Postanowiłem zabrać głos w tym jakże interesującym temacie, gdzie pada dużo fachowych słów, nie są one jednak zebrane w sposób spójny, dający szansę zrozumienia komuś, kto się elektrotechniką nie interesuje. Aby dobrze zrozumieć znaczenie wyjaśnienia, trzeba jednak opanować podstawowe pojęcia: natężenie prądu, opornik, napięcie, których przybliżał tu nie będę.
Tramwaje typu 105Na są standardowo wyposażone w szeregowe silniki prądu stałego. Poprzez nazwę 'szeregowy' rozumie się szeregowe połączenie wirnika i uzwojenia. Wirnik to część ruchoma, obracająca się, umieszczana w polu magnetycznym uzwojenia. Uzwojenie jest nieruchome, otacza wirnik, wytwarza pole magnetyczne. Zasada działania takiego silnika jest z grubsza następująca: przez wirnik i przez uzwojenie przepływa prąd, uzwojenie wytwarza pole magnetyczne, które wprawia w ruch wirnik (zgodnie z prawami fizyki, na przewodnik z płynącym weń prądem, umieszczony w polu magnetycznym, działa siła elektrodynamiczna). Wirnik obraca się, wytwarzając moment obrotowy na wale. Moment obrotowy wykorzystuje się do napędzania kół tramwaju.
Kwestia sterowania takim silnikiem wygląda następująco: aby dokonać bezpiecznego rozruchu, potrzeba obniżyć napięcie na wirniku, ponieważ gdybyśmy bezpośrednio podłączyli taki silnik do sieci, popłynąłby prąd o natężeniu wielokrotnie przekraczającym znamionowe, co doprowadziłoby do przegrzania silnika i spalenia się. Najprostszym technicznie rozwiązaniem jest włączenie do obwodu w szereg z silnikiem oporników, które umożliwiają obniżenie napięcia. Oporniki stopniowo, w miarę wzrostu prędkości obrotowej silnika i malenia obciążenia, odłącza się, co przyczynia się do wzrostu napięcia i dalszego wzrostu prędkości obrotowej silnika. Taki układ jest zastosowany w znakomitej większości pojazdów z rozruchem oporowym: w tramwajach 13N, 102N, 102Na, 105Na; w trolejbusach: Skoda 8Tr, Skoda 9Tr, Ziu 9, Jelcz PR110E, Jelcz 120MT, Mercedes O405NE.
Układ z oporową regulacją prądu jest nieefektywny, pozwala jedynie na wąski zakres regulacji prądu rozruchu, wymusza konieczność stosowania ciężkich, wielkogabarytowych oporników i licznych styczników w układzie rozruchowym, co komplikuje jego budowę i zwiększa masę. Dodatkowo, trzeba brać pod uwagę straty mocy powstające w opornikach, proporcjonalne do ich oporu i kwadratu natężenia prądu przez nie przepływającego. W latach 70-tych XX wieku podjęto więc próby zastosowania takich układów sterowania rozruchem, które nie wymagają stosowania oporników. Układy takie popularnie zwie się czopperowymi, ze względu na nazwę struktury sterującej rozruchem - chopper. Chopper jest układem elektronicznym składającym się z tyrystorów lub tranzystorów. Jego budowa jest skomplikowana i nie będę jej tu przybliżał. Istotne jest jego zastosowanie. Chopper, jako przerywacz tranzystorowy, pozwala na regulację napięcia bez zastosowania oporników. Wykorzystanie choppera w rozruchu pozwala więc na uproszczenie układu rozruchowego i na uniknięcie strat napięcia na opornikach.
W wypadku tramwaju z silnikami szeregowymi prądu stałego, układ zasilania będzie zasadniczo składał się z odbieraka prądu, przewodów wysokiego napięcia, choppera, silników, opornika hamowania (który mimo wszystko jest konieczny) oraz z przetwornicy, do zasilania obwodów niskiego napięcia (oświetlenie, ogrzewanie itp.).
Chopper stosuje się, aby uzyskać płynny rozruch, większą regulację prądu rozruchu (jednocześnie większy zakres regulacji przyspieszenia), oraz aby uniknąć strat mocy na opornikach.
W wypadku zaś tramwaju z silnikami prądu zmiennego, potrzeba zastosować jeszcze falownik, który przemieni prąd stały, dostarczany z sieci trakcyjnej, na prąd zmienny. W takim wypadku stosuje się silnik asynchroniczny, który to silnik jest rodzajem silnika prądu zmiennego. Silniki asynchroniczne są współcześnie powszechnie stosowane w napędach tramwajowych, ze względu na prostą i niezawodną konstrukcję, a także mniejsze nakłady na utrzymanie niż w wypadku silników prądu stałego. Oczywistą wadą jest konieczność stosowania falowników.
Teraz możemy zaś rozwiewać wątpliwości i wyjaśniać nieścisłości:
shinkadamo pisze: Alternatywą dla transportu trolejbusowego jest sterowanie asynchroniczne
Nie ma czegoś takiego jak sterowanie asynchroniczne. Asynchroniczny może być silnik, silnik asynchroniczny to typ silnika zasilanego prądem zmiennym, jest on stosowany do napędzania pojazdów zarówno w taborze tramwajowym jak i trolejbusowym. Sterowanie może być mikroprocesorowe (takie się współcześnie stosuje).
shinkadamo pisze:Oporowy układ miał wielką wadę podczas przyspieszania i hamowania pojazdu. Można było wyczuć mocne szarpnięcia nieprzyjemne dla siedzących pasażerów. Efekt ten został wyeliminowany dzięki układom asynchronicznym , a także dzięki temu można było odzyskiwać energię elektryczną podczas hamowania
Hamowanie rekuperacyjne (odzyskowe), czyli takie, które umożliwia zwracanie prądu do sieci trakcyjnej, zależy od silnika, nie od samego układu sterowania rozruchem. Jego struktura może jedynie doprowadzać do wykorzystania tego zjawiska, lub też eliminować je poprzez 'spalanie' prądu w opornikach hamowania. Hamowanie odzyskowe występowało już w radzieckich trolejbusach JaTB-2 z lat 30-stych.
Peter pisze:Skoro łódzkie modernizacje są chopperowe, to jest praktycznie 100% pewności że są wyposażone w silniki trakcyjne prądu zmiennego.
Zastosowanie choppera nie jest tożsame z zastosowaniem silnika prądu zmiennego - czyli może wystąpić układ napędowy z chopperem i z silnikiem prądy stałego, jak np. w Jelczu M121E. Mam nadzieję, iż wyjaśniłem to w sposób wystarczający w swoim wywodzie.
Peter pisze:No cóż, taką w PRL-u mieliśmy technologię budowania tramwajów. Po prostu na to było nas stać. Zapotrzebowanie na tramwaje było ogromne i stosowało się najtańszą technologię o stosunkowo małej awaryjności.
Rzecz wyglądała trochę inaczej. Innowacyjność nie była za lat PRL zjawiskiem pożądanym, a na nowe technologie patrzono nieufnie ze wszystkich stron. Półprzewodniki w latach 80-tych były słabo dostępne, a ich produkcja w Polsce kulała. Produkowano więc to, co było już znane i opanowane. Warto jednak zauważyć, że w Czechach w tamtych czasach produkowano mimo to tramwaje z rozruchem tyrystorowym.
Mam nadzieję, iż pomogłem wam w zrozumieniu tematu. Gdyby były jeszcze jakieś pytania, to z chęcią udzielę na nie odpowiedzi.