TROLEBÚS

El trolebús, también conocido como trolley o trole, es un autobús eléctrico alimentado por dos cables superiores desde donde toma la energía eléctrica mediante dos astas.

El trolebús no hace uso de vías especiales o rieles en la calzada, por lo que es un sistema más flexible. Cuenta con neumáticos de caucho en vez de ruedas de acero en rieles, como los tranvías. 

Como el trolebús no sigue un camino especificado por rieles o vías es mas flexible, sin embargo, Requiere de un control total por parte del chofer.

HISTORIA

29 de abril de 1882

Ernst Werner von Siemens

Elektromote

El recorrido medía 540 m y funcionaba con 550 V de corriente continua. El tomacorriente era un “vagón de contacto” que corría por arriba de la línea aérea y se conectaba al vehículo por medio de un cable; en inglés el “vagón” se llama trolley (carrito) y dio su nombre al nuevo medio de transporte.

El desarrollo del gran trolebús data de la primera década del siglo XX, cuando pareció ser un punto medio natural entre los vehículos eléctricos (tranvía) y los autobuses a gasolina. Los sistemas de trolebús pueden evitar obstáculos en la vía que un tranvía no puede, lo que aumenta la seguridad y no requiere la alta inversión de una línea de tranvía. También ofrece una capacidad de transporte intermedia entre los ómnibus y los tranvías (menos capacidad que un tranvía, más que un ómnibus) por hora y por dirección.

En Estados Unidos las petroleras y la industria de automóvil fueron condenadas a una multa federal por usar malas artes con las entidades públicas y privadas para la eliminación de tranvías y trolebuses y cualquier otro tipo de transporte eléctrico.

Los primeros trolebuses fueron de origen norteamericano, construidos por el consorcio Westram. En 1952/53 les siguieron unos 700 de origen alemán, repartidos entra las marcas Henschel, MAN y Mercedes-Benz. Todos tenían equipo de tracción de la casa Kiepe. Una partida de troles alemanes sería la que dio inicio a los servicios en las ciudades provinciales.

Ventajas y Desventajas.

Ventajas DesventajasSon de particular importancia para ciudades

escarpadas o montañosas, donde la electricidad es más efectiva que el diesel al momento de subir

colinas.

Si el trolebús se separa accidentalmente de la catenaria, se para.

Suelen verse como un medio de transporte más compatible con el medio ambiente.

Los recorridos posibles se limitan a los tramos con catenarias instaladas.

La energía producida en centrales eléctricas tiene ventajas sobre los motores de explosión: es más

eficiente, puede utilizar mayor variedad de combustibles y es más conveniente para el control

de la contaminación.

Los neumáticos producen más resistencia que las ruedas metálicas sobre los rieles y, por

tanto, un mayor gasto de electricidad.

Pueden generar energía eléctrica a partir de la energía cinética cuando frenan o van cuesta abajo

en un proceso llamado frenado regenerativo.

HISTORIA DEL TROLEBUS EN MEXICO.

Las necesidades de una urbe en constante crecimiento como la ciudad de México exigían que los nuevos carros cubrieran los niveles óptimos de capacidad, velocidad, economía de mantenimiento, servicio rápido y eficiencia. Un primer esfuerzo para poner a tono el nivel de los transportes de tracción eléctrica fue la adquisición de un nuevo tipo de tranvía denominado PCC, construido en los Estados Unidos.

Sin embargo, la base de la renovación del STE, y que constituiría el símbolo característico de esta institución, fue el trolebús. Las primeras veinte unidades con las que contó la ciudad de México fueron del modelo Westram, compradas en 1945 a una empresa en Nueva York y armadas en los talleres de Indianilla durante 1946.

Fue hasta el viernes 9 marzo de 1951 cuando se inauguró el servicio formal en la línea Tacuba - Calzada de Tlalpan. el trolebús demostró sus múltiples ventajas: mayor libertad de movimiento, ya que prescindía de las vías férreas; sus neumáticos lo hacían un vehículo silencioso, rápido y confiable.

Durante los años 50s y 60s se adquirieron diferentes tipos de trolebuses. De Italia se compraron trolebuses Alfa Romeo y Casaro; de Estados Unidos, Marmon Herrington, Brill americano, Pullman Standard y Saint Louis; de Canadá, Brill Canadiense.

En Los Años 60.

En 1965 el Servicio de Transportes Eléctricos del D. F. contaba con un parque vehicular de 173 trolebuses y 170 km de línea elevada.

En la década de los 70 Para el año de 1970 se tenía un parque vehicular de 577

trolebuses, de los cuales 230 unidades prestaban servicio.

Fue necesario a principio de 1971, realizar un programa de rehabilitación, restauración y mantenimiento de 550 trolebuses.

