что такое пта в троллейбусе
Устройство и описание работы троллейбуса
После изобретения электродвигателя в 19 веке неизбежно возникла мысль об использовании его в качестве двигателя для транспортного средства. Одной из задач, стоявших перед изобретателями – это решение проблемы источника питания для силового привода. Проще всего это можно было решить, используя аккумуляторные батареи, установленные непосредственно на машине.
Однако их относительно низкая емкость приводила к тому, что для получения более – менее приемлемых результатов по скорости и продолжительности движения батареи занимали много места и коэффициент полезного действия такого транспортного средства оказывался крайне низок.
Кстати, даже в настоящее время, когда был достигнут значительный прогресс в создании высокоемкостных аккумуляторных батарей и высокотехнологичных интеллектуальных систем управления двигателем, электромобили не могут составить серьезную конкуренцию автомобилям с двигателями внутреннего сгорания.
Другой путь, путь использования внешнего источника питания, приводит к возникновению новой проблемы – проблемы передачи электрического тока от внешнего источника к движущему транспортному средству. При решении ее пути развития электротранспорта разошлись по нескольким самостоятельным, в чем — то схожим, в чем – то различным направлениям.
При использовании однопроводной схемы питания электропривода транспортное средство должно быть надежно соединено с землей. Это обеспечивается установкой его на металлические хорошо заземленные рельсы. Съем тока производится токоприемником. На электровозах и трамваях токоприемники, установленные на крыше, прижимаются пружиной к контактному проводу, находящемуся под напряжением.
На поездах метрополитена токосъем осуществляется через специальный рельс, расположенный на стене тоннеля и скользящий по нему токоприемник, находящийся на кузове вагона. Достоинством однопроводной схемы питания с заземленным корпусом является абсолютная безопасность от поражения электрическим током, поскольку потенциал электрического напряжения между землей и кузовом будет равен нуля при любых неисправностях электрооборудования транспортного средства. Это обстоятельство является немаловажным, учитывая высокое напряжение питания силового электропривода (от 550 водьт для трамвая до нескольких тысяч вольт для электровоза). Ну а основной недостаток – это строго фиксируемый маршрут движения, определяемый проложенными рельсами.
Двухпроводная схема питания электропривода предполагает изоляцию транспортного средства от земли и, соответственно, наличие двух токосъемников (троллейбус). С позиции сегодняшнего дня можно дать следующее определение:
Троллейбус (Trolleybus) – это транспортное средство, использующее двухпроводную схему питания силового электропривода от внешнего источника (контактной сети) и предназначенного для перевозки людей или грузов. Для увеличения маневренности (при отсутствии контактной сети и на ограниченное расстояние) на троллейбусе может быть установлен двигатель внутреннего сгорания как вспомогательный привод или использована аккумуляторная батарея как альтернативный источник электрического тока.
Как видим, отсутствие необходимости в рельсах позволило троллейбусу быть более маневренным в пределах некоторого диапазона отклонения от контактной сети (обычно это 4 – 5 метров), что немаловажно при движении в городских условиях. Однако с другой стороны возросла опасность поражения электрическим током из-за возможной утечки его на корпус троллейбуса. Это потребовало дополнительных мер для улучшения изоляции электрических цепей и создания систем для контроля токов утечки.
Прародителем современного троллейбуса можно считать «Electromote», созданный немецким инженером Вернером фон Сименсом в 1882 году.
В наше время троллейбус мало похож на этот самодвижущий электрический экипаж, однако идея использования электродвигателя с питанием от внешнего источника через контактные провода в качестве силового привода получила свое дальнейшее развитие и распространение. В разное время вид и технические характеристики троллейбуса менялись.
Троллейбус в музее города Сэндтофт (Sandtoft), Англия
Первый советский троллейбус ЛК-1
Троллейбус фирмы Хесс (Hess), Швейцария
Современный троллейбус по конструкции близок к автобусу, тем более что они предназначены в основном для одних и тех же целей – перевозки пассажиров в городах. Однако в силу своей специфики конструкция троллейбуса имеет существенные отличия.
