Кто бы мог подумать, но мотор-вагоны метрополитена до сих пор не имеют системы рекуперативного торможения.
Здесь следует отметить, что рекуперативное торможение - это уход тяговых электродвигателей в генераторный режим работы с последующей отдачей выработанной электроэнергии на полезные нужды. И казалось бы, на всех электромобилях есть режим рекуперации, когда при торможении вырабатывается электричество и возвращается обратно в аккумуляторную батарею. А ещё электровозы и электропоезда тоже оснащены системой рекуперации и отдают электроэнергию обратно в энергосистему.
Но с метро всё иначе, потому что здесь такая система не прижилась. Итак давайте разберёмся, почему же среди всего многообразия систем торможения вагоном метро не нашлось место банальной и привычной рекуперации?
И действительно, современные вагоны метро имеют различные виды механических систем торможения. Помимо классических колодочных тормозов, когда торможение идёт за счёт трения между тормозными колодками и колёсными парами, можно встретить и дисковые тормоза.
Причём эти тормоза используются на низких скоростях, а вот на высоких вагоны метро тормозят тяговыми электродвигателями. Они вырабатывают электричество, но эта электроэнергия не возвращается обратно в контактную сеть и не накапливается в самом поезде. И на это есть несколько причин.
Так например, чтобы вернуть электроэнергию обратно в энергосистему, нужно для начала поднять выработанное напряжение. Потому что электродвигатель в генераторном режиме вырабатывает меньшее напряжение, чем в контактной сети. Значит нужно ставить повышающие трансформаторы. А это лишний вес и деньги.
Затем это поднятое до нужных значений переменное напряжение необходимо выпрямить, значит нужно ставить выпрямитель. Это тоже лишние затраты.
Ну и самое главное: отданное обратно в сеть электричество должен кто-то потребить. И видимо это должен быть рядом идущий на разгон поезд метро. А это значит, что все составы метрополитена нужно согласовывать по времени их разгона и остановки. Всё это очень сложно.
Есть также и другой способ полезного применения выработанной электроэнергии при торможении - это накопить её в самом поезде. Для этого можно ставить батареи суперконденсаторов или же аккумуляторов, которые будут накапливать электричество при торможении, а потом возвращать его на электромоторы при ускорении поезда.
Но все эти технические решения хороши на словах. А на деле - это опять же лишний вес, плюс всё это дорого стоит. А каков же полезный эффект?
Так было подсчитано, что экономия электроэнергии при реализации рекуперативного торможения в метро составит всего 5 - 7%. Такой низкий показатель связан с тем, что при движении по перегону поезд метро может двигаться накатом, вообще отключив двигатели. Ему по сути и тормозить-то не особо нужно. И поэтому экономия электричества выходит совсем незначительной при высоких затратах на дополнительное оборудование.
В результате подавляющее большинство мотор-вагонов метро тормозит при помощи так называемых пуско-тормозных сопротивлений (ПТС). Это такая система из нагревательных элементов, которая представляет собой спирали из фехралевой ленты (сплав железа, хрома и алюминия - Fe, Cr, Al). Они крепятся на керамические изоляторы.
ПТС предназначены для ограничения тока двигателей в процессе пуска и реостатного торможения. Именно на них и высаживается вся сгенерированная электромоторами электроэнергия. Фактически это электричество при торможении превращается в тепло. Так "греть" метро гораздо дешевле и экономически выгоднее, чем экономить электроэнергию.