Para diciembre de 1972 se pusieron en operación 311 unidades restauradas

En 1974 se rehabilitaron 45 trolebuses más, concluyéndose así el plan funcional de 550 unidades.

En la década de los 90 Al principio de los 90s fue necesario hacer una rehabilitación del parque

vehicular.

Para el año 1991 se pusieron en servicio, en los tres Ejes Viales más importantes de la Ciudad de México, 80 unidades

En 1996, STE adquirió un equipo de tracción con tecnología de punta (inversor de corriente alterna VVVF) instalado en una carrocería nueva: trolebús 4206.

Para el mes de marzo del año 1997, se pusieron en operación 5 trolebuses New Flyer serie 3200, adaptados para prestar servicio especial a personas con alguna discapacidad y de la tercera edad.

Llegaron a STE, en el año de 1997, los primeros 50 trolebuses de la serie 9700 (con tecnología de punta), entrando en operación en febrero de 1998. Estas unidades cuentan con equipo de tracción de corriente alterna VVVF, utilizando módulos inteligentes IPM’s; únicos en su tipo.

En el mes de diciembre se pusieron en servicio otros 75 nuevos trolebuses.

Los últimos 75 trolebuses de la serie 9800, comenzaron a operar en el mes de octubre de 1999.

Estos nuevos trolebuses, con avances tecnológicos y diseños vanguardistas tienen un alto grado de confort y seguridad para el usuario, fueron fabricados conjuntamente por la empresa japonesa Mitsubishi Electric Co., fabricante del sistema tracción frenado y Mexicana de Autobuses, S.A., fabricó la carrocería.

Año 2001

STE tiene un parque

vehicular de 489 trolebuses: 5 Marmon Herrington, serie 5500 y 5700; 9 New Flyer, serie 3200; 53 MASA-Toshiba, serie 4200; 147 MASA-Toshiba, serie 4300 y 4400; 45 MASA- Mitsubishi, serie 4700; 30 MASA-Kiepe, serie 7000 y 200 MASA-Mitsubishi, series 9700 y 9800.

Red de trolebuses.

La Red de trolebuses está integrada por 16 líneas con una longitud de operación de 399.75 km; beneficiando a la población de más de 380 colonias de 9 Delegaciones del Distrito Federal.

La Flota vehicular programada en la Red es de 340 trolebuses, los cuales operan a un intervalo de paso promedio de 5 minutos, lo que permite transportar diariamente un volumen superior a los 250 mil usuarios

“Servicio de Transportes Eléctricos del Distrito Federal a través de sus 50 años ininterrumpidos de operar trolebuses, se ha preocupado día con día en brindar un servicio eficiente y de calidad, para lo cual ha mejorado sus unidades, ya sea rehabilitando las que como resultado del uso intensivo así lo requerían, o mediante la adquisición de nuevos trolebuses con avances tecnológicos; siempre pensando en el beneficio social.”

DATOS TÉCNICOS

DEL TR LEBÚS

DIMENSIONES

Longitud del parachoques 11,405 mmDistancia entre ejes 5,740 mmVolado de enfrente 2,334 mmVolado trasero 3,331 mm Ancho del trolebús 2,500 mmAltura del trolebús al piso parte frontal 760 mmAltura del trolebús al piso en la parte trasera 870 mmAltura interior 2,000 mmNumero de neumáticos 6Capacidad de pasajeros sentados 38Capacidad de pasajeros parados 55

Peso

Sin pasajeros 10,500 kgCon pasajeros 16, 500 kg

Línea de tensión del trolebús 600V DC operable entre 660 V y 450V. Y un poco mas entre 750 V y 400V por un corto tiempo pero sin garantizar el buen estado del trolebús.

Consumo de potencia en una hora 105 Kw

Máxima velocidad 60 km/h

Aceleración 3.15 km/h/s max.

Retraso con un servicio normal 4 km/h/s max.

Polaridad de la catenaria viendo de frente al trolebús Izquierda negativoDerecha positivo  

 

Otros Datos

Circuitos de baja tensión: 12 V (equipos de control)

Carga necesaria Max.: 116 A (1.4 kw)

Tipo de puerta: Operación electro neumática.

Ubicación del equipo Chopper: parte trasera del trolebús. Luces interiores: Tipo fluorescentes

Alimentación Eléctrica Para sistemas de tracción

eléctrica: En corriente continua

600 V- 3kVEn Corriente Alterna

15kV-25kV

Alimentación en corriente continua

-Subestación rectificadora Una subestación eléctrica rectificadora es

un conjunto de equipos y dispositivos eléctricos que integrados, transforman, distribuyen y miden la corriente eléctrica alterna que nos suministra comisión federal de electricidad en corriente continua con la finalidad de que pueda ser utilizada por las unidades del tren ligero y de trolebús para su operación.

