داد استفاده از تریستور در مدار ترمز است و با موازی کردن یک تریستور و مقاومت Ro با سیم پیچی تحریک و با تغییر ToN (زمان هدایت تریستور) و Toff (زمان قطع تریستور) می توان یک مقاومت متغیر در مدار ایجاد کرد که مقدار این مقاومت متناسب با  است.

که با تغییر زاویه آتش تریستور نسبت  تغییر می کند.

انواع کتنری Catenary

کتنری بعنوان سیستم تغذیه بالاسری نامیده می شود. سیستم تغذیه بالاسری به تجهیزاتی اطلاق می شود که در طول مسیر اتوبوس برقی جهت تغذیه اتوبوسها نصب می گردد این تجهیزات شامل سیم اتصال (Contact wire) و سیم تغذیه (catenary wire) و دکلها (supports) می باشد. شکل و نوع تجهیزات بالاسری به سیستم اتصال و نوع تغذیه بستگی دارد. در اتوبوس برقی تهران ولتاژ کتنری از خروجی پستهای یکسوساز تأمین می شود و از طریق پانتوگراف از کتنری گرفته شده و وارد سیستم الکتریکی اتوبوس برقی می شود.

انواع سیستم تغذیه بالاسری:

1-سیستم سیم اتصال به هم پیوسته Compact wire system

2-سیستم کتنری ساده Simple catenary system

3-سیستم کتنری منشعب یا نوع Branched catenary system

4-سیستم کتنری مرکب compound catenary system

هر یک از سیستمهای فوق بر حسب تعداد سیمهای سیستم (شامل سیم اتصال و سیم تغذیه) و میزان کشش خط بالاسری تقسیم شده اند. و در تعیین نوع سیستم، سرعت وسیله نقلیه و نحوه اتصال سیمهای آویز و اتصال به سیم تغذیه و دکلها، نیز مؤثر می باشد. در اتوبوس برقی تهران که برای حداکثر سرعت  طراحی شده است از سیستم سیم اتصال به هم پیوسته استفاده شده است، و عمل اخذ جریان از شبکه بالاسری توسط پانتوگراف صورت می پذیرد، چون حرکت اتوبوس روی سطح زمین با لرزش همراه است لذا ارتعاش ایجاد شده باعث تولید جرقه بین پانتوگراف و شبکة بالاسری می شود که تأثیر منفی روی کار موتور می گذارد، چون عمل اخذ جریان از حالت یکنواخت و پیوستة خود خارج می شود. برای رفع این مشکل در طراحی اولیه شبکة بالاسری یک کشش مناسب برای سیمها در نظر می گیرند تا از بروز جرقه و ایجاد لرزش بین پانتوگراف و سیم کتنری جلوگیری شود.

برای انتخاب کلید باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:

1-نحوه قطع (الکتریکی – مغناطیسی یا مکانیکی)

2-زمان تأخیر: زمانی است که طول می کشد تا از لحظة عمل کردن کلید، قوس ایجاد شود

3-زمان لازم جهت ایجاد قوس

4-زمان قطع قوس (زمان قطع کلید)

برای انتخاب کلید علاوه بر مسائل فوق باید مشخصات جنس کنتاکتها نیز که در کلید بکار رفته اند مد نظر قرار گیرد.

الف) از نظر الکتریکی: که کنتاکتها باید مقاومت الکتریکی کمتر داشته باشند چون مقاومت الکتریکی بالا باعث گرمایش زیاد کنتاکتها و تجهیزات عایق آن می شود و همچنین کنتاکتها ضریب هدایت الکتریکی بالایی باید داشته باشند.

ب) از لحاظ مکانیکی: باید ضریب حرارتی بالایی داشته باشند چون ضریب حرارتی پایین باعث زود ذوب شدن کنتاکتها می گردد و نیز کنتاکتها باید درجه ذوب بالایی داشته باشند و استحکام آنها نیز در برابر نیروهای مکانیکی بالا باشد و جنس کنتاکتها باید بگونه ای انتخاب شود که دیراکسید شوند. از جمله فلزاتی که مورد استفاده قرار می گیرند مس، نقره و تنگستن می باشد که مس هدایت الکتریکی بالا ولی سختی کمی دارد و در فضای باز اکسید می شود. رفتار نقره نسبت به اکسید شدن بهتر از مس می باشد تنگستن فلزی سخت و بسیار دیر ذوب است که بصورت آلیاژ با سایر فلزات بکار می رود.

