IIoonnPPiirrooii EElliissaabbeettaaSSppuunneeii [611858]

IIoonnPPiirrooii EElliissaabbeettaaSSppuunneeii
TTRRAACCȚȚIIUUNNEE
EELLEECCTTRRIICCĂĂ
Editura EFTIMIE MURGU
Reșița, 2013

Referent științific: Prof.univ.dr.ing. Ruja Ioan
Descrierea CIP a Bibliotecii Naționale a României
PIROI, ION
Tracțiune electrică / Ion Piroi, Elisabeta Spunei. -Reșița : Editura
Eftimie Murgu, 2013
Bibliogr.
Index
ISBN 978 -606-631-025-3
I. Spunei, Elisabeta
621.33
Corectura: Lect.dr. Chiș -Toia Dorina
Tehnoredactare: Asist.univ.dr.ing. Spunei El isabeta
Editura Eftimie Murgu, 2013
Adresa:
Piața Traian Vuia nr. 1 -4, 320085, Reșița
Tel.0255 -210227, Fax: 0255 -210230
Tipar :
Tipografia Universității „Eftimie Murgu” Reșița
Piața Traian Vuia nr.1 -4, 320085, Reșița
Tel.0730 583036
Coperta: Tipogr afia „Intergraf” Reșița
ISBN 978-606-631

Cuprins
3Cuprins
Cuprins ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….3
Prefață ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 5
Capitolul 1. NOȚIUNI DESPRE TRACȚIUNEA ELECTRICĂ ……………… 7
1.1 Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ………………………… 7
1.2. Elemente de bază al e tracțiunii electrice. Definiții. Clasificări …………. 10
1.3. Avantajele și dezavantajele transportului utilizând tracțiunea electrică 16
Capitolul 2. PRINCIPII DE BAZĂ ALE TRACȚIUNII ELECTRICE ……20
2.1. Ecuația fundamentală a mișcării liniare și de rotație a vehiculelor
electromotoare ………………………….. ………………………….. ………………………… 20
2.2. Forțele de rezistență care se opun la înaintarea VEM ……………………… 23
2.2.1 Forțele de rezistență principale ………………………….. ………………….. 23
2.2.2 Forțele de rezistență suplimentare ………………………….. ………………. 29
2.2.3 Forța de rezistență totală opusă mersului ………………………….. …….. 31
2.3. Fenomenul de aderență și car acteristicile de tracțiune ale vehiculelor
electromotoare ………………………….. ………………………….. ………………………… 32
2.3.1 Fenomenul de aderență ………………………….. ………………………….. …33
2.3.2 Caracteristicile de tracțiune și de frânare ale vehiculelor
electromotoare ………………………….. ………………………….. …………………….. 37
2.3.3 Calculul și reprezentarea diagramelor de mers …………………………. 40
2.4. Frânarea vehiculelor electromotoare ………………………….. ………………… 43
2.4.1 Frânarea mecanică cu frecare. Forța de frânare mecanică ………….. 44
2.4.2 Frânarea electrică ………………………….. ………………………….. ………… 47
2.4.3 Distanțe de frânare ………………………….. ………………………….. ………. 54
Capitolul 3. LOCOMOTIVE DE TRACȚIUNE ELECTRICĂ
FEROVIARĂ CU ADERENȚ Ă LA CALE ………………………….. ……………. 56
3.1. Generalități ………………………….. ………………………….. ………………………. 56
3.2. Locomotive diesel -electrice ………………………….. ………………………….. ..56
3.2.1 Locomotive diesel -electrice din prim a generație ………………………. 58
3.2.2 Locomotive diesel -electrice din a doua generație ……………………… 62
3.2.3 Locomotive diesel -electrice din a treia generație ………………………. 63
3.3. Locomotive electrice ………………………….. ………………………….. …………. 66
3.3.1 Definiții, clasificări ………………………….. ………………………….. ……… 66
3.3.2 Locomotive electrice din clasele C1 și A1 ………………………….. ……67
3.3.3 Locomotive electrice din clasele C2 și A2 ………………………….. ……72
3.3.4 Locomotive electric e din clasele C3 și A3 ………………………….. ……75
3.3.5 Locomotive electrice din clasele C4 și A4 ………………………….. ……84
Capitolul 4. TRENURI DE MARE VITEZĂ FĂRĂ ADERENȚĂ L A
CALEA DE RULARE ………………………….. ………………………….. …………….. 90
4.1. Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ……………………… 90
4.2. Noțiuni generale ………………………….. ………………………….. ……………….. 91
4.3. Motorul asincron liniar ………………………….. ………………………….. ………. 94

Tracțiune electrică
44.4. Motorul sincron liniar ………………………….. ………………………….. ……….. 97
4.5. Trenuri moderne pe pernă magnetică ………………………….. ……………….. 99
4.6. Perspective ale dezvoltării transportului feroviar pe pernă magnetică 104
4.7. Trenuri cu sustentație și ghidare pe pernă de aer ………………………….. 105
4.7.1 Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ………………. 105
4.7.2 Sisteme de sustentație și de ghidare pe pernă de aer ………………… 107
Capitolul 5. TRANSPORTUL URBAN CU TRAMVAIE ELECTRICE .111
5.1. Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ……………………. 111
5.2. Avantajele și dezavantajele utilizării tramvaiului electric ……………… 113
5.3. Schema de alimentare a liniei de contact ………………………….. ………… 114
5.4. Tramvaie electrice clasice ………………………….. ………………………….. …115
5.4. Tramvaie moderne ………………………….. ………………………….. ………….. 122
Capitolul 6. TRANSPORTUL URBAN CU TROLEIBUZE ……………….. 127
6.1. Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ……………………. 127
6.2. Avantajele și dezavantajele utilizării transportului cu troleibuze …….130
6.3. Schema de alimentare a firelor de contact ………………………….. ………. 132
6.4. Troleibuze clasice ………………………….. ………………………….. ……………. 134
6.5. Troleibuze moderne ………………………….. ………………………….. ………… 143
Capitolul 7. TRANSPORTUL URBAN CU METROURI …………………… 148
7.1. Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ……………………. 148
7.2. Avantajele și dezavantajele transportului cu metroul ……………………. 150
7.3. Metrouri clasice ………………………….. ………………………….. ………………. 152
7.4. Metrouri moderne ………………………….. ………………………….. ……………. 154
Capitolul 8. AUTOMOBILE ELECTRICE ………………………….. ……………. 159
8.1. Scurt istoric ………………………….. ………………………….. ……………………. 159
8.2. Avantajele și dezavantajele transportului cu automobile electrice …..162
8.3. Automobile electrice autonome de persoane ………………………….. ……163
8.4. Automobile elec trice hibride ………………………….. …………………………. 170
8.5. Autovehicule electrice autonome industriale ………………………….. ……176
8.6. Autovehicule electrice neautonome ………………………….. ……………….. 178
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………. 181

Prefață
5Motto:
„Tehnica reprezintă fantezia realității ”–Lucian Blaga
Prefață
Prezenta lucrare –intitulat ă „Tracțiune Electrică “–este structurată
după curricula cursului predat studenților de la Facultatea de Inginerie
Electrică și Informatică, a Universității „Eftimie Murgu“ din Reșița, de la
specializarea Electromecanică. Conținutul lucrării este unul min imal,
corespunzător problemelor care trebuie cunoscute în mod obligatoriu.
Lucrarea conține optcapitole, în fiecare din acestea urmărindu -se
prezenta rea cât mai clară a sistemelor de tracțiune electrică, a principiilor
de bază și a tipurilor de mijloace de transport care folosesc tracțiunea
electrică.
A fost acordat ăo deosebită atenție notațiilor folosite în ecuații și în
figuri, încer când u-se păstrarea acelorași notații de -a lungul întregii lucrări,
pentru a ușura lecturarea . Au fost realizat edesene cât mai clare, care să
ajute ,atât înțelegerea raționamentelor întocmirii acestora, cât și la
înțelegerea funcționării anumitor scheme electrice prezentate prin aceste
desene.
În capitolul unu au fost prezentat e câteva noțiuni despre tracțiunea
electr ică, adică un scurt istoric, elementele de bază ale tracțiunii electrice ,
precum și avantajele, respectiv dezavantajele transportului utilizând
tracțiunea electrică.
În capitolul doi au fost prezentate principiile de bază ale tracțiunii
electrice clasic e, adică ecuația fundamentală a mișcării, forțele care
intervin în ecuația mișcării, fenomenul de aderență, diagramele de mers și
frânarea vehiculelor electromotoare.
În al treilea capitol au fost prezentate locomotivele de tracțiune
diesel -electrică și electrică utiliza te la trenurile cu aderență la calea de
rulare. S -a avut în vedere clasificarea locomotivelor electrice acceptată în
vestul Europei ,după tipul motoarelor de tracțiune și după schema de forță
utilizată pentru alimentarea acestora.
În cap itolul patru au fost prezentate trenurile de mare viteză fără
aderență la cale, insistându -se asupra tipului de motor liniar folosit și
asupra sistemului de sustentație, ghidare și propulsie utilizate. Au fost
prezentate câteva realizări moderne pe plan mo ndial și perspective ale
dezvoltării acestui tip de transport. În același capitol au fost prezentate
trenuri cu sustentație și ghidare pe pernă de aer.
În capitolul cinci a fost prezentat transportul urban cu tramvaie
electrice, adică un scurt istoric, av antajele și dezavantajele utilizării

Tracțiune electrică
6tramvaiului electric, schema de alimentare a liniei de contact, câteva
tramvaie clasice și caracteristicile tramvaielor moderne din România și din
câteva țări ale lumii.
În capitolul șase a fost prezentat transportul u rban cu troleibuze,
urmărind o structură asemănătoare cu prezentarea din capitolul cinci.
În capitolul șapte a fost prezentat succint transportul urban cu
metrouri, urmărind, de asemenea, structura capitolului cinci, adaptată
acestui sistem de transport.
În capitolul opt au fost prezentate succint automobilele electrice
accentuând evoluția acestora în timp .În final sunt prezentate câteva tipuri
de automobile electrice autonome și neautonome, cât și vehicule de
capacitate mare utilizate în construcția bara jelor și exploatărilor miniere.
Bibliografia este bazată pe manualele universitare cunoscute, cărțile
de specialitate și documentația recentă prezentată pe internet .
Meritul autorilor este acela de a fi studiat un material bibliografic
destul de vast și d e a fi prezentat în interpretare propri e, selecții din acesta,
subliniind dezvoltarea transportului utilizând tracțiunea electrică pe baza
dezvoltării tehnologiilor referitoare la mașinile electrice, echipamentele
electrice de forță șiautomatizări .
Trata rea tuturor problemelor s -a făcut în stil clasic, stabilind corelații
–când a fost cazul –cu elemente aparținând altor discipline.
Autorii așteaptă observații și mulțumesc celor care le fac, asupra
lucrării, având în vedere că aceasta este la prima ediț ie.
Reșița, aprilie 2013
Autorii

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
7C a p i t o l u l 1 . N O Ț I U N I D E S P R E T R A C Ț I U N E A
E L E C T R I C Ă
1.1Scurt istoric
Apariția tracțiunii electrice a fost condiționată de apariția și
dezvoltarea surselor de energie electrică și a motoarelor electrice de curent
continuu sau de curent alternativ.
Putem considera că anul nașterii tracțiunii electrice este 1834, an în
care academicianul B oris Semenovici Jacoby (fost Moritz Herman von
Jacobi -până la obținerea cetățeniei ruse) a construit primul motor elect ric de
curent continuu1. Cu acest motor a echipat o barcă ,experimentată în1838 ,
pe râul Neva, alimentarea motorului făcându -se de la elemente galvanice2,3.
Tot academicianul B.S. Jacoby a precizat avantajele pe care le aduce
tracțiunea electrică pecalea ferată.
Prima aplicație a tracțiunii electrice în America se poate considera
vehiculul cu tracțiune electrică, construit de către Thomas Davenport4tot în
1834 .Motorul de curent continuu inventat de Thomas Davenport a fost
brevetat abia trei ani mai tâ rziu.
În anul 1837, scoțianul Robert Davidson a construit prima locomotivă
electrică, de 5 ton e, cu două osii, ambele motoare acționate de motoare
electrice, testată în septembrie 1842 pe linia Edinburgh -Glasgow, când a
rulat cu 4 mile/oră (circa 6,5 km/h ), fără a avea la bord pasageri sau marfă5.
Modelul este expus la o expoziție de mașini electrice din Edinburgh.
Cercetările ulterioare în domeniul tracțiunii electrice, folosind ca sursă
de energie elementele galvanice, nu au fost încununate de succes, din cauza
capacității limitate de înmagazinare a energiei electrice în aceste elemente.
Cercetătorii acelor vremuri nu s -au dat însă bătuți și ,ca urmare a
dezvoltării mașinilor electrice de curent alternativ, a progreselor privind
producerea și transportul energiei electrice, problema tracțiunii electrice a
fost reluată.
În anul 1876 ,ofițerul rus Feodor Apollonovici Piroțki a realizat o
locomotivă electrică, cea circulat pe o linie de 3,5 km în localitatea
1http://www.springerlink.com/
2Văzdăuțeanu, V. ,Tracțiune electrică, Litografia I nstitutului Politehnic „Traian Vuia”, Timișoara,
1984
3Hortopan, G. ,Utilizarea energiei electrice –Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică,
București, 1963
4http://en.wikipedia.org/wiki
5http://en.wikipedia.org/wiki

Tracțiune electrică
8Sesbrorețk. Alimentarea acesteia se făcea prin ș inele de rulare și linia de
contact6.
În 1879, în cadrul e xpoziției industriale de la Berlin, a fost prezentată
o mică linie electrificată realizată de inginerul german Werner von Siemens.
Din acel moment începe aplicarea în practică, mai ales la transpor tul de
călători, a locomotivei electrice. Locomotiva realizată de Siemens avea
numai 3 CP (2,2 kW) și atingea o viteză maximă de 7 km/h ,reușind să
transporte 18 călători (în cele trei vagonete), pe o linie expozițională, având
un traseu circular de 300 m lungime. Locomotiva era alimentată încurent
continuu ,la150 V ,prin intermediul uneia din șine le de rulare și a lunei a
treia șine, amplasată central , izolată atât față de pământ ,cât și față de șinele
de rulare. Data de 31 mai 1979 ,când a fost inaugura tă expoziția, poate fi
considerată ca zi de naștere a tracțiunii electrice7.
În anul 1881 s -a pus în funcțiune primul tramvai electric pe o lungime
de 2 km ,între Lichte nfelde și Südende (cartiere ale Berlinului).
În anul 1889 a început folosirea curentă a tramvaiului electric în
orașul Kiev.
În țara noastră este pusă în funcțiune prima linie de tramvai electric, la
București, între Obor și Cotroceni, la 9 decembrie 1894, iar la Timișoara8,la
27 iunie 189 9.
Putem afirma că dezvoltarea și perfecționarea m așinilor electrice este
strâns legată și determinată de necesitățile tracțiunii electrice.
În procesul de dezvoltare a tracțiunii electrice s -a pus problema
alegerii sistemului de curent care trebuie folosit. De la primele aplicații ale
tracțiunii electri ce în transportul urban, s -a constatat că motorul de curent
continuu cu excitație serie are o caracteristică mecanică apropiată de cea a
motorului cu abur, care funcționase excelent, mulți ani, pe căile feroviare
existente.
Pornind de la proprietățile con venabile ale motorului cu colector,
alimentat în curent continuu, s -a experimentat mai târziu ideea alimentării
acestuia în curent alternativ monofazat.
O a treia variantă de alimentare a locomotivelor echipate cu motoare
electrice a fost aceea de a utili za energia electrică trifazată la 3000 V. Astfel,
în Italia, pe linia Valtellinese s -a folosit motorul trifazat de inducție.
Din cele trei sisteme menționate, cel de tracțiune electrică în curent
continuu a rămas limitat la transporturile comune urbane și suburbane, până
la apariția redresoarelor cu mercur, când s -au putut folosi tensiuni mai
ridicate (până la 3000 V c .c.). Acest lucru a permis mărirea puterii pentru
tracțiune, contribuind și la reducerea pierderilor de energie în linie,
6http://www.forumtrenuri.com
7http://www.railnet.ro
8http://em.ucv.ro/cercetare

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
9concomitent cu red ucerea căderii de tensiune în conductorii de alimentare .
În țările aflate sub influența tehnicii germane, în paralel cu sistemul în
curent continuu, s -a dezvoltat și sistemul în curent alternativ monofazat, la
care se folosește linia de contact la o tensiu ne ridicată și la frecvență redusă
(16 2/3 Hz).
Dezvoltarea elementelor semiconductoare și aplicarea convertoarelor
în construcția vehiculelor a upermis folosirea motorului de curent continuu,
dar și a motorului trifazat de inducție, cu rotorul în scurtcir cuit, indiferent de
sistemul de curent din linia de contact (curent continuu sau curent alternativ
monofazat).
Prima aplicație a sistemului în curent alternativ monofazat s -a efectuat
în Tirol ,pe linia Innsbruck -Fulpmes (1904). La început s -a utilizat
tensiunea de 2,5 kV și 42 Hz, ulterior s -a trecut la 3 kV și 50 Hz.
O a doua linie electrificată în curent alternativ monofazat, în Austria,
este Mariazeller -Bahn, situată în zona înalt ăalpină și având eca rtament
îngust, iar î n 1912 se efectuează electri ficarea liniei Pressburger -Bahn, care
lega orașele Viena și Bratislava.
După Primul Război Mondial are o loc o extindere a electrificării
căilor ferate . Spre exemplificare, la sfârșitul anului 1928, lungimea total ăa
rețelei electrificate în Elveția ajunge la 621 km .
În transportul feroviar interurban, noul sistem de alimentare, în curent
alternativ monofazat de frecvență industrială (introdus și dezvoltat în Franța
imediat după al Doilea Război Mondial), utilizează tensiunea de 25 kV.
Acest sistem s -aextins îndeosebi în țările unde s -au efectuat lucrări noi de
electrificare feroviară.
În România, la 9 decembrie 1965 au fost introduse primele locomotive
electrice. Pentru testare, s -a ales tronsonul de linie ferată Predeal –Brașov,
care este un tronson dificil. S -a adoptat sistemul de alimentare în curent
alternativ monofazat de 25 kV și 50 Hz, iar locomotivele aveau o putere de
5.100 kW și dezvoltau o viteză maximă de 120 km/h. Licența pentru
construirea acestor locomotive a fost furnizată de Allmänna Svenska
Elektriska AB, Västerás (ASEA) ,din Suedia.
În 1966 începe în România construcția locomotivelor electrice 060 –
EA pe baza acestei licențe suedeze, urmată și de realizarea variantei 060 –
EA1. Partea electrică și montajul general erau realizate de Ele ctroputere
Craiova, iar partea mecanică era asigurată de ICM Reșița. Aceste două tipuri
de locomotive electrice românești se situează printre cele mai moderne
locomotive europene din acea vreme .
Perfecționarea locomotivei 060 -EA1 a condus la varianta
exper imentală EA2 -122 cu care s -a atins recordul de viteză al Căilor Ferate
Române de 204 km/h pe tronsonul Florești -Buda din Prahova.
Referitor la evoluția vitezei atinse de vehiculele cu tracțiune electrică,
se cuvine să amintim câteva realizări notabile.

Tracțiune electrică
10În anul 1959, în Japonia a început construcția liniei ferate de mare
viteză Tōkaidō Shinkansen . Această linie a fost inaugurată în anul 1964,
trenurile rulân d cu viteze de 210 km/h, pe o rețea de 2.459 km. Aceast ă
rețea s -a extins pentru a lega toate orașele mari de pe insulele Honshū și
Kyūshū ,utilizându -se viteze de 300 km/h, într -o zonă predispus ăla
cutremure și uragane .La 30 noiembrie 1979, pe tronsonul Tohoku –
Shinkansen, se atinge viteza maximă de 319 km/h. Recordul de viteză
pentru acest tip de trenuri este de 443 km/h ,obținut în 1996.
Trenul francez de mare viteză TGV (train de grande vitesse) apare în
preocupările specialiștilor în perioada anilor 1960 .La 26 februarie 1981,
trenul electric automotor francez TGV atinge pe linia Paris -Lyon viteza
record de 380 km/h .Era vorba de o ramă automotoare electrică
experimental ăTGV -016. Aceasta era formată din cinci vagoane, avea o
lungime de 144 m și o masă de 307 tone. Tracțiunea se realiza prin
intermediul a 12 electromotoare, fiecare având o putere de 537,5 kW .
Ulterior, rețeaua TGV a fost extinsă, realizând legături rapide între
marile orașe franceze. La 3 aprilie 2007 atinge recordul mondial de viteză
pentru tracțiunea feroviară clasică (pe roți) și anume 574, 8 km/h.
În Germania, trenul de mare viteză Interci ty ICE3 realizează, pe linia
ferată Nürnberg –Ingolstadt9, viteza maximă 300 km/h la 31 martie 200 7.
Explorarea unui nou domeniu de viteze în transportul feroviar
conduce la reevaluarea acestuia. Pentru prima dată, transportul feroviar de
călători (pentru d istanțe de peste 500 km) devine competitiv cu transportul
cu avionul .
1.2.Elemente de bază ale tracțiunii electrice . Definiții. Clasificări
Existența materiei, a cărei componentă suntem și noi, cu tot ce ne
înconjoară, presupune mișcare , adică mișcarea e ste un mod fundamental de
existență a materiei.
Mișcarea este chiar un atribut esențial al materiei și constă în
ansamblul schimbărilor, proceselor ce constituie Universul.
Deci, mișcarea este o categorie filosofică ce include toate schimbările
și proces ele care au loc în Univers.
În funcție de modul de organizare a materiei și a interdependenței
părților componente, se deosebesc tipurile de mișcări, dintre care mai
cunoscute sunt: mișcare mecanică, mișcare chimică, miș care biologică,
mișcare socială etc.
Mișcarea ,de orice formă ar fi, presupune existența unor forțe care
depind de structura subsistemului material .În domeniul mișcării mecanice,
9http://en.wikipedia.org/wiki/File:ICE3_Euerwangtunnel.jpg