Elementos que la conforman

Seccionadores en CA Seccionadores en CC Interruptores Equipos de medición en CA (TC, TP) Transformadores de potencia Interruptores derivados en CC Diodos (1450 kW, 750 V, 1930 A) Filtros de armónicos (720 Hz)

Nº Subestación Rectificadora

Capacidad (KW) Líneas de Trolebuses que alimentan eléctricamente

1 Acapulco 2,000 S, I2 Azcapotzalco 2,000 G, I3 Benjamín

Franklin 2,000 Ñ

4 Balbuena 2,000 S, R2 5 Beethoven 2,000 LL6 Central de Abasto 2,000 Q, Ñ, S

7 Canal de San Juan

2,000 Ñ, S

8 Colegio Salesiano 2,000 I

9 Ciudad Universitaria

1,000 K1

10 Cafetal 2,000 Ñ, S, F, R211 Canal de Garay 2,000 T112 Centro Médico 2,000 S13 Culhuacan 2,000 K1, R1, R214 Doctores 2,000 A15 Eduardo Molina 2,000 F, DM4, G16 El Coyol 2,000 F, DM4, LL17 El Hueso 2,000 R1, R218 El Rosario 2,000 G, I19 Ermita 2,000 E, Q20 Estrella 2,000 K121 Granaditas 2,000 ----22 Hangares 2,000 G, Q23 Iztacalco 2,000 Ñ, M24 Jaime Nunó 2,000 A, LL25 Lázaro Cárdenas 2,000 S

26 La Villa 2,000 LL27 Mexicaltzingo 2,000 D, E, R1, R228 Mixcoac 2,000 D, E 29 Oriental 2,000 Q30 Panamá 2,000 E, A31 Potrero 2,000 G, I, A32 Riachuelo 2,000 ----

N° Subestación Rectificadora

Capacidad (KW) Líneas de Trolebuses que alimentan eléctricamente

33 San Borja 2,000 O

34 San Juan de Aragón

2,000 G, F, DM4, LL

35 Santa Cruz 2,000 D

36 San Andrés Tetepilco

2,000 D, E

37 San Felipe de Jesús

2,000 LL

38 Taxqueña 2,000 K1, A

39 Trajineras 2,000 M, O

40 Vicente Guerrero

2,000 E

41 Tezontle 2,000 R1, R2

42 Venados 2,000 K1, T1

43 Xola 2,000 Ñ

RELACIÓN DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE LA RED DE TROLEBUSES

LÍNEA AÉREA O CATENARIA

Se denomina catenaria a todo el conjunto formado por los cables alimentadores, apoyos y elementos de tracción y suspensión de los cables que transmiten la energía eléctrica.

•600 V a 3 kV en corriente continua•15 y 25 kV en corriente alterna

LÍNEAS DEL TROLEBÚS

Dos polos para la conducción de corriente.

Conductores o cables: vano, altura del hilo de contacto, flecha de los hilos y descentramiento.

Troles. Cables de conexión. Sistemas asociados a la modernización.

PARTES RELACIONADAS A LA CATENARIA.

Cabeza del trole o Cajetín. Aguja de reunión. Aguja selectiva. Cruce. Retrevier o Retractor. Trolley o Trole.

FRENOS

CONDICIONES DE LOS FRENOS.Las condiciones que deben reunir los frenos, cualquiera que sea el sistema

son:

No deben llegar a bloquear las ruedas para evitar el deslizamiento.

Deben ser de acción progresiva en concordancia con el recorrido del pedal del freno.

La intensidad de la frenada ha de ser igual en las ruedas del mismo eje, de lo contrario la dirección tirara hacia la de mas frenada. Dado que al frenar, por inercia, el peso del vehículo se carga sobre las ruedas delanteras, su intensidad de frenada será algo mayor que en las rueda traseras.

Las zapatas no deben rozar en el tambor si no se acciona el pedal del freno.

Los sistemas de frenado existentes son: mecánico (poco empleado), hidráulico, de aire comprimido y eléctricos.

EFICACIA DE LOS FRENOS.

La máxima eficacia de los frenos se considera que es del cien por cien cuando la fuerza de frenado es igual al peso del vehículo. No obstante, los frenos pueden considerarse como buenos con una eficacia del 80 por ciento e incluso son aceptables con un 40 por ciento. Menos ya son malos.

La fuerza necesaria para contener el vehículo es directamente proporcional al peso (a doble peso doble fuerza), pero en cuanto a la velocidad lo es a su cuadrado: a doble velocidad, cuádruple fuerza; a triple, nueve veces más. La mejor acción de frenado se tiene cuando las ruedas se encuentran todavía en línea recta.