Если в автобусах, где при использовании двигателя внутреннего сгорания, необходимы сцепление и коробка передач, трансмиссия троллейбуса значительно проще. Тяговый электродвигатель (1) через карданный вал (2) передает усилие на редуктор заднего ведущего моста (3). Поскольку диапазон частоты вращения двигателя достаточно велик, от нуля на остановке до 4000 об/мин при максимальной скорости, необходимы специальное устройство для регулирования тока, протекающего через двигатель. Существуют несколько хорошо отработанных принципов построения таких устройств (систем управления).
В основном можно выделить следующие системы управления:
Неотъемлемым атрибутом троллейбуса являются токоприемники, необходимые для передачи электроэнергии от контактной сети к силовому электроприводу. Конструкция токоприемника должна обеспечивать надежный токосъем в диапазоне скоростей движения при допустимом отклонении троллейбуса от контактной сети. В качестве примера рассмотрим токоприемник троллейбуса Зиу682.
Токоприемник состоит из металлической или пластмассовой трубы 4, внутри которой проложен провод 2, соединяющий аппараты троллейбуса с башмаком токоприемника 8. Основание 1 жестко соединено с крышей троллейбуса через фарфоровые изоляторы для предотвращения утечки тока. Конструкция соединения трубы и основания позволяет токоприемнику свободно перемещаться в горизонтальной и вертикальной плоскости. Пружины 3 предназначены для надежного прижима головки 5 к контактному проводу (14 – 16 кГ). Для предотвращения обрыва контактной сети при зацепе головки, крепление башмака устроено таким образом, что при возникновении такой ситуации происходит его стягивание. После этого башмак удерживается на токоприемнике башмакоуловителем 6.
Конструкция крепления головки 2 к башмаку 1 позволяет ей свободно вращаться и оставаться параллельной контактному проводу независимо от вертикального и горизонтального перемещения токоприемника. Токосъем осуществляется через сменяемую графитную или меднографитную вставку 4, а щечки 3 головки препятствуют отрыву от контактного провода.
Из других особенностей отличия троллейбуса от автобуса можно отметить широкое использование вспомогательных электрических агрегатов. В частности:
В заключение, укажем на еще на некоторые особенности устройств с тяговым электроприводом, в частности троллейбусов. Это возможность перевода электродвигателя в режим генератора и использование этого для электрического торможения. Кроме этого, ток, вырабатываемый за счет кинетической энергии движущегося троллейбуса можно возвращать обратно в контактную сеть, т. н. рекуперативное торможение.
Поскольку тяговый электродвигатель напрямую связан с задним мостом, изменение направления движения троллейбуса осуществить легко. Для этого достаточно просто изменить направление движения тока через якорную обмотку двигателя.
Что такое пта в троллейбусе
Изготовлен в рамках совместного проекта с НПФ «ИРБИС».
Состав комплекта оборудования:
Блок индикации показывает давление, электрические параметры, тяговое задание, скорость, график изменения скорости, потребление энергии и проводит диагностику системы в целом, объединяет всю необходимую информацию для водителя.
Блок формирует команды управления тяговымпреобразователем в цифровом коде, передаёт команды управления двигателем через оптический канал связи.
Блок преобразует сигналы тормозной и ходовой педалей водителя в управляющие сигналы для процессора, задает режим «Вперед/назад».
При отсутствии напряжения в контактной сети позволяет запустить силовой привод от собственных аккумуляторов, обеспечивает движение трамвая до 200 м. Позволяет совместить аккумуляторы собственных нужд и автономного хода в одну батарею. Обеспечивает безопасную работу оборудования при случайном подключении контактной сети во время автономной работы.
Современный прибор, действующий на основе высокочастотного преобразования электрической энергии без участия механического звена. ПНР-125 устанавливается под вагоном или на крыше подвижного состава и обеспечивает питание бортовой сети с высоким КПД (93 %) при любых погодных условиях, не требуя отдельной принудительной вентиляции. Высокая стабильность выходного напряжения обеспечивает облегченный режим работы аккумуляторной батареи трамвая или троллейбуса и ее долговечность. ПНР-125 является энергонезависимым оборудованием, запускается и сохраняет свою работоспособность даже при обрыве цепи аккумуляторной батареи. ПНР-125 имеет ограничение тока нагрузки, не боится короткого замыкания, терпит импульсы перенапряжения в контактной сети, предусмотрена функция внешней индикации о неисправности.