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
11ansamblul interacțiunii dintre forțe și sisteme sau subsisteme este înglobat în
noțiunea numită tracțiune.
Trac țiunea înseamnă acțiunea de deplasare a unui vehicul, a unui
sistem tehnic etc. ,prin aplicarea unei forțe exterioare (de natură animală sau
mecanică) ,având drept consecință punerea în mișcare a v ehiculului, a
sistemului tehnic10etc.
Tracțiunea presupune exercitarea de cătreun organ de propulsie a
unei forțe asupra unui vehicul în scopul deplasării acestuia pe o cale de
rulare11.
Tracțiunea electrică presupune că forța exterioară rezultă în urma
unui consum de energie electrică. La tracțiunea electrică, organul de
propulsie este realizat cu motoare electric e rotative sau liniare, iar forța de
tracțiune ap licată vehiculului rezultă ca urmare a cuplurilor
electromagnetic esau forțelor lin iare, care apar în acestea ca urmare a
interacțiunii dintre un sistem de curenți electrici și un câmp magnetic sau
electromagnetic12.
Vehiculele pot să fie:
-motoare, când forța de tracțiune se dezvoltă cu ajutorul unor motoare
aflate pe acestea;
-pasive, când forța de tracțiune se obține cu ajutorul unor mijloace
exterioa re vehiculelor.
După locul de utilizare și particularitățile în alimentarea motoarelor
electrice distingem:
-vehicule urbane ,care pot fi:
-aeriene (monoraiuri -Schwebebahn Wuppertal);
-terane (tramvaie, troleibuz e,automobile electrice, carturi etc.);
-subterane ( metrouri, trenuri de oraș –cu cale alternativ terană
și subterană);
-vehicule interurbane (locomotive electrice, diesel -electrice, rame
electrice );
-vehicule utilizate în exploatări miniere.
În vederea deplasării unor vehicule utilizând t racțiunea electrică sunt
necesare sisteme ce includ instalații de alimentare.
Sistemele de tracțiune electrică se clasifică după mai multe criterii.
Astfel, după tipul vehiculului electric motor , inclus în sistem, există:
-sisteme de tracțiune electrică cu vehicule electrice motoare (VEM)
autonome. Acestea presupun existența pe vehicul atât a motorului de
tracțiune ,cât și a sursei de energie;
10http://dexonline.ro/ -Dicționarul explicativ al limbii române
11users.utcluj.ro/ -TPSEM curs 8
12Piroi, I. ,Mașini electrice , Edi tura Eftimie Murgu, Reșița, 2009

Tracțiune electrică
12-sisteme de tracțiune electrică cu vehicule electrice motoare (VEM)
neautonome. Acestea presupun existența pe ve hicul doar a motorului de
tracțiune ,iar energia necesară mișcării este preluată de la un sistem exterior,
printr -un contact mobil.
După calea de rulare există:
-vehicule care se deplasează pe cale ghidată (șine);
-vehicule care se deplasează pe cale n eghidată.
La rândul lor, vehiculele care se deplasează pe cale ghidată pot fi:
-cu aderență la cale;
-fără aderență la cale (pe pernă magnetică, pe pernă de aer).
După tipul propulsiei, în tracțiunea electrică se folosesc:
-motoarele de c.c. cu excitați eserie ,alimentate de la linia de contact,
LC,de c.c .,prin reostat de pornire/frâ nare (RPF) sau prin vari ator static de
tensiune continuă (VTC) . Acest tip de propulsie se folosește la vehiculele
de tr ansport urban (tramvaie, trole ibuze ,metrouri), lalocomo tive electrice
clasice pentru căi ferate electrificate î n c.c., lalocomotive electrice de mină ;
-moto arele asincron etrifazat edetracțiune de tip rotativ sau liniar ,
alimentat ede la LC prin convertor static de frecvență;
-motoare asincrone monof azate, alimentate direct de la linia de
contact dejoasă frecvență (16 2/3 Hz) saude frecvență industrială (50 Hz);
-motoare monofazat eserie cucolector ,alimentat ede la LC de c.a.
monofazat lajoasă frecvență, prin transformator de trac țiune reglabil ;
-motoare liniare de tip sincron sau asincron, alimentate de la LC de
c.a. mono sau trifazat, prin transformator și convertoare statice de frecvență.
Sistemele de tracțiune electrică neautonome au în componența sa:
-instalații fixe;
-instalații mobile care constituie vehiculul propriu -zis.
Instalațiile fixe sunt constituite din elementele care asigură
alimentarea instalației mobile cu energie electrică. Instalațiile fixe sunt
amplasate pe spațiul din apropierea căii de rulare și includ:
-substațiile de tracțiune electrică (SSTE) ,care semnifică instalații
fixe având rolul racordării la sistemul energetic de înaltă tensiune și
adaptării parametrilor energiei electrice (tensiune, curent, frecvență) la
necesitățile tracțiunii electrice (Fig. 1.1) ;
-fiderii de alimentare (FA), care sunt linii electrice aeriene sau în
cablu, de lungime redusă, pentru alimentare cu energie electrică a liniei de
contact (LC) de la SSTE;
-fiderii de întoarcere (FI), care sunt linii electrice aeriene sau în
cablu, de lungime r edusă, pentru închiderea circuitului electric de la calea
de rulare (CR) a VEM la SSTE;
-linia de contact (șina de contact) (LC), care este o linie electrică
aeriană sau la sol, construită în lungul căii de rulare și de la care VEM este
alimentat cu ener gie electrică prin intermediul unui contact alunecător;

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
13
Fig. 1.1 Schema de principiu a unei instalații de tracțiune electrică feroviară
-calea de rulare (CR) sau de zbor (CZ) poate fi din șine metalice ,
care,din punct de ve dere electric, servesc pentru închiderea circuitului
electric (SSTE -VEM -SSTE);
-posturile de secționare (PS) se amplasează aproximativ la jumătatea
intervalului dintre substații de tracțiune, cu scopul de a secționa sau de a
conecta longitudinal linia de contact, pentru necesități de exploatare,
întreținere și protecție. Între posturile de secționare și SSTE există și posturi
de sub -secționare (PSS) ,amplasate între SSTE și PS, care permit scoaterea
de sub tensiune a unei porțiuni mici din linia de contact , cu ocazia lucrărilor
de întreținere și de reparație la aceasta. În scopul conectării transversale a
unor linii duble, se utilizează posturile de legare în paralel (PLP) .
Instalațiile fixe permit alimentarea VEM de la o sursă de alimentare.
Acestea presu pun existența de -a lungul căii de rulare a unei linii de contact.
Alimentarea VEM poate fi făcută:
-în curent continuu (c.c.) –preferată în tracțiunea electrică urbană,
unde tensiunile folosit esunt mai mici de 1kV (de exemplu 750 V la
alimentarea metrou lui13),și în tracțiunea feroviară, unde se folosesc tensiuni
de 1,5 kV sau 3 kV. Alimentarea în curent continuu are dezavantajele că
distanțele între substații sunt reduse pentru a se evita pierderile de putere
între sursă și motoarele electrice ,determină apariția perturbațiilor
electromagnetice ,precum și corodarea electrică datorată curentului de retur;
-în curent alternativ (c.a.) ,preferată în tracțiunea electrică feroviară.
În dezvoltarea tracțiunii electrice, pe baza experienței și a îndeplinirii
condițiilor economice, s -au detașat cele două sisteme de alimentare, după
cum este arătat și în Fig. 1.2., unde este reprezentat domeniul de aplicație
13http://ro.wikipedia.org/wiki/Metroul_din_Bucure%C8%99ti

Tracțiune electrică
14în funcție de tensiunea din linia de contact14.Astfel, alimentarea în curent
continuu (c.c) este limitată l a 3 kV ,iar alimentarea în curent alternativ (c.a.)
este utilizată de la 3÷25 kV, la frecvență de 50 Hz sau 16 2/3 Hz.
Instalațiile mobile sunt reprezentate de vehicule propriu -zise pe care
sunt amplasate elementele de tracți une electrică: motoare, generatoare etc.,
care constituie instalația electrică a vehiculului electric motor.
Principalele elemente ale unui VEM neautonom sunt (Fig. 1.3) :
-caroseria vehiculului, având forme și dimensiuni dependente de
destinația și locul de funcționare;
-șasiul, cu rol de a asigura ,în timp, geometria vehiculului și de a
susține elementele acestuia;
-pantograful ,care este un d ispozitiv montat pe acoperișul unor
vehicule electrice ,cu scopul de a face contactul între instalația electric ă a
vehiculului și rețeaua electrică fixă de alimentare (linia de contact);
-suspensia elastică ,ceasigură confortul călătorilor sau contribuie la
stabilitatea ansamblului vehicul -marfă transportată;
-motorul electric de tracțiune, amplasat pe șasiu, ca re are rolul de a
transforma energia electrică în energie mecanică. Energia electrică poate fi
primită direct de la linia de contact sau prin intermediul unor aparate
electrice, care au rolul de a modifica parametrii acesteia;
14Văzdăuțeanu, V. ,Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia ”, Timișoara,
1984

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
15-cuplajul cardanic permite t ransmiterea energiei mecanice către
puntea motoare, asigurând o anumită elasticitate a acestei transmisii și
schimbări ale axelor părților cuplate;
roată directoare roată motoare
punte directoarepunte motoare
transmisia
principal ășasiucaroserie
suspensie
elastic ăsuspensie
elastic ă
cuplaj
cardanic dublumotor de
tracțiunepantografLinie de contact
Cale de rulare
Fig. 1.3 Structura de principiu a unui VEM neautonom
-transmisia ,cu rolul modificării parametrilor ene rgiei mecanice
(cuplu, turație, putere);
-puntea motoare ,care constituie atât axa roții motoare ,cât și
elementul care asigură schimbarea axei de rotație;
-roata motoare este acea roată a vehiculului care ,prin fenomenul de
aderență, asigură deplasarea vehiculului pe calea de rulare;
-puntea directoare și roata directoare au rol similar cu cel al punții și
roții motoare, cu deosebirea că nu participă la transmiterea forței motoare, în
schimb participă la susținerea carcasei și șasiului cu toate elemente le
montate pe acestea.
Instalația electrică a vehiculului electric motor preia energie de la linia
de contact, pe care o transformă cu pierderi minime, printr -un lanț mai scurt
sau mai lung, și o distribuie ,la parametrii necesari, motoarelor electrice.
Acestea transformă energia electrică primită în energie mecanică, necesară
deplasării VEM și a vagoanelor pe care le tractează.

Tracțiune electrică
161.3. Avantajele și dezavantajele transportului utilizând tracțiunea
electric ă
Transportul care utilizează t racțiunea electrică are o serie de avantaje ,
dar și dezavantaje, față de alte sisteme. Prezentarea avantajelor acestora se
poate face:
a.raportându -se la alte modalități de transport feroviar;
b. raportându -se la transportul cu cale neghidată (în general pe
pneuri –transport rut ier);
c.raportându -se la transportul urban.
a.1.Avantajele transportului care utilizează tracțiun eaelectric ă
comparativ cu alte modalități de transport feroviar:
-utilizarea mai rațională a resurselor energetice. Energia electrică
produsă în centrale ele ctrice de mare putere este obținută cu randament
mare, din resursele locale, care în acest fel sunt valorificate superior;
-utilizarea energiei electrice contribuie la economii de transport. În
locul cantităților de combustibil lichid sau solid necesare furnizării energiei
pentru deplasarea vehiculului , se pot transporta mărfuri sau pasageri;
-utilizarea energiei electrice conduce la mărirea capacităților de
transport;
-creșterea posibilității de a fi instalate la bordul unui VEM puteri
unitare mari d e până la (8÷10) MW, pe o singură locomotivă;
-utilizarea locomotivelor electrice oferă o mai mare siguranță în
oprirea trenurilor. Astfel, pe lângă frânarea mecanică, se pot utiliza două
sisteme de frânare electrică, și anume frânarea reostatică și frân area
recuperativă. Frânarea reostatică poate oferi o sursă de căldură suplimentară,
pentru trenurile de călători, prin amplasarea judicioasă a reostatelor de
frânare. Frânarea recuperativă permite recuperarea unei cantități
considerabile de energie, care e ste debitată în linia de contact (LC). Ambele
metode de frânare electrică contribuie la reducerea uzurii bandajelor și
saboților de frânare , concomitent cu reducerea distanței de frânare ;
-creșterea vitezei în traficul feroviar de călători și marfă;
-eliminarea timpilor și instalațiilor necesare întoarcerii locomotivelor,
prin faptul că acestea au cabine de comandă la ambele capete;
-reducerea sau chiar eliminarea poluării atmosferei ,cu efecte benefice
atât asupra personalului din tren, cât și asupra regiunilor traversate de cale a
ferată;
a.2.Dezavantajele transportului care utilizează tracțiunea electrică
comparativ cu alte modalități de transport feroviar :
-tracțiunea electrică necesită un volum important de investiții pentru
construirea liniei d e contact, a substațiilor de tracțiune, a sectoarelor de
întreținere etc;

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
17-introducerea disimetriei în sistemul electroenergetic de transport,
prin faptul că locomotivele electrice sunt mari consumatoare monofazate de
energie electrică;
-apariția poluăriideterminat e de câmpurile electromagnetic e, cu
efecte nocive asupra personalului de exploatare a locomotivelor electrice și
a personalului de întreținere din zona căilor ferate electrificate ;
-existența pericole lorde electrocutare a personalului care nu respectă
regulamentele specifice lucrului în zona căii ferate electrificate;
Avantajele și dezavantaje le prezentate au în vedere și tra ficul de
călători sau mărfuri. Astfel, în Fig. 1. 4este prezentată dependența
cheltuielilor de exploatare pe un kilom etru de linie, (Ce), în funcție de
volumul traficului de călători15.
Fig. 1.4 Variația cheltuielilor de exploatare în funcție de volumul de trafic pentru
trei tipuri de tracțiune feroviară
b.1.Avantajel etransportului care u tilizează tracțiunea electrică
comparativ cu transportul rutier:
-limita volumului de transport este incomparabil mai mare;
-deteriorarea căilor de rulare este mai redusă;
-traficul fiind dirijat, nu este influențat de blocaje;
-locurile de parcare sun t triajele existente, planificate riguros;
-influența condițiilor meteorologice este mai redusă;
-inexistența accidentelor determinate de derapaje, alunecări, frânări
necontrolate, din vina participanților la trafic, etc.;
-posibilitatea pornirii și opr irii confortabile;
-permisivitatea mai mare privind transportul demărfuri periculoase ;
-posibilitatea utilizării transportului containerizat;
-întârzieri ale transportului mai reduse;
15Onea, R. ,Construcția, exploatarea și întreținerea inst alațiilor fixe de tracțiune electrică , Editura
ASAB, București, 2004

Tracțiune electrică
18-eficiență economică crescută, mai ale spentru transporturile pe
distanțe mari;
-existența informațiilor precise ale costurilor transporturilor,
indiferent de tipul operatorului de transport;
-existența unei garanții și securități crescute a persoanelor și
mărfurilor transportate;
-utilizarea mai eficientă a timpului d e transport de către călători;
-existența unui confort sporit a lcălătorilor transportați;
b.2.Dezavantajel etransportului care utilizează tracțiunea electrică
comparativ cu transportul rutier:
-limitarea transporturi loragabaritice;
-eficiență econo mică scăzută pentru distanțe scurte;
-imposibilitatea realizării unor livrări din poartă în poartă ,cum poate
oferi transportul rutier;
-limitarea transportării mărfurilor perisabile (fructe, legume, animale,
păsări);
Subliniem că transport ulrutier ofer ă o mai mare flexibilitate decât
oferă transportul feroviar .Nefiind programe fixe,transport ulrutier se poate
efectua în orice moment ,oferind confort clientului. Vehiculul rutier poate fi
deviatpealte rute , în caz de blocaj sau accident.
c.Avantajel eși dezavantajel etransportului care utilizează
tracțiunea electrică comparativ cu alte modalități de transport urban
Avantajele și dezavantajele prezentate mai sus se regăsesc și în
transportul urban, ponderea acestora fiind însă diferită.
Astfel, în lo calitățile urbane, pentru transportul în comun, se pot folosi
următoarele mijloace de transport:
-electrice (tramvai, troleibuz, metrou);
-neelectrice (autobuz, microbuz).
Troleibuzul prezintă zgomot mult mai redus decât un tramvai, dar
prezența pneurilo r îl face vulnerabil pe vreme nefavorabilă și pe carosabil
accidentat. Un deranjament pe traseul troleibuzului nu împiedecă circulația
celorlalte vehicule de acest tip, conectate la aceeași linie de contact,
necesitând însă manevre inconfortabile pentru de pășirea vehiculului defect.
Troleibuzele articulate de mare capacitate permit transportarea a 5000÷6000
călători pe oră, în fiecare direcție de mers, adică de circa două ori mai mulți
călători decât permit liniile de autobuze.
Tramvaiul este o sursă de zg omot considerabilă, o defecțiune a unui
vehicul împiedică alte vehicule să mai circule, dar este un mijloc de
transport foarte sigur pe vreme nefavorabilă. Modernizarea ramelor de
tramvai și a liniei poate reduce nivelul de zgomot al tramvaiului, subnivel ul
de zgomot produs de celelalte mijloace de transport în comun. Capacitatea
de transport a unui t ramvai este mai mare decât în cazul utilizării
troleibuzului sau autobuzului. Când numărul de persoane transportate este

Capitolul 1. Noțiuni despre tra cțiunea electrică
19mare și investiția este deja recupera tă, transportul utilizând tramvaiul este
cel mai ieftin.
Autobuzul, microbuzul permit o mare libertate în deplasare, un orar
flexibil, opriri și porniri uș oare. Faptul că acestea utilizează motoare cu
ardere internă constituie o sursă considerabilă de polu are, mai ales în orașele
cu circulație intensă. Prezența pneurilor face autobuzele și microbuzele
vulnerabile la vreme nefavorabilă și pe carosabil accidentat.
Metroul constituie ,pentru marile orașe ,cel mai sigur și rapid mijloc
de transport, dar necesit ă investiții majore. Metrourile au capacitatea de a
transport ade la 20.000 la60.000 călători pe oră, în fiecare direcție de mers,
cu o viteză comercială de cel puțin 25 km/h. Automatizarea pornirilor și
opririlor metroului face din acesta și un mijloc co nfortabil de transport.
„În prezent, tendința actuală este de dezvoltare a sistemelor de
tracțiune electrică atât la suprafață ,cât și în subteran. Ca exemple se
reamintesc: tunelul de sub Canalul Mânecii cu două galerii principale de 50
km (câte una pentr u fiecare sens de mers ), care leagă Franța de Anglia ,și
tunelul Seikan, submarin de 53,8 km care în Japonia leagă insulele Honshu
și Hokkaido. Ambele legături sunt realizate cu vehicule cu tracțiune
electrică16.
Construcția tunelului Seikan a avut loc într e anii 1964 și 1983. Au
lucrat 13,8 milioane de persoane. S -au folosit 168.000 tone de oțel, 1.276
km de cabluri electrice, 1.740.000 m3de beton. În Fig. 1.5 este prezentat
profilul tunelului Seikan, fiind indicată și adâncimea la care se află, față de
fundul,respectiv suprafața mării17.
Fig. 1.5 Profilul tunelului Seikan
Tunelul Seikan are două căi de rulare: una pentru trenurile rapide
Shinkansen șialta cu ecar tament îngust ( 1.067 mm ) șia dev enit operațional
în martie 1988.
16Nicola, D.A., Cismaru D.C .,Tracțiune Electrică Fenomene, modele soluții, vol I, Editura SITECH,
Craiova, 2006
17http://ro.wikipedia.org/wiki/Tunelul_Seikan

Tracțiune electrică
20C a p i t o l u l 2.P R I N C I P I I D E B A Z Ă A L E
T R A C Ț I U N I I E L E C T R I C E
2.1.Ecuația fundamentală a mișcării liniare și de rotație a vehiculelor
electromotoare
Considerăm că un vehicul electric motor (VEM ) este ansamblul de
mai multe vehicule legate între ele, formând un convoi, din care cel puțin
unul este motor. Facem această convenție pentru a putea aplica legile
mecanicii referitoare la deplasarea întregului convoi.
Deplasarea unui vehicul electric mot or presupune existența unei căi de
rulare și a unei forțe de tracțiune. Datorită acestora au loc mai multe tipuri
de mișcări mecanice:
-o mișcare utilă de translație a întregului vehicul, în lungul căii de
rulare;
-diferite mișcări de rotație, cu viteze unghiulare diferite, efectuate de
rotoarele motoarelor electrice de tracțiune, de osiile și roțile VEM -ului, de
angrenajele transmisiilor etc;
-diferite mișcări oscilatorii amortizate și eventual șocuri rezultate din
interacțiunile interne, din comport amentul sistemelor de suspensie și din
cauza interacțiunii VEM cu neregularitățile căii de rulare18.
Dintre aceste mișcări, singura care asigură deplasarea VEM -ului pe
calea de rulare este mișcarea utilă de translație.
Mișcarea VEM -ului pe calea de rulare nu e ste o mișcare uniform
liniară, ci mai mult este o mișcare dinamică (accelerată sau frânată), din
cauza deselorporniri și frânări, accelerări și decelerări, determinată de mai
multe forțe:
-forța de tracțiune,tF
, dezvoltată de motoar ele de tracțiune, MT;
-forțele de rezistență, ∑rF
, determinate de mai multe cauze, dar care
se opun mișcării;
-forța de frânare mecanică,fmF
, strict necesară în tracțiunea electrică,
separat sau împreună cu frâna rea electrică, dezvoltată de MTîn regim de
frânare.
Rezultanta acestor forțe este forța dinamică sau forța de accelerare,
18Nicola, D.A., Cismaru D.C .,Tracțiune Electrică Fenomene, modele soluții, vol I, Editura SITECH,
Craiova, 2006

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
21aF
,dată de relația:
t aF F
(∑rF
+fmF
) [N] (2.1)
Această forță asigură deplasarea vehiculului cu viteza vși, conform
legii a II -a lui Newton, asigură accelera țialiniară a, dată de relația :

dtvdmam Fr r a
 [N] (2.2)
În această relație, mreste masa raportată sau echivalentă a VEM, care
rezultă din însumarea maselor elementelor în mișcare de translație ,mtrși
maselor echivalente ale elementelor în mișcare de rotație, mrot:
rot tr r m m m [kg] (2.3)
Masa echivalentă, mr,aVEM este, de regulă, o mărime mare, ceea ce
determină o inerție mare, și în consecință și o forță dinamică,aF
, de valoare
mare. Drept urmare ,desfășurarea proceselor dinamice se face lent.
Forțadinamică,aF
, înprocesul de pornire, este mult mai mare decât
forțele de rezistență, ∑rF
, care se opun mișcării și ,în primă aproximație,
acestea din urmă pot fi neglijate. Puterea motoarelor de tracțiune trebuie
astfel determinată, încât forța dezvo ltată de ele,tF
, să compenseze forța
dinamică.
Cum în procesul de pornire, forța de frânare mecanică,fmF
, este nulă,
din relațiile (2.1) și (2.2) rezultă:
am F Fr a t
 [N] (2.4)
Tot datorită masei echivalente de valoare mare, diagrama de mers
(Fig. 2.1.) (diagrama parcursurilor) conține ,pe lângă cele trei faze clasice
(pornire -p, mers staționar –msși frânare –fpână la oprire), încă o fază –
mersul lansat –ml, datorat tocmai inerției mari a VEM -ului. În faza
mersului la nsat, motoarele
de tracțiune sunt
deconectate19.
La pornire , intervalul
(0÷t 1), VEM -ul pleacă din
starea de repa us, cu
accelerație constantă, deci
cu viteză proporțională cu
timpul, care crește până la
viteza staționară vs. În
acest interval, forța de
19Fransua, A., Măgureanu, R. ,Mașini și acționări electrice –elemente de execuție, Editura tehnică,
București 1986