FRENOS NEUMÁTICOS

FRENOS NEUMÁTICOS

Los frenos de aire utilizan aire comprimido para funcionar y son un medio adecuado y seguro para detener vehículos pesados y grandes, pero deben tener un buen mantenimiento y ser usados de forma correcta.

En realidad, los frenos de aire están compuestos por tres sistemas de frenos: El sistema de frenos de servicio, el sistema de frenos de estacionamiento y el sistema de frenos de emergencia.

El sistema de frenos de servicio aplica los frenos cuando usted usa el pedal de freno durante la conducción normal.

El sistema de frenos de estacionamiento.

El sistema de frenos de emergencia usa partes de los sistemas de frenos de servicio y de frenos de estacionamiento para detener el vehículo en caso de una falla del sistema de frenos.

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FRENTE

SISTEMA NEUMÁTICO DEL TROLEBÚS (PARTE DELANTERA).

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SISTEMA NEUMÁTICO DEL TROLEBÚS (PARTE TRASERA).

SUMINISTRO DE AIRE

El compresor del vehículo toma aire filtrado, ya sea de la presión atmosférica (o de una presión incrementada, en algunos casos del turbo cargador del motor) y lo comprime. El aire comprimido es entregado al secador de aire donde se quita el agua y una pequeña cantidad de aceite. El aire luego viaja a los tanques de aire el cual es entregado al tanque del sistema del freno trasero y al tanque del sistema del freno delantero. Para cada sistema, el aire presuriza el tanque y las mangueras de aire todo el recorrido hasta la próxima válvula de control, donde la presión de aire permanece lista para ser usada.

CIRCUITOS DEL SISTEMA DE FRENADO.

PARTES DEL SISTEMA DE FRENOS DE AIRE.

El sistema de frenos de aire se compone de numerosas partes.

PARTES PRINCIPALES DEL SISTEMA DE FRENADO:

Compresor de aire. Gobernador del compresor de aire. Tanques de almacenamiento de aire. Drenajes del tanque de aire. Evaporador de alcohol. Válvula de seguridad. Pedal de freno. Medidores del suministro de presión. Medidor de la presión aplicada. Advertencia de baja presión de aire. Interruptor de la luz de freno.

COMPRESOR

COMPRESOREl compresor es parte del sistema total del freno de aire, más específicamente, es la porción de carga del sistema del freno de aire. Como componente, su condición en el sistema total, ciclo de trabajo, instalación apropiada y operación, afectará directamente otros componentes en el sistema.

El compresor genera la presión de aire para el sistema del freno de aire.

La función del compresor de aire es proveer y mantener aire bajo presión para operar los dispositivos en el freno de aire y/ o los sistemas de aire auxiliares.

El compresor puede ser enfriado por aire o por el sistema de enfriamiento del motor y puede tener su propia provisión de aceite lubricante o estar lubricado con aceite del motor. Si el compresor tiene su propia provisión de aceite, verifique el nivel de aceite antes de manejar.

ESQUEMA DEL SISTEMA.

COMPRESOR DE AIRE.

OPERACIÓN.

El compresor es accionado por el motor del vehículo y está operando continuamente mientras el motor esté funcionando. La compresión del aire presente es controlada por el mecanismo de descarga del compresor y del gobernador. El gobernador, que generalmente está montado en el compresor, mantiene la presión de aire del sistema a un nivel de presión máximo y mínimo pre-ajustado.

CICLO DE TRABAJO

El ciclo de trabajo es la relación del tiempo que el compresor emplea en generar aire, al tiempo total de funcionamiento del motor. Los compresores de aire son diseñados para generar aire (etapa de “carga”) hasta un 25% del tiempo.

Los factores que se suman al ciclo de trabajo son: suspensión del aire, accesorios de aire adicionales, uso de un compresor más pequeño de lo normal, paradas frecuentes, fugas excesivas por los acoples, conexiones, tuberías, cámaras o válvulas, etc.

UBICACIÓN DEL COMPRESOR. El compresor de aire debe ser montado en

un área limpia, fresco, seco y bien ventilada. Se debe mantener una temperatura del aire del ambiente cerca del compresor entre 32°F y 80°F, es posible que sea necesaria ventilación forzada. Es preciso evitar la recirculación de aire caliente.

COMPRESOR Y TANQUE DE ALMACENAMIENTO DE AIRE

GOBERNADOR

GOBERNADOREl gobernador controla la presión del aire en el tanque de suministro y opera el mecanismo descargador del compresor para controlar si el compresor acumula presión o no.

El gobernador controla el funcionamiento del compresor de aire cuando éste bombea aire a los tanques de almacenamiento. Cuando la presión del tanque de aire se eleva al nivel de “corte”

el gobernador detiene el compresor para que deje de bombear aire. Cuando la presión del tanque cae hasta la presión de “bombeo”, el gobernador permite que el compresor comience a bombear aire nuevamente.