Блок линейных контакторов предназначен для подключения напряжения контактной сети к преобразователю питания и управления тяговым электродвигателем троллейбуса.
Информирует водителя в случае повреждения изоляции силовых цепей оборудования.
Как устроен и работает троллейбус
Жители многих городов настолько привыкли ездить на троллейбусах, что на вряд ли задумываются о том, что пользуются в этот момент экологически чистым и довольно экономичным видом транспорта, чем-то вроде многоместного электромобиля. А между тем, устройство троллейбуса не менее интересно, чем устройство, скажем, трамвая. Давайте же погрузимся в данную тему несколько глубже.
Современный троллейбус имеет довольно сложную электрическую часть. Его система управления базируется на полупроводниках с микропроцессорным управлением, работающих совместно с пневматической подвеской, системой ABS и плотно взаимодействующей со всеми частями сложной электронно-информационной системы. Сюда же относятся возможность автономного хода, система регуляции микроклимата и т. д.
Таким образом, троллейбус сегодняшнего дня — это полноценное городское общественное транспортное средство, отвечающее всем требованиям касательно безопасности, комфортабельности и экономичности.
Эволюция троллейбуса развивалась постепенно, приблизительно так же, как это происходило у автобусов. Нетрудно догадаться, что конструкции кузовов первых троллейбусов и их ходовые части изначально базировались именно на низкопольных автобусах, таких как Богдан-Е231, МАЗ-203Т и другие. Однако троллейбус как таковой появился значительно позже. И такие современные городские машины как Электрон-Т191 и АКСМ-321, например, сразу разрабатывались как троллейбусы. Но преемственность кузова от модели к модели, тем не менее до сих пор прослеживается.
Предок троллейбуса в конце XIX века:
Еще со времен Советского Союза повелось, что на данное транспортное средство от контактной сети через троллеи подается постоянное напряжение 550 вольт. Это стандарт. В таких условиях полностью загруженный троллейбус способен развить на ровной дороге скорость около 60 км/ч.
Его тяговый привод изначально и предназначался для городского движения, поэтому ограничивает максимум скорости значением в 65 км/ч. Но даже на такой скорости транспортное средство способно легко маневрировать в пределах 4,5 метров в ту или иную сторону от контактной линии. Теперь давайте обратим внимание на электрическую составляющую этого замечательного транспортного средства.
Главным силовым агрегатом троллейбуса является тяговый электродвигатель. В классическом варианте он представляет собой двигатель постоянного тока: цилиндрический остов, якорь с щеточно-коллекторным узлом, полюса, подшипниковые щиты и вентилятор.
Большинство тяговых двигателей постоянного тока троллейбусов — двигатели последовательного или смешанного возбуждения. Двигатели с транзисторным или тиристорным управлением работают только с системой последовательного возбуждения.
Так или иначе, тяговые двигатели троллейбусов представляют собой довольно внушительные машины постоянного тока, рассчитанные на мощности порядка 150 кВт, и требующие для нормальной устойчивой работы установки дополнительного тягового преобразователя постоянного тока. Сам двигатель может весить около тонны и потреблять ток около 300 А при рабочем моменте на валу более 800 Н*м (при оборотах вала 1650 об/мин).
Некоторые из моделей современных троллейбусов несут на себе асинхронные тяговые двигатели переменного тока, управляемые специальными тяговыми преобразователями переменного тока. Двигатели подобного рода получаются менее громоздкими, при том более мощными, им не требуется регулярное обслуживание (по сравнению с коллекторными).
Но таким двигателям необходим особый полупроводниковый преобразователь. Сам двигатель может иметь пару датчиков частоты вращения, которые устанавливаются на вал. Большинство асинхронных тяговых двигателей переменного тока питаются напряжением 400 В, имеют короткозамкнутый ротор и трехфазную обмотку статора с классическим соединением «звезда».
