Hamulec elektrodynamiczny to typ hamulca, w którym siły tarcia wynikające z docisku elementów ciernych do siebie nie występują. Zmniejszanie prędkości pojazdu odbywa się na drodze elektrycznej poprzez wytworzenie siły hamującej przeciwnej do ruchu pojazdu za pośrednictwem elektrycznych silników trakcyjnych. Proces ten polega na zmianie energii kinetycznej poruszającego się pojazdu trakcyjnego na energię elektryczną poprzez silniki trakcyjne pracujące jako prądnice. Hamowanie silnikiem występuje wówczas, gdy moment elektromagnetyczny silnika działa w kierunku przeciwnym do kierunku prędkości obrotowej. W wyniku powstałego momentu hamującego na wałach silników następuje wytracanie prędkości pojazdu.
Hamowanie elektrodynamiczne może być zastosowane zarówno w układach napędowych z wykorzystaniem prądu stałego (DC) oraz przemiennego (AC).
Rodzaje hamowania elektrodynamicznego
Hamowanie elektryczne oporowe (rezystorowe)
Ten typ hamowania elektrodynamicznego może być stosowany zarówno w pojazdach napędzanych energią elektryczną, jak i w pojazdach spalinowych z tzw. przekładnią elektryczną, gdzie napęd realizowany jest poprzez elektryczne silniki trakcyjne. Hamowanie oporowe polega na tym, że produkowana przez silniki trakcyjne energia elektryczna jest przemieniana w energię cieplną na opornikach hamowania. Ciepło z oporników jest oddawane do atmosfery, co oznacza, że jest bezpowrotnie tracone. W związku z mocnym nagrzewaniem się oporników podczas pracy, muszą być one odpowiednio wydajnie chłodzone. Stosuje się w tym celu chłodzenie obce w postaci wentylatorów, które nadmuchują schłodzone powietrze na elementy oporowe, lub chłodzenie pędem powietrza. Dany rodzaj chłodzenia jest zależny przede wszystkim od mocy, do jakiej przetwarzania energii oporniki są przystosowane, a więc od temperatur, jakie osiągają.
Hamowanie elektryczne rekuperacyjne
Ten typ hamowania elektrodynamicznego może być stosowany wyłącznie w elektrycznych pojazdach trakcyjnych, które nie posiadają własnego źródła zasilania (nieautonomiczne), a do ich napędu wykorzystywana jest energia elektryczna pobierana poprzez odbierak prądu (pantograf) z sieci trakcyjnej.
Aby zwracanie energii do sieci było możliwe, sieć trakcyjna musi spełniać określone warunki, w tym odpowiednią wartość napięcia w momencie hamowania pojazdu. Jeżeli wartość napięcia jest zbyt wysoka (np. przekroczy ok. 3800 V), następuje automatyczne włączenie oporników hamowania i wytracanie energii w postaci ciepła. Ponadto, aby rekuperacja była możliwa, do sieci musi być podłączony odbiornik (np. inny pojazd trakcyjny), który wykorzysta tę energię podczas swojego rozruchu. Jeśli produkowana energia nie może być zwrócona do sieci, konieczne staje się wyposażenie pojazdu lub podstacji trakcyjnych w urządzenia do akumulowania (magazynowania) tej energii (np. superkondensatory). W większości przypadków, jeżeli rekuperacja nie jest możliwa, następuje wytracanie energii elektrycznej hamowania na opornikach hamowania (hamowanie ED oporowe). Nowoczesne układy sterowania umożliwiają proporcjonalną współpracę hamulca ED oporowego i rekuperacyjnego.
W pojazdach spalinowych z przekładnią elektryczną można spotkać rozwiązania oparte o zasobniki energii, które magazynują np. w pokładowym zasobniku superkondensatorowym energię z hamowania elektrodynamicznego (rekuperacji), zamiast wytracać ją na opornikach hamowania.
W pojazdach eksploatowanych w systemach zasilania trakcyjnego prądem przemiennym (sieć trakcyjna AC) nie ma konieczności stosowania oporników hamowania w pojazdach, gdyż rekuperacja jest praktycznie zawsze możliwa. Napięcie przemienne jest zarówno w sieci trakcyjnej, jak i w sieci energetyki zawodowej, z której sieć trakcyjna jest zasilana poprzez podstację trakcyjną. W systemach prądu stałego, aby była taka możliwość, konieczne byłoby wyposażenie podstacji trakcyjnych w układy falownikowe do przekształcania energii prądu stałego produkowanej przez hamujący pojazd na energię prądu przemiennego, która jest w sieci energetyki zawodowej.