Tracțiune electrică
22tracțiune este:
tF
=aF
>∑rF
(2.5)
La mersul staționar ,intervalul (t 1÷t2),viteza este constantă, v = v s,
cuplul dezvoltat de motoare este redus, asigurând o forță de tr acțiune redusă
necesară acoperirii forțelor de rezistență , dată de relația:
tF
=∑rF
(2.6)
iarfmF
= 0. Accelerația fiind zero, rezultă că și forța dinamică,aF
este nulă.
La mersul lansa t, intervalul (t 2÷t3), motoarele VEM -ului sunt
deconectate de la linia de contact LC, ( 0tF
), frâna mecanică nu intervine,
( 0fmF
), mișcarea are loc în virtutea inerției și din relația (2.1) rezultă:
aF
=-∑rF
(2.7)
Forța de accelerație negativă determină o accelerație negativă, a< 0,
(numită decelerație) și are drept consecință o ușoară reducere a vitezei.
Menținerea îndelungată a acestui regim poate conduce la oprirea
VEM -ului, însă, într -un timp îndelungat și pe o distanță , de asemenea ,foarte
mare . Timpul și distanța de oprire prin acest regim depind și de configurația
căii de rulare CR.Pe o rampă, aceste mărimi scad, în vreme ce pe o pantă
acest e mărimi cresc încă, putând determina o viteză constantă de deplasare ,
și procesul de oprire prin acest regim este imposibil.
La frânare ,intervalul (t 3÷t4),trebuie să intervină un cuplu de frânare
(o forță de frânare), de natură electrică, mecanică sau combinată, care
împreună cu forțele de rezistență determină o forță dinamică negativă, dată
de relația:
t a F F
∑rF
fmF
 [N] (2.8)
Această forță dinamică, conform relației (2.2), determină o decel erație
mare, ceea ce conduce la scăderea vitezei VEM -ului până la valoarea zero,
când trebuie deconectate motoarele de tracțiune (dacă s -a folosit frânarea
electrică sau combinată).
Semnul minus pentru forțele din dreapta relației (2.8) are în vedere
faptu l că sensul acelor forțe este opus sensului de deplasare.
Masa echivalentă mrpoate fi calculată ,dar calculele sunt complexe,
având în vedere multitudinea elementelor în mișcare de rotație. Pentru a
simplifica aceste calcule, masa echivalentă rezultă da că se utilizează masa
reală a vehiculului, mtr,(și elementele în mișcare ade rotație se deplasează
liniar, făcând parte din vehicul) și un coeficient de raportare, γ,subunitar,
corespunzător maselor rotitoare, determinat în funcție de experiența în
proiectarea sistemelor de tracțiune electrică.
Masele elementelor în mișcare de rotație, mrot, se exprimă în funcție
de masa elementelor în mișcare de translație, cu relația:

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
23tr rot m m [kg] (2.9)
Relația (2.3) devine:
tr tr tr r m m m m    1 [kg] (2.10)
Noul coeficient (1+ γ)se numește coeficient global de masă sau de
inerție și se indică pentru fiecare tip de vehicul20:
-pentru troleibuze, (1+γ) = 1,13÷1,15;
-pentru vagoane remorcă, (1+ γ) = 1,04÷1,08;
-pentru vagoane moto are, (1+ γ) = 1,1÷1,18;
-pentru locomotive cu șase motoare, (1+ γ) = 1,2÷1,4.
Utilizând masa mtr, (care este o masă de calcul ) rezultată din relația
(2.10),ecuația fundamentală a mișcării liniare devine:
tF
(∑rF
+fmF
) = (1+ γ)·mtr·
dtvd
[N] (2.11)
Această ecuație este utilizată în diferite calcule de tracțiune.
2.2. Forț elede rezistență care se opun la înaintarea VEM
Forțele de rezistență ,care se opun înaintării VE M, notate cu ∑rF
, au
următoarele caracteristici:
-sunt considerate pozitive, prin convenție, dacă sensul lor este opus
sensului mișcării. Ele trebuie echilibrate prin forța de tracțiune,tF
;
-sunt prezente pe t oată durata mișcării;
-au rezultantă care acționează pe direcția mișcării utile;
-au mărimea necontrolabilă de pe VEM.
Forțele de rezistență se pot clasifica în două grupe:
-forțe de rezistență principale , având rezultanta notată curpF
;
-forțe de rezistență suplimentare , având rezultanta notată cursF
.
Fiecare din aceste grupe includ mai multe tipuri de forțe.
2.2.1 Forțele de rezistență principale
În această categorie de forțe de rezistență sunt incluse toate forțele de
rezistență care acționează asupra VEM -ului, în toate regimurile de mers, la
deplasarea acestuia pe plan orizontal (în palier) și în linie dreaptă
(aliniament). Ele depind de tipul constructiv al VEM, al căii de rulare, de
tehnologiile util izate în realizarea lagărelor, de condițiile meteorologice etc.
Se disting următoarele tipuri ale forțelor de rezistență principale:
20Ciuru, T. ,Tracțiune Electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

Tracțiune electrică
24a.Forțe de rezistență datorate frecărilor din lagărele osiilor,1rpF
În timpul rulării roții pe o ca le de rulare, în fiecare lagăr apar e câte o
forțătangențial ăde frecare,fT
,sub acțiunea greutății pe lagăr ,fG
, modulul
acesteia fiind dat de relația:
f f G T [N] (2.12)
Coeficientul subunitar μeste coeficientul de frecare dintre lagăr și
osie.
Forța de frecare,fT
, determină un cuplu rezistent, Mf, al cărui modul
este dat de relația:
2 2dGdT Mf f f   [N·m] (2.13)
undedeste diametrul osiei.
Acest cuplu poate fi înlocuit cu un
cuplu determinat de două forțe,1rpF
,
egale și de sens opus, una aplicată în
centrul de rotație, O, iar cealaltă ,aplicată
în punctul de contact, A, dintre roată și
calea de rulare (Fig. 2.2) .
Din egalitate acelor două cupluri,
exprimată prin relația:
12 2rp fD dF G     [N·m] ( 2.14)
rezultă expresia forței de rezistență,1rpF
,
corespunzătoare frecării dintr -un singur
lagăr, rapo rtată la punctul de contact A.
Pentru toate lagărele întreg ului VEM, care are greutatea totală pe
calea de rulare (G = m tr· g),modulul forțeide rezistenț ăde frecare totală
din lagăre,1rpF,rezultă :
1rp trdF m gD    [N] (2.15)
În cazul vehiculelor feroviare, raportul diametrelor roții,d/D,(d–
diametrul osiei, D–diametrul bandajului roții) este cuprins în intervalul
1/8÷1/10. Având în vedere că valoarea medie a coeficientului de frecare μ
este d e circa 0,01, modulul rezistenț eiprincipal edatorată frecărilor din
lagăre poate fi considerată ca o valoare constantă, dată de relația:
10,001rp trF m g   [N] (2.16)

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
25Coeficientul de frecare μdepinde de mai mulți fact ori21:
-presiunea dintre cuzinet și fus;
-sistemul de ungere și calitatea lubr ifiantului;
-tehnologia de construcție și gradul de prelucrare a suprafețelor de
contact;
-natura materialului de antifricțiune folosit;
-turația fusului;
-temperatura mediu lui ambiant;
-distanța parcursă fără oprire și durata staționărilor.
b.Forțe de rezistență datorate rostogolirii roții pe șină,2rpF
Rularea roților pe șină nu este ca
rostogolirea unui cerc pe o dreaptă.
În timpul rostogolirii roții pe calea
de rulare, a pare o deformație elastică atât a
roții,cât și a șinei, având drept consecință
o mică ridicare a șinei în fața roții . În
consecință ,apare și o deplasare a
punctu lui de atac a forței de reacți e,N
,
(determin atăde greutatea transmisă de la
roată la șină ), în sensul de înaintare, față
de verticala din axa de rotație, până în
punctul B(Fig. 2.3) .
Cele două componente ale forței de
reacție,fG
șirpF
,determină ,față de
punctul de contact B, momente de rotație, a căror egalitate este definită de
relația:
2f rpDG s F    [N·m] (2.17)
Din această relație rezultă expresia modulului forței de rezistență,rpF
,
corespunzătoare rostogolirii roții pe șină, raportată la punctul de contact B:
2f
rps GFD  [N] (2.18)
Pentru toate roțile întregului VEM, care are greutatea totală pe calea
de rulare ( G = m tr· g),modulul forțeide rezistenț ădatorată rostogolirii
roților pe calea de rulare,2rpF,rezultă:
22
rp trsF m gD   [N] (2.19)
21Văzdăuțeanu, V., Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia ”, Timișoara,
1984

Tracțiune electrică
26Mărimea sare valori între 0,1÷0,2 mm. Pentru o roată cu un diametru
D=1000 mm, rezultă u rmătoarea exp resie pentru modulul forțeide
rezistență datorată rostogolirii roților:
4
22 4 10rp trF m g     [N] (2.20)
c.Forțe de rezistență datorate alunecărilor dintre roată și calea de
rulare,3rpF
Rostogolirea ro ților pe calea de rulare este însoțită și de alunecări care
determină forțe de rezistență de frecare. Datorită greutății corespunzătoare
unei roți, c ontactul între roată și calea de rulare nu se face într -un punct, ci
pe o suprafață ovală de câțiva mm2. Mărimea suprafeței de contact, depinde
de rigiditatea materialelor din care sunt confecționate ro ata, respectiv calea
de rulare.
La viteze mici sau după un timp mai îndelungat de staționare,
supraf ața de contact este mai mare, iar la viteze mai mari, supraf ața de
contact este mai mică ,deoarece timpul este insuficient pentru ca deformarea
să se producă complet.
Acest fenomen de deformare a roții și a căii de rulare este mai ușor de
observat la vehiculele pe pneuri ,la care suprafața de deformare este cu at ât
mai mare ,cu cât presiunea în pneu este mai mică.
În tracțiunea feroviară, alunecarea datorită fenomenului expus este
dependentă de mai mulți factori ,din care se amintesc:
-conicitatea bandajului;
-inegalitatea diametrelor roților montate pe aceea și osie;
-mișcarea oscilatorie.
Conicitatea bandajului este necesară pentru a egaliza ,pe cât posib il,
spațiile parcurse de cele două roți ale unei osii, pe porțiunile în curb e ale căii
de rulare. Datorită acestei conicități se produce, odată cu rostogo lirea roții
pe șină, și o alunecare, deoarece compensarea nu este perfectă sau roțile se
sprijină pe suprafețe de diametre diferite ale bandajului.
Inegalitatea diametrelor roților montate pe aceeași osie se datore ază
unei strujiri necorespunzătoare, cali tății diferite a materialului din care sunt
confecționate, repartizării neuniforme a greutăților în timpul transportului,
uzurilor inegale etc.
Mișcarea oscil atorie este determinată și de cauzele mai sus amintite ,
dar și de imperfecțiunea căii de rulare, în special de variații ale
ecartamentului.
Cuantificarea forței de rezistență datorat ăalunecării este dificilă,
motiv pentru care se determină pe cale experimentală .
d.Forțe de rezistență datorate șocurilor care se produc între roată și
calea de rulare ,4rpF
La trecerea roților peste joante (legături între șine prin eclise), din

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
27cauza loviturilor primite, viteza de înaintare a roții tinde să scadă, în timp ce
VEM continuă să se deplaseze cu viteza anterioară producerii șocului22.
Diferența de accelerații care apare provoacă lovituri preluate de
elementele elastice dintre p erechile de roți și cadrul, respectiv cutia
vehiculului ,conducând la consumarea unei părți din energia cinetică a
acestuia .
Șocuri pot să apară și ca urmare a lo virilor între tampoane, a
neregularității căii de rulare, a locurilor plane de pe suprafețele de rulare ale
bandajelor etc. Și aceste rezistențe sunt greu de cuantificat separat, motiv
pentru care sunt cuprinse, în general, în relații empirice ,verificate pe cale
experimentală.
e.Forțe de rezistență datorate aerului,5rpF
Rezistența aerului se
manifestă pe suprafața frontală și
pe suprafețele laterale ca un efect
de fr ânare ,iarîn partea din spate
a VEM se manifestă prin
aspirație (Fig. 2.4). Această
rezistență este prezentă chiar
dacă viteza aerului față de sol
este nulă (absența vântului).
Forța de rezistență datorată
aerului depinde de pătratul
vitezei relative a acestuia, față de
VEM.
Când există vânt, viteza
aerului nu mai este n ulă, efectul
ei fiind mai mare. Cel mai
defavorabil caz este atunci când
vântul este lateral, din față ,la un
unghi de 20ș÷22ș ,față de calea
de rulare.
La vitezele obișnuite ale
trenurilor de călători, forța de
rezistență datorată aerului
constituie terme nul cel mai
important la mersul în palier.
Pentru reducerea acestei
forțe de rezistență se acordă o
22Văzdăuțeanu, V. .,Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia ”, Timișoara,
1984
vvva
Fig.2.4Definirea re zistenței aerodinamice

Tracțiune electrică
28atenție deosebită la forma carenajelor VEM și, în special, prelucrării
suprafețelor sau a scobiturilor care provoacă vârt ejuri și turbioane.
În Fig. 2.5 es te evidențiată forța de rezistență pe unitatea de suprafață,
în funcție de viteza VEM, pentru diferite forme ale carenajului VEM.
Cuantificarea separată a acestor rezistențe este dificilă, motiv pentru
care sunt cuprinse în relații stabilite pe baza încer cărilor din laboratoare, în
funcție de viteze și forma carenajului VEM.
Deoarece toate rezistențele prezentate sunt cuantificate aproximativ
prin relațiile mai sus scrise, în practică au fost propuse relații empirice, care
sunt de fapt funcții de gradul 2 , de viteza VEM, ai căror coeficienți se
determină pe cale experimentală.
Forma generală a unei relații de apreciere a modulului forței de
rezistență principală,rpF, este:
 2
rp trF a b v c v m g       [N] (2.21)
unde a,bșicsunt coeficienți constanți, stabiliți prin cercetări
experimentale, pentru diferite tipuri de VEM, având forme și dimensiuni
diferite.
Cei trei coeficienți corespund forțelor de rezistență principale
prezentate, astfel:
-acorespunde rezistențe lor determinate de frecările în lagăre,
frecărilor de rostogolire a roților pe cale și nu depinde de viteză;
-bcorespunde rezistențelor determinate de frecarea de alunecare,
ruliu, șerpuiri ale căii de rulare, oscilațiilor și depinde de viteză;
-ccorespunde rezistențelor determinate de rezistența aerului și
depinde de pătratul vitezei23.
Se obișnuiește ca forțele de rezistență principale să nu se exprime în
unități absolute, ci în unități relative, raportând valorile rezultate din relația
(2.21) la 1 kN sau la 1 t, rezultând:
2 rp
rp
trFf a b v c vm g     [N/kN] (2.22)
sau
2 rp
rp
trFf a b v c vm      [N/t] (2.23)
Pentru o locomotivă de 80 t, când viteza se exprimă în km/h, relația
(2.22) conduce la:
21 0,007 0,00025rpf v v     [N/kN] (2.24)
Pentru o locomotivă de 120 t, în aceleași condiții, relația (2.22)
conduce la:
23Cantemir, L ., Oprișor, M., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1971

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
2921,5 0,011 0,00025rpf v v     [N/kN] (2.25)
Pentru troleibuze, relația (2.22) se scrie astfel24:
212 0,004rpf v   [N/kN] (2.26)
Pentru tramvaie, relația (2.22) se scrie astfel:
 25 7 0,0031 0,0061rpf v     [N/kN] (2.27)
Pentru trenurile de călători de viteză normală, relația (2.22) se scrie
astfel:
 21,25 2 0,016 0,025rpf v     [N/kN] (2.28)
Pentru trenurile de mare viteză, cu o carenare frontală și laterală
specială, atât pentru locomotive cât și pentru vagoane, care permit o
micșorare cu 70%÷80% a forțelor aerodinamice, relația (2.22) devine:
  2
0,6 1,5 0,007 0,022 0,0125 0,01710 10rpv vf           [N/kN] (2.29)
2.2.2 Forțele de rezistență suplimentare
În această categorie de forțe de rezistență sunt incluse toate forțele de
rezistență care acționează asupra VEM -ului, în afara regimurilor normale de
mers, și anume atunci când VEM se deplasează pe pla n înclinat, în curbe, în
condiții meteorologice dificile sau când asupra VEM acționează un vânt cu
o viteză considerabilă.
Dintre aceste forțe suplimentare, rezistența datorată declivității
(înclinațiilor) căii de rulare are ponderea cea mai mare.
a.Forțe de rezistență datorate declivității,1rsF
Declivitatea i[‰] este definită cu relația (vezi și Fig. 2.6) :
1000 1000 1000B Ah h hi tgAB AB     [‰] (2.30)
La valori mici ale unghiului α, se poate considera că tgα=sin α , deci:
1000 sini    [‰] (2.31)
Forța de rezistență datorată declivității se poate scrie :
1 sin1000rs tr triF m g m g        [N] (2.32)
Dacă1rsFse exprimă în [N] ,iarmtr·gîn [kN], rezultă relația folosită în
calcule practice:
1rs trF m g i   [N] (2.33)
Dacă VEM se află pe rampă, adică viteza , în Fig. 2.6, are sensul notat
cu (1), forța de rezistență dată de relațiile (2.32) sau (2.33) este considerată
24Ciuru, T. ,Tracțiune Electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

Tracțiune electrică
30pozitivă, iar dac ă VEM se află pe pantă, adică viteza are sensul notat cu (2),
(Fig. 2.6), forța de rezistență dată de relațiile (2.32) sau (2.33) este
considerată
negativă.
În practică,
declivitatea i[‰]
poate fi înțeleasă
astfel: fiecărei
distanțe de 1000 m
pe orizont ală îi
corespunde 1 m pe
verticală.
Raportând
valoarea din relația (2.33) la 1 [kN], rezultă forța de rezistență relativă la
declivitate, dată de relația:
1
1 1000rs
rs
trFf tg im g    [‰], [N/kN] (2.34)
unde semnele + și –se iau în concorda nță cu cele mai sus precizate.
b.Forțe de rezistență datorate mersului în curbe,2rsF
La mersul în curbe,
roțile VEM execută ,pe
lângă o mișcare de
rostogolire, și o mișcare de
rotație a vehiculului față de
centrul curbei.
Aceasta face ca între
bandaje și șine , precum și în
crapodină –la vehiculele cu
boghiuri (Fig. 2.7), să aibă
loc frecări de alunecare care
determină mărimea forței de
rezistență la mersul în
curbe.
Dacă Reste raza
curbei căii de rulare, în metri, forța de rezis tență la mersul în curbă se poate
determina orientativ, cu relația25:
1
2
2rs trkF m gR k  
[N] (2.35)
unde k1șik2se iau din tabelul 2.1.
25Văzdăuțeanu, V. ,Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia ”, Timișoara,
1984
hA
hBh

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
31Tabelul 2.1
Nr.
crt.Tip ecartament [mm] k1 k2
1 Ecartament norm al (1435 mm) 550 40
2 Ecartament de 1000 mm 400 20
3 Ecartament de 700÷75 0 mm 300 10
4 Ecartament de 600 mm 200 5
Deoarece forțele de rezistență principale ,precum și forța de rezistență
suplimentară datorată declivităților au fost exprimate și în unit ăți relative,
adică [N/kN], relațiile (2.22)÷ (2.29), forța de rezistență suplimentară
datorată mersului în curbă va fi exprimată și în unități relative.
Raportând valoarea din relația (2.35) la 1 [kN], rezultă forța de
rezistență relativă determinată de me rsul în curbă:
2 1
2
2rs
rs
trF kfm g R k  [N/kN] (2.36)
2.2.3 Forța de rezistență totală opusă mersului
În unități relative, forța de rezistență totală opusă mersului este dată de
relația:
2 r rp rsf f i f   [N/kN] (2.37)
Forța de rezistență totală opusă mișcării se poate determina
experimental, prin folosirea unui vagon dinamometric prevăzut cu
instrumente de înregistrare.
La vehiculele cu tracțiune electrică, există o posibilitate mai ușoară de
a dete rmina forța de rezistență totală opusă mersului, prin înregistrarea
curentului motoarelor de tracțiune, atunci când viteza vehiculelor este
constantă. În această situație, forța de tracțiune este egală cu suma forțelor
de rezistență opuse mișcării, relații le (2.6) și (2.37). Este posibilă, de
asemenea, determinarea forței de rezistență totală opusă mersului, din
mișcarea vehiculului prin inerție, cu motoar ele deconectate (mersul lansat ).
Cunoașterea forțelor rezistente este necesară atât pentru calculul f orței
de tracțiune, la vehiculele existente, cât și pentru proiectarea noilor tipuri de
vehicule electrice motoare26.
Datorită maselor, vitezelor, accelerațiilor și inerțiilor mari ale VEM,
motoarele de tracțiune se proiectează pentru etapele grele ale dia gramelor de
mers, adică pentru sarcinile dinamice principale ale mișcării accelerate –
pornirea și frânare a. De aceea ,pentru calculul puterii acestor motoare se
26Văzdăuțeanu, V. ,Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia”, Timișoara,
1984

Tracțiune electrică
32folosește ecuația fundamentală a mișcării utile accelerate.
Exemplu de calcul:
Considerăm un troleibuz cu masa de 10 t care trebuie să dezvolte o
accelerație de 1, 0m/s2, până la o viteză de 26 km/h pe o rampă cu o
declivitate i=70‰ , fără curbe ,și să învingă o forță de rezistență specifică
principală frp=120 N/t.
Să se calculeze puterea și tur ația motorului de tracțiune necesar
acestui troleibuz ,știind că:
-diametrul roții D=1,07 m =2·Rr;
-raportul de transmitere a angrenajului ir=11,41;
-randamentul reductorului este ηr=0,9.
Din relația (2.11) deducem forța de tracțiune în ipoteza că forța de
frânare mecanicăfmF este nulă și folosind relația (2.37), (când frs2=0),
rezultă:

31
10 10 1,13 1,15 1,0 120 70 10 13027 13227[ ]t tr rp trF m a f i m
N       
         (2.38)
Luăm în considerare valoarea cea mai mare pentru a asigura datele
cerute ,în situația cea mai dezava ntajoasă, când  1 1,15  ,șialegem
pentru forța de tracțiune valoarea Ft=13227 N=13,227 kN.
Puterea P, necesară motorului pentru a dezvolta o astfel de forță,
corespunzătoare vitezei maxime vmax=26 km/h = 26000/3600 = 7,22 [m/s],
secalculează cu relația :
max 13227 7, 221061090,9t
rF vP    [W] (2.39)
adică 106,1P [kW] (2.39.a)
Turația necesară motorului se calculează folosind relațiile:
max max 6019,112mot r roat ă r r
rv vn i n i iR D       [rot/min] (2.40)
Rezultă deci
7,2219,11 11,41 14711,07motn    [rot/min] (2.40 .a)
În consecință, un motor de 110 kW cuo turație de 1500 rot ./min.
asigură datele cerute pentru troleibuz.
2.3. Fenomenul de aderență și caracteristici lede tracțiune
ale vehiculelor electromotoare
Deplasarea oricărui sistem mecanic este posibilă numai sub acțiunea
unor forțe mecanice exterioare sistemului. Pentru a înțelege modul de