Обычно двигатель размещается в задней части кузова троллейбуса. На его приводящем валу имеется фланец, с помощью которого через карданный вал осуществляется механическая передача на ведущий мост через ведущую шестерню.
Корпус двигателя полностью изолирован от кузова, так что попадание высокого напряжения на его проводящие части исключено. Это обеспечивается тем, что фланец изготовлен из изолирующего материала, а крепление двигателя на кронштейнах никогда не обходится без изолирующих втулок.
Современный тяговый двигатель троллейбуса приводится в действие транзисторно-импульсной системой управления на IGBT-транзисторах, которая считается более совершенной чем тиристорная и тем более реостатная схемы.
В системе содержится секция коммутации для подключения диагностического компьютера с целью регулировки и настройки схемы управления двигателем, а также для контроля состояния тягового оборудования в целом. Такая система управления наиболее экономична в плане расхода энергии, к тому же именно она обеспечивает бесконтактный пуск и разгон транспортного средства без лишних потерь энергии, как это было бы в реостатной системе.
В результате именно грамотное управление тяговым двигателем обеспечивает троллейбусу плавный пуск, регулирование скорости без рывков и надежное торможение. Регулируемое импульсное напряжение с током якоря порядка 50 А позволяет троллейбусу плавно тронуться вне зависимости от наличия люфтов в его механических передачах.
Управление скоростью получается бесступенчатым в том числе благодаря возможности ослабления тока обмотки возбуждения когда скорость транспортного средства достигает 25 км/ч. При торможении также используется регулируемый ток — это называется динамическим торможением.
Движение троллейбуса задним ходом имеет ограничение по скорости — не более 25 км/ч. Благодаря электронике, торможение имеет приоритет перед пуском. При необходимости возможно изменение рабочей полярности токоприемников.
Непосредственно транзисторно-импульсная система троллейбуса работает следующим образом. Нажатие на пусковую педаль приводит к срабатыванию датчика Холла, уровень аналогового сигнала от которого прямо связан с текущим углом положения педали.
Данный сигнал преобразуется в цифровой, и уже в цифровой форме подается на микропроцессорный регулятор тягового блока, откуда команды подаются на платы драйверов силовых транзисторов.
Драйвера силовых транзисторов, в свою очередь, регулируют ток силовых транзисторов в зависимости от команд, поступающих с микропроцессорного регулятора тягового блока. Управляющее напряжение драйверов — низковольтное (изменяется в пределах от 4 до 8 вольт) именно его значение и определяет рабочий ток обмоток тягового двигателя.
Как вы уже догадались, силовые транзисторы служат здесь полупроводниковыми контакторами, управляемыми напряжением, только в отличие от обычного контактора, здесь ток может изменяться очень-очень плавно. Поэтому нет надобности в реостатах, достаточно простой технологии ШИМ (широтно-импулсьной модуляции).
Если троллейбусу необходимо затормозить, то двигатель переводится в режим генератора, и торможение по сути обеспечивают магнитные поля якоря, которые также регулируются. Так достигается торможение практически до полной остановки транспортного средства. Кстати, основная часть управляющей транзисторно-импульсной электроники троллейбуса размещена на его крыше.
В процессе торможения современного троллейбуса работает система рекуперации энергии. Это значит, что энергия, вырабатываемая тяговым двигателем в режиме генератора при торможении, возвращается в контактную сеть и может быть повторно использована как для нужд параллельно питающегося от данной сети электротранспорта, так и для питания приборов самого троллейбуса (гидроусилителя руля, системы отопления и т. д.) Если троллейбус проходит под стрелкой, то применяется реостатное торможение.
Практически весь тяговый привод троллейбуса состоит из нескольких частей:
блока управления на IGBT-транзисторах;
контроллера хода и тормоза;
панельного компьютера либо коммутационного блока для соединения с внешним компьютером.
При помощи панельного или внешнего компьютера проводят диагностику тягового двигателя троллейбуса, смотрят параметры его работы, изменяют если нужно настройки микропроцессорного регулятора. Все параметры о работе и текущем состоянии тягового привода хранятся в цифровой форме.
Некоторые модели систем управления следят за токами утечки и имеют соответствующую систему защиты — автоматическое отключение от сети. Опционально здесь же может присутствовать счетчик потребленной на движение и рекуперированной при торможении энергии.