کلیدهایی که برای قطع و وصل مدار و حفاظت ترانس و رکتیفایر و خط بکار می روند:

1-دژنکتور یا خاموش کننده هوا که بعد از 3000 قطع و وصل و یا سالی یکبار احتیاج به سرویس و روغنکاری دارند اخیراً این کلیدها کاربرد کمتری یافته اند.

2-کلید کم روغن (low oil contact C.B) که این کلید تعمیر و نگهداری کمتری احتیاج داشته و توانایی 150 بار قطع شدن زیر جریان 2KA را دارا می باشد که بعلت وجود روغن در محفظة قطع قوس خطر اشتعال وجود دارد.

3-دژنکتورهای گاز SF6 (هگزافلوئور گوگرد) در این نوع کلید از گاز SF6بعنوان ماده خاموش کنندة جرقه و عایق بین دو کنتاکت استفاده می شود. مقاومت دی الکتریک SF6 حدود سه برابر هوا بوده و از نظر شیمیایی کاملاً با ثبات و غیر سمی است. کلیدهای گاز SF6 برای ولتاژهای متوسط مناسب می باشند.

4-کلید خلاء: در سالهای اخیر تکنولوژی ساخت این کلیدها تکامل یافته و هزینة ساخت آن پائین آمده و حفظ خلاء در زمان طولانی تر متحقق گشته است لذا مصرف این کلیدها در سال 1986 در سطح ولتاژ 1-36kv به حدود 40% کلیدهای قدرت (دژنکتورها) رسیده است. این کلیدها 100 بار قطع شدن با جریان اتصال کوتاه 16KA را می توانند بدون نیاز به سرویس تحمل نمایند و عمر محفظه خلاء به بیست تا پنجاه سال می رسد به همین دلیل از این کلیدها بیشترین استفاده را می شود.

توضیحاتی کلی راجع به مدترمزی اتوبوس برقی:

بطور کلی در مدترمزی اتوبوس برقی دو حالت وجود دارد: 1- ترمز الکتریکی 2- ترمز مکانیکی هنگامیکه اتوبوس در مددرایو (مد حرکت) قرار دارد، موتور از منبع جریان می کشد و به کار خود ادامه می دهد، اما هنگامیکه اتوبوس بر مدترمزی می رود جهت جریان عکس شده و موتور حالت ژنراتوری پیدا کرده و جریان تحویل می دهد به همین جهت در مدترمزی مقاومتهایی را در مدار قرار می دهند تا انرژی را در آنها تلف کنند که با وارد کردن مقاومتها در مدار، جریان سیم پیچی تحریک کم شده و همین امر باعث کاهش سرعت می شود.

2-ترمز مکانیکی: ترمز مکانیکی، ترمزهای پنوماتیکی می باشند که در اولویت دوم قرار دارند یعنی اینکه بدلیل استهلاک بیشتر ترمز پنوماتیکی، در حد امکان باید از ترمز الکتریکی استفاده کرد.

یک روش وارد کردن مقاومتهای ترمزی به مدار استفاده از رله های الکترومغناطیسی است، روش دیگر استفاده از کنتاکتهای پنوماتیکی است که با عبور فشار زیاد هوا مقاومتها را وارد مدار می سازند.

 البته دو روش ذکر شده روشهای سریعی نمی باشند اما روشی که هم سرعت مناسبی دارد و هم می توان با استفاده از آن مقدار مقاومت ترمزی را تغییر

ماکزیمم جریان در حالت ترمز 350 آمپر و دارای جریان نامی 150 آمپر است. همچنین دو قطبه می باشند.

2VPD10 دو رله اتوماتیک هستند که در 400A عمل می کند. کنتاکتهای 1K44 , 1K4 در خط 022 و 012 قرار دارند. قابل ذکر است که در اتوبوس در شرائط اضطراری دو موتوره عمل می کند. و در شرائط عادی فقط موتور عقب را می توان از کار انداخت، موتور عقب برای کمک به موتور جلوست.

برای کنتاکتها باید جرقه گیر گذاشت که آن عبارتست از مقاومتهای موازی که بدین منظور بکار می روند.

از خط 012 به چاپر می رویم. چون خط dc است کموتاسیون اجباری است در چاپر V₁ تریستور روشن کننده و V₂ تریستور خاموش کننده است. فرمان گیت از رگولاتور است. ولتاژ روی تریستور 1100 ولت منفی است که باعث خاموش شدن تریستور می شود. جهت جریانهای برگشتی از RC و دیودهای موازی خودش است. در ورودی گیت و کاتد ترانس وجود دارد. (ترانسهای T₁ و T₂)

زمین بردهای کنترل 750 ولت است. ولتاژ 750 ولت توسط چاپر برش داده می شود. سلف L₂ تثبیت کننده جریان است و عمل damping را انجام می دهد و جریانهای برگشتی را خنثی می کند. بطور کلی سلفهای بدون هسته در پنج طبقه با فاصله های هوائی در بغل اتوبوس قرار گرفته اند.

