje u poloţaju ``NAPRIJED´´ ili ``NAZAD´´. Preklopki

voţnja-kočenje dodatno je dograĎen potenciometar za zadavanje referentne struje u reţimu

``VOŢNJA´´ ili ``KOČENJE´´. Referenca se zadaje kontinuirano postavljanjem ručice od

poloţaja XM do poloţaja M u reţimu vuče ili od poloţaja XF od poloţaja F u reţimu električnog

kočenja. U početnim se poloţajima XM i XF ostvaruje uključenje sklopnika za vuču ili

električno kočenje.

4.4.2. Opis glavnog transformatora

Glavni je transformator ugraĎen ispod motornih kola. Izvod je primarnog namota

priključen na visoki napon preko provodnog izolatora i visokonaponskog kabla. Aktivni dio

transformatora sastoji se od jezgre, primarnog namota i četiri sekundarna namota. Dva sekundara

sluţe za napajanje pomoćnog pogona i namota neovisne uzbude vučnih motora, a poseban

sekundar sluţi za napajanje električnog grijanja vlaka.

Osnovni podaci transformatora:

- Trajna snaga za vuču 1363 kVA

- Trajna snaga za električno grijanje vlaka 150 kVA

- Trajna snaga za pomoćni pogon 120 kVA

- Nazivni napon sekundara za vuču 2 x 525 V

- Nazivni napon sekundara za grijanje vlak 1525 V

- Nazivni napon sekundara za pomoćni pogon 382 V

Transformator se hladi prisilnom cirkulacijom ulja koju osigurava uljna crpka na samom

transformatoru. HlaĎenje ulja omogućava hladnjak kroz koji prolazi rashladni zrak tiristorskih

ispravljača.

Stranica | 52

4.4.3. Tiristorski ispravljači

Tiristorski ispravljači za napajanje namota armature i namota serijske uzbude vučnih

motora i ispravljač za napajanje namota neovisne uzbude vučnih motora ugraĎeni su u posebne

sanduke ispod kola. Osim poluvodičkih ventila u tim se sanducima nalaze i ultrabrzi osigurači

za zaštitu ventila te ostala dodatna oprema ispravljača. Tiristorski se ispravljači hlade prisilnom

ventilacijom koju ostvaruju dva motora s centrifugalnim ventilatorima.

Stranica | 53

4.4.4. Shema primarnog i vučnog strujnog kruga EMV-a serije 411/415.

Sl.4.15. Shema primarnog i vučnog strujnog kruga EMV-a [1].

Stranica | 54

5.ZAKLJUČAK

Odabirom prijevoza robe i putnika elektrificiranom ţeljezničkom prugom odabrali smo

najsigurniji i ekološki najzdraviji prijevoz. Danas se u svijetu nastoji što više pruga elektrificirati

kako bi se prešlo na potpuni ekološki prijevoz putnika i robe. Ubrzanim se razvojem tehnologije

ostvaruju sve lakši načini upravljanja motorima vučnih vozila, čime se smanjuje dimenzija i

teţina vozila, a povećava njihova korisnost i brzina. Automatizacijom vučnih vozila ostvarujemo

lakše upravljanje i bolju zaštitu vozila. Postavljanjem kompjuterskog upravljanja voţnje najprije

se misli na udobnost putnika u vlaku. Sam kompjutor ne bi dopuštao zatrzavanja vlaka prilikom

kretanja, a prilikom stajanja regulirao bi kočenje tako da se uvijek koči jednolično, bez naglog

kočenja, pri malim brzinama. Današnje upravljanje motorima elektrovučnog pogona ovisi o

rukovoditelju pogona, a svaki rukovoditelj ima drugačiji pristup pogonu. Stoga bi uvoĎenjem

automatiziranog upravljanja motorima vuče voţnja vlaka uvijek bila konstantna.

Stranica | 55

6.LITERATURA

1. M.B. -N.U. , Brkić-Ujaković , Električna vučna vozila za sustav napajanja 25 kV 50 Hz,

Ţeljeznička tehnička škola u Zagrebu, Zagreb, 1992.

2. Internet forum ``www.zeljeznice.net´´ Powered by phpBB © 2001, 2005 phpBB Group

HR (Cro) by Ančica Sečan .

3. Internet forum `` www.vozovi.com´´ Powered by phpBB © 2009 phpBB Group

BH (BIH) by Šehić Nijaz

4. Katalog poduzeća ``MINEL ELVO´´ , Beograd.

5. Katalog poduzeća ``KONČAR – Institut za elektrotehniku d.d.´´, Zagreb.

6. Katalog poduzeća ``TVORNICA ZELJEZNIČKIH VOZILA GREDELJ d.o.o.´´, Zagreb.

http://www.phpbb.com/

http://ancica.sunceko.net/

http://www.phpbb.com/

http://medresamostar.com/

Stranica | 56

7.SAŽETAK

Govoreći o upravljanju motorima za električni vučni pogon potrebno je opisati princip

napajanja, shemu transformacije napona i način upravljanja motorima. U radu su obraĎena

električna vozila, za sustav napajanja 25 kV 50 Hz, koja se nalaze u pogonu Hrvatskih

ţeljeznica. Kratkim opisom i osnovnim podacima daje se uvid u pojedine serije električnih

lokomotiva. U električne krugove koji su potrebni za upravljanje motorima električnog vučnog

pogona spadaju krugovi primarnog strujnog kruga, vučnog strujnog kruga, strujni krugovi

pomoćnog pogona te strujni krugovi upravljačkog pogona. UreĎaji za upravljanje električnim

motorima i sheme električnog vučnog pogona razlikuju se po seriji električnog vučnog vozila.

Elektromotori kojima se upravlja su kolektorski istosmjerni motori velikih snaga.

Abstract

Conducting electrical traction motor drive

When considering the conducting of engines for electrical traction drive, it is necessary to

illustrate the principle of power, the transformation voltage scheme and how to conduct engines.

This paper covers electric vehicles, for the power supply of 25 kV 50 Hz, which is characteristic

for the machinery of the Croatian Railways. A brief description and basic data gives an insight

into specific series of electric locomotives. Electrical circuits required for conducting electrical

traction motor drive are: primary circuit, the traction circuit, the circuitry of the auxiliary

machinery and the circuitry of the control facility. The equipment for the conducting of electrical

motors and the electric traction drive schemes are distinguished by a series of electrical traction

vehicle. The electro motors being conducted are the collector DC motors of great force.

Stranica | 57

8.ŽIVOTOPIS

Ivan Gelo roĎen je 20. 06. 1988. godine u Vinkovcima. Ţivi u Slakovcima u Ulici Petra

Preradovića 41 s roditeljima, tri sestre i bratom. Nakon završene osnovne škole ''Antun Gustav

Matoš'' u Vinkovcima upisuje četverogodišnji smjer elektrotehnike u Tehničkoj školi RuĎera

Boškovića u Vinkovcima koji završava školske godine 2006./2007. Upisujući potom smjer

Energetika na sveučilišnom preddiplomskom studiju Elektrotehničkog fakulteta Sveučilišta

Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku. Završivši ga akademske godine 2009./2010.

zavrŠni rad ivan gelo

Documents