Отдельно стоит упомянуть защитную электронику троллейбуса, которая служит для повышения уровня безопасности пассажиров. Например, троллейбус не двинется с места при открытых пассажирских дверях или при отсутствии воздуха в тормозной системе.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Что такое пта в троллейбусе
> 1. Что за блоки ставятся на крышу троллейбуса,
> сразу за пантографами. Особенно большие они у
> автобусов, переделанных в троллейбусы.
> 2. Сколько у троллейбуса передач? Если одна, то
> какой приблизительно автобусной она соответствует?
> 3. Почему в троллейбусе при нераномерном движении
> раздаются громкие звуки, на слух примерно «ЦОК».
> И почему эти «ЦОКи» такие громкие в современных «троллзах».
Потому что «современные тролзы» наспех перепроектировали к поставке в Москву большой партии «под турникеты». Раньше контакторы щёлкали точно так же, но стояли они в кабине, в более-менее прилично спроектированном шкафу, и пассажиру были не так слышны. Под турникеты пришлось заузить кабину, и контакторы разместили в новом шкафу в салоне.
> 5. На трассе Симферополь-Алушта тролли
> использовались из-за крутого подъема?
Скорее понты, хотя мнений тут масса. В СССР было достаточно горных местностей безо всяких троллейбусов.
Даже условно нельзя считать. КПП развязывает обороты двигателя и колеса, позволяя изменять их независимо друг от друга (плавно, как у вариатора, или ступенчато, как «классические» механика и автомат). Контроллер водителя же предназначен для изменения оборотов двигателя и в этом смысле исполняет функцию педали акселератора со всей её обвязкой (заслонки и т.д.).
> 4. На троллейбусах ЗИУ 80-х гг замечал на
> приборной доске переключатели типа «17 линия», «19
> линия» и т.п. Что это такое?
Такого не видел, есть три лампочки индикации фиксированных положений контроллера водителя. Подписываюися «15 позиция», «17 позиция» и «18 позиция». Оно?
Был ли экономический смысл тогда пускать троллейбус вместо автобуса? Думаю, все-же, да. ЗиС-155, единственный серийник того времени (после фиаско ЗиС-154), ездил по перевалам медленно и вмещал на треть меньше пассажиров. Шкоды же, которые непредвиденно пришлось закупать вместо МТБ и ЗиУ-5, были еще поболе.
Троллейбус как общественный вид транспорта. Справка
Власти Москвы обнародовали план первоочередных мероприятий по решению транспортных проблем в российской столице, в котором прописаны традиционные и новые меры по борьбе с пробками. В частности, предлагается сузить некоторые полосы, а такжеотказаться от троллейбусов, ходящих в центре города.
Троллейбус – безрельсовое транспортное средство (обычно пассажирское) с электрическим приводом, получающее электрический ток от внешнего источника питания через контактную сеть с помощью штангового токоприемника.
Также троллейбус может оснащаться системами автономного хода на аккумуляторах, суперконденсаторах или двигателях внутреннего сгорания. Одна из разновидностей последнего варианта – когда электрический и дизельный двигатели имеют независимую передачу – называется дуобус.
Троллейбус используется преимущественно в городах, однако существуют также и междугородные троллейбусы. Изначально рассматривался как пригородный транспорт, позже нередко он стал заменять трамваи на участках, где их использовать неудобно, например, в исторических центрах городов с узкими улицами.
Троллейбус занимает особое место среди других видов городского пассажирского транспорта. Доказано, что это наиболее экологический вид транспорта после метро.
Троллейбус – малошумный вид общественного транспорта. Теоретически троллейбус можно сделать и совсем бесшумным. Обычно шум в троллейбусе исходит от компрессора, систем отопления и кондиционирования. Однако полная бесшумность может стать и недостатком, так как при этом пешеход может не заметить приближающийся троллейбус и попасть под колеса.