Hamulce elektropneumatyczne
Hamulec pneumatyczny zespolony sterowany elektrycznie ma na celu zapewnienie jednoczesnego załączania hamowania we wszystkich pojazdach składu pociągu. Nie jest to możliwe w przypadku zastosowania hamulca zespolonego pneumatycznego, gdzie według szybkości przebiegu fali uderzeniowej (ok. 25 m/s) hamowanie załącza się po kolei w kolejnych pojazdach składu, w wyniku czego końcowe pojazdy zaczynają hamować później niż pierwsze.
Rodzaje hamulców elektropneumatycznych
Hamulec elektropneumatyczny automatyczny
Jest to hamulec samoczynny stosowany w składach wagonowych pasażerskich. Jego działanie polega na zastosowaniu w wagonach zaworów elektropneumatycznych, które odpowiednio sterują ciśnieniem w przewodzie głównym indywidualnie każdego z wagonów. Oprócz lokalnego sterowania ciśnieniem w przewodzie głównym zaworami elektropneumatycznymi, równocześnie działa sterowanie ciśnieniem w przewodzie głównym poprzez falę uderzeniową z zaworu (nastawnika) hamulca pneumatycznego maszynisty. Pracą zaworów hamowania i luzowania sterują sygnały elektryczne załączane według ustawionego przez maszynistę reżimu hamowania/luzowania. Dzięki oddziaływaniu hamulca na przewód główny hamulec elektropneumatyczny automatyczny jest hamulcem samoczynnym.
Hamulec elektropneumatyczny bezpośredni
Jest to hamulec niesamoczynny stosowany głównie w zespołach trakcyjnych. Jego działanie polega na zastosowaniu w każdym członie jednostki zaworów elektropneumatycznych do napełniania cylindrów powietrzem ze zbiornika pomocniczego (w fazie hamowania) i opróżniania cylindrów do atmosfery (w fazie luzowania). Mowa tu o tych samych zbiornikach pomocniczych, które wykorzystywane są w procesie hamowania hamulcem pneumatycznym. Załączenie/wyłączenie hamowania nastawnikiem przez maszynistę poprzez sygnały elektryczne uruchamia jednocześnie odpowiednie elektrozawory we wszystkich członach zespołu trakcyjnego, przez co wszystkie hamulce uruchamiają się w tym samym czasie. Działanie tego typu hamulca nie ma wpływu na ciśnienie w przewodzie głównym, przez co jest on niesamoczynny, czyli nie zadziała samoczynnie w przypadku np. przerwania przewodu głównego, a sterowanie pracą hamulców ciernych odbywa się bez udziału zaworu rozrządczego. Zastosowanie tego typu hamulca ma duże znaczenie w pociągach, które wymagają częstych hamowań (pociągi regionalne, aglomeracyjne, metro itp.).