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
33apariție a forței mecanice necesare deplasării VEM trebuie să subliniem că
în componenț a acestuia distingem două categorii de componente:
-componenta activă (locomotivă, cap tractor) , având greutatea Gav;
-componenta pasivă (vagoane tractate, remorcă) ,având greutatea Gpv.
2.3.1 Fenomenul de aderență
Dacă am considera VEM ca un sistem me canic izolat de exterior,
(suspendat față de calea de rulare, când greutatea sa este compensată de
forța de reacție a suportului), cuplurile motoarelor sale de tracțiune ,
transmise roților motoare ,nu ar produce decât interacțiuni interne ,care nu
pot modi fica poziția centrului de masă a acestuia. Cuplul Mmalmotoarelor
de tracțiune MTeste transmis prin reductoare roților motoare RM, însă acest
cuplu este interior în raport cu vehiculul și ,sub acțiunea lui, în lipsa
contactului cu CR, roțile se rotesc cuviteza unghiulară Ωr=Ω m/ irîn jurul
axei, fără a transmite vehiculului o mișcare de translație. O astfel de situație
se regăsește în practică, când un vehicul pe pneuri se află pe o suprafață
netedă cu polei.
Rezultă că forțele de tracțiune apar în zon ele de contact între roțile
motoare și calea de rulare. Aceste zone de contact sunt singurele locuri în
care VEM interacționează cu calea de rulare.
În situația reală, sub acțiunea greutății componentei active a
vehiculului, Gav,și a greutății roț ilor t ractoare ale acestuia ,Gr,are loc un
contact între oroată motoare și calea de rulare, CR, numit contact de
aderență. În acest loc de contact, apare o interacțiune cu caracter de frecare,
care determină o forță exterioară tangențială, numită forță de ade rență
dintre roată și calea de rulare. Prin intermediul acestei forț e, mișcarea de
rotație a roții se transformă
în mișcare de translație a
vehiculului27. De fapt,
aderența este un fenomen
care se produce între roțile
vehiculului și calea de rulare,
producâ ndu-se astfel
mișcarea vehiculului28.
Cuplul motor, Mm,
poate fi înlocuit cu un cuplu ,
Mr, determinat de două
forțe, egale și de sens opus,
una aplicată în centrul de
27Ciuru, T. ,Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979
28http://dexonline.ro/Rr
Ft
FtA Ft0RMMrGav
Ωr
vrvvO
A
Fig.2.8Explicativ ăreferitoare la determinarea
forței de tracțiune

Tracțiune electrică
34rotație, O, notată cutF
, iar cealaltă, aplicată în punctul de c ontact, A,(la
obadă), dintre roată și calea de rulare , notată cu0tF
(Fig. 2.8).
Forța la obadă încearcă să împingă calea către înapoi ,cu o viteză
r r rv R  , opusă vitezei de deplasare a vehiculului,vv 
.Cum acest lucru
este imposibil, vehiculul va fi împins către înainte, cu vitezavv 
.Valoarea
forței0tF
este:
0r
t
rMFR [N] (2.41)
Calea de rulare fiin d fixă, imposibil de deplasat , se opune acestei
forțe, conform l egii a III a lui Newton, cu forța de reacțietAF
, numită forță
de aderență .
0 tA tF F 
[N] (2.42)
În consecință, roata este împinsă de calea de rulare către înainte ,sub
acțiunea forței tangențiale de aderență ,care asigură o deplasare continuă a
punctului de contact A ,ce se comportă ca un centru momentan de rotație.
În regim staționar, când Ωreste constant și dΩr/dt = 0 , forța de
tracțiune de la obadă ,tAF
,este egală cu forța de tracțiune de la osia roții,tF
.
t tAF F 
[N] (2.43)
Această relație rezultă din fapt ul că fiecare punct de pe roată are acee ași
viteză în plan orizontal, și anumevv 
. Din acest motiv, forța de aderențătAF
mai este numită și forță de tra cțiune la obadă.
În regim de accelerare sau decelerare, când dΩr/dt≠ 0 și,în
consecință ,t tAF F 
, pentru a respecta ecuația fundamentală de mișcare,
trebuie să ținem seama și de cuplul dinamic al roții, exprimat în funcție de
momentul total de inerție, JΣ, al părților în mișcare de rotație. Astfel ,
ecuația (2.43) ,în regim d inamic, se scrie astfel:
t tA
rJ dF FR dt   
[N] (2.44)
Echilibrul dinamic exprimat prin relația (2.44) are loc până la o
anumită limită a forței de aderențămaxtAF
, deci atâta timp cât
max t tAF F 
[N] (2.45)
Cât timp este respectată relația (2.45), cuplul motorului transmis roții
motoare este transformat în totalitate în forță tangențială de tracțiune ,care
asigură o mișcare de rostogolire a roții motoare, pe calea de rulare, și o

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
35egalitate a vitezei tangențiale a
roții și a vitezei vehiculului29
(Fig. 2.9 ).
În prima zonă ,OA, forța de
aderență,tAF
,și forța de
tracțiune,tF
, cresc proporțional ,
asigurând u-se accelerarea
vehiculului ,conform ecuației de
mișcare (2.44) . În această zonă
viteza roții, vr,și viteza
vehiculului vv,sunt egale.
În a dou azonă,max tA tAF F 
,
numai o parte din mărimea
cuplului motor este convertită în forță tangențială de tracțiune, iar restu l se
transformă într -o mișcare de alunecare a roții, cu o viteză mai mare decât a
vehic ulului. Cele două viteze nu mai rămân egale, apărând o diferență
numită viteză de alunecare
a r vv v v  [m/s] (2.46)
Apariția mișcări i de alunecare se numește ruperea de aderență între
roată și calea de rulare. Mișcarea de alunecare între roată și calea de rulare
are un coeficient de frecare μmai
mic decât coeficientul de
aderență φ.
Această mișcare, cu frecare
cinetică, are m ai multe consecințe
negative:
-apariția unei forțe de
frecare de alunecare între roată și
calea de rulare ;
-o creștere considerabilă a
uzurii roților;
-o uzură neuniformă a căii
de rulare, determinând neliniaritatea suprafeței de rulare;
-scăderea forței de tracțiune și a vitezei vehiculului , dependentă de
viteza de alunecare (Fig. 2.10);
-consum inutil de energie electrică.
Coeficientul de aderență, φ, (mărime subunitară și adimensională)
dintre roată și calea de rulare, are o importanță deosebită în di mensionarea
sistemelor de tracțiune, deoarece el permite calculul forței maxime de
29Ciuru, T., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979
vr=vvvr

Tracțiune electrică
36aderență,maxtAF
și alforței de tracțiune maxime,maxtF
, care asigură o
mișcare fără alunecare:
max 1000tA avF G    [N] (2.47)
max maxt tAF F [N] (2.48)
Greutatea de aderență Gav(Fig. 2.8) este greutatea componentei active
a vehiculului, raportată la numărul de roți motoare.
Coeficientul de aderență ,φ,poate fi expri mat ca acea parte a greutății
raportate a vehiculului Gav, care constituie forța de aderență maximă sau
forța de tracțiune maximă. El poate fi exprimat în unități relative [N/kN]:
maxtA
avF
G [N/kN] (2.49)
De exemplu, dac ăφ= 0,3 [N/kN] , atunci forța de aderență maximă
este de 300 [N] la fiecare [kN] al greutății Gav.
Coeficientul de aderență ,φ,depinde de mai mulți factori, dintre care
amintim30:
-natura fizică a ansamblului roată –calede rulare (oțel sau cauciuc);
-starea roților (noi sau uzate);
-natura și starea căii de rulare (umedă, us cată, cu pete de ulei, cu
frunze căzute șine, cu nisip etc;
-viteza vehiculului, vv;
-greutatea vehiculului;
-vibrația vehiculului pe verticală.
Spre exemplificare, pent ru cale ferată, dependența coeficientului de
aderență de starea căii de rulare și de viteza vehiculului se exprimă prin
relația empirică:
0
1 0,01vv (2.50)
unde φ0= 0,25, pentru calea ferată umedă și φ0= 0,33 pentru calea ferată
uscată, iar viteza se exprimă în km/h.
Pentru vehiculele cu roți pneumatice, coeficientul de aderență ,φ,este
mai ridicat, dar este puternic influențat de:
-viteza vehiculului;
-presiunea în pneuri;
-natura și starea carosabilu lui;
-starea de uzură a roților;
-temperatura mediului ambiant.
Valorile coeficientului de aderență la contactul pneu –carosabil sunt:
-pentru beton uscat, φ= 0,85;
-pentru beton umed, φ= 0,6;
30Ciuru, T., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
37-pentru asfalt uscat, φ= 0,55÷0,65;
-pentru as falt umed, φ= 0,4;
-pentru carosabil acoperit cu zăpadă, φ= 0,2÷0,3;
-pentru carosabil acoperit cu polei sau cu gheață, φ= 0,05÷0,15;
În calculele de tracțiune, valorile coeficientului de aderență se aleg în
funcție de recomandările experimentale, pentru diferitele tipuri de vehicule.
De exemplu:
-pentru transportul terestru cu roți metalice, φ= 0,15÷0,17;
-pentru metrou, φ= 0,2÷0,22;
-pentru vehicule cu pneuri, φ= 0,25÷0,4;
Pentru a evita alunecarea și ruperea aderenței este necesar să se aleagă
un astfel de motor, a lecărui putere, turație și cuplu să conducă la
satisfacerea condiției dat ede relația:
max maxt tA avF F G     [N] (2.51)
Un început de alunecare a roții pe calea de rulare nu degenerează
întotdeauna în p atinare, roata poate adera din nou la șină dacă a dispărut
cauza care a produs alunecarea. Frecvent, cauza dispare dacă cuplul
motorului scade su bo anumită valoare care permite readerarea . Deci, în
vederea evitării patinării, trebuie acordată o importanță deosebit ăformei
caracteristicii mecanice a motorului de tracțiune.
O caracteristică mecanică rigidă (specifică motorului asincron sau
motorului de curent continuu cu excitație derivație) este favorabilă apariției
alunecării și deci și pierderii aderențe i. O caracteristică mecanică moale
(specifică motorului de curent continuu cu excitație serie) poate exclude
apariția alunecării și ruperea aderenței. De aceea, motorul de curent
continuu cu excitație serie poate fi considerat ca motor clasic de tracțiune
electrică , deși regimul de frânare electrică a acestuia este mai dificil.
2.3.2 Caracteristici lede tracțiune și de frânare
ale vehiculelor electromotoare
Motoarelor de tracțiune electrică ( MTE ) având caracteristici diferite în
funcție de tipul acestora și modul de realizare a excitației (la motoare de
curent continuu) sunt cele care determină c aracteristicile de tracțiune și de
frânare ale vehiculel or electromotoare .
Cum în paragraful anterior am precizat că motorul de curent continuu
cu excit ație serie este cel mai adecvat pentru a echipa un VEM, precizăm în
continuare caracteristicile principale ale acestuia ,și anume31:
-caracteristi cademagnetizare ,la mersul în gol, adică dependența
fluxului magnetic Φ,de curentul de excitație, Ie,Φ = f(Ie),la altă scară
Ue= f(I e);
31Ciuru, T., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pe dagogică, București, 1979

Tracțiune electrică
38-caracteristi ca electromagnetic ă, adică dependența cuplului
electromagnetic Mm, de curentul indusului, Ii,Mm=f(I i);
-caracteristic ielectromecanic ela arborele motorului:
-dependența turației motorului, n, de curentul indusului, Ii,la
diferite sarcini, n=f(I i);
-dependența puterii utile, P, la arborele motorului de curentul
indusului, Ii,la diferite sarcini, P=f(I i);
-dependența randamentului, η, de curentul indusului, Ii,,η=f(I i);
-caracteristici mec anice –dependența turației nde cuplul util M2la
arborele motorului, pentru diferite tensiuni sau rezistențe adiționale,
n=f(M 2);
η
M2n
1
234
IinP
Mmn,Mm,P,η
Fig.2.11Caracteristicile de funcționare
(electromagnetice și electromecanice )
pentru M c .c.cu excitație serieFig.2.12Caracteristicile mecanice
ale motorului de c .c.cu excitație serie
În Fig. 2.11 sunt prezentate caracteristica electromagnetică Mm=f(I i)și
caracteristicile electromecanice, la arborele m otorului, adică n=f(I i),P=f(I i)
șiη=f(I i).
În Fig. 2.12 sunt prezentate caracteristicile mecanice n=f(M 2), unde cu
1s-anotat caracteristica mecanică naturală, cu 2 și 3 s-aunotat
caracteristicile mecanice artificiale obținute prin înserierea unui reos tat în
circuitul indusului , iar cu 4 s-anotat caracteristica mecanică artificială
obținută prin slăbire de câmp (conectarea unui reostat în paralel cu
înfășurarea de excitație serie).
Caracteristicile acestui motor de tracțiune electrică determină
caracte ristici le de tracțiune ale vehiculului, care sunt:
-caracteristici de tracțiune propriu -zise:
-variația forței de tracțiune, Ft, a vehiculului (determinată de
motor), în funcție de viteza liniară, vvavehiculului (Fig. 2.16) ;
-variația puterii mec anice, Po,la obada roții, în funcție de viteza
vva vehiculului ;
-caracteristici de frânare, care reprezintă dependența forței de frânare,
Ffm,în funcție de viteza liniară, vv, a vehiculului ;
-caracteristici de rezistență, care reprezintă dependența tuturor

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
39forțelor de rezistență, ΣFr, care se opun înaintării vehiculului, în funcție de
viteza vv,avehiculului .
Caracteristicile de tracțiune și frânare a levehiculului electromotor
sunt de fapt ultimele trei caracteristici prezentate. Calcularea acesto ra
depinde însă de caracteristicile motorului de tracțiune. Pentru un motor de
curent continuu, cu excitație serie sau excitație mixtă (excitația serie fiind
predominantă), aceste caracter istici sunt neliniare ,datorită neliniarității
caracteristicii de ma gnetizare ,Φ = f(I e).Acea stă curbă, în valori raportate,
Φrap= Φ / Φ n,Irap= Ii/ Iin, adică Φrap= f(Irap),arată ca în fig. 2.1 3.
Curba prezentată în fig.
2.13a rezultat pornindu -se
de la curbele reale de
magnetizare ale unor
motoare de puteri diferite,
prin scrierea unei funcții
polinomiale de gradul 5, cu
coeficienți constanți (dacă
precizia cerută este sub 5%),
sau de gradul 9 (dacă
precizia cerută este sub 2%),
care să le aproximeze.
Dacă se optează pentru
un polinom de gradul 5,
relația care aproximează
caracteristica de magnetizare a motorului de curent continuu cu excitație
serie, într -un interval de curent relativ Irap=0,3÷2 ,este32:
5 4 3 20,03 0,37 1,39 2,57 2,56 0,1rap rap rap rap rap rap rapI I I I I I            (2.52)
Ecuațiile de bază ale motorului de curent continuu cu excitaț ie serie,
în regim staționar, sunt cunoscute33.
e i U U R I   [V] (2.53)
e e iU k n I   [V] (2.54)
m m i iM k I I   [N·m] (2.55)
unde: Ueste tensiunea de alim entare, Ueeste tensiunea electromotoare
indusă, Reste rezistența totală (rezistența înfășurării indusului și rezistențele
înseriate cu aceasta) din circuitul indusului motorului de curent continuu,
exprimată în [ Ω],Mmeste cuplu electromagnetic al motor ului, neste turația
în [rot/min], Φ(I i)reprezintă variația fluxului de excitație în funcție de
curentul de excitație (fluxul fiind măsurat în Wb, iar curentul de excitație
32Ciuru, T., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979
33Piroi, I., Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 20090,20,2
0,40,4
0,60,6
0,80,8
1,01,0
1,21,2
1,41,6 0Φrap
Irap
Fig.2.13Caracteristica de magnetizare a
motorului de curent continuu cu excitație serie

Tracțiune electrică
40în A), care este același cu curentul indusului, Ii= I e,conform caracteristicii
de magnetizare. În relațiile (2.54), (2.55) intervin și constantele mașinii, care
sunt:ke=p·n / 60·a,km= p·N / 60·a·2π, unde peste numărul perechilor de
poli, a-numărul căilor de curent (căi paralele ale înfășurării indusului),
N–numărul deconductoare ale înfășurării indusului.
2.3.3 Calcul ulși reprezentarea diagramelor de mers
Deoarece caracteristica de magnetizare este neliniară și a fost
exprimată în relația (2.52), toate mărimile exprimate cu relațiile
(2.53)÷(2.55) trebuie calculate p unct cu punct, pornind de la polinomul de
gradul 5 amintit.
Spre exemplu, considerăm curba de variație a fluxului raportat în
funcție de curentul de excitație raportat și alegem 10 valori pentru Irap,între
0,3÷2. Acestora le corespund 10 valori ale fluxul ui raportat Φrap(Irap).
Pentru aceleași valori ale lui Irapse calculează turația motorului, cu
relația:
30i
i
m n rapU I Rn I
k I   
 [rot/min] (2.56)
Se obțin 10 valori pentru turație și cunoscând cele 10 valori ale lui Irap,
se reprezintă grafic (prin puncte) variația turației în funcție de curentul prin
circuitul indusului (cunoaștem că Ii= Irap·Iin).
Deoarece viteza la obada roții ,vv,care este aceeași cu viteza de
deplasare a vehiculului, se exprimă în funcție de turația ,n,dela arborele
motorului ,prin relația:
3,6
60v rap r
rDv I n k ni    [km/h] (2.57)
unde: D =2·R r[m],valoarea 3,6 este coeficientul de transformare al vitezei
din m/s în km/h, ireste raportul de transmitere a angren ajului (coeficient de
reducție ).Curba de variație a turației este ,la scara kr,chiar curba de variație
a vitezei , (prin puncte) la obada roții ,înfuncție de curentul prin indus ,Ii.
Pentru a determina și forța de tracțiune la obada roții, FtA,calculăm
cuplul la arborele motorului ,M2,folosind tot cele 10 valori pentru Irap, cu
relația:
 2 rap m n rap i rap M I k I I I       [N·m] (2.58)
În prealabil, se reprezintă curba randamentului, η(Irap), folosind datele
furnizate de constructorul motorului.
Forța de tracțiune la obadă, FtA, se calculează folosind tot cele 10
valori pentru Irap, cu relația:

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
41 2 rap r r
tA rap
rM I i
F IR 
 [N] (2.59)
Se reprezintă, folosind cele 10 puncte, curba de variație a forței de
tracțiune la obadă în funcție de curentul prin indus.
În Fig . 2.1 4sunt
reprezentate curbele de
variație pentru vv(Irap)și
pentru FtA(Irap).
Caracteristica forței
de tracțiune în raport cu
viteza vehiculului (cât timp
nu se rupe aderența),
FtA(vv)=Ft(vv),sedetermină
tot pe cale grafică, pe baza
celor două caracteristici din
Fig. 2.1 4.
Pentru aceeași
valoare a curentului prin
indus, Ii,se determină valorile vvi,respectiv FtAi. Valorile forței se înscriu pe
orizontală, iar cele ale vitezei, pe verticală, rezultând caracteristica vv( Ft),
din Fig. 2.15, și inversa ei, Fig. 2.16 .
Caracteristica vv( F t)este limitată de valorile maxime pentru viteza
vehiculului vv max și pentru forța de tracțiune Ft max. Forța de tracțiune este
limitată avându -se în vedere relația (2.47).
Regimul de tracțiune la pornire se poate analiza mai în detaliu
împărțindu -l în două etape:
-etapa I ,când are loc o mișcare uniform accelerată, adicăIi1Ii2Ii3Ii4Ii5Ii6Ii7Ii8Ii9Ii10IivvFtA
vv(Ii) FtA(Ii)
Fig.2.14 Varia ția for ței de trac țiune la obad ăsi a
vitezei vehi culului în func țiede curentul prin indus

Tracțiune electrică
42max . a a const  și 0v av v  . Se recomandă ca vasă fie :
max
2v
avv [m/s] (2.60)
-etapa a II -a,când
are loc o mișcare cu
accelerație descrescătoare
de lamaxala zero, iar
viteza vehiculului
max v a vv v v  ,(Fig. 2.1 7).
Pentru realizarea deplasării
cu accelerația ma ximă, este
necesară o forță dinamică
(forță de accelerare)
Fa= F amax și o forță de
tracțiune Ft= F tmax, conform relațiilor (2.2) și (2.4).
Puterea de tracțiune raportată la obadă ,Po,va fi:
2 max30o t v t vnP M F v F v      [W] (2.61)
Din relația (2.61) se constată că în etapa I puterea la obadă ,Po,este
direct proporțională cu viteza vehiculului vv, deci crește liniar de la valoarea
zero la valoarea P 0n(Fig. 2.1 8).Pe
caracteristica Ft(vv), punctul de
funcționare se d eplasează în această
etapă pe orizontala AB, forța de
tracțiune fiind constantă ,iar viteza
crescând de la zero la va.În practică,
prin utilizarea integrală a aderenței în
domeniul vitezelor joase,
caracteristica mecanică în acest
interval poate fi ușor c ăzătoare
(dreapta A'B).
În a doua etapă viteza crește în
continuare, dar accelerația șiforța
dinamică Fascad către zero. În
consecință, din relația (2.1) rezultă că
și forța de tracțiune va scădea,
urmărind curba de variație a forței de
tracțiune în fun cție de viteză , Ft
(vv).Punctul de funcționare în această
etapă se deplasează pe porțiunea BC.La atingerea valorii maxime a vitezei
vehiculului (punctul C),forța dinamică este nulă ,în timp ce forța de
r
v

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
43tracțiune respectă relația (2.6) , adică este eg ală cu rezultanta forțelor
rezistente .
Tot î n a doua etapă, puterea la obadă, Po,rămâne constantă, având în
vedere că viteza vehiculului vvcrește, iar forța de tracțiune Ft(vv)scade,
după o hiperbolă, deci:
.o on t vP P F v const    [W] (2.62)
Această valoare a puterii la obadă stă la baza calculului puterii
motorului electric de tracțiune ( Ase vedea § 2.23).
2.4. Frânarea vehiculelor electromotoare
În tracțiunea vehiculelor de orice fel, important este să știm să le
punem în mi șcare. Este î nsă și mai important să știm să leoprim la timp și
în condiții de siguranță. Nu se poate vorbi despre mișcarea vehiculelor fără
dotarea acestora cu sisteme de frânare puternice și fiabile.
Dispozitivele de frânare au evoluat de -a lungul timp ului, iar
construcția și funcționarea acestora este strict reglementată34.
Sistemele de frânare ale oricărui vehicul trebuie să asigure:
-limitarea creșterii vitezei la coborârea pantelor ( frânarea limitativă
sau de menținere a vitezei);
-reducerea vitez ei de la o valoare inițială mare, v1, la o valoare finală
mai mică, v2, (frânarea propriu -zisă);
-oprirea vehiculului aflat în mișcare ( frânarea de oprire );
-imobilizarea vehiculului oprit ( frânarea de staționare sau de
parcare ).
Pentru a realiza aceste funcțiuni în condiții de maximă siguranță, orice
vehicul trebuie să fie prevăzut cu cel puțin două sisteme de frânare, cu
funcționare independentă.
Un sistem de frânare constă dintr -o parte fixată pe vehicul, prevăzută
uneori cu garnitură (ferodou), care s e freacă , la apăsare, pe o suprafață
metalică, suprafață sub formă de tambur sau de disc, fixată pe roată. Prin
frânare, în jurul axelor roților apare câte un cuplu de frânare, care la
contactul roată –calede rulare se manifestă ca o forță de frânare, ta ngențială
căii, îndreptată în sens contrar deplasării vehiculului.
Dacă cuplul de frânare este foarte mare, roțile se blochează și se
produce deplasarea vehiculului prin alunecare (vehiculul patinează). Spre a
evita acest fenomen, la autovehicule există s isteme de limitare a cuplului de
frânare (ABS, ESP), astfel încât să fie evitată alunecare aîn condiții medii de
stare a suprafeței căii de rulare și a pneului.
În tracțiunea feroviară (la VEM cu roți) se utilizează două categorii de
34Cososchi, B., Drumuri, Trasee , Editura Societății Academice „Matriu -Teiu Botez ”, Iași, 2005

Tracțiune electrică
44metode de frânare:
-metode directe , la care forța de frânare se realizează între vehicul și
calea de rulare (frânare electromagnetică cu patine, cu saboți pe cale etc.);
-metode indirecte ,la care forțe lesau cupluri lede frânare acționează
asupra roților sau osiilor vehicul ului, determinând scăderea vitezei de rotație
a acestora ,chiar până la zero ,și ca o consecință, obținerea forței de frânare a
vehiculului pe baza aderenței între roți și calea de rulare. Aceste metode
utilizează frâna reacu saboți, frânarea mecanică cu d iscuri fixe față de osie,
frânarea electrică (când osiile sau roțile sunt angrenate de motoare electrice
de tracțiune.
2.4.1 Frânarea mecanică cu frecare . Forța
de frânare mecanică
Sisteme lede frânare mecanică presupun realizarea unu i contact între
vehicul și calea de rulare, putând fi deci atât sisteme de frânare directe ,cât și
sisteme de frânare indirecte.
Frânarea mecanică aduce avantajul realizării unei forțe de frânare de
valoare mare, având în vedere că pot fi frânate atât comp onentel eactive ,cât
șicomponentel epasive ale unui VEM.
Acționarea frânei mecanice sepoate face cu o instalație pneumatică ce
are în componență compresoare de aer, care ridică presiunea acestuia la
700 ÷ 900 kPa (6,91 ÷ 8,88 bar) și o rețea de cond ucte metalice35.
Transmiterea comenzii de frânare mecanică de la mecanicul
vehiculului la frâna propriu -zisă se poate face mecanic, hidraulic,
pneumatic, electric, prin servo -mecanism etc.
Calitatea unei instalații de frânare depinde esențial de numărul d e
circuite care asigură frânarea vehiculului. Astfel, există vehicule cu un
singur circuit de frânare și cu două sau mai multe circuite de frânare. În
cazul existenței unui singur circuit de frânare, o defecțiune apărută într -un
punct al lanțului de transm itere a mișcării scoate din funcțiune sistemul de
frânare ,cuconsecințe imprevizibile și nedorite. Sistemele de frânare
mecanică cu mai multe circuite conduc la o siguranță mai mare a acționării
acestora și menținerea unei stabilități mai mari a vehiculul ui în perioada de
frânare. Fiabilitatea sistemelor de frânare cu mai multe circuite este
considerabil crescută ,contribuind la creșterea securității circulației, motiv
pentru care în unele țări este prevăzută obligativitatea existenței mai multor
circuite de frânare sau divizarea circuitelor de frânare mecanică.
În tracțiunea feroviară este preferat sistemul de frânare cu transmisie
pneumatică la care se impun, însă, câteva condiții:
35Nicola, D.A., Cismaru D.C ., Tracțiune electrică ,fenomene, modele ,soluții, vol I, Editura SITECH,
Craiova, 2006

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
45-unicitatea punctului de comandă și simultaneitatea acționării . În
acest sens ,este necesară o conductă pneumatică, lungă cât convoiul,
metalică ,în lungul vagonului și din cauciuc armat , pentru a fi elastică, între
vagoane, prin care se transmite comanda de frânare sau de defrânare a
acestuia. Deoarece în lungul conductei, v ariația de presiune se transmite cu
o viteză finită (250÷270 m/s), în cazul convoaielor cu lungimi de peste 500
m, simultaneitatea acționării nu este respectată. Pentru a elimina acest
inconvenient, se recurge la sistemul electropneumatic, la care acționar ea
frânei se face cu aer comprimat ,dar transmiterea comenzii se face electric.
Datorită avantajelor sistemelor electropneumatice, acest sistem de frânare
s-a extins la transportul urban, suburban cât și la trenurile de mare viteză;
-acționarea automată și fără comandă a fr ânei mecanice la
întreruperea conductei pneumatice. La întreruperea conductei pneumatice,
presiunea în acesta trebuie să se reducă la zero, determinând astfel intrarea
automată în funcțiune a frânei pneumatice. Pe trenurile destinate
transportului de persoane, sunt prevăzute și puncte de comandă la dispoziția
călătorului (sem nal de avarie), care ,acționate în împrejurări critice de
pericol, deschid conducta pneumatică, conducând la aceeași acționare
automată a frâ nei pneumatice;
-acțion area moderabilă a frânei mecanice, adică acționarea
sistemului de frânare să se efectueze progresiv, fără șocuri, atât la frânare
cât și la defrânare;
-capacitatea „inepuizabilă” a instalației de frânare, adică frânarea să
fie eficientă și după numeroase frânări și defrânări repetate, la scurte
intervale de timp , cu o reducere de cel mult (10÷15)% din capacitatea de
frânare inițială .
În tracțiunea rutieră, sistemului de frânare cu simplu sau dublu circuit
i se mai impun o serie de condiții, dintre care se amintesc:
-capacitatea de a realiza anumite decelerații prescrise;
-asigurarea stabilității vehiculului în timpul frânării;
-distribuirea egală a efortului de frânare pe roți;
-evacuarea căldurii care i -a naștere în timpul frânării;
-siguranță în func ționare în toate condițiile de lucru;
-realizarea frânării fără patinare ,utilizându -se sistemul ABS
(Antiblockier system) sau ESP ( Electronic Stability Programm);
-asigurarea imobilizării vehiculului în rampă sau în pantă ,în cazul
unei staționări de dur ată;
-funcționarea silențioasă , construcție simplă și ieftină.
Forța de frânarea mecanică
Dacă frânarea se realizează cu doi saboți ,apăsați fiecare cu forța P
,
asigurată de instalația pneumatică sau de altă natură, datorită frec ării de

Tracțiune electrică
46alunecare cu coeficientul de frecare μ, apar două forțe de frecare, F
,fiecare
având valoarea , în modul :
F P  [N] (2.63)
CuplulFM,determinat de aceste dou ă forțe de frecare, orientat în
sens invers sensului de rotație al roții ,are valoarea:
2 2F r rM F R P R          [Nm] (2.64)
Acest cuplu poate fi înlocuit cu un cuplu
fmFM ,determinat de alte
două forțe,fmF
,egale și de sens contrar, una aplicată în centrul de rotație,
cu sensul opus sensului vitezei, vv
, a vehiculului, iar cealaltă, aplicată în
punctul de contact dintre roată și calea de rulare (Fig. 2.1 9).
Valo area acestui cuplu,
f mFM , este:
fmF fm rM F R  [Nm] (2.65)
Din egalitatea celor două cupluri, date de relațiile (2.64) și (2.65),
rezultă valoarea forței de frânare mecanică :
22r
fm
rP RF PR      [N] (2.66)
Aceasta este modulul
forțeide frânare mecanică ce
intervine în ecuațiile (2.1) și
(2.11).
În cazul când saboții
de frânare acționează pe un
disc de diametru d, expresia
forței de frânare mecanică
este:
2fm
rP d P dFR D     [N]
(2.67)
Din această relație se
observă că frânarea
mecanică pe disc de frânare
este mai puțin eficientă, deoarece diametrul discului de frânare este mai mic
decât diametrul Dal bandajului roții.
În tracțiunea rutieră ,coeficientul de frecare, μ,este notat cu ffși
variază în limite largi, în funcție de tipul și starea suprafeței de rulare, de
temperatura acesteia și de presiunea în pneuri36,conform tabelul ui2.2.
36Cososchi, B., Drumuri, trasee , Editura Societății Academice „Matriu -Teiu Botez”, Iași, 2005

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
47Tabelul 2.2
Starea căii Valori ale coeficientului μ în funcție de viteza Vv, în km/h
40 60 80 100 120
uscată 0,64 0,60 0,58 0,56 0,55
umedă 0,36÷0,46 0,33÷0,44 0,31÷0,42 0,30÷0,38 0,27÷0,34
2.4.2 Frânarea electrică
Se cunoaște că orice mașină electrică de construcție normală este
reversibilă, adică poate lucra atât în regim de motor, cât și în regim de
generator. Motoarele de tracțiune electrică, fie că sunt de curent continuu, de
curent alternativ de tip asincron sau sincron, sunt deci reversibile ,putând
funcționa și în regim de generator.
Pe reversibilitatea mașinilor electrice se bazează realizarea frânării
electrice . Aceasta depinde de ti pul mașinii utilizate ca motor și p oate fi37:
-frânare reostatică;
-frânare cu recuperare de energie;
-frânarea prin slăbire de câmp;
-frânare prin modificarea tensiunii de alimentare ;
-frânarea liniară cu curenți turbionari;
-frânarea electromagnetică cu patină .
Ultimele două tipuri de frânări sunt, de fapt, cunoscute ca metode de
modificare a turați ei, dar și frânarea propriu -zisă însemnează tot o
modificare de turație și deci de viteză a vehiculului.
Mașina electrică utilizată ca motor, indiferent de tipul ei, în regim de
generator dezvoltă un cuplu electromagnetic opus mișcării , deci un cuplu de
frânare. Acest cuplu se aplică roților motoare, deci frânarea electrică nu
poate fi aplicată pe toate roțile cum se aplică frânarea mecanică.
Frânarea electrică este o frânare adițională frânării mecanice, aducând
o serie de avantaje:
-reducerea uzurii ba ndajelor, saboților și chiar a căii de rulare;
-evitarea încălzirii excesive și a solicitărilor termice periculoase în
urma funcționării prelungite a frânei mecanice;
-reducerea poluării prin scăderea cantității de praf și particule
rezultate în timpul p rocesului de frânare mecanică;
-recuperarea parțială a energiei cinetice a vehiculului, prin
transformarea acesteia în energie electrică, debitată în linia de alimentare;
-utilizarea căldurii dezvoltate în rezistoare de frânare, pentru
încălzirea interi orului vehiculului;
-realizarea unui sistem automat de frânare, care să permită o
modificare fină a vitezei VEM și să asigur e confortul necesar călătorilor ;
37Ruja, I., Acționări electrice ,Universitatea „Eftimie Murgu” Reșița, Reșița, 1994

Tracțiune electrică
48-evitarea patinării care rezultă din faptul că atunci când roata motoare
ar patina nu ar mai exis ta mișcare de rotație, nici tensiuni induse și în
consecință nici cuplu de frânare ;
-evitarea blocării roților frânate .
Utilizarea frânării electrice are însă și dezavantaje, dintre care se
amintesc:
-apariția unor solicitări termice și electrice suplime ntare a motoarelor
de tracțiune;
-imposibilitatea frânării la viteze mici și la oprirea VEM;
-creșterea costului vehiculului datorită componentelor schemelor
electrice de frânare și reglare a turației.
Frânarea reostatică
Acest tip de frânare este gener alizat în construcția vehiculelor cu
tracțiune electrică, având marele avantaj că este independentă de linia de
contact. Frânarea reostatică are un grad de siguranță mărit și posibilități
largi de reglare.
Frânarea reostatică poate fi realizată cu diferi te scheme de montaj, în
funcție de tipul motorului de tracțiune electrică.
În cazul utilizării motoarelor de curent continuu cu excitație serie ,
trecerea acestora în regim de generator se poate face astfel:
– se deconectează MTE de la sursa de alimentare, c onectându -se
concomitent în serie cu indusul înfășurarea de excitație și reostatul de
frânare corespunzător dimensionat. Mașina de curent continuu este în acest
caz generator de curent continuu cu excitație serie (Fig. 2.20);
– se deconecteaz ă MTE de la su rsa de alimentare, conectându -se
concomitent în serie cu indusul reostatul de frânare corespunzător
dimensionat , iar înfășurarea de excitație rămâne alimentată de la osursă de
curent continuu auxiliară . Mașina de curent continuu este în acest caz

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
49generato r de curent continuu cu excitație separată sau derivație (Fig. 2. 21).
Reostatul se realizează, de regulă, cu ploturi, astfel încât reducerea
vitezei VEM să se poată face în trepte.
Se cunoaște că atunci când s unt conectate în paralel două sau mai
multe g eneratoare de curent continuu, cu autoexcitație serie, se poate ajunge
la o funcționare instabilă. Spre a evita apariția instabilității ,se utilizează
scheme, care ,pentru două generatoare în paralel , arată ca în Fig. 2.19.
Fig. 2. 22Scheme de principiu utilizate cu scopul evitării instabilității
Astfel, utilizarea diodelor, ca în Fig. 2. 22. a),împied ică apariția unui
curent de circulație între cele două generatoare .
Utilizarea unei bare de egalizare, ca în Fig. 2. 22. b), permite obținerea
acele iași tensiuni electromotoare pe ambele generatoare și aacelorași căderi
de tensiune pe cele două excitații. Mașinile electrice fiind considerate
identice, prin cele două înfășurări de excitație, respectiv prin indusurile
celor două mașini, vor circula curenți e gali.
Fig. 2.2 3Scheme de frânare reostatică utilizate la VEM cu mai multe motoare

Tracțiune electrică
50Încrucișarea excitațiilor, ca în Fig. 2. 22. c), conduce de asemenea la o
funcționare stabilă a mașinilor electrice în regim de generator.
Metoda încrucișării excitații lorse aplică și laVEM cu mai multe
motoare de tracțiune, așa cum se poate observa din Fig.2.23.a):la locomotive
de tip B o-Bo, cu patru motoare de curent continuu, sau la locomotive de tip
Co-Co, cu șase motoare de curent continuu, ca în Fig. 2.2 3.b).
Frânarea cu recuperare de energie
Această metodă de frânare este foarte avantajoasă deoarece în loc ca
energia de frânare să fie disipată sub formă de căldură, în rezistențe de
frânare, aceasta este evacuată în linia de contact, urmând să fie consumată
dealte VEM, sau trimisă în Sistemul Energetic Național.
Pentru a se putea utiliza această metodă este necesar să fie îndeplinite
condițiile:
-circuitul de tracțiune să poată funcționa reversibil, adică
convertoarele electronice să permită circulația bidire cțională a curentului,
respectiv a energiei electrice;
-energia evacuată către linia de contact să fie consumată instantaneu,
ceea ce presupune fie existența pe același tronson a unui alt VEM aflat în
regim de tracțiune, fie existența în apropiere a unui SSTE , care să permită
evacuarea energiei recuperate în rețeaua de curent alternativ.
Cerințele necesare aplicării frânării cu recuperare de energie sunt
îndeplinite în cazul transportului electric urban și suburban, cu trafic foarte
intens, adică acolo u nde numărul de VEM aflate în regim de tracțiune este
destul de mare38.Aplicarea acestei metode ,în marile orașe, conduce la o
reducere a consumului de energie electrică de până la 20÷30%.
La transportul în subteran, aplicarea frânării recuperative condu ce la
economisirea energiei electrice, care ar fi necesară pentru ventilarea stațiilor
și a tunelurilor. De
aceea, ramele moderne
de metrou folosesc
frânarea cu recuperare
ca frânare de serviciu,
iar frânarea reostatică
și cea pneumatică sau
mecanică, sunt folosit e
ca frânare de rezervă,
respectiv de oprire.
38Nicola, D.A., Cismaru D.C ., Tracțiune electrică ,fenomene, modele ,soluții, vol I, Editura SITECH,
Craiova, 2006

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
51Frânarea prin slăbire de câmp și frânarea prin modificarea
tensiunii de alimentare se aplică în schemele de frânare reostatică pentru
realizarea unor decelerații convenabile persoanelor transportate, în cazul
transportului de călători.
Frânarea liniară cu curenți turbionari
Această metodă de frânare se bazează pe teoria mașinii de inducție
liniare. Astfel, pe VEM, între roțile boghiului se instalează inductorul scurt,
care induce curenți turbionari în indusul lung, care este, de fapt, șina
metalică a căii de rulare.
Inductoarele sunt consolidate pe boghiu , așa încât întrefierul să poată
fi reglat la nivelul δ = 7 mm, cu o toleran ță de ± 1 mm.
Se știe că asupra inductoarelor apar și forțe normale de a tracție
electromagnetică rezultate din interacțiunea inductor –indus (CR)39.
Această metodă de frânare a fost implementată de către firma Knorr
Bremse AG, pe VEM ICE3, fiind utilizată atât ca frână de serviciu ,cât și ca
frână de urgență.
Elem entele constructive ale acestei frâne se pot observa în Fig. 2.2 4.
Caracteristicile frânei liniare cu curenți turbionar isunt reprezentate în
figura 2.2 5pentru două valori ale puterii specifice a inductorului, și anume
Ps= 25 kW/m, respectiv P s=8kW/m . În aceeași figură este reprezentată și
variația forței de atracție între inductor și calea de rulare, în funcție de viteza
liniară a vehiculului.
Fig. 2.2 5Variația forței de frânare, respectiv de atracție cu viteza VEM
Frâna electromagnetică cu cure nți turbionari poate fi utilizată și
având indus de tip disc, metalic, feromagnetic sau non -feromagnetic, așa
cum se poate vedea în Fig. 2.2 6.
Mișcarea discului metalic în câmpul magnetic statoric determină
39http://en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current_brake

Tracțiune electrică
52apariția unor curenți induși în acesta . Interacț iunea dintre câmpul inductor și
curenții induși creează, conform legii lui Lenz, un cuplu electromagnetic
având sensul opus sensului de rotație a discului, determinând astfel forța de
frecare.
Puterea câmpului magnetic dintre bobina inductoare și rotorul d isc
poate fi modificată și astfel se poate face controlul forței de frânare.
Trenul japonez din seria 100 Shinkansen a folosit acest sistem de
frânare.
Sistemul de frânare cu
curenți turbionari prezintă o serie
de avantaje:
– independența forței de
frânare de aderența roată –cale de
rulare;
– eficiență mare a
frânării;
– posibilitatea reglării
forței de frânare prin modificarea
puterii electrice;
-absența uzurii.
Există și dezavantaje ,dintre
care se amintesc:
– consum suplimentar
de energie electrică;
– indisponibi litatea
acestui sistem de frânare la viteză
nulă;
-încălzirea suplimentară a
șinelor;
– apariția de perturbații
în echipamentele de semnalizare.
Aceste dezavantaje au condus, probabil, la abandonarea frânării cu
curenți de inducție d ecătre fabricanții japone zi și utilizarea frânării
recuperative la seria N700 Shinkansen , la 14 din 16 rame .
Frânarea electromagnetică cu patină
Această metodă presupune existența unei patine electromecanice între
boghiuri, deasupra căii de rulare , față de care , atunci când nu es te acționată,
se află deasupra ,la circa 8÷10 mm .
În Fig. 2.27 este prezentată o frână electromagnetică cu patină, în
poziția de frânare. Pentru acționarea acesteia se alimentează înfășurarea
inductoare, 1, în curent continuu. Înfășurarea este protejată de carcasa
nemagnetică 2. Piesa polară, 3, concentrează câmpul magnetic către

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
53întrefierul ce se realizează între aceasta și șina căii de rulare, notată cu 4.
Fig. 2.27 Frână electromagnetică cu patină
La alimentarea bobinei, patina este atrasă de șina metalică a căii, pe
care o apasă cu forța electromecanică F δ, dată de relația:
2
02FA (2.68)
unde Φ este fluxul corespunz ător ariei A, a tălpi ipolare.
Odată acționată frâna electromagnetică, la contactul dintre aceast a și
suprafața de rulare a șinei, ia naștere forța de frecare, F ffe,dată de relația:
ffeF F  (2.69)
Mărimea acestei forțe este
independentă de aderenț ă,
depinzând de coeficientul μ,de
frecare dintre patină și șină,
precum și de forța
electromagnetică Fδ.
Coeficientul de freca re depinde
puternic de viteza de deplasare
a VEM, după cum se constată
din figura 2.2 8.Datorită acestei
dependențe, eficacitatea frânării
electromagnetice cu patină este
redusă la viteze ridicate și
mărită la viteze reduse, ceea ce
determină o creștere rapidă a
decelerației af, odată cu
scăderea vitezei.
Graficul v ariați eivitezei
și a decelerației ,în funcție de
timpul până la oprire, este
prezentat în figura 2.2 9.
Utilizând acest sistem de
frânare în tracțiunea urbană ,se
60
0,51,0af
[m/s2]
10 20 [s]t
Fig.2.29Variația vitezei ,respectiv a
decelerației în funcție de timp1,5
2040v
[km/h]
80
vaf

Tracțiune electrică
54pot obține decelerații mai mari de 2m/s2, care pot fi inconfortabile pentru
călătorii aflați în VEM, motiv pentru care în transportul urban, de regulă ,
acest sistem de frânare este folosit ca frână de urgență40.
Utilizarea di feritelor sisteme de frânare va mai fi analizată cu ocazia
prezentării diferitelor tipuri de vehicule.
2.4.3 Distanțe de frânare
Distanța de frânare este o mărime foarte importantă pentru înțelegerea
șirezolvarea a numeroase probleme feroviare și rutier e. Pentru a stabili
relațiile de calcul ale distanțelor de frânare, se va considera coeficientul de
frecare la frânare constant, dependent de condițiile de circulație.
În funcție de obiectivul frânării (oprire sau reducerea vitezei), pentru
determinarea di stanței de frânare seconsideră doar două tipuri de frânare:
-pentru reducerea vitezei;
-pentru oprire.
În cazul frânării pentru oprire este important să se cunoască distanța
totală de frânare. Aceasta cuprinde trei spații, și anume:
-spațiul s1, parcu rs cu viteza de rulare în timpul de percepție a unui
eveniment ce necesită oprirea;
-spațiul s2, distanța de frânare propriu -zisă,care se calculează în
funcție de energia cinetică a vehiculului, în momentul luării deciziei de a
frâna, de declivitate, de suprafața de rulare (rugozitate, umiditate etc.);
-spațiul s3, reprez entând distanța de siguranță de 5÷10 m,care trebuie
să rămână între vehiculul care trebuie frânat și obstacol.
Distanța de frânare pentru oprire, Df, este suma celor trei spații (Fi g.
2.30), adică acea distanță parcursă de vehicul din momentul perceperii unui
eveniment ce impune oprirea și momentul opririi acestuia (s1+s2), incluzând
și spațiul de siguranță (s 3).
Fig. 2. 30Distan țe de frânare
Spațiul s1depinde de timpul de percepție și reacție al conducătorului
vehiculului, care la rândul său este dependent de factori psihologici,
40Nicola, D.A., Cismaru D.C .,Tracțiune electrică ,fenomene, modele ,soluții, vol I, Ed. SITECH,
Craiova, 2006

Capitolul 2.Principii de bază ale tracțiunii electrice
55fiziologici , de condițiile meteorologice și de factori care țin de inerția
sistemului de frânare . S-aconstat atcă timpul de percepție –reacție este de
0,75÷2,5 s, în funcție de gradul de concentrare a conducătorului
vehiculului41.
Distanța totală de frânare se poate calcula folosind energia cinetică a
vehiculului ( m·v2/2–care evident depinde de masa vehiculului și de vite za
de la care începe frânarea acestuia), timpul de percepție –reacție , precum și
valoarea spațiului s3.
În calcule mai puțin pretențioase, distanța de frânare se poate exprima
cu relația empirică:
2
5 105 100fv vD    [m] (2.70)
Această relație este valabilă dacă se consideră timpul de percepție –
reacție de 0,75 s, coeficientul de frânare μ, sau ffde 0,4 și viteza exprimată
în km/h.
După valoarea decelerației se diferențiază:
-frânarea lentă, realizată cu ajutorul motorulu i, având valori cuprinse
între 0,3 și 1,1 m/s2;
-frânarea normală ,realizată prin acționarea frânelor (sau mixtă),
având valori între 1,7 și 2,7 m/s2;
-frânarea de necesitate, percepută neplăcut de către călători,
decelerația ajungând la peste 6 m/s2.
41Cososchi, B., Drumuri, trasee , Editura Societății Academice „Matriu -Teiu Botez”, Iași, 2005

Tracțiune electrică
56C a p i t o l u l 3.L O C O M O T I V E D E T R A C Ț I U N E
E L E C T R I C Ă F E R O V I A R Ă C U A D E R E N Ț Ă
L A C A L E
3.1.Generalități
În § 1.2 am precizat că vehiculele electrice motoare pot fi autonome
sau neautonome. Conform acestei clasificări ,și sistemele de tracțiune
feroviară pot fi:
-sisteme autonome de tracțiune feroviară cu locomotive diesel –
electrice, LDE ,alimentate cu energie pr in intermediul motorului diesel ,MD,
care transformă energia chimică a com bustibilului în energie termică și apoi
în energie mecanică disponibilă la arborele motorului diesel. Motorul diesel
antrenează unul sau mai multe generatoare electrice, care ,la rândul lor,
alimentează cu energie electrică motorul sau motoarele de tracțiune
electrice ,MTE . Acestea acționează ,direct sau prin intermediul unor cu tii de
viteză, asupra osiilor roților motoare ,punând în mișcare vehiculul electric
motor ;
-sisteme neautonome de tracțiune feroviară cu locomotive electrice,
LE, alimentate de la o sursă exterioară ,prin linia de contact LC.
După tipul de aderență al t renului la calea de rulare, sistemele de
tracțiune feroviară se pot clasifica în:
-sisteme cu aderență la calea de rulare, adică cu roți;
-sisteme fără aderență la calea de rulare, adică cu levitație magnetică.
3.2. Locomotive diesel -electrice
Anterio r apariției locomotivelor diesel -electrice au existat și
locomotivele diesel, LD, care transformau energia chimică a combustibilului
în energie mecanică transmisă osiilor motoare, pe o cale mai scurtă. Motorul
diesel transmitea energia mecanică ,prin inter mediul unei cutii de viteză și a
unei transmisii mecanice speciale, roților motoare ale vehiculului.
O astfel de acționare are o mulțime de dezavantaje42:
-cutia de viteză ar egabarite și mase foarte mari, comparabile cu cele
ale motorului diesel;
-transmisia mecanică specială la mai multe osii motoare este dificilă,
limitând puterea vehiculului;
42Ciuru, T. , Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogică, București, 1979

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
57-reglarea vitezei, automatizarea și optimizarea regimurilor de
funcționare sau a consumului de combustibil sunt limitate;
-randamentul este scăzut;
-cheltuielile de exploatare sunt ridicate.
Cu toate aceste dezavantaje, locomotivele diesel se mai folosesc în
diferite transporturi pe distanțe relativ mici.
În transportul interurban și în general pe distanțe mai mari,
locomotivele diesel au fost înlocuit e cu locomotivele diesel -electrice, LDE ,
cu puteri unitare mai mari, care elimină o parte din dezavantajele mai sus
prezentate.
La o astfel de locomotivă, motorul diesel, MD, antrenează un
generator electric principal, Gp, de curent continuu sau de curent alternativ,
și un generator auxiliar, Ga, de regulă, de curent continuu .
Generatorul principal ,
Gp,alimentează motoarele de
tracțiune electrică ale fiecărei
osii. Acestea sunt de regulă
grupate în două boghiuri de
câte trei motoare. Aceste
motoare de c urent continuu ,
având o putere de 140÷ 500
kW, transmit mișcarea osiilor
pe care le antrenează, prin
intermediul câte unui reductor simplu, cu două roți dințate. Puterea
generatorului principal reprezintă circa 90% din puterea motorului diesel.
Generatoru l auxiliar asigură alimentarea cu energie electrică a
serviciilor proprii și a înfășurărilor de excitație ale generatorului principal.
Locomotivele diesel -electrice au apărut după anii 1930 ,când
ansamblul motor diesel generator, cu instalațiile anexe, a devenit destul de
fiabil pentru a satisface cerințele transportului feroviar, referitoare la
siguranță și continuitate, respectând în același timp și condițiile impuse de
dimensiunile sălii mașinilor . Apariția locomotivelor diesel -electrice a fost
determi nată de necesitatea de a înlocui tracțiunea cu abur, care nu mai făcea
față dezvoltării transportului feroviar43.
Puterea locomotivelor diesel electrice a fost la început modestă, de
1000÷1200 CP pe unitate (736÷884 kW), fiind limitată la început de
dezvolt area motoarelor diesel și apoi de posibilitățile oferite de
generatoarele principale de curent continuu. Deoarece generatorul principal
de curent continuu alimenta direct motoarele de tracțiune, tot de curent
continuu, s -a implementat sintagma transmisie e lectrică de curent continuu
–curent continuu, prescurtat c.c. -c.c..
43http://www.cfr.ro/JF/Romana/0309/diesel.htm

Tracțiune electrică
58În România, după anul 1960, au fost construite mai multe tipuri de
LDE44, cu câte 4, respectiv 6 motoare, grupate câte 2, respectiv 3 motoare pe
boghiu, având puterile totale, respectiv u nitare (a motoarelor) ,după cum
rezultă din tabelul 3.1.
Tabelul 3.1
Tip LDE Puterea
LDE
[kW]Număr
boghiuri
[buc.]Număr
motoare/boghiu
[buc.]Putere calculată
unitară pemotor
[kW]
040-DF 920 2 2 230
060-DA 1550 2 3 260
060-DD 2900 2 3 485
060-DC 2175 2 3 360
060-DG 1100 2 3 180
Locomotivele diesel electrice au evoluat ,cunoscându -se trei generații
principale45:
-prima generație ,cuprinzând LDE fabricate până în anii 1970÷1980 ,a
utilizat generatoare de curent continuu ( Gp, G a)cu excitaț ie mixtă, și ca
motoare de tracțiune electrică ( MTE ), motoare de curent continuu cu
excitație serie;
-a doua generație, cuprinzând LDE fabricate în anii 1980÷1995 ,a
utilizat generatoare sincrone trifazate ( GS),iar motoarele de tracțiune
electrică ( MTE )au rămas aceleași motoare de curent continuu cu excitație
serie;
-a treia generație, cuprinzând LDE fabricate în anii 1995÷2005 ,a
utilizat generatoare sincrone trifazate ( GS) sau generatoare asincrone
trifazate ( GAS),iar motoarele de tracțiune electri că (MTE ) au fost înlocuit e
cu motoare asincrone trifazate având rotorul în scurtcircuit.
3.2.1 Locomotive diesel -electrice din prima generație
La aceste locomotive, atât generatorul principal ,Gp,cât și motoarele
de tracțiune electrice, MTE ,sunt mașini de curent continuu.
Generatorul principal ,Gp,areexcitație mixtă, adică separată, paralelă
și serie. Înfășurarea de excitație de bază estecea separată. Se cunoaște că la
curent de excitație variabil și la turație const antă, tensiunea electromotoare
indusă ,Ue,se modifică proporțional cu curentul de excitație (relația 2.54).
O tensiune electromotoare variabilă aplicată la bornele unui motor de
tracțiune ,MTE , asigură o turație ,la arborele acestuia, crescătoare după
aceeași regulă după care crește te nsiunea electromotoare, dacă fluxul
44Marcu, M., Schemele electrice și comenzile locomotivelor , Editura Tehnică, București, 1992
45Ciuru, T., Tracțiune electrică , Editura Didactică și Pedagogic ă, București, 1979

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
59motorului de tracțiune ,m, este constant.
e
MTE
m mUnk[rot/min] (3.1)
unde km= p·N ·2π/ 60·a·, p este numărul perechilor de poli ,aeste numărul
căilor de curent , iarNeste numărul de conductoare ale indusului .
Pentru a asigura o caracteristică de tracțiune hiperbolică ,generatorul
principal trebuie să aibă o caracteristică externă ( U = f(I i)) căzătoare , ceea
ce presupune că fluxul determinat de înfășurarea de excitație s erieserie să
aibă sens contrar sensului fluxurilor determinate de înfășurarea separată,
sep, și de înfășurarea derivație,der, adică înfășurările de excitație
separată și derivație să f ie conectate diferențial cu înfășurarea serie
(conectare anticompund)46.
În figura 3. 2,b-curba 1 reprez intă caracteristica externă a
generatorului principal al locomotivei , iar curba 2reprezintă caracteristica
limită a aceluiași generator47.
În timp ce caracteristic aexternă ( Ue= f(I i)) este reprezentată în
condiția păstrării constante a turației rotorului, caracteristica limită estetot
funcția (U = f(I i)-o hiperbolă echilateră) reprezentată, însă, în condiția
păstrării constante a puterii furniza te de motorul diesel.
Caracteristica limită fiind hiperbolă echilateră, pentru puterea maximă
a motorului diesel, PD, păstrată constantă ,se poate exprima prin relația:
.e i DU I P const   [W] (3.2)
46Piroi, I., Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2009
47Marcu, M., Schemele electrice și comenzile locomotivelor , Editura Tehnică, București, 1992

Tracțiune electrică
60Am neglijat randamentul generatorului ,iar puterea motorului diesel
esteconsiderată puterea la arborele de antrenare al generatorului.
Pentru un motor de tracțiune cu excitație combinată (separată, plus
mixtă) , turația este determinată de relația:
 e i
e sep der serieU R In
k 
   [rot./min] (3.3)
În această relație Φsepeste fluxul dat de înfășurarea de excitație
separată, Φdereste fluxul dat de înfășurarea de excitație derivație ,iarΦserie
este fluxul dat de înfășurarea de excitație serie, conectată adițional pentru a
realiza o caracterist ică mecanică moale, comparabilă cu caracteristica
motorului de curent continuu cu excitație serie.
La realizarea vitezei maxime de circulație a locomotivei, va rezulta o
turație maximă a motoarelor electrice de tracțiune, MTE, pentru o valoare
minimă a sum ei celor trei fluxuri ,Φmin,(creșterea turației prin slăbire de
câmp). Produsul n·ke· Φ minpoate fi considerat constant și în aceste condiții
relația (3.3) poate fi scrisă:
.e iU R I const   (3.4)
Constantele din relațiile (3.2) și (3. 4) sunt determinabile și din cele
două ecuații se pot determina valorile tensiunii maxime Uemax a
generatorului principal și curentului minim Iiminalaceluiași generator, în
condițiile precizate mai sus48.
Pe caracteristica limită a generatorului principa l distingem deci
următoarele valori limit ă(Fig. 3.2. a) :
-valoarea maximă a tensiunii generatorului ,Uemax,care asigură
realizarea vitezei maxime de circulație a locomotivei, stabilită cu ajutorul
caracteristicilor motoarelor de tracțiune, corespunzând valorii minime a
fluxului de excitație a acestora ,Φmin,cuutilizarea completă a puterii
motorului diesel;
-valoarea minimă a curentului generatorului principal ,Iimin,
corespunzător valorii maxime a tensiunii Uemax. Valorilor UemaxșiIiminle
corespu nde pe caracteristica limită a generatorului principal punctul C.
-valoare amaximă a curentului generatorului principal, Iimax,
determinată de curentul maxim al tuturor motoarelor de tracțiune alimentate
de la acest generator, care depinde de forța de tr acțiune limitată de aderența
roților cu șinele (dreapta AB din Fig. 3.2, a). Dreapta AB nu aparține
caracteristicii limită a generatorului principal, puterea motorului diesel în
această zonă nemaifiind constantă. Această zonă corespunde perioadei de
demara re a locomotivei, până la trecerea pe caracteristica de putere
constantă.
Pe caracteristica limită a generatorului principal am notat și punctul D,
48Marcu, M., Schemele electrice și comenzile locomotivelor , Editura Tehnică, București, 1992

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
61căruia îi corespund tensiunea Uedși curentul Iedpentru regimul de
funcționare de durată al locomotivei. Pu nctul Dpoate ocupa orice poziție
între BșiCși corespunde utilizării integrale a puterii motorului diesel.
Pentru curenți Ii<IiminșiIi>Iimax, puterea motorului diesel trebuie
micșorată ,deoarece puterea generatorului principal devine mai mică decâ t
puterea motorului diesel.
Pentru ca generatorul principal să aibă o caracteristică externă care să
se suprapună peste caracteristica limită (sau să se apropie de aceasta) este
necesar un sistem de excitație care permite modificarea tensiunii la borne,
eU,înfuncție de curentul de sarcină , după o lege hiperbolică, în intervalul
min maxi iI I .Dacă motorul diesel trebuie să funcționeze la turație
constantă și putere variabilă, acest lucru se realizează prin modificar ea
injecției acestuia, iar dacă generatorul principal, de curent continuu ,trebuie
să funcționeze la turație constantă și tensiune variabilă, acest lucru se
realizează prin modificarea fluxului magnetic, adică a curentului de
excitație, conform relației (2 .54).
Cele două caracteristici ale generatorului principal, prezentate în
figura 3.2. b) ,se intersectează în punctele G și F . În aceste puncte, puterea
generatorului este egală cu puterea motorului diesel, ele aflându -se pe
caracteristica limită a generat orului principal.
Pentru sarcini mai mici decât sarcina corespunzătoare curentuluiiFI,
puterea motorului diesel se reduce prin modificarea cantității de
combustibil ,iar tensiunea la bornele generatorului se păstrează constantă
prin menținerea constantă a fluxului magnetic al acestuia.
Pentru sarcini cuprinse între sarcinile corespunzătoare curențiloriFIși
iGI,puterea motorului diesel se menține constantă prin menținerea
constantă a injecției și turației ,iar tensiunea la bornele generatorului se
modifică prin modificarea fluxului magnetic al acestuia.
Pentru sarcini mai mari decât sarcina corespunzătoare curentuluiiGI,
este necesar să se modifice atât cant itatea de combustibil ,cât și fluxul
magnetic al generatorului principal.
Pentru demararea locomotivei, generatorul principal trebuie să asigure
o valoare mare a curentului corespunzător forței de tracțiune, care trebuie să
egaleze rezistențele de mers și accelerația corespunzătoare, fără ca aceasta
să depășească forța de aderență,maxtAF
, dată de relația (2.45).
Deoarece odată cu creșterea vitezei de circulație, curentul absorbit de
motoarele de tracțiune tinde să scadă, prin modifica rea poziției manetei
controlerului de comandă, se urmărește menținerea relativ constantă a
acestui curent.

Tracțiune electrică
623.2.2 Locomotive diesel -electrice din a doua generație
Deoarece puterile tot mai mari ale locomotivelor au condus la
comutația unor curenți de 4000 ÷6000 A, colectorul și periile colectoare ale
generatorului de curent continuu necesitau r eparații (înlocuiri) frecvente și
limitau ,în același timp, puterea acest uia. Pentru a elimina aceste neajunsuri,
la LDE din generația a doua generatoarele de curent continuu au fost
înlocuite cu generatoare sincrone, GS, trifazate, păstrându -se însă aceleași
motoare de tracțiune electrică, de curent continuu ,Mcc49(Fig. 3.3) .
Fig. 3.3 Schema bloc pentru partea electrică a LDE cu generator sincron
Tensiunea trifaza tă produsă de generatorul sincron principal, GSP,
este redresată, de regulă, printr -un redresor necomandat , în punte trifazată ,
RN. Înfășurarea de excitație a generatorului sincron principal se alimentează
de la un generator sincron trifazat auxiliar (deexcitație), GSE,printr -un
redresor comandat ,RC. Acest redresor asigură o reglare continuă a tensiunii
de excitație ,în toată plaja de valori a levitezei locomotivei , iar pe porțiunea
din caracteristica limită corespunzătoare puterii constante a motorulu i
diesel, asigură valoare constantă pentru produsul U·I.Dispozitivul de
comandă pe grilă, DCG , primește și prelucrează info rmații despre tensiunea
de linie (prin intermediul transformatorului TT) și curentul de fază (prin
intermediul transformatorului TC)ale generatorului sincron principal,
precum și informații de la regulatorul mecanic al motorului diesel, prin
controlerul de comandă, Cc.Înfășurarea de excitație a generatorului sincron
auxiliar este alimentată de la o baterie de acumulatoare ,BA. Alimen tarea
motoarelor de curent continuu, conectate două câte două, în serie, se face
prin intermediul contactului c1al contactorului C1, aflat în dulapul de
aparataj.
Schema bloc prezentată în Fig. 3.3 poate fi diferită, în funcție de tipul
49Marcu, M., Schemele electrice și comenzile locomotivelor , Editura Tehnică, București, 1992

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
63locomotivei și de producătorul acesteia.
Puterea maximă instalată pe o locomotivă din generația a doua nu a
depășit valoarea de 2500 CP, (1840 kW), pe motor diesel, într -o singură
unitate. În România, pornindu -se de la schema din Fig. 3.3 ,a fost realizată
locomotiva die sel electrică 060 -DA, sub licență, în mii de exemplare, atât
pentru Căile Ferate Române cât și pentru export.
La locomotivele din generația a doua, m otoarele de tracțiune de curent
continuu s -au păstrat, dar pentru funcționarea lor în curent ondulat ,rezultat
prin redresare, a fost necesară modificarea schemelor de forță și comandă,
urmărindu -se filtrarea și absorbția armonicilor superioare. Puterea instalată
pe o astfel de locomotivă s -a putut ridica până la valoarea de 4000 CP,
(2944 kW), rezultând a stfel o locomotivă diesel electric ăpe 6 osii, având o
masă de 120 t ,pentru transportul de marfă, sau o locomotivă diesel electrică
pe 4 osii ,pentru transportul de călători.
3.2.3 Locomotive diesel -electrice din a treia generație
La locomotivele din generația a doua s -a rezolvat problema legată de
generatorul principal, eliminându -se inconvenientele generatorului de curent
continuu prin introducerea generatorului sincron trifazat. A rămas
nerezolvată însă problema motoarelor de curent continuu, care l a puteri
unitare tot mai mari sunt deficitare ,totdin cauza comutației curenților de
sarcină, de asemenea tot mai mari.
De aceea, la locomotivele din generația a treia, motoarele de tracțiune
electrică de curent continuu au fost înlocuite cu motoare asi ncrone trifazate,
cu rotorul în scurtcircuit, alimentate de la convert oare statice de frecvență
(CSF). Aceste convert oare au în componență redresoare necomandate și
invertoare autonome de tensiune, modulate PWM ( Pulse-WidthModulation
–modulare lățime pul s).
Fig. 3. 4Schema bloc a unei locomotive diesel -electrice de generația a treia

Tracțiune electrică
64În figura 3.4este reprezentată schema bloc a unei locomotive diesel –
electrice, având 6 osii motoare, grupate în două boghiuri50.
Generatorul principal este de tip sincron și este antrenat de motorul
diesel. Rezervor ulde combustibil, care alimentează motorul diesel, este
amplasat între boghiuri pentru o mai bună utilizare a spațiului. Radiatorul
și compresorul de aer necesare funcționării mot orului diesel, precum și
turbosuflanta sunt amplasate în imediata apropiere a acestuia.
Energia furnizată de generatorul sincron principal este transmisă prin
intermediul redresorului și invertorului către motoarele de tracțiune,
amplasate pe cele 6 osi i.
Deoarece puterea acestor motoare este considerabilă (circa 500 kW) și
pierderile în acestea sunt mari, elesunt răcite cu aer, prin intermediul celor
două turbosuflante.
Locomotivele din generația a treia pot fi realizate și după alte scheme
de coma ndă și forță. Astfel, corporația elvețiană ABB a fabricat și pus în
funcțiune locomotive diesel electrice utilizând un sistem integrat de
tracțiune diesel electrică BORDLINE –CC750 DE, pentru fiecare din cele
6 osii motoare.
Schema bloc a unei locomoti ve echipat ecu un astfel de modu l este
prezentată în figura 3.5, cuprinzând următoarele componente51:
Fig. 3.5 Schema bloc a sistemului integrat BORDLINE –CC 750 DE
-generatorul sincron trifazat, GSP, având tensiunea variabilă între
0÷500 V și puterea de640 kW;
-modulul sistemului integrat de tracțiune CC 750 DE;
-motoare asincrone de tracțiune, MAS, având rotorul în scurtcircuit ,
cu puteri de 340/560 kW .
Sistemul integrat de tracțiune CC 750 DE conține:
50http://en.wikipedia.org/wiki/File:DieselElectricLocomotiv eSchematic.svg
51http://www05.abb.com/global/scot/scot232.nsf/

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
65-redresorul trifazat ,realizat cu IGBT (Insulated GateBipolar
Trazistor –Tranzistor bipolar cu poartă izolată) ,cuputerea de 420 kW ;
-circuitul intermediar de curent continuu, cuprinzând și bateria de
condensatoare pentru filtrarea tensiunii redresate , la o tensiune de 750 V ;
-invertorul tr ifazat cu tensiune variabilă, între 0÷500 V ,și frecvență
variabilă ,între 0÷172 Hz, având puterea de 390 kW, pentru alimentarea
motoarelor de tracțiune;
-chopperul ,pentru frânarea reostatică, prin invertor, conectat la
bornele circuitului de curent cont inuu și înseriat cu un reostat de frânare,
prezentat în figura 3.6 .Acesta are puterea de 2×240 kW, iar rezistențele de
frânare sunt realizate pentru o putere de 2×340 kW;
-convertorul auxiliar trifazat de tensiune și frecvență constant e, pentru
alimentar ea serviciilor proprii, având 3×400 V, 50 Hz, 70 kVA;
-dispozitivul de încărcare al bateriei de acumulatoare, cu parametrii
24/36/72/110 V, 8 kW.
Fig. 3.6 Schema de forță a invertorului de tracțiune și a chopperului pentru
frânarea reostatică
Invertorul pentru alimentarea motoarelor de tracțiune este realizat cu
tranzistoare IGBT și poate alimenta unul sau două motoare în paralel.
Funcționând la o frecvență internă de întrerupere de 2 kHz, acest invertor
generează o formă de curent cvasi -sinusoidală, cu o reducere puternică a
pierderilor, a zgomotelor și a vibrațiilor mecanice determinate de motoarele
de tracțiune.
Convertorul auxiliar produce o tensiune trifazată sinusoidală, fiind
alimentat în curent continuu direct de la circuitul intermediar de curen t
continuu.
Toate echipamentele sunt răcite cu apă, ceea ce oferă o construcție
compactă, iartemperatura de răcire este coborâtă prin intermediul unui
schimbător de căldură extern.
Locomotivele echipate cu sistemul integrat de tracțiune diesel
electri că BORDLINE –CC 750 DE circulă pe căile ferate din Austria,
Germania, Grecia, Italia, Olanda, Spania, Elveția și SUA.

Tracțiune electrică
663.3.Locomotive electrice
3.3.1 Definiții, clasificări
O locomotivă electrică este un vehicul electric motor, în general
neautonom, alime ntat cu energie electrică de la o linie electrică aeriană, de
la o terță șină, sau de la o celulă de acumulatoare, unde energia electrică este
stocată chimic. Această din urmă categorie este o locomotivă electrică
autonomă.
Utilizarea locomotivelor electr ice în tracțiunea feroviară este datorată
înaltei eficiențe a motoarelor electrice, posibilităților de creștere a puterii
unitare a acestora, a posibilităților de reglare a turației și puterii motoarelor
de tracțiune și a condițiilor de mediu considerabil mai bune decât în cazul
utilizării locomotivelor diesel electrice și a celor anterioare acestora.
Locomotivele electrice au plajă mare de folosire, de la transportul de
călători pe distanțe scurte, când opririle sunt frecvente, până la trenurile de
mare v iteză, pentru transporturile de marfă cu un volum de trafic ridicat ,sau
în zonele cu o densitate mare a rețelelor feroviare. Fiabilitatea
componentelor schemelor electrice ale acestora, posibilitățile largi de
realizare a diferitelor regimuri de mers fac din locomotivele electrice,
varianta cea mai eficientă și sigură la momentul actual.
Pe lângă faptul că motoarele electrice de tracțiune pot avea
randamente chiar mai mari de 90%, locomotivele electrice mai aduc
avantajele date de frânarea recuperativă, c are permite transformarea energiei
cinetice a convoiului, în energie electrică cedată liniei de alimentare, în
perioadele de frânare ,de oprire ,sau la coborârea pantelor. Locomotivele
moderne, care au ca motor de tracțiune mașină asincronă, utilizează
convertoarele statice de frecvență pentru a asigura frânarea recuperativă.
Dezavantajul principal al tracțiunii electrice este costul ridicat pentru
instalațiile de electrificare. Pe termen lung, însă, electrificarea devine
avantajoasă și din punct de vedere economic.
Există mai multe criterii de clasificare a locomotivelor electrice52,dar
având în vedere diferența fundamentală între sistemul de alimentare în
curent continuu și sistemul de alimentare în curent alternativ, vo r fi
prezenta teîn continuare locomo tivele clasificate după acest criteriu.
Având în vedere că locomotivele electrice au evoluat în 4 -5 generații
(clase) , în țările occidentale, locomotivele electrice alimentate în curent
continuu au fost notate cu C1÷C4, iar cele alimentate în curent altern ativ au
fost notate cu A1÷A4, sau A1÷A5, dacă se ia în considerare și generația la
care tensiunea de alimentare este alternativă, de frecvență joasă53.
52Tulbure, V., Cursul de locomotive electrice , prezentare power point
53Ciuru, T. ,Tracțiune electrică , Note de curs

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
67Deși prima locomotivă electrică a fost alimentată în curent continuu
(31 mai 1879) ,iar cea alimentată în curent alternativ a fost propusă în 1892
de același inginer Werner von Siemens, discuțiile au durat mai mult de o
jumătate de secol asupra avantajelor și dezavantajelor celor două sisteme de
alimentare. Diferite țări au propus și utilizat diverse nivele d e tensiune și
valori ale frecvenței, fiecare subliniind avantajele propriului sistem.
Prin anii 50 ai secolului trecut, s -a impus sistemul alternativ
monofazat cu tensiunea de 25 kV și frecvența de 50 Hz. Această variantă a
fost adoptată și de România în anul 1960.
Sistemul de alimentare în curent continuu, utilizat la începutul
secolului trecut ,avea dezavantajul că nefiind materiale de izolație necesare
pentru tensiuni înalte, curenții necesari locomotivelor electrice erau mari și ,
ca urmare ,existau pie rderi mari în sistemele de transp ort și în echipamentul
electric de pe locomotive, inclusiv în motoarele de tracțiune electrică.
Sistemul de alimentare în curent alternativ elimină dezavantajul mai
sus amintit, mai ales că posibilitatea de a utiliza trans formatoare pe LE a
permis utilizarea unei tensiuni mari de transport a energiei electrice (25 kV,
50 Hz), concomitent cu valori reduse pentru curentul electric, ceea ce a
condus la pierderi considerabil reduse în instalațiile de transport a lenergiei
elect rice și în instalațiile de pe locomotive.
3.3.2 Locomotive electrice din clasele C1 și A1
Aceste locomotive au fost utilizate până în anii 1970, având în vedere
nivelul tehnologic existent în acea perioadă.
Acționările electrice de pe aceste locomotive er au nereglabile sau
permiteau obținerea unor caracteristici necesare prin metode oferite de
motoarele electrice de tracțiune din acea vreme sau deaparatel ede comandă
în curent alternati v54.
Astfel, pentru clasa C1,existau trei procedee clasice de reglare în
trepte a turației motoarelor de curent continuu cu excitație serie:
-reglarea reostatică la pornire, prin conectarea MTE în serie cu
rezistențe de pornire și accelerare, care în timp erau scurtcircuitate. Această
metodă este neeconomică, având în veder e că prin rezistențele înseriate
trecea curentul de sarcină, determinând pierderi considerabile de energie;
-reglarea turației MTE la viteze medii ale LEprin cuplarea serie –
paralel a m otoarelor, adică 2 grupe de cât e trei motoare sau 3 grupe de cât e
două motoare;
-reglarea turației MTE la viteze mari ale LEprin reducerea fluxului de
excitație a MTE, șuntând părți din înfășurarea de excitație cu două, trei
trepte de rezistență.
54Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs

Tracțiune electrică
68Pentru locomotivele din clasa A1,echipate tot cu motoare de tracțiune
de cur ent continuu, mai exista un mijloc de reglare a tensiunii MTE , prin
intermediul transformatorului monofazat de alimentare, al cărui secundar
avea mai multe prize, care erau comutate sub sarcină cu ajutorul unui aparat
numit graduator. Acest aparat avea ga barite și mase mari și avea cea mai
slabă fiabilitate a sistemului de acționare și reglare.
Reglarea reostatică la pornire poate fi folosită și la locomotivele din
clasa A1, echipate cu două motoare, după o schemă similară cu cea
prezentată în Fig. 3.7.
Frânarea locomotivelor electrice din clasa C1șiA1era frânare
dinamică, adică MTE era deconectat de la rețeaua de curent continuu și
conectat pe o rezistență de frânare, în timp ce înfășurarea de excitație era
conectată paralel sau separat, mașina de c urent continuu lucrând deci în
regim de generator . Frânarea dinamică se aplică într -o schemă de frânare
automată, ca frânare de securitate în tracțiunea feroviară, dar dublată de
frânarea mecanică, mai ales că odată cu scăderea turației scade și cuplul de
frânare55.Prin frânarea dinamică ,viteza locomotivei nu poate ajunge la zero,
deoarece la turație nulă generatorul de curent continuu nu dezvoltă cuplu.
În clasa A1este inclusă și locomotiva electrică românească 060 EA de
5100 kW, a cărei schemă de forță este prezentată în figura 3.8.
Locomotiva se alimentează de la linia de contact (1), (LC), prin
intermediul unuia din pantografele (2), (2'), la tensiunea monofazată de
25 kV și frecvența industrială (50 Hz), prin intermediul separatoarelor
monopolar e de pe acoperiș, (3) sau (4).
Întrerup torul automat principal (5), numit și disjunctor, este aparatul
55Piroi, I., Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2009

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
69care realizează întreruperea generală a circuitelor electrice ale locomotivei,
asigurând protecția la suprasarcini și supratensiuni. El poate fi comandat de
la distanță (de pe pupitrul de comandă) și deconectează automat de sub
tensiune , la suprasarcini, scurtcircuite sau în caz de defect la un alt circuit al
locomotivei, având deci și rolul de protecție.
A3 BA1
Fig.3.8Schema de for țăa locomotivei electrice 060-EAEPC
~=
Ln1 Ex1
MTE
1716
Mcc15141312111 LC
2 2'
3 4
5
6
7
8
910
A2
Descărcătorul cu rezistență variabilă, DRV, (6),prevăzut și cu eclator,
protejează transformatorul împotriva descărcărilor de sarcină determinate de
supratensiuni atmosferice (cu valori de sute de kV și cu durata de ordinul

Tracțiune electrică
70microsecundelor) și la tensiuni de comutație (cu valori mai reduse, dar de
durat ă mai mare). El se montează între circuitul de forță și pământ.
Acționare a sa este percepută de întrerup torul automat principal, ca un
scurtcircuit sau suprasarcină, care deconectează automat circuitele de forță
ale locomotivei.
Transformatorul de curent ( 7) transmite informații către aparatele de
măsură de pe pupitrul de comandă.
Separatorul (8), cu cuțit de punere la pământ ,se închide ca măsură de
protecție, în cazul când se lucrează la circuitul de forță al locomotivei.
Transformatorul principal de ali mentare (9) este prevăzut cu 20 de
prize în primar, de la care, prin conectarea alternativă a celor două
culegătoare și utilizarea unui transformator suplimentar, aparținând de
graduatorul (10), dar cuplat electromagnetic cu transformatorul principal,
permite realizarea a 40 de trepte de modificare a tensiunii rezultate în fiecare
secundar. Astfel, tensiunea din secundar se poate modifica în trepte, între
valoarea minimă de 48 V și valoarea maximă de 967 V.
Graduatorul (10) permite deplasarea culegătoarel or de tensiune în
funcție de regimul și viteza de deplasare a locomotivei .
Secundarul transformatorului principal (11) conține ,de fapt, 6
înfășurări identice. De la un astfel de secundar, prin redresorul cu diode
(13),se alimentează un motor de tracțiune de curent continuu .
Protecția redresorului și a secundarului transformatorului se
efectuează cu ajutorul echipamentului de protecție și control, EPC, (12).
Deoarece curentul rezultat prin redresare este ondulat, este necesară
filtrarea (aplatizarea sa) și în acest sens se utilizează bobina de filtrare (14).
Motorul de tracțiune de curent continuu are indusul notat cu (15) și
înfășurarea de excitație serie este notată cu (16). Circuitul de șuntare a
excitației (17) permite realizarea diverselor caracteristi ci mecanice ale
motorului de curent continuu, prin slăbire de câmp.
Transformatorul principal mai are circuite secundare necesare
încălzirii trenului și pentru serviciile auxiliare.

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
71Frânarea trenului este posibilă prin trecerea fiecărui motor în regim de
generator cu excitație separată, care debitează pe rezistențe de frânare, deci
este de tip reostatică (dinamică).
Excitațiile celor 6 motoare sunt conectate în serie și sunt alimentate
prin intermediul unui redresor, de la una din înfășurările secundare ale
transformatorului principal de tracțiune (Fig. 3.9).
Reglarea cuplului de frânare ,Mf,se face prin modificarea curentului
de excitație, cu ajutorul graduatorului. Pentru a construi caracteristicile de
frânare, rescriem ecuațiile (2.54) și (2.55) pent ru circuitul indusului unui
generator de curent continuu cu excitație separată.
e e eU k n I   [V] (3.5)
f m eM k I I   [N·m] (3.6)
 e fU r R I   [V] (3.7)
În aceste relații, keșikmsunt constante ale generatorului de curent
continuu, precizate în § 2.3.2, neste turația rotorului, Φ(I e)este fluxul de
excitație ,determinat de curentul de excitație Ie,Ieste curentul prin indusul
generatorului ,reste rezistența indusului, iar Rfeste rezistența de frânare din
circuitul generatorului de curent continuu cu excitație separată.
Explicitând fluxul ,respectiv curentul ,din cele trei relații, rezultă
următoarele expresii pentru cuplu de frânare Mf:
2
e m e
f
fk k I nMr R  [N·m] (3.8)
2
m f
f
ek r R I
Mk n  
[N·m] (3.9)
Fig. 3.10 Caracteristicile de frânare a) la flux constant; b) la curent al indusului
constant

Tracțiune electrică
72La flux de excitație constant, Φ(I e) =const. ,din relația (3.8) rezultă
caracteristicile de frânare Mf= f(n) care sunt drepte ,mai mult sau mai puțin
înclinate, în funcție de valoarea curentului de excitație ,Ie, pornind din
originea axelor de coordonate (Fig. 3.10.a) .
La curent al indusulu i constant, din relația (3.9) rezultă caracteristicile
de frânare Mf= f(n) care sunt hiperbole echilatere, mai apropiate sau mai
depărtate de originea axelor, în funcție de valoarea curentului indusului, I
(Fig. 3.10.b).
3.3.3 Locomotive electrice din cla sele C2 și A2
Odată cu dezvoltarea electronici ide putere și a apariției
convertoarelor electronice cu tiristoare, au apărut și locomotive electrice ,
mai performante ,cuprinse în clasele C2șiA2.
Astfel, în anii 1970÷1980 au apărut astfel de locomotive, l a care
motoarele de tracțiune electrică au rămas aceleași mașini de curent continuu
cu excitație serie.
Apariția chopperelor (variatoare de curent continuu), în cazul
alimentării în curent continuu, sau a redresoarelor monofazate semi –
comandate sau comple t comandate ,a permis modificarea fină a tensiunii de
alimentare a MTE și,în consecință, modificarea lină a vitezei locomotivei
electrice. Utilizarea convertoarelor electronice de putere de curent continuu
au condus la îmbunătățirea tuturor performanțelo r LE și în consecință au
permis creșterea vitezei trenurilor până la 160÷200 km/h ,iar pe căi ferate
speciale, până la 250÷270 km/h.
În această clasă de locomotive electrice pot fi incluse trenurile
franceze de mare viteză TGV -PSE (Train à Grande Vitesse -Paris Sud Est) ,
introduse în exploatare în 1981 pe ruta Paris -Lyon, care circulau cu viteze
de până la 270 km/h.
Un astfel de tren areîn componență două locomotive la extremități,
între care se află 8 vagoane pentru 368 de călători. Lungime a totală a
trenului este de 200 m,iar masa lui estede 418 tone56.
Pentru a reduce influențele vibrațiilor și zgomotul roților asupra
călătorilor, capetele a două vagoane adiacente sunt așezate pe un boghiu
comun cu două osii, acest lucru contribuind și la îmbunătățir ea formei
aerodinamice.
Fiecare locomotivă are6 motoare de curent continuu cu excitație
serie, grupate în 3 boghiuri, dintre care 2 sunt pe locomotivă ,iar al treilea pe
vagonul următor. Motoarele a uo putere unitară de 535 kW, tensiunea
maximă de 1050 V, turația maximă de 3150 rot./min (la 270 km/h) și o
masă de 1560 kg , rezultând puterea totală a unei rame (tren) de 6450 kW.
56http://en.wikipedia.org/wiki/SNCF_TGV_Sud -Est

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
73Locomotivele au posibilitatea să fie alimentate în curent alternativ la
25 kV –50 Hz, dezvoltând o putere de 6450 kW, în curent al ternativ la 15
kV–16,66 Hz, dezvoltând o putere de 2800 kW, sau în curent continuu la
1500 V, dezvoltând o putere de 3100 kW .Puterea specifică a acestei rame
estede 16,7 W/kg57.Acest mod de realizare a locomotivei permite ca același
tren să poată circu la în Franța de Sud -Est, în Elveția și în Italia. Frânarea se
realizează pneumatic și prin recuperare de energie.
În cazul alimentării în curent alternativ, cu redresoare complet
comandate, aceste locomotive pot folosi, pe lângă frânarea reostatică ,și
frânarea recuperativă.
La frânarea pentru oprire a acestor locomotive, este utilizată tot
frânarea dinamică cepermite oprirea trenului și în absența tensiunii de la
linia de contact, motoarele de tracțiune transformându -se în generatoare de
curent continuu c u excitație separată, care debitează pe rezistențele de
frânare , având excitațiile alimentate de la baterii de acumulatoare , frânarea
fiind combinată cu frânare mecanică.
În figura 3.11 este reprezentată schema electrică de forță a
locomotivei TGV -PSE.
La alimentarea în curent alternativ monofazat, când disjunctorul IM
este închis, transformatorul principal este pus sub tensiune și ,la cele trei
secundare ale sale, este prezentă tensiunea alternativă secundară U2. Fiecare
secundar este conectat la un redr esor semi -comandat care asigură reglarea
fină a tensiunii și ,în consecință ,a vitezei celor două motoare de tracțiune
ale fiecărui boghiu.
Aceste motoare, conectate în paralel la ieșirea punții redresoare, au
câte o inductivitate de filtrare, Ln,cu scop ulreduc eriiregimul uide curent
întrerupt din timpul comutației.
Reglarea vitezei trenului se face combinând efectul variației tensiunii
de alimentare a motorului cu efectul variației curentului prin indus, care este
și curentul de excitație, simplificân du-se astfel echipamentul de tracțiune.
Pentru păstrarea factorului de putere la o valoare cât mai mare,
pornirea locomotivei se face utilizând o treime din fiecare înfășurare
secundară, prin închiderea contactoarelor C1și alimentarea redresoarelor
semi -comandate cu o tensiune de 1/3 din U2.
După accelerarea corespunzătoare a trenului, contactoarele C1se
deconectează, închizându -se contactoarele C2, care asigură creșterea în
continuare a tensiunii motoarelor, până la valoarea necesară58.
În cazul alimentă rii locomotivei la o tensiune continuă de 1500 V , se
deschide disjunctorul IM, se retrage pantograful corespunzător, se ridică
pantograful pentru linia de contact de curent continuu și se închide
57http://www.4rail.net/ref_fast_tgvagv.php#tgv -pse
58Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs

Tracțiune electrică
74disjunctorul IC. În acest fel se alimentează filtrul forma t din Lf,Cf, iar
punțile redresoare se conectează la 6 variatoare de curent continuu
(choppere), fiecare având în componență un tiristor T, o diodă de fugă Dși o
inductivitate de filtrare Ln.
Fig. 3.11 Schemele de forță ale locomotivei TGV -PSE cu alim entare în
curent alternativ și în curent continuu
Prin conectarea în paral ela chopperelor și motoarelor fiecărui boghiu
și decalarea comenzilor către tiristoare cu o jumătate de perioadă, se obține
reducerea pulsației curenților prin fiecare motor.
Reglar ea vitezei locomotivei se face prin modificarea valorii medii a
tensiunii de la bornele fiecărui motor, care se realizează prin modificarea
duratei relative de conducție a tiristorului Tdin componența chopperului59.
În această clasă este inclus și trenul c are circulă pe ruta Moscova –
Leningrad, Kpacн aяCтpе лa,(Săgeata Roșie). Frânarea acestuia se face
reostatic și recuperativ.
59Ciuru , T.Tracțiune electrică , Note de curs

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
753.3.4 Locomotive electrice din clasele C3 și A3
Locomotivele din clasele C1, A1 șiC2, A2 , deși se deosebesc prin
modul de regla re a vitezei, au ceva comun, și anume utilizarea motoarelor
de tracțiune de curent continuu, cu limitările aduse de acestea.
După anii 1980 s-a trecut la o nouă soluție, și anume la înlocuirea
motoarelor de tracțiune de curent continuu cu motoare de tracți une de curent
alternativ, datorită avantajelor pe care le aduc acestea ,dar și datorită
dezvoltării electronicii de putere, care a făcut posibilă utilizarea
convertoarelor statice de frecvență (CSF) cuinvertoare autonome de curent
(IAC) sau cu invertoare autonome de tensiune (IAT). Acestea împreună
permit o reglare fină și într -o plajă mare a vitezei motoarelor de tracțiune.
Convertoarele statice de frecvență asigură o modificare proporțională
a amplitudinii și frecvenței tensiunii de ieșire într -o plaj ă necesară tracțiunii
electrice.
Motoarele de tracțiune alimentate în curent alternativ pot să fie de tip
asincron sau sincron.
La locomotivele electrice din generația C3,A3, s-au folosit motoarele
sincrone. Motorul sincron necesită însă aparataj complex d e pornire și de
protecție. Cum în tracțiunea electrică feroviară puterea unitară a unui motor
ajunge la 1100 kW, costul aparatajului suplimentar devine mic în
comparație cu costul motorului. În plus, motorul sincron prezintă indicatori
energetici superiori și siguranță mărită în funcționare, față de motorul
asincron. Randamentul motorului sincron are o valoare ridicată, cuprinsă în
intervalul 0,96÷0,98, datorită inexistenței pierderilor în miezul rotorului.
Factorul de putere ,depinzând de curentul de excit ație, poate fi reglat după
necesități, motorul sincron putând debita rețelei de alimentare putere
reactivă, îmbunătățind astfel factorul de putere al întregii instalații electrice
de pe locomotivă.
Deoarece mărimea întrefierului nu influențează factorul de putere, ca
la motorul asincron, valoarea sa poate fi de 2÷4 ori mai mare decât la un
motor asincron de aceeași putere, ceea ce reduce apariția situațiilor de
avarie, când rotorul freacă pe stator60.
Motorul sincron mai prezintă un avantaj, și anume, depen dența liniară
acuplului electromagnetic față de tensiunea de alimentare ,și în consecință,
acesta este mai puțin sensibil la variații de tensiune, în comparație cu
motorul asincron, la care cuplul electromagnetic depinde de puterea a doua
a tensiunii de alimentare61.Totodată, la scăderea tensiunii de alimentare, U,
cuplul electromagnetic, M, se poate păstra la valoarea maximă prin mărirea
tensiunii electromotoare polare, UeE, care depinde de curentul de excitație,
60www.elewatt.ro/agenda -tehnică/motorul -sincron
61Piroi, I., Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2009

Tracțiune electrică
76Ie,adică prin forțarea excitației, cuno scându -se expresia cuplului
electromagnetic la motorul cu poli plini:
03sineE
dU UMp x  (3.10)
În relația (3.10), peste numărul perechilor de poli, ωeste pulsația
tensiunii de alimentare, xdeste reactanța sincronă longitudinală i arθ0este
unghiul intern (de sarcină) al motorului sincron. Unghiul intern este unghiul
dintre axa solenației de excitație și axa solenației rezultante a mașinii.
Un alt avantaj al motorului sincron este acela că la puteri mai mari de
200 kW costul său d evine mai mic, iar la puteri de peste 2000 kW, și masa
sa devine mai mică cu 10÷20%, decât pentru motorul asincron de aceeași
putere.
În tracțiunea electrică, pentru cuplu lelectromagnetic se mai folosește
relația:
0 3 sine M k I       (3.11)
unde keste o constantă a mașinii sincrone, Ieste curentul printr -o fază
statorică, Φeeste fluxul magnetic de excitație.
Fluxul de excitație induce în înfășurarea unei faze statorice tensiunea
electromotoare alternativă polară UeE, proporționa lă cu turația de rotație a
câmpului inductor:
2eE e e e eU k k n        (3.12)
unde Ωeste viteza unghiulară, în rot/s ,iarneste turația rotorului în rad/s.
Între f recvența tensiunii de alimentare și viteza unghiulară există
relația cunos cută:
2pf p n   (3.13)
Dacă unghiul de sarcină, θ0, este constant, din relațiile (3.11) ,(3.12) și
(3.13) rezultă că tensiunea electromotoare polară UeEeste proporțională cu
viteza de rotație Ω, respectiv turația na roto rului ,și,în consecință, cu
frecvența tensiunii de alimentare, deci:
2e
eEfUp  (3.14)
Dacă neglijăm impedanța înfășurării statorice și reacția indusului,
putem afirma că tensiunea de alimentare a fazei statorice, U, este
aproximativ egală cu tensiunea electromotoare polară62,UeE.
Pentru a asigura funcționarea stabilă a motorului sincron la orice
frecvență fvariabilă, este necesară asigurarea unui flux magnetic de
excitație constant , adică:
62Ciuru, T. Tracțiune electrică ,Note de curs

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
77.2 2eEU U pconstn f   (3.15)
Din relația (3.15), rezultă că amplitudinea și frecvența tensiunii de
alimentare trebuie să fie proporționale.
Funcționarea stabilă în sincronism a motorului sincron, la orice viteză,
impune și menținerea constantă a unghiului θ0, de defaz aj dintre fluxul
statoric rezultant și fluxul de excitație. În acest caz, cuplul sincron rămâne
constant. Pentru a asigura aceste condiții ,trebuie măsurate unghiul intern și
viteza unghiulară a rotorului și în acest sens se utilizează traductorul de
poziț ieTPa rotorului, care furnizează un semnal de prescriere la intrarea
sistemului de comandă al invertorului, (SCI), impunând tiristoarelor (IAC) o
frecvență și o fază corespunzătoare.
Invertorul autonom de curent și traductorul de poziție al rotorului
reprezintă un colector electronic, fără contact alunecător și fără perii, iar
motoarele sincrone ce le utilizează se numesc motoare auto -comandate.
În figura 3.12 este prezentată schema de principiu a alimentării unui
motor sincron trifazat fără perii, prin invertor trifazat, utilizând curenți
cvasi -dreptunghiulari.
Fig. 3.12 Schema bloc a unui motor sincron trifazat fără perii,
cu alimentare prin invertor trifazat
Blocul de comandă al invertorului prelucrează informația preluată de
la traductorul de pozi ție și informația preluată prin bucla de comparare a
curentului de referință cu curentul măsurat și comandă o pereche de
tranzistoare, unul din ramura superioară, celălalt din ramura inferioară ,și,în

Tracțiune electrică
78acest fel, două înfășurări înseriate ale motorului sin cron vor fi parcurse de
un curent de formă cvasi -dreptunghiulară. Schimbându -se perechile de
tranzistoare, toate înfășurările motorului sincron vor fi parcurse de astfel de
curenți, care se va comporta ca și cum ar fi alimentat de la un sistem trifazat
detensiuni, cu variație nesinusoidală .
Controlul curentului se poate face fie bipozițional ,prin utilizarea unui
comparator cu histerezis, fie continuu, prin utilizarea unui regulator PI
(proporțional -integrator) .
În cazul controlului bipozițional, tran zistoarele de putere sunt astfel
comandate încât curentul instantaneu din înfășurarea statorică să se mențină
într-o bandă de lățime fixă (2·ΔI),centrată pe valoarea prescrisă, Iref, a
curentului de referință.
În cazul controlului continuu a curentului, reg ulatorul PIasigură un
semnal modulat PWM ,în care unda purtătoare este triunghiulară, de
amplitudine și frecvență fix e, frecvența de modulare fiind de ordinul kHz.
Evident, în tracțiunea electrică feroviară, o schemă de acționare ca cea din
figura 3.12 n u se poate aplica, puterea motoarelor sincrone cu magneți
permanenți fiind limitată superior .În schimb ,se poate utiliza o schemă ca
cea din figura 3.13.
În această figură ,
tensiunea alternativă
monofazată preluată din
secundarul transformatorului
princ ipal, este redresată de
către redresorul Rd. Valoarea
tensiunii redresate se modifică
prin intermediul unghiului αR,
de comandă a tiristoarelor,
care,la rândul lui ,este
determinat de valoarea tensiunii
de prescriere, Up, aplicată
dispozitivului de comand ă al
redresorului DCR .
Traductorul de poziție
TP, al rotorului motorului
sincron MS, trimite o
informație către dispozitivul de
comandă al invertorului DCI,
referitoare la unghiul intern θ0,
care,preluând și valoarea
prescrisă pentru viteza
unghiulară, Ωp, pe care trebuie
să o aibă rotorul motorului

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
79sincron, modifică valoarea unghiului αIde comandă pe grilă a tiristoarelor
din invertor.
Astfel, la ieșirea invertorului ,Inv, se obține o tensiune trifazată de
amplitudine și frecvență dorite, care alimen tează înfășurările fazelor
motorului sincron MS.
Inductivitatea de filtrare, Ln,reduce efectul ondulatoriu al tensiunii
redresate. Curentul de excitație, Iex,asigură păstrarea valorii maxime a
cuplului electromagnetic al motorului de tracțiune.
După s chema de principiu prezentată în Fig. 3.1 3, este realizat trenul
de mare viteză TGV ATLANTIC (TGV -A), pus în funcțiune în anii 198 9-
1990, pe căile ferate care leagă Parisul cu mai multe orașe din vestul și sud –
vestul Franței, până la oceanul Atlantic (Fig. 3.14)
Fig. 3.14 Trenul TGV -A cu invertoare autonome de curent și motoare sincrone
Cu o astfel de acționare reglabilă cu motor sincron s -a putut obține o
viteză medie a trenurilor de până la 300 km/h. La aceleași dimensiuni a le
motoarelor, ca și la tracțiunea în curent continuu, s -a reușit dublarea puterii
motoarelor de la 535 kW (TGV -PSE) la 1100 kW, la tensiunea de 1246 V și
turația de 4000 rot./min. Masa noului tren a scăzut dela 1560 kg la 1450 kg .
Dublarea puterii motoar elor a permis reducerea numărului acestora, pe
fiecare locomotivă, de la 6 la 4, concomitent cu creșterea puterii totale a
unui tren, de la 6400 kW la 8800 kW (2x4x1100 = 8800 kW). Numărul de
vagoane tractate a crescut de la 8 la 10 ,iar numărul de pasager i
transportabili , de la 386 la 485, în timp ce greutatea trenului a crescut cu
doar circa 14% (de la 418 t la 475 t)63.
Schema electrică de forță a unei locomotive TGV -A este prezentată în
Fig. 3.15. Transformatorul principal, alimentat prin disjunctorul d e putere
IM,când comutatorul Kse află pe poziția 1,la tensiunea alternativă de
25 kV, 50 Hz, are 5 înfășurări secundare. Patru dintre acestea sunt destinate
63Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs

Tracțiune electrică
80pentru alimentarea înfășurărilor statorice ale motoarelor de tracțiune
MT 1÷MT 4. A 5 -a înfăș urare secundară alimentează circuitele de excitație ale
celor 4 motoare și serviciile auxiliare. Fiecare înfășurare secundară , având
tensiunea de 1800 V, alimentează câte o punte redresoare semi -comandată,
având în componență tiristoarele Trși diodele Dr.
După filtrarea tensiunii continue rezultate, cu ajutorul inductivității de
filtrare Ln, sunt alimentate invertoarele de curent, formate din punți
trifazate, cu tiristoarele Ti, și circuitele de comutație forțată a tiristoarelor
invertoarelor, formate din câte două tiristoare Tsși un condensator Cs. Cele
trei faze ale fiecărui motor sincron de tracțiune, conectate în stea, sunt
alimentate de la câte un invertor. Condensatorul Cseste conectat între nulul
stelei înfășurărilor și punctul median al circuitul ui de comutație forțată.
Reglarea vitezei motoarelor de tracțiune în zona I, adică v Є [0; v A],
(Fig. 2.9; Fig. 2.14 și Fig. 2.15) se efectuează cu ajutorul invertoarelor
autonome de curent, prin modificarea frecvenței și amplitudinii tensiunilor
statorice . Menținerea constantă a raportului U/fse realizează cu ajutorul
redresoarelor semi -comandate, asigurându -se în același timp și sincronismul
câmpurilor statorice și rotorice, folosindu -se informațiile de la traductoarele
de poziție, TP, ale rotoarelor (nefigurate în schemă) .
Reglarea vitezei în zona a II -a,v Є [v A;vmax]se realizează prin slăbire
de câmp și reducere a cuplului, păstrând constante tensiunea de alimentare
și puterea electrică. Curentul de excitație, care determină fluxul de excitație,
semodifică cu ajutorul chopperelor Ch. În consecință, în zona a II -a se
obține o caracteristică de tracțiune hiperbolică, asemănătoare caracteristicii
motorului de curent continuu serie.
Dispozitivele de comutație TsșiCssunt necesare numai la pornire și la
viteze mici, când tensiunile electromotoare induse în înfășurările motoarelor
sincrone sunt nule sau prea mici pentru a putea bloca tiristoarele principale,
Ti, ale invertoarelor. La viteze medii și mari, elementele de comutație Csși
Tsnu sunt utiliz ate și ,în consecință, tiristoarele Tsnu primesc impulsuri de
comandă. Atunci când funcționează elementele de comutație, tiristoarele Ts
au o frecvență de lucru triplă față de frecvența de lucru a tiristoarelor Ti.
Când alimentarea locomotivei TGV -A se fa ce în curent continuu, la
1500 V, se deschide disjunctorul IM(Fig. 3.15) și se pune comutatorul Kpe
poziția 2. În acest fel, transformatorul principal este izolat. Schema electrică
de forță a locomotivei TGV -A este prezentată în Fig. 3.16.
Alimentarea i nvertoarelor de curent IAC se efectuează prin chopperele
Ch,iar diodele Drdin redresoarele folosite anterior rămân conectate în serie,
cu rolul unei diode de fugă. Alimentarea motoarelor de tracțiune și a
excitațiilor acestora se face după aceeași schemă ca și în Fig. 3.15.

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
81
Fig. 3.15 Schema electrică de forță a locomotivei TGV -A cu alimentare în c.a.

Tracțiune electrică
82
Fig. 3.16 Schema electrică de forță a locomotivei TGV -A cu alimentare în c.c.

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
83
Fig. 3.17 Schema electrică de frânare reostatică a locomotivei TGV -A

Tracțiune electrică
84Frânarea dinamică -reostatică a locomotivelor TGV -A se face
utilizându -se schema din Fig. 3.17.
Toate circuitele se deconectează de la linia de contact, inver toarele de
curent lucrând acum ca redresoare comandate, se înseriază cu rezistențele de
frânare Rf, cu ajutorul cărora se stabilesc cuplul și viteza de frânare.
Excitațiile motoarelor sincrone sunt alimentate de la baterii de
acumulatoare ( BA),ceea ce asigură frânarea chiar și în cazul în care lipsește
tensiunea de la linia de contact.
Motoarele sincrone funcționează ca generatoare sincrone, debitând pe
rezistențele de frânare, prin intermediul redresoarelor realizate cu tiristoarele
Ti, funcționând la tensiuni și frecvențe variabile.
Invertoarele autonome de curent, IAC, cu comandă clasică, asigu ră la
ieșire tensiuni și curenți cu conținut ridicat de armonici (17÷20%), care au
efecte negative asupra motoarelor sincrone, determinând reducerea
factorului de putere și a randamentului acestora. Suplimentar, la comutația
tiristoarelor apar supratensiun i datorate energiei reactive acumulate în
inductivitățile înfășurărilor statorice. Toate aceste dezavantaje au fost
eliminate în generația următoare a acționărilor locomotivelor electrice, prin
utilizarea invertoarelor autonome de tensiune, IAT64.
3.3.5 Lo comotive electrice din clasele C4 și A4
Locomotivele din clasele C4șiA4reduc o parte din dezavantajele
locomotivelor din clasele C3șiA3,prin eliminarea invertoarelor autonome
de curent și introducerea în locul acestora a invertoarelor autonome de
tensiune. Astfel, tensiunile și curenții furnizați de aceste invertoare au o
formă care se apropie foarte mult de sinusoidă, fiind eliminate ,în același
timp, armonicile superioare.
Introducerea acestor invertoare a fost posibilă începând cu anul 1990,
datori tă apariției unor tiristoare complet comandate, GTO (Gate Turn -Off
Thyristor )de mare putere. Acestea pot comuta curenți cuprinși în intervalul
2500÷3000 A, suportând tensiuni inverse de până la 4500 V.
În aceeași perioadă au apărut și tran zistoarele hibr ide IGBT ( Insulated
GateBipolar Transistor)65care comută curenți de până la 1200 A și
suportând tensiuni inverse de până la 1700 V. Aceste componente moderne
au simplificat substanțial schemele de forță ale invertoarelor autonome de
tensiune, eliminând di spozitivele de blocare forțată a tiristoarelor obișnuite.
Concomitent cu introducerea invertoarelor autonome de tensiune, au
fost introduse ca motoare de tracțiune motoarele asincrone trifazate cu rotor
în scurtcircuit, care sunt cele mai simple și mai fi abile motoare.
64Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs
65http://www.infineon.com/dgdl/

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
85Aceste modernizări constituie baza claselor C4 șiA4 ale
locomotivelor electrice moderne de mare viteză. Cu ajutorul acestor
elemente s -au putut obține viteze de 300÷400 km/h ,iar în anumite cazuri
chiar mai mari.
În aceste clase sunt incl use trenurile de mare viteză franceze, TGV –
Eurostar, japoneze Shinkansen, germane și engleze Intercity Expres, italiene
ETR, rusești Coko лși altele66.
Dintre locomotivele amintite, cele mai simple și mai performante sunt
locomotivele trenurilor de mare vi teză japonenze Shinkansen67, „linia noului
trunchi”, la care recordul de viteză de 443 km/h a fost atins în anul 1996 .
Utilizarea noilor scheme pentru invertoare și a motoarelor asincrone
trifazate cu rotor în scurtcircuit, ca motoare de tracțiune, au condu s la
creșterea fiabilității, reducerea gabaritelor și maselor, cheltuielilor de
exploatare și a consumurilor de energie electrică.
S-a aplicat o nouă concepție, și anume, puterea individuală a
motoarelor asincrone de tracțiune a fost redusă până la 300 kW,
adoptându -se concomitent principiul modular de asamblare a trenurilor.
Acesta presupune alegerea după necesitate a numărului de vagoane motoare
VM. Fiecare vagon motor are două boghiuri cu câte două osii, deci
utilizează 4 (patru) motoare, oferind sufic ient spațiu pentru călători.
Două vagoane motoare formează o unitate de tracțiune, având 8 (opt)
motoare și o putere electrică de 8×300 kW = 2400 kW = 2,4 MW. Un tren
are cel puțin două unități de tracțiune, în funcție de necesitățile de transport.
Între a ceste unități de tracțiune pot exista și vagoane fără osii motoare.
Pentru un tren care are chiar 2 unități de tracțiune ,puterea totală este
de 2x8x300 kW = 4800 kW = 4,8 MW. În funcție de necesități, un tren
Shinkansen poate avea 2÷8 unități de tracțiu ne.
Schema electrică de principiu a circuitelor de forță, pentru o unitate de
tracțiune ,este reprezentată în Fig. 3.18.
Aceasta conține:
-un întrerup tor automat (disjunctor) IM;
-un transformator principal cu o înfășurare primară și patru
înfășurări secund are;
– un convertor de curent continuu, conținând patru redresoare
reversibile , conectate două câte două, în paralel ;
– două filtre capacitive ,CF,ale circuitelor intermediare de curent
continuu ;
-două invertoare de tensiune cu comandă PWM ;
– două grupe de câte patru motoare de tracțiune, de tip asincron cu
rotorul în scurtcircuit, conectate în paralel, la ieșirea fiecărui invertor, pentru
66Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs
67http://ro.wiki pedia.org/wiki/Shinkansen

Tracțiune electrică
86fiecare vagon motor.
Convertorul conține patru perechi de redresoare reversibile, conectate
în paralel pe partea de curent c ontinuu. Fiecare pereche are în componență:
– un redresor bialternanță, necomandat, cu diodele Dc, de la care
se alimentează invertoarele pentru regimul de tracțiune;
-un redresor antiparalel, integral comandat, care utilizează
tiristoarele Tc, pentru regimul de frânare recuperativă.
Fig. 3.18 Schema electrică de forță a unei unități motoare a trenurilor japoneze
Shinkansen, cu convertoare reversibile de frecvență și cu motoare asincrone
Când frânarea recuperativă nu este posibilă din cauza inexistenței
tensiunii de la linia de contact sau nu există consumatori pe această linie,
schema din figura 3.18 permite trecerea automată la frânarea reostatică.
Astfel, energia activă a generatoarelor sincrone se transformă în căldură pe
rezistențele de frânare R f.
Cone ctarea în paralel a celor patru perechi de redresoare este necesară
dinurmătoarele motive:
– diodele utilizate au un curent relativ mic (800 A la o tensiune
inversă de 4500 V) ;

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
87- asigurarea unei fiabilități mărite a sistemului de acționare,
permițându -se func ționarea locomotivei cu o pereche de redresoare defectă.
Schema de forță a unității motoare a trenurilor Shinkansen conține:
– transformatorul de alimentare având puterea totală de 3,03 MW,
tensiun eanominală primară de 25 kV, tensiun ilenominal esecundar e fiind
de 870 V pentru fiecare din cele 4 secundare;
– convertorul de curent continuu, având tensiun ea de intrare de
870 V c.a și tensiunea de ieșire 1900V c.c , curentul de intrare 937 A c.a., iar
cel de ieșire 1630 c.c.;
– invertorul autonom de tensiune, cu comandă PWM, având
tensiunea de intrare de 1900 V c.c., tensiunea de ieșire variabilă între
0÷145 0 V, iarputerea nominală de 1760 kVA;
– motoarele de tracțiune, de tip asincron, având puterea de
300kWși tensiunea nominală de 1450 V.
Trenurile fr anceze TGV -Eurostar, care aparțin tot clasei C4 -A4, sunt
compuse din două locomotive la extremități, având fiecare șase motoare
asincrone de 1100 kW (din care două motoare care alcătuiesc un boghiu se
află la vagonul adiacent, ca și la TGV -PSE -Fig. 3.11) și 8÷10 vagoane
remorcă , ajungându -se uneori și la 18 vagoane remorcă68. Un tren TGV –
Eurostar poate transporta 800 de călători la viteza medie de 360 km/h.
Puterea totală a trenului este de 12200 kW. Deoarece acest tren face legătura
între Paris și Londra, trecând pe su bCanalul Mânecii, are o schemă de
alimentare a invertoarelor ,pentru alimentarea motoarelor ,diferită de cea
prezentată în Fig. 3.1 8,care să permită alimentarea de la trei sisteme
diferite:
– linie de contact la tensiunea alternativă monofaza tă de 25 kV,
50 Hz, în Franța și în tunelul de sub Canalul Mânecii;
-linie de contact la tensiunea continuă de 750 V, în Anglia;
-linie de contact la tensiunea continuă de 3000 V, în Belgia.
Trenul de mare viteză TGV –TMST (Trans Manche Super Train) ,
cunos cut și sub numele comercial TGV -Eurostar ,construit între anii 1993
și 1996 ,a necesitat linii noi de mare viteză, care în Franța, în 2011, erau în
lungime de 2037 km. Acest tren a atins recordul de viteză de 574,8 km/h, în
anul 200769.
Schema bloc a insta lației electrice care permite cele trei tipuri de
alimentări este prezentată în Fig. 3.19.
Dorința de a circula cu viteze cât mai mari este o provocare pentru
cercetătorii din întreaga lume. Societatea Națională de Căi Ferate Franceze
(SNCF) a început prin anii 1989÷1990 cercetări asupra implementării TGV
68http://florent.brisou.pagesperso -orange.fr/Fiche%20TMST.htm
69http://fr.wikipedia.org/wiki/TGV

Tracțiune electrică
88NG (Nuvelle Generation), trenuri care să realizeze, în mod curent, viteze
cuprinse între 350÷400km/h.
Fig. 3.19 Schema bloc a locomotive iTGV Eurostar
La aceste trenuri, motoarele de tracțiune sunt contr olate individual (nu
în perechi) folosindu -se un singur invertor. Răcirea echipamentelor de
tracțiune este eficace până la temperaturi ambiante de 45 șC, utilizându -se un
lichid de răcire ecologic (FC 72)70.Acest lichid ecologic este cunoscut și
sub numele de Flourinert Electronic Lichid, fiind ,de fapt, Perfluorohexan
C6F14 sau Tetradecafluorohexan. Este un izolator și poate fi aplicat pentru
temperaturi între -90șC și 56 șC. Este incolor și inodor71.
Trenurile de mare viteză au devenit o concurență reală f ață de
transportul cu avioane.
Analizând implicațiile tipurilor de motoare de tracțiune, a tipurilor de
linii de contact și a tipurilor de echipamente electrice de la generația C1 -A1
până la generația C4 -A4, putem trage următoarele concluzii:
– costul fabric ării și întreținerii a scăzut odată cu înlocuirea
motoarelor de c.c., cu motoare sincrone și a acestora cu motoare asincrone72;
– dificultățile de comandă au crescut odată cu aceste înlocuiri,
după cum rezultă din Fig. 3. 20.
70http://www.railfaneurope.net/tgv/research.html#traction
71http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/ElectronicsChemicals/
72http://web -mp.iutmontp.univ -montp2.fr/

Capitolul 3.Locomotive de tracțiune electrică feroviară cu aderență la cale
89Costde
fabricațieșide
întreținere
Dificultățide
comandă
Fig. 3.20Variația costurilor și a dificultăților de comandă în funcție de
evoluția tehnologiei de realizare a LE
Dificultățile de comandă sunt determinate de faptul că prin utilizarea, în
final, a motoarelor asincrone, sunt necesare invertoare autonome de ten siune cu
tranzistoare GTO sau tiristoare IGBT de mare putere , care necesită la rândul lor o
comandă sofisticată la frecvență mare.

Tracțiune electrică
90C a p i t o l u l 4 . T R E N U R I D E M A R E V I T E Z Ă
F Ă R Ă A D E R E N Ț Ă L A C A L E A D E R U L A R E
4.1.Scurt istoric
Deși motorul asincron liniar este cunoscut73încă din 1902, abia în
1905 (14 februarie) este înregistrat un patent pentru deplasarea unui tren cu
motor liniar, cu autopropulsie, pe numele lui Alfred Zehden, în S.U.A74.
Brevete pentru trenurile magnetice cu levitație, pr opulsate de motoare
liniare, au mai fost acordate pentru Hermman Kemper în 19 37 și 1941. La
sfârșitul anului 1940, profesorul Eric Laithwaite de la Colegiul Imperial din
Londra, a elaborat primul model în mărime naturală a motorului de inducție
liniar.
Deoarece utilizând motorul liniar nu este nevoie de contact fizic între
vehicul și ghidaj, acesta a devenit ,în anii 1960 și 1970, un dispozitiv
avansat pentru mai multe sisteme de transport în curs de dezvoltare.
La începutul anilor 1970 Eric Laithwaite a descoperit un nou
aranjament al magneților, care a permis ca un singur motor liniar să producă
atât ridicarea, câtși tracțiunea.
Dezