В тяговом режиме тяговый электродвигатель подключен к контактной сети. Он потребляет из нее электроэнергию и преобразовывает ее в механическую энергию. По его обмоткам протекает ток в направлении, указанном на рисунке 50. Ток, протекающий по обмотке якоря, создает магнитный поток. Он взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов, создает электромагнитные силы F, направление которых определяется Правилом левой руки. На проводник обмотки якоря, расположенный под северным полюсом действует сила F1, а под южным полюсом - F2. Эта пара сил создает электромагнитный вращающий момент Мвр, вращающий якорь по часовой стрелке с частотой n.
При переходе из тягового режима в режим “выбега” линейными контакторами тяговый электродвигатель отключается от контактной сети. Прохождение тока по его обмоткам прекращается и электромагнитные силы исчезают. Однако якорь, под действием накопленной кинетической энергии поезда, которая придвижении по спуску еще возрастает, вращается в прежнем направлении с частотой n (рис. 50, б).
Для перевода тягового электродвигателя в генераторный режим собирается схема рекуперативного торможения. Обмотка его главных полюсов отключается от обмотки якоря и подключаются к независимому источнику питания, которым является генератор АМ-Г преобразователя, а обмотка якоря подключается к контактной сети (рис. 50, в). Проводники обмотки якоря вращаются в магнитном поле главных полюсов и в них индуцируется э.д.с.
Рис.50. Переход тягового электродвигателя из режима двигателя в режим
генератора.
При уменьшении сопротивления резистора rр в цепи генератора АМ-Г, (точнее в цепи его обмотки главных полюсов) увеличивается его э.д.с., величина тока, протекающего по обмоткам главных полюсов тягового электродвигателя, и его э.д.с..
При величине э.д.с. электродвигателя большей, чем величина напряжения контактной сети, от плюсового якорного зажима электродвигателя в контактную сеть начинает протекать ток, совпадающий по направлению с э.д.с.. Это свидетельствует о том, что тяговый электродвигатель перешел в режим генератора и этот ток является генераторным током или током рекуперации Iр. Направление тока в обмотке якоря, по сравнению с тяговым режимом, изменилось на противоположное, что привело к изменению направления электромагнитных сил F1 и F2, действующих на проводники обмотки якоря, и электромагнитного момента, созданного этими силами. Он направлен против часовой стрелки, т.е. против частоты вращения якоря и поэтому является тормозным моментом Мт. Чем больше величина тока рекуперации, тем больше этот момент (Мт = См Iр Ф), тем меньше частота вращения якоря и колесной пары.
Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:
· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;
· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;
· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80-100 вольт;
· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.
· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.