El gobernador es una válvula tipo pistón ajustable que se consigue preajustada con diferentes opciones de presión.

GOBERNADORES.

OPERACIÓN.

La presión de aire del tanque entra al gobernador por uno de los orificios del tanque y actúa sobre el pistón y la válvula de admisión/escape. Cuando la presión de aire aumenta, el pistón y la válvula se mueven contra la resistencia del resorte de ajuste de la presión. Cuando la presión de aire del tanque alcanza el ajuste de salida del gobernador, el vástago de escape se asienta en la válvula de admisión/escape, cerrando el conducto de escape y luego abre el conducto de entrada.  

La presión de aire del tanque fluye entonces alrededor de la válvula de admisión, a través del conducto en el pistón y sale por el orificio de descarga al mecanismo de descarga del compresor. El aire también fluye alrededor del pistón, el cual es ligeramente más grande en el extremo superior. La fuerza sumada resultante de esta mayor área, asegura una acción positiva y abre completamente la válvula de admisión.

PARTES DEL GOBERNADOR

A medida que el sistema de presión de aire del tanque cae al ajuste de entrada del gobernador, la fuerza ejercida por la presión de aire sobre el pistón será reducida de modo que, el resorte de ajuste de la presión moverá el pistón hacia abajo. La válvula de admisión se cerrará y el escape se abrirá. Con el escape abierto, el aire en la línea del descargador escapará a través del pistón, a través del vástago de escape y saldrá por el orificio de escape.

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Los tanques de almacenamiento de aire almacenan el aire comprimido. El tamaño y la cantidad de los tanques varían según el vehículo. Los tanques contienen aire suficiente para permitir que los frenos se utilicen varias veces, aun si el compresor deja de funcionar.

Deben estar provistos de válvulas de drenaje para evacuar el agua y el aceite provenientes del compresor, fluidos y partículas que se depositan en el fondo y, si permanecen allí, producen daños en el sistema.

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3

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

FRENADO NORMAL.

FRENADO NORMAL. Cuando el conductor

aplica el pedal del freno, un émbolo de empuje que está dentro de la válvula del freno de pedal se mueve, abriendo canales dentro de la válvula que permite a la presión del aire esperar ahí para que pase y sea entregada a los frenos de sistema delantero y trasero.

La presión se aumenta rápidamente en las cámaras del freno y aplica fuerza a la varilla de empuje, transfiriendo la fuerza al freno de aire de disco. Fuerzas de rozamiento disminuyen la velocidad de las ruedas y el vehículo comienza a parar. Cuando los frenos se sueltan, el aire en las cámaras del freno se libera rápidamente y permite al conductor conducir el vehículo.

CÁMARA DEL FRENO (Tortuga).

OPERACIÓN. APLICACION: OPERACION NORMAL - NO. 1 Ó CIRCUITO PRIMARIO

El émbolo de empuje ejerce fuerza sobre el resorte del asiento, el resorte de graduación y el pistón primario. El pistón primario que contiene el asiento de la válvula de escape, cierra la válvula de escape primario. A medida que la válvula de escape se cierra, la válvula de admisión primaria se levanta de su asiento, permitiendo que el aire primario salga por el orificio de entrega primario.

VISTA SECCIONADA DE LA VALVULA DUAL DEL FRENO.

APLICACION: OPERACION NORMAL - NO. 2 Ó CIRCUITO SECUNDARIO

Cuando la válvula de admisión primaria (33) es levantada de su asiento, permite que el aire pase a través del conducto de drenaje y entre a la cavidad del pistón de relevo. La presión del aire mueve el pistón de relevo (20) que contiene el asiento de escape y cierra la válvula de escape secundaria. A medida que la válvula de escape secundario se cierra, la válvula de admisión (13) es levantada de su asiento, permitiendo que el aire secundario salga a la entrega del mismo circuito. A causa del pequeño volumen de aire requerido para mover el pistón de relevo (20), la acción del circuito secundario de la válvula es casi simultáneo con la porción del circuito primario.

APLICACION: PERDIDA DE AIRE EN EL NO. 1 Ó CIRCUITO PRIMARIO

En caso de que el aire se pierda en el circuito primario, la función será como sigue: A medida que el pedal del freno es presionado y ninguna presión de aire está presente en los orificios de suministro y entrega del circuito primario, el pistón primario (22) moverá mecánicamente el pistón de relevo (20), permitiendo al pistón cerrar la válvula de escape secundaria y abrir la válvula de admisión secundaria y permite que el aire salga al orificio de entrega secundaria.

LIBERACION: NO. 1 Ó CIRCUITO PRIMARIO

Con el pedal del freno suelto, la fuerza mecánica es quitada del asiento del resorte (26), resorte graduado (23) y pistón primario (22). La presión del aire y carga del resorte mueven el pistón primario, abriendo la válvula de escape primaria, permitiendo que la presión del aire en la tubería de entrega primaria salga al orificio de escape.