SPPD21 کلید دنده عقب فقط برای موتور جلوست زیرا بار روی موتور جلو سنگین تر از بار روی موتور عقب است اگر فرمان گیتها را همزمان بفرستیم چون بار موتور جلو سنگین تر است موتور عقب سریعتر Start شده و موتور عقب به موتور جلو فشار وارد می آورد و این ایجاد اشکال می کند برای درک بهتر اتوبوس برقی رگولاتور را بطور کامل مورد بررسی قرار می دهیم.

موتور Dc سری را نباید ناگهان به خط متصل نمود چون هنگام راه اندازی جریان زیادی از موتور کشیده می شود و باعث صدمه دیدن موتور می شود.

پس باید بین منبع تغذیه و موتور کنترل کننده ای قرار داد تا ولتاژ Dc ورودی را بتدریج به دو سر موتور اعمال نماید از طرفی با قرار دادن یک وسیلة محدود کنندة جریان در سر راه سیم پیچی تحریک، جریان تحریک را نیز کنترل می کنیم.

تراکشن موتورها در حال حرکت جریان 260A و در حالت ترمزی 200A جریان می کشند.

1-مشخصات اساسی تنظیم کننده کنترل

تنظیم کننده کنترل «Control regulator» کنترل پالس تریستور درایو اصلی اتوبوس برقی «15Tr» را بر عهده دارد.

تنظیم کننده کنترل با دو چاپر MT که با برق 750VDC تغذیه می شوند کنترل می شود، و جریان دو موتور سری کششی «traction» را که همانند هم هستند در حالت فعال، تأمین می کند که در حد مقادیر مورد نظر راننده باشند. نهایتاً توقف میدانی موتورهای تراکشن را در دو مرحله مورد استفاده قرار می دهد و کنترل می کند.

این کنترل، مقدار گشتاور موتورها را طوری به ولتاژ ترولی در ولتاژ خط هوایی، وابسته می کند که حداکثر گشتاور تراکشن فقط با حداکثر ولتاژ ترولی بدست می آید. با کم شدن مقدار ولتاژ ترولی، حداکثر جریان از طریق موتور تراکشن «کششی» به طور غیر خطی کاهش می یابد.

در واقع گشتاور تراکشن «traction» در رابطه با سرعت وسیله تولید کاهش می یابد زیرا در سرعت زیادتر، مصرف جریان افزایش می یابد و در عین حال به علت القاء و مقادیت ترولی «trolley» کم می شود.

توقف اتوماتیک میدان با همکاری کنترل جریان، انتقال آرام از مشخصات اصلی به مشخصات توقف میدان با حداکثر استفاده از گشتاور موتور تأمین می شود.

در حالت ترمز، که ژنراتورهای Dc با مقاومتهای مستقل بار در مدارهای آرمیچر می باشند که به موتورهای تراکشن وصل می شوند، و به وسیله کنترل جریان تحریک If هر دو موتور تراکشن، گشتاور ترمز مورد لزوم بدست می آید.

جریان تحریک به وسیله چاپرها «برشگرها» که از سیم ترولی تغذیه می شوند و به وسیله تنظیم کننده کنترل، کنترل می شوند. در اینجا کنترل کننده موتور تراکشن را در برابر جریانهای اضافی آرمیچر (rotor) و نیز در برابر ولتاژ زیاد ناشی از ترمز کردن در سرعتهای زیاد حفاظت می کند. در عین حال، وابستگی اندک گشتاور ترمز به سرعت وسیله نقلیه تأمین می شود.

اتوبوس برقی یک موتور در آخر اتوبوس دارد و موتور دیگر در وسط اتوبوس قرار دارد این دو موتور باید دارای سرعت یکسان باشند در غیر این صورت حرکت اتوبوس دچار مشکل شده و بنابراین در هر دو حالت، تنظیم کننده کنترل (Control regulator) سرعتهای موتورهای تراکشن را با هم مقایسه می کند و در صورت وجود تفاوت چاپرها را قطع می کند.

در این حال، رگولاتور بطور مداوم مقدار جریان را در مدار تراکشن موتورها در حالت حرکت و حالت ترمز با هم مقایسه می کند و در صورت تفاوت این نقص را به راننده اطلاع می دهد. رگولاتور در یک محفظه فولادی که در برابر گرد و غبار درزگیری شده، قرار داده شده است. بخشی از مدار رگولاتور با پتانسیل باطری و بخشی دیگر با پتانسیل ترولی کار می کند.