Достоинства троллейбуса по сравнению с трамваем:
– первоначальные затраты на строительство троллейбусной линии значительно меньше, чем трамвайной, так как для пуска троллейбусной линии не требуется ни вскрытия дорожного полотна, ни строительства обособленного пути, потому что используется существующая дорожная инфраструктура. Необходимо лишь протянуть воздушную контактную сеть.
– относительно высокая маневренность троллейбуса, которая, тем не менее, ограничена контактной сетью.
– резиновые шины троллейбуса имеют лучшее сцепление с дорогой, чем стальные колеса трамвая, что позволяет эксплуатировать его на трассах с большими уклонами.
– дорожное полотно, используемое троллейбусной линией, может использоваться автомобильным транспортом. Движение автотранспорта по трамвайным путям может быть затруднено.
– трамвайные пути требуют трудоемкого ремонта и обслуживания, чего лишена контактная сеть троллейбуса.
Достоинства троллейбуса по сравнению с автобусом:
Троллейбус имеет важное преимущество перед автобусом – за счет электродвигателей имеющих больший КПД, они быстрее разгоняются и могут разгоняться при движении в гору. Это, наряду с экологичностью троллейбуса, сделало этот транспорт особенно выгодным в условиях пересеченной местности, где автобусы трудно преодолевают горы, а трамваи не применимы из-за уклонов. Например, всем известна линия Симферополь-Ялта длиной 86 км, по которой налажено стабильное троллейбусное движение. На этой линии применен дополнительный способ повышения надежности энергохозяйства – натянуто три провода троллера, питаемых от разных подстанций.
Современные троллейбусы по уровню комфорта не уступают автобусам и даже превосходят их, за счет отсутствия запаха бензина и выхлопов в салоне.
Среди других достоинств троллейбуса: они не загрязняют воздух продуктами сгорания; срок службы подвижного состава троллейбуса больше, чем автобуса; затраты на обслуживание троллейбусного парка меньше, чем на обслуживание автобуса.
Недостатки:
– первоначальные затраты на развертывание троллейбусной сети выше, чем для автобусной.
– троллейбус потребляет больше электроэнергии, чем трамвай.
– провозная способность троллейбуса в среднем ниже, чем у трамвая.
– троллейбус очень чувствителен к состоянию дорожного покрытия и контактной сети, особенно к обледенению контактного провода.
– затруднен обгон одного троллейбуса другим, если это не предусмотрено контактной сетью.
– троллейбус не может менять маршрут, хотя и более гибок в этом отношении, чем трамвай.
– троллейбус опаснее трамвая из-за существования «токов утечки».
– троллейбус менее экологичен, чем трамвай – при трении колес об асфальт возникает вредная резиновая пыль.
– существует опасность остановки на обесточенном участке на пересечении и троллейбусной стрелке, например при «подрезании» другим транспортом.
– есть мнение, что контактная сеть троллейбуса несколько портит облик улиц, особенно в исторических центрах городов.
Троллейбусы, пусть и в небольшом количестве, есть во многих странах: в Австрии, Болгарии, Венгрии, Германии, Испании, Италии, Нидерландах, Франции, Чехии, Швейцарии, Швеции и многих других.
В настоящее время в мире более 400 городов, которые используют троллейбусы в качестве наземного транспорта. В Великобритании в какой-то момент от троллейбусов отказались, однако в 2010-2011 гг. ожидается ввод в строй городской троллейбусной системы в Лидсе. Что касается крупнейшего троллейбусного парка в Европе (за исключением СНГ), то обслуживает он Афины. Общая протяженность контактной сети – более 350 км.
Самая крупная троллейбусная сеть – в России. По советским градостроительным правилам троллейбус был положен городам с населением большим, чем 200 тысяч человек. По данным на 2009 г., в РФ было 88 троллейбусных городов.
Крупнейшая в мире (по состоянию на 2009 г.) и старейшая в России троллейбусная система расположена в Москве. Протяженность одиночного контактного провода – около 1300 км, длина линий – более 600 км.
Самая северная в мире троллейбусная система – в Мурманске.
На территории СНГ действует 80 троллейбусных систем.
Маршрут Симферополь – Ялта в Украине является самым длинным троллейбусным маршрутом в мире. Его протяженность составляет 86 км.
Материал подготовлен на основе информации открытых источников