Przykładowe nastawniki pulpitowe hamulca elektropneumatycznego obejmują zawór hamulca Oerlikon FVEL6, przeznaczony do sterowania hamulcem pneumatycznym zespolonym i elektropneumatycznym typu bezpośredniego (np. w EN57). Zawór Oerlikon FVEL6 ma następujące pozycje:
- LUZOWANIE EP - luzowanie hamulca elektropneumatycznego
- JAZDA - pozycja jazdy
- HAMOWANIE EP - pozycja hamowania elektropneumatycznego
- LUZOWANIE / JAZDA PN - pozycja luzowania / jazdy - hamulca pneumatycznego
- ODCIĘCIA - pozycja odłączenia zasilania
- HAMOWANIE PN - pozycja hamowania hamulcem pneumatycznym (obniżanie ciśnienia w PG)
- WYŁĄCZENIE ZAWORU - pozycja odłączenia zaworu na czas prowadzenia składu z innej kabiny
Współpraca hamulca elektrodynamicznego (ED) z hamulcem elektropneumatycznym (EP)
W nowoczesnych jednostkach trakcyjnych poza hamulcem pneumatycznym (jako zasadniczym) i elektropneumatycznym (jako wspomagającym) stosowany jest również hamulec elektrodynamiczny, czyli taki, w którym siłę hamowania wytwarzają silniki trakcyjne pracujące w trybie prądnicowym. Wytworzona energia może być zwracana do sieci trakcyjnej lub wytracana na opornikach hamowania. Hamulec elektrodynamiczny wykorzystywany jest w takim przypadku jako hamulec służbowy (eksploatacyjny), który w razie potrzeby może być wspomagany hamulcem elektropneumatycznym lub pneumatycznym. Funkcja współpracy hamulca elektrodynamicznego (ED) z hamulcem elektropneumatycznym (EP) zwana jest "blendingiem". W tym zabiegu chodzi o to, że jeżeli siła hamowania hamulcem ED jest zbyt mała dla zadanego przez maszynistę opóźnienia hamowania, automatycznie zostaje załączony hamulec EP, który wspomaga hamowanie elektryczne. O tym, jakie rodzaje hamowania muszą być włączone, decyduje między innymi układ ważenia pojazdu, na podstawie danych z którego siła hamowania jest dobierana do aktualnego obciążenia. Zasadniczo sterownik pojazdu jest zaprogramowany tak, że w procesie hamowania najpierw jest uruchamiany hamulec ED, a w razie potrzeby dołączane jest działanie hamulca EP.
Innym rozwiązaniem jest zastosowanie na pulpicie przełącznika wyboru hamulca, który ma być wykorzystywany do hamowania. W takim przypadku nie ma automatyzacji współpracy hamulców - wybór realizowany jest ręcznie. W tym rozwiązaniu stosowany jest niezależny nastawnik jazdy, niezintegrowany z funkcją hamowania. Sterowanie elektryczne hamulca EP jest uzupełnieniem sterowania pneumatycznego hamulca PN i dlatego nazwane jest sterowaniem wspomagającym.
Hamulec szynowy elektromagnetyczny
Hamulec elektromagnetyczny szynowy to rodzaj hamulca stosowanego w pojazdach szynowych, składający się z płozy, w której wbudowane są elektromagnesy. Elektromagnesy mogą być ułożone wzdłuż belki lub w poprzek. W przypadku wzdłużnego ułożenia elektromagnesów, po naciśnięciu hamulca następuje zwolnienie pneumatycznej blokady płozy. Następnie prąd elektryczny płynący przez elektromagnes powoduje dociśnięcie płozy do szyny na skutek powstania silnego pola magnetycznego.
Hamulce szynowe są obowiązkowe w tramwajach. Elektromagnetyczny hamulec szynowy w taborze kolejowym może stanowić dodatkową siłę hamowania wyłącznie podczas hamowania nagłego. W przypadku normalnego hamowania służbowego hamulec szynowy pozostaje nieaktywny. W pojazdach kolei dużych prędkości hamulec szynowy jest obowiązkowy. Tabor kolejowy z hamulcem szynowym oznacza się napisem "R+Mg". Aby hamulec był czynny, na tablicy przestawczej hamulca należy nastawić rączkę na pozycję "R+Mg".
Hamulec szynowy w dźwigach kolejowych
Dźwigi kolejowe są istotną częścią branży transportowej, szczególnie w transporcie ciężkich towarów na duże odległości. Są wykorzystywane w różnych zastosowaniach, w tym w budownictwie, górnictwie i transporcie. Istotnym elementem każdego żurawia kolejowego jest jego układ hamulcowy, który odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa pracowników oraz prawidłowego funkcjonowania urządzeń.
Hamulec żurawia szynowego to układ hamulcowy zaprojektowany specjalnie dla żurawi kolejowych. Został zaprojektowany, aby zapewnić niezawodną i wydajną siłę hamowania w celu bezpiecznego i szybkiego zatrzymania żurawia, nawet pod dużym obciążeniem. Ze względu na różnorodne środowiska pracy, w których używane są żurawie kolejowe, hamulec do żurawi kolejowych jest dostępny w różnych typach, dostosowanych do różnych zastosowań. Jednym z najpowszechniejszych typów jest wiatroodporny hamulec, który chroni żuraw przed silnym wiatrem podczas pracy na dużych wysokościach. Innym typem hamulca do suwnic kolejowych jest hamulec szynowy, który jest przeznaczony do stosowania na torach kolejowych. Hamulce szynowe służą do zwalniania lub zatrzymywania żurawia, gdy porusza się on po torze.
Hamulec suwnicy kolejowej jest niezbędnym elementem każdego suwnicy kolejowej z kilku powodów. Po pierwsze, odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa pracowników i sprzętu. Po drugie, hamulec suwnicy kolejowej jest niezbędny do utrzymania prawidłowego funkcjonowania urządzenia. Źle działający układ hamulcowy może powodować niepotrzebne zużycie elementów żurawia, skracając jego żywotność i zwiększając koszty konserwacji. Wreszcie hamulec suwnicy kolejowej jest niezbędny do spełnienia wymogów prawnych. W wielu krajach obowiązują surowe przepisy regulujące użytkowanie żurawi kolejowych, w tym wymagania dotyczące niezawodnych i wydajnych układów hamulcowych.
Podsumowując, hamulec suwnicy kolejowej jest kluczowym elementem każdego suwnicy kolejowej, zapewniającym niezawodną i wydajną siłę hamowania w celu bezpiecznego i szybkiego zatrzymania suwnicy. Zróżnicowany zakres środowisk pracy, w których używane są żurawie kolejowe, wymaga różnych typów hamulców do żurawi kolejowych, takich jak hamulec wiatroodporny i hamulec szynowy, dostosowanych do różnych zastosowań. Znaczenie hamulca suwnicy kolejowej jest nie do przecenienia, ponieważ odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa pracowników i sprzętu, utrzymaniu prawidłowego funkcjonowania i spełnieniu wymagań prawnych.
Elektryczne żurawie wolnostojące
Elektryczne żurawie wolnostojące charakteryzują się niską konstrukcją wysięgnika, która zapewnia większą wysokość podnoszenia i jest w pełni elektryczna. Dzięki dużemu udźwigowi, elektryczne żurawie wolnostojące doskonale nadają się do powtarzalnych operacji transportu materiałów, zarówno na jednym stanowisku roboczym, jak i w wielu punktach w obszarze produkcyjnym. Pomagają one skrócić czas transportu, zminimalizować zmęczenie operatora i ryzyko urazów w miejscu pracy oraz zapewnić bezpieczną i wydajną pracę. Elektryczne żurawie wolnostojące zapewniają pełne, 360-stopniowe, nieograniczone pokrycie, z elektrycznym obrotem, jazdą wózka i podnoszeniem. Wszystkie komponenty są produkowane z precyzyjnych części ciętych laserowo, co zapewnia większą dokładność, lepszy wygląd i lepszą wytrzymałość.
Kluczowe elementy elektrycznych żurawi wolnostojących to:
- Ramię wysięgnika: Połączone z kolumną i umożliwiające obrót wokół niej. Zaprojektowane z materiałów o wysokiej wytrzymałości i zoptymalizowanej konstrukcji, aby zminimalizować odkształcenia.
- Mechanizm obrotowy: Steruje obrotem wysięgnika. Dostępne opcje to obrót elektryczny lub ręczny.
- Wciągnik elektryczny: Porusza się wzdłuż ramienia wysięgnika, podnosząc i przemieszczając ładunki w poziomie.
- Płyta podstawowa i wzmocnienia: Do wzmocnienia słupa stosuje się grubą płytę bazową i stalowe płyty wzmacniające.
Elektryczne żurawie wolnostojące (żurawie kolumnowe) mogą być wyposażone w różne typy wciągników elektrycznych i mechanizmów obrotowych, aby spełnić szeroki zakres wymagań eksploatacyjnych. Kompaktowy, lekki i zaprojektowany z łańcuchem biegnącym wewnątrz koła zębatego, aby zapobiec poślizgowi lub wykolejeniu. Oferuje stabilną pracę, wysoką obciążalność, długą żywotność, niskie wymagania konserwacyjne i doskonałą ekonomiczność. Jest idealny do średnich i lekkich ładunków oraz częstych cykli podnoszenia. Urządzenie do szybkiego podnoszenia jest odpowiednie do suwnic jednodźwigarowych, suwnic bramowych i żurawi wysięgnikowych. Po drobnych modyfikacjach może również pełnić funkcję wciągarki. Charakteryzuje się dużą prędkością i wydajnością podnoszenia, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wymagających dużych wysokości podnoszenia i dużych obciążeń.
tags: #zuraw #szynowy #hamulec #elektryczny