prof_klos pisze:
O tym, że "stycznikowce" były przed fabryczną (!) serią z przełomu 1989/90 - nie wiedziałem! Ciekawa sprawa!
Próbowano jeszcze wcześniej już w generacji 13N - wagony formalnie typu 14N.
prof_klos pisze:
Reasumując, widać że metoda stycznikowa, a zarazem jakby zaczerpnięta mechanicznie ze starszych typów wagonów "korbowych" w 805Na się nie przyjęła. Może było za mało egzemplarzy, a zatem serwis okazywał się niewydajny, a może były to po prostu wozy trefne?
Był problemy również z 13N. Rozrusznik był duży, niewygodny dla rozplanowania zabudowy wagonu. Styczniki pozwały na inne rozmieszczenie aparatury i co najważniejsze wzmocnienie słabowitej konstrukcji pudła wagonu (szczególnie w generacji 105N). Stycznikowcami są też wagony M6S oddziedziczone po MKT i takim był M8S.
Powody? Wcześniej w erze 13N to był "kłopot" ze sterowaniem, dostępna była jedynie logika przekaźnikowa. Czyli zadziałały ogólnie koszty, nie tylko wyprodukowania ale też i eksploatacji - wymiana nie tylko kosztownych styczników ale taż przekaźników. Ważny problem to już większe wymagania co do obsługi technicznej wagonu.
Za drugim razem było teoretycznie łatwiej, logika sterowania już mogła być elektroniczna. Formalnie tańsze i nie wymagające aż tak szerokiego kwalifikowanego personelu obsługi. Problem w tym iż w wagonach M6S, M8S był już stosowanie sterowniki programowalne (owszem duże kastety podobne do CAMAC, rozbudowane układy) my mogliśmy co najwyżej naciapać ogrom pojedynczych TTL'i bez możliwości programowania.
O ile prototypy próbowano dość wcześnie złożyć i uruchomić to zważmy i seryjna produkcja to dopiero praktycznie po upadku PRL'u miała miejsce.
Skąd taka zwłoka no okres tanu wojennego to w Polsce ogromny krok wstecz w elektronice. Zaś już w 1990 roku to układ zaprojektowany do prototypów był już mocno przestarzały również pod względem użytych podzespołów.
Zbyt mocne acz konieczne w pierwszej połowie lat 80-tych pójście na kompromisy i uproszczenie oraz stosowanie archaicznych podzespołów zadecydowało o niewypale tej serii. Jakość wykonastwa też pewnie była problematyczna. Lata 80te aż praktycznie do końca PRL'u to na skutek nałożonych embarg brak surowców więc jakość i trwałość styczników była niska. Do tego jeszcze dodajmy te cięcia w "nowej rzeczywistości" na komunikacji miejskiej itp. - obawiam się, że pojawił się problem z utrzymaniem tych napędów bo z MPK to ci z większymi umiejętnościami uciekli do własnych firm, do innych pracodawców.
prof_klos pisze:
Ciekawy i mało dotykany temat, niemniej ten dotyczy Woltanów.
Tyrystor, wiem że GTO bo normalny sam się nie wyłączy dopóki jest napięcie na anodzie a prostowniki w sumie prądu trójfazowego zapewniają tętnienie które nie sięgają 0V. Czyli impuls (zasilacze impulsowe jakie się pojawiły w latach 70-tych w telewizorach nazywano chopperami i nawet CEMI UL1540 dla takiego zasilacza nazwało w notach chopper, zasilacz chopperowy. Zasada działanie choppera jest prosta do silnika: dostarczamy kluczowane przerywane cyklicznie napięcie. Czas trwania impulsu do okresu czyli współczynnik wypełnienia impulsów decyduje o średnie wartość mocy jaką może pobrać obciążenie. Silnik pracuje z niedostateczną mocą zasilnia więc ma spory poślizg. Teraz sobie wyobraźmy realizację takiej peli regulacji w wykonaniu elektromechanicznym czyli przekaźniki, prądnice tachometryczne, selsyny, wzmacniacze magnetyczne, przekaźniki termiczne czy tłumiki pneumatyczne / sprężynowe jako bardziej zawansowane "kalkulator" i inne takie w sumie kosztowne cuda (choć w latach 60-tych tranzystor był b. drogi droższy od "elektromechaniki" - ba w ZSRR komputer wyliczający automatycznie parametry dla dział artyleryjskiego to był drut oporowy nawinięty na wymyślnej kształtce ze ślizgaczem - kształt tej kształtki z nawiniętym drutem realizował przebieg funkcji,. Amerykanie podobnie aż pod koniec lat 70tych wynaleźli pamięć EPROM - "pershingi" z "mapą" profilu terenu nad którym miał lecieć jak najniżej by go nie wykryć i nie zestrzelić).
Identycznie pracują ściemniacz do żarówek - tam wykorzystujemy fakt że okresowo napięcie zanika do zera. Wycinając cześć sinusoidy sterujemy analogicznie mocą przekazaną do żarówki (oraz odmiennie do stałonapięciowego choppera - też różne napięcie skuteczne). Stosowano tam modyfikacji tyrystora - triak - przewodzący dwukierunkowo. Przy tyrystorze żarówka by migotała i świeciła z połową mocy co najwyżej, bo tylko do druga polówka sinusoidy mogła być przepuszczona przez tyrystor a triak mógł przepuścić obie. Taką regulacją nazywano fazową albo rzadziej kątową. Dla obciążeń o dużej bezwładnośći można było mieć okres bardzo długi wieloktornie dłuższy niż okres wynikający z częstotliwości prądu w sieci energetycznej - wtedy załączano (tyrystorem bo był tani) przepływ dla jednego półokresu co ileś tych półokresów - takie sterowanie nazywano grupowym. Grupowe sterowanie miało tę przewagę nad fazowy iż nie generowało silnych zakłóceń. Była wada sterowanie fazowego - dobrze działo dla niewielkiego udziału mocy biernej w obciążeniu.
Wracając do choppera jako napędu. Długo dostępnym jedynym elementem był tyrystor GTO (pomijam próby stosowanie lamp elektronowych a takie napędy były choć na kolei!). Z tranzystorami był kłopot. Bipolarny był pozornie super bo wiem dzięki nasyceniu oferował niski spadek napięcie w stanie włączenia. Tranzystory polowe cechują się rezystancyjnym przewodzeniem w stanie włączenia więc spadek napięcia (straty) są większe. Początki tranzystorów mocy MOSFET był ciężkie - była krótka seria VMOS nie nadająca do sterowanie impulsowego z racji charakterystyk "triodowych" (doskonała do audio...). Tranzystor MOSFET nie wymagał mocy sterowania za wyjątkiem zmiany stanu - duża pojemność wejściowa czyli konieczność jej przeładowania. Tranzystory wymagały prądowego sterowanie niestety współczynnik wzmocnieni prądowego malej wraz ze wzrostem prądu kolektora. Tyrystor wymagał dużej mocy dla impulsu włączającego ale potem dla podtrzymania nie potrzebne było sterowanie - stąd powszechne używanie transformatorów impulsowych w układach sterowanie tyrystorów).
Co do tranzystorów bipolarnych tak były tranzystory Darlingtona ale sumarycznie nie zmieniało to bilansu mocy sterowania. Każda kolejna struktura tranzystorowa szczególnie ta ostatnia i tak musiała dostawać ciągły zastrzyk prądu o dużym natężeniu. Na przełomie lat 80-tych i 90tyh pojawiło się tranzystorów łączący zalety bipolarnych i polowych - IGBT. Można go sobie wyobrazić w uproszczeniu jako coś podobnego do Darlingtona tyle że tranzystor bipolarny mocy jest napędzany przez tranzystor polowy z izolowaną bramką (MOSFET). W "realu" jest nieco inaczej bowiem nie potrzeba takiej mocy do podtrzymania przewodzenia jak w bipolarnym, sterowanie ma cechy identyczne ja w tranzystorze MOSFET ale główny kanał prądowy ma cechy pracy w nasyceniu znanym z tranzystorów bipolarnych, czyli spadek napięcie niski, straty mocy niskie. Od momentu wprowadzenie tych tranzystorów na rynek jest wypieranie tyrystorów GTO. Oczywiście tyrystor GTO okopały się na najwyższych mocach ale powoli granica rozdzielająca IGBT od GTO się przesuwa ku górze (formalnie dla bardzo wielkich mocy to jeszcze długo stosowano lampy jak tyratrony o specjalnej konstrukcji - zaś najpotężniejsza lampa impulsowa czyli wirkator to temat poniekąd tabu).
Chopper poprawi tylko jedno. Formalnie napięciem regulujemy prędkość obrotową silnika pądu stałego. Ale niskie napięcie to niskie natężenie prądu, a of tego ostatniego zależy moment obrotowy. Czyli nie da się łagodnie ruszyć obciążonym silnikiem. Chopper to impulsy o pełnym napięciu więc można mieć pełny monet moment obrotowy w chili ruszania. Wadą jest konieczość dopasowania sterowania do dynamiki napędzanego obiektu bowiem obciążenie silnika hamują wirnik decyduje o zmianie prędkości obrotowej na skutek dostarczania niewystarczającej średniej mocy.
Kolejną generacją było wykorzystanie lekkich prostych niewielkich silników asynchronicznych klatkowych. Napęd falownikowy. Najpierw budowano układ skalarne tj zadające częstotliwość i napięcie wg prostych modeli (np. V/f = const). Wadą skalarnych był problemy z momentem obrotowych podobne nieco do klasycznego sterowania silnika prądu stałego. Dodawano podbijanie momentu (poprzez większe napięcia przy małych częstotliwościach). Wydajniejsze mikrokontrolery pozwoliły na analizowanie wektorów napięcia i natężeniu prądu - falowniki wektorowe - wtedy już była pełna kontrola nad wyczuwaniem nawet szybkozmiennego obciążenia silnika. Wektory - tak - im obciążeni bliższe rezystancyjnemu a z takim mamy do czynie przy silniku gdy prawie całość dostarczonej energii jest zamieniana na pracę to przesunięcie fazowe pomiędzy wektorem napięcia a wektorem natężenie prądu jest bliskie zeru (cos fi prawie równe 1). Gdyby wirnik silnika nie miał masy a rezystancja uzwojenia stojana była zerowa to przy pacy luzem silnik pobierałby tylko moc bierna czyli pomiędzy tymi wektorami byłby kąt równy 90 stopni (cos fi = 0). Realnie jest to że cos fi zmieni się od około 0.5 przy pracy luzem do wartości bliskich 1. Analizując wartość natężenia prądu i wartość cos fi dowiemy się jak mocno obciążony jest silnik. Silnik klatkowy jest tani, nie ma komutatory, znacznie mniejszy i lżejszy od silnika prądu stałego. Same zalety - otóż już nie bowiem dyrektywy unijne zaczynają krytykować te silniki za zbyt małą sprawność energetyczną (w sumie ten silnik zamsze ma poślizg - wirnik nie nadąża za wirującym polem). Stąd nowe czyli silniki synchroniczne. Niektóre ich konstrukcje pozwalają na użycie sterowania dwufazowego pozwalającego na zmianę kierunku obrotów poprzez "zamianę końcówek" silnika. Jednak dla napędu i trakcji to modyfikuje się silniki klatkowe asynchroniczne poprzez np. wstawianie silnych magnesów stałych.
Ostatnia możliwość nadal przyszłościowa to silniki reluktancyjne - takim są silniki krokowe. Mają dwie zalety - możliwość pracy z dowolnie niską prędkością obrotową oraz zachowanie stałej wartości momentu obrotowego do 0 rpm. "W górę" jest problem gubienie kroków. Sterowanie nimi ma inne cechy. To nie falownik bowiem nie potrzeba nawet w przybliżeniu udawać sinusoidy. Dostarczamy do uzwojeń impulsy jak chopperze. Można się spodziewać, że silniki reluktancyjne wyprą siniki synchroniczne z napędu.
Co jeszcze - w falowniku sinusoidę się przybliża dając ciąg impulsów podobnych jak chopperze gdzie średnia wartość napięcia ma przebieg zbliżony do sinusoidy. Czyli mamy impulsy powtarzane okresowe z częstotliwością znaną nośna - (typowo od 500Hz do kilku kHz czasem kilkunastu kHz) Im większa moc dłuższe kable tym zdecydowanie się używa niższych nośnych. Fakt tej nośnej to źródło dodatkowych strat - elementy jak IGBT czy GTO mają skończoną szybkość przełączania (prąd skrośny, czyli grzanie się tych kluczy prądowych), impulsy dają w swoim widmie składowe harmoniczne nośne a te generują straty - prądy wirowe, upływy pojemnościowe, rozproszenie pola magnetycznego opisywane indukcyjnością, która cechuje się tym że im wyższa częstotliwość tym wyższe straty energii.
Skalarny falownik dale spokojną nośną w odróżnieniu od wektorowego wiec dźwięk (magnetostrykcja w silniku) obydwu nieco się różni.
Chopper może pracować z niższą nośną - jego dźwięk jest niższy niż "asynchrona"