LIBERACION: NO.2 O CIRCUITO SECUNDARIO

Con el pedal del freno suelto, el aire se escapa del lado del circuito primario del pistón de relevo (20). La presión del aire y la carga del resorte mueven el pistón de relevo, abriendo la válvula de escape secundaria, permitiendo que la presión de aire en la tubería de entrega secundaria salga al orificio de escape.

FRENO DE ESTACIONAMIENTO.

Los vehículos son estacionados usando unos resortes potentes, los cuales hacen parte del ensamblaje del freno de resorte, para engranar los frenos y detener el vehículo. Cuando el conductor se prepara para mover el vehículo y suelta los frenos de estacionamiento, la fuerza del resorte es contraria a la de la presión de aire. Las características de la válvula anti-compoundaje están diseñadas para ayudar a prevenir la aplicación junta, tanto del freno de servicio como del de resorte.

La válvula de control de estacionamiento es una válvula de encendido/apagado de empujar/halar, para operar manualmente. Está montada en el tablero de instrumentos y provee en la cabina del camión o autobús, un control de los frenos de estacionamiento.

La válvula es sensible a la presión – automáticamente se mueve de la posición de aplicación a la de escape si el sistema total de presión cae por debajo de 20 a 30 psi. También, halando manualmente el botón, aplicará los frenos de estacionamiento.

MOTOR ELÉCTRICO DE CA

Motor trifásico de inducción jaula de ardilla.

Freno eléctrico

FUNCIONAMIENTO DEL TREN ELÉCTRICO.

FRENO DINÁMICO

Freno reostático o dinámico: Cuando los motores funcionan como generadores, la corriente generada en ellos se puede hacer pasar a través de resistencias eléctricas.

En el frenado dinámico se establecen los siguientes hechos:

1.- Cuando más corriente fluya a través del campo del motor (dentro de ciertos límites) mayor será la corriente de frenado que se obtiene.

2.- Cuando más baja sea la resistencia del frenado, más alta es la corriente de esta.

3.- A mayor velocidad de la armadura, mayor es la corriente de frenado.

4.- Mientras más alta es la corriente de frenado, mayor es el poder de frenado que se consigue.

RESISTENCIA DE FRENADO DINÁMICO.

La resistencia de frenado dinámico se conecta en todo el bus de DC y alcanza voltajes de hasta 800 voltios.

Solo algunos detalles básicos son necesarios para dimensionar en forma correcta la resistencia de frenado dinámico:

1. Ohmios 2. Volts 3. Ciclo de funcionamiento (tiempo de

encendido/tiempo de apagado)

RESISTENCIA DE FRENADO DINÁMICO.

LLANTAS

EQUIPO CHOPPER

Contactores. Equipo chopper. Dispositivo de control.

Diagrama de circuitos del chopper de frenado.

UDC significa los terminales de las barras de CC y R las terminales de las resistencias.

Principales ventajas de la solución con el chopper y la resistencia de frenado:

Construcción eléctrica sencilla y tecnología bien conocida.

Inversión básica baja en el chopper y la resistencia.

El chopper funciona aunque se pierda la alimentación de CA. Puede resultar necesario el frenado ante un fallo momentáneo de la red principal, como por ejemplo en ascensores u otras aplicaciones de alta seguridad.

Principales desventajas del chopper y la resistencia de refrenado:

Se pierde la energía de frenado si no se puede utilizar el aire calentado.

El chopper y las resistencias necesitan más espacio. Puede necesitarse una mayor inversión en el

sistema de recuperación de la refrigeración y calefacción.

Los choppers de frenado se suelen dimensionar para un ciclo concreto.

Mayor riesgo de incendios debido al calentamiento de las resistencias y a la posible presencia de polvo y componentes químicos en el ambiente.

La mayor tensión de bus de CC durante el frenado causa un mayor esfuerzo eléctrico al aislamiento del motor.

Chopper o Troceador

 Troceador es aquel que transforma la corriente continua de tensión constante en corriente continua de tensión fija o variable. Algunas ocasiones también lo conocen como Chopper.

Aplicación

Habitualmente la entrada de estos convertidores es una tensión continua no regulada (tensión de catenaria)

El principio de operación del Troceador es teniendo una entrada de tensión de cc, el voltaje dependera por tiempos dependiendo del interruptor, cuando el interruptor este cerrado pasara la corriente y esto se le denomina t1, cuando el interruptor se abre no hay paso de corriente y se le denomina t2, los dos tiempos juntos forman lo que denominamos ciclo de trabajo.

Interruptor

El interruptor de este convertidor se puede implementar usando:

1) Un transistor bipolar de potencia 2) Un transistor de efecto de campo de

metal oxido semiconductor de potencia 3) Un tiristor de disparo en compuerta

(GTO) 4) Un transistor de compuerta aislada

(IGBT)

IGBT Manejan potencias hasta 1 MVA Tensiones de puerta relativamente

bajas de 12V a 15 V. Altas frecuencias de conmutación 75

KHz Tecnología “obsoleta”.

Aplicaciones

Capaces de soportar tensiones de 2000 V a 500 A

Control de motores de cc y ca.

Suministro de potencia

GTO

Elemento que mas potencia es capaz de controlar

Intensidades de 3000 A y tensiones inversas de 5000 V.

Capacidad de respuesta bastante limitada

En donde se aplican

Los troceadores de CC/CC son ampliamente utilizados en fuentes de alimentación continuas conmutadas y se utilizan ampliamente en el control de los motores de tracción de automóviles eléctricos, tranvías eléctricos, grúas, montacargas y elevadores de minas. Proporciona un control uniforme de aceleración, gran eficiencia y rápida respuesta dinámica. Se puede usar en el frenado regenerativo de motores de cc para regresar la energía a la fuente.

Características motor de CC Este motor es usado en modelos anteriores al

series 9000 como motor de tracción. Es del tipo SE-631A cuenta con 4 polos, sistema de ventilación creado por si mismo, especialmente diseñado para el control chopper del trolebús de la ciudad me México.

Potencia 105 kW Tensión nominal 600 V Corriente de armadura 195 A Corriente de campo 7 A Velocidad 1700 rpm

Control del Motor de CC

  TroceadoresVentajas  Control uniforme de aceleración  Gran eficiencia  Rápida respuesta dinámica  Se puede usar en frenado regenerativo de motores de cd.  Control prácticamente constante  Fácil mantenimiento

Desventajas  Necesidad de filtros  Personal especializado para el mantenimiento  Costos (especialmente los filtros).

Convertidor Estático Un Convertidor estático de potencia es

un elemento, que a diferencia de otro tipo de convertidores de potencia eléctrica compuestos por máquinas eléctricas, efectúa esta conversión de potencia eléctrica sin emplear elementos móviles. En este caso, se emplean elementos de electrónica de potencia.

Convierte de 600 VCC A 24 VCC (control) 600VCC a 230 VCA, 60 Hz, alimentación

de motor de tracción. Cuenta con una tensión de respaldo

proporcionada por 17 baterías Níquel- cadmio

VARIADOR DE VOLTAJE Y VARIADOR DE

FRECUENCIA VVVF

El trolebús utiliza un inversor que transforma la tensión de entrada de corriente directa (CD) en corriente alterna (CA)

Este equipo se denomina VVVF por sus siglas en ingles:”Variable Voltaje – Variable Frequency” 

Dicho inversor emplea transistores bipolares de compuerta aislada con protección y control integrados en el mismo semiconductor, denominados IPM’s por sus siglas en inglés (intelligent Power Module). Por lo tanto, elimina los contactores mecánicos y arcos eléctricos que estos generan.

Los modos de tracción y frenado, así como las marchas adelante atrás se llevan a cabo mediante el control de frecuencia de deslizamiento y el control de permutación de fases de salida trifásica. Utiliza la frecuencia de línea de motor de tracción, con lo cual se controla la velocidad de la misma manera suave y eficiente.

Inversor con capacidad de DIAGNOSTICO y REGISTRO de eventos por computadora para facilidad de mantenimiento y corrección de fallas. Control mediante fibra óptica hará mayor inmunidad al ruido electromagnético del medio ambiente y elevada confiabilidad.

El VVVF además presenta protecciones contra sobrecorriente, bajo voltaje y carrocería energizada. Está diseñado para aumentar la confiabilidad de las unidades y reducir los gastos de mantenimiento.

VVVF(voltaje variable de frecuencia variable)

Todos los variadores de frecuencia utilizan sus dispositivos de salida

( IGBT,GTO ) sólo como interruptores, volviéndolos sólo encendido o apagado.

Ventajas Ahorro de energía Mayor vida útil de los equipos

utilizados y menor mantenimiento Procesos más estrictos para el control

de motores.

Características del VVVF (CON IGBT) usado en el sistema de trolebuses de la ciudad de México

Inversor VVVF con fuente de voltaje PWM Control por microprocesador de 16 Bits Separación de áreas electrónica limpias en cofre con

pequeños ventiladores de circulación Muy bajo ruido audible  

Características del IGBT usado en el VVVF Tensión nominal 1700 V DC Corriente nominal 600 A Operación por voltaje Alta frecuencia Bajo nivel de voltaje de saturación

TROCEADOR POR MODULACION DE ANCHO DE PULSO (PWM)

Modulación por ancho de pulsos (o PWM, pulse-withd modulation en inglés) es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (por ejemplo sinusoidal u cuadrada)

Reactores de Filtro

Lo componentes electrónicos que se encuentran en un sistema eléctrico como en nuestro caso es el trolebús en conjunto son una fuente de armónicos los cuales nos proporcionan perdidas en el sistema eléctrico del trolebús así como el funcionamiento de ciertos dispositivos de nuestro sistema eléctrico por lo cual, para reducir estos armónicos se utilizan reactores de filtro los cuales se conectan lo más cerca posible de nuestras fuentes generadoras de armónicos, filtrando las señales de salida de dicha fuente y reduciendo al mínimo los armónicos que estas generan.

Diseños de reactores de filtro

Tabla de comparación

Transductores

Generalmente en cualquier proceso de regulación o control, el objeto principal es obtener una señal eléctrica proporcional a la magnitud física que se desea controlar.

Activos y Pasivos Analógicos y Digitales

Magnitudes físicas a medir

temperatura Velocidad posición fuerza deformación humedad del tipo de fenómeno físico a controlar

(estático o dinámico).

Rango de medida

Es la diferencia entre el valor máximo y el mínimo que el elemento es capaz de medir. No se ha de utilizar un transductor para realizar medidas por debajo de la décima parte del valor máximo que es capaz de medir.

Tipos de transductores

De temperatura De velocidad De posición o desplazamiento. De fuerza o deformación De aceleración De corriente (efecto Hall)

Transductor de velocidad

Podemos determinar la velocidad a partir de la información proporcionada por los transductores de posición por diferenciación

v = (dr/dt) Algunos sensores de posición angular, al girar crean unos pulsos magnéticos.

*¿QUIÉN CONTROLA AL

TROLEBÚS?

Tarjeta MPU

Interface PCB

FALLAS

Poste dañado El poste es el accesorio principal que se utiliza como soporte de todos los herrajes y accesorios de la infraestructura de la línea elevada. Cualquier daño ya sea por impacto o por perdida de lineabilidad (verticabilidad), es necesario reportarlo como poste dañado.  

Trolebús horquillado Se denomina trolebús horquillado cuando la caña o colector de los trolebuses se descarrila del hilo de contacto y por su velocidad queda trabada (atorada) en la infraestructura de la línea elevada, este efecto se puede dar en un viento, tirante transversal, hilos de contacto, cable alimentador, cruceros etc.  

Fibra rota La fibra es un componente de los separadores aislantes de sección, la cual funciona de aislamiento entre secciones o entre positivo y negativo según sea el caso donde se esté utilizando. Se denomina fibra rota, cuando esta se encuentre fracturada o demasiado desgastada derivado de carbonizaciones o impactos, que en la mayoría de los casos son provocados por descarrilamientos de las cañas o troles.     Línea floja Este efecto se da cuando los cambios climáticos son muy abrasivos y constantes, ocasionando que el hilo de contacto ya no recupere su tensión original por el cambio constante en la temperatura, lo que deriva que la catenaria en el hilo de contacto sea pronunciada comúnmente llamada línea floja .

  Brazo desprendido La ménsula o brazo es el accesorio tubular metálico que soporta el

herraje de sujeción del hilo de contacto. El incidente de brazo desprendido de la línea elevada, significa que el soporte que sostiene los hilos de contacto (alambres trolley) esta desprendido, ya sea del poste o de los accesorios que se sujetan a él, lo cual deriva que el brazo se recorra hacia el poste o en ocasiones quede colgado del poste ó que no se encuentre.

  Cable roto El alambre es el dispositivo que transporta la energía eléctrica en

corriente directa alimentando la unidad vehicular. Se refiere “Cable roto”, cuando el alambre trolley se secciona y se precipita al suelo o queda suspendido. Se puede seccionar en dos o más puntas ocasionando la perdida de la continuidad en la tensión mecánica y por consiguiente, tiende a formar catenarias muy pronunciadas en cada tramo.

 

Tortón roto Se llama tortón al arrollamiento o complemento de cable galvanizado de

acero suave en los orificios del aislador de tensión chico, siendo su función principal alojar el tornillo de ojo de ½ ´´ X 6 ½´´ para el tensando del viento. Se dice que existe torton roto cuando el mencionado arrollamiento ha perdido su tensión y se encuentra seccionado, quedando desprendido del tornillo de ojo.

    Remate de centro dañado Se denomina remate de centro al accesorio de hierro fundido, instalado al

centro de la ménsula o brazo, su función es la de sostener la tensión mecánica del viento y la alineación del mismo mediante el complemento del viento rematado al herraje instalado en el poste. La ruptura, desgaste o falta de este accesorio será reportada como “remate de centro dañado”