برای اتصال، رگولاتور دارای دو بورد نهایی است که عبارتند از X₁ «بر روی ولتاژ ترولی» و X₂ «بر روی ولتاژ باطری»

گفته شد سیگنالهای اعمالی به رگولاتور X₂ (تأمین شده از ناحیة باطری 24V) و X₁ (تأمین شده از ولتاژ ترولی) می باشند.

سیگنالهای ورودی و خروجی X₂ عبارتند از: OT : سیگنال ورودی مربوط به سرعت موتورهای تراکشن.

J : سیگنال ورودی مربوط به انتقال از مدارهای قدرت به حالت حرکت.

B : سیگنال ورودی مربوط به انتقال از مدارهای قدرت به حالت ترمز.

BS : سیگنال ورودی برای آزاد کردن تأخیری کنتاکتورهای ترمز.

N : سیگنال ورودی که فقط در اتوبوسهای برقی غیر مفصلی کاربرد دارد.

M : سیگنال ورودی برای حرکت در کارگاه شستشو با ولتاژ کم.

DI : سیگنال خروجی مربوط به جریان متفاوت یکایک موتورهای تراکشن.

PJ : سیگنال خروجی برای بستن کنتاکتور (اولین مرحلة توقف میدان موتور تراکشن).

DS : سیگنال خروجی برای بستن کنتاکتور (دومین مرحلة توقف میدان موتور تراکشن).

سیگنالهای ورودی و خروجی X₁ عبارتند از:

BX : سیگنال ورودی مقدر جریان (a : جمع جریانهای آرمیچر و تحریک b : آرمیچر).

ZAP : سیگنال خروجی پالس آتش برای کنترل تریستورهای اصلی چاپرها.

Vyp : سیگنال خروجی پالس آتش برای کنترل تریستورهای کمی چاپرها.

TR : سیگنال خروجی ولتاژ منبع که خروجیهای قسمتهای 2 و 3 روی آن عمل می کنند.

JE : سیگنال ورودی مقدار مورد نیاز یک مقدار سرعت (در حقیقت مقدار جریان مورد نیاز).

رگولاتور با همکاری یک چاپر، سنسور جریان، ولتاژ، سرعت و مدارهای کنترل موارد زیر را تأمین می کند.

الف) محدودیت جریا موتور تراکشن

در حالت حرکت 260 آمپر و در حالت ترمز حدود 200 آمپر

ب) محدودیت در هر دو حالت حرکت ترمز در وابستگی به ولتاژ ترولی

ج) محدودیت جریان آرمیچر موتور تراکشن در حالت ترمز

د) بلوک کردن عملکرد حرکتی

در سه حالت زیر رگولاتور باعث می شود که اتوبوس از حرکت باز ایستد و به اصطلاح بلوک می کند.

1-در حال حرکت اگر سرعت از 68km/h در ساعت بیشتر شود و در واقع این نوع اتوبوس برقی (15Tr) از 68km/h بیشتر نمی رود.

2-در حالت ترمز «در زمانی که سرعت از دو کیلومتر در ساعت کمتر باشد. رگولاتور به یک واحد تشخیص عیب مجهز است که از محل صندلی راننده قابل رویت است، این واحد نشان می دهد که تنظیم کننده در چه حالتی کار می کند و حدود 12 عدد LED می باشد.

خطوط هوائی:

دو خط هوائی موجود است: 1- سریع السیر 2- عادی، برای اینکه اتوبوس بتواند وارد هر کدام از این خطوط شود از فراگ الکتریکی استفاده می کنند. البته در حالت رفت از فراگ الکتریکی استفاده می کنند که اتوماتیکی است و در حالت برگشت از فراگ مکانیکی که دستی است. فراگ الکتریکی یک خط را به دو خط تبدیل می کند و بالعکس برای تبدیل دو خط یک خط از فراگ مکانیکی استفاده می شود.

اصول عملکرد فراگ

بر اثر عبور جریان magnet تحریک شده و روی شاخک تأثیر گذاشته و به اندازة چند سانتی متر بالا می رود و این باعث می شود که شاخک اتوبوس به خط سریع انتقال یابد.

بدین منظور اتوبوس هنگام رسیدن به منطقه فراگ شتاب می گیرد تا magnet را تحریک کند. اما برای رفتن در خط عادی اتوبوس با فاصله شتاب می گیرد و به هنگام نزدیک شدن دیگر گاز نمی دهد. بنابراین جریان از بوبین نمی گذرد تا خط را magnetize کند.

فاز اول 7 کیلومتر می باشد یعنی در اصل از امام حسین تا دپوی شرق: در این مسیر سه پست داریم: CS2. (converting substation) CS3 , CS2 , CS1 پست مادر است که از طریق پست شهید آیت برق 20KV به آن وارد می شود. و از این پست به دو پست دیگر یعنی CS1 و CS2 برق 20KV منتقل می شود. پست CS1 از یک طرف به دپو با برق 825DC (بدن بار) و از طرف دیگر به خط وصل است. در مسیر خطوط سکشن ایزولاتور است که چوبهای عایقی می باشند به طول 30cm به

روش کنترل گیت برای روشن کردن تریستور:

در اینجا با اعمال یک پالس مثبت گیت هنگامیکه وسیله بایاس مستقیم باشد به مرحله هدایت برده می شود. این روش به روش کنترل گیت مرسوم است. نکته: هنگامیکه وسیله بایاس مستقیم است، باید ولتاژ گیت – کاتد مناسبی برای روشن کردن آن بکار برد بنابراین در طرح از فیدبک استفاده شده است. نیز هنگامیکه وسیله بایاس معکوس است سیگنال گیت نباید اعمال شود.

V_T = افت ولتاژ در دو سر وسیله که نشان می دهد وسیله در حال هدایت است.

I_T = جریان مستقیم آند به کاتد هنگامیکه SCR روشن می شود. این جریان باید از جریان تثبیت کننده بیشتر شود در غیر اینصورت به مجرد اینکه ولتاژ آند به کاتد کاهش یابد وسیله به حالت مسدود باز می گردد. قبل از آنکه جریان I_T به I₁ برسد، نباید سیگنال فرمان از روی گیت برداشته شود.

نکات:

الف) هنگامیکه وسیله بایاس مستقیم است باید ولتاژ گیت – کاتد مناسبی برای روشن کردن آن بکار برد.

ب) پس از روشن شدن وسیله، سیگنال گیت باید قطع شود.

پ) هنگامیکه وسیله بایاس معکوس است سیگنال گیت نباید اعمال شود.

ت) هنگامیکه وسیله در حالت قطع است ولتاژ منفی اعمال شده بین گیت و کاتد، موجب بهبود مشخصه های وسیله می شود. در چنین موردی برای غلبه بر بایاس مفی در هنگام روشن کردن وسیله، ولتاژ مثبت بزرگی مورد نیاز است.

روشهای مختلف آتش شدن تریستور:

(a آتش شدن بوسیله تزریق جریان IG در گیت.

(b آتش شدن بوسیله ولتاژ در جهت مستقیم V_BO . در این حالت جریان گیت IG=0 است.

(c آتش شدن بوسیله زیاد کردن سریع ولتاژ در جهت مستقیم.

(d آتش کردن بوسیله اشعه نورانی

(e آتش شدن بوسیله بالا رفتن درجه حرارت.

بررسی و تحلیل سوختگی در تریستورها:

1-جریان باعث سوختگی نشده است زیرا هیچ علامتی از سوختگی در لایه های تریستور وجود نداشت.

2-احتمالاً شوک ولتاژ باعث شکستن کریستال شده است. کریستال تا پتانسیل معکوس می شکند.

3-نوع المان ضعیف است باید از نوع قویتری استفاده کرد.

4-روغن سیلیکن باعث کم کردن  می شود.

5-کنترل گیت فقط برای روشن کردن است. خاموش شدن تنها تأثیر کموتاسیون است و ما خودمان آنرا نمی توانیم خاموش کنیم پس رگولاتور بی تأثیر است. در ضمن برای کم و زیاد کردن سرعت طول پالس گیت را تغییر می دهیم.

6-مدار تست قبل از کارگزاری SCR مورد نیاز است چون ممکن است SCR ها یکسان نباشند.

پستهای یکسوساز (Recitfier station)

در فاز I اتوبوس برقی تهران سه عدد پست یکسوساز وجود دارد، که این پستها رو زمینی می باشند که ولتاژ 20kv Ac را به ولتاژ 827v Dc تبدیل می کنند و روی شبکه بالاسری ارسال می دارند. در پستها برای حفاظت ترانس و رکتیفایر از کلید 20kv استفاده می شود. کلید خیلی سریع (high speed) در زمان کم جریان Dc را قطع کرده و مانع برقراری جریان اتصال کوتاه در شبکه بالاسری می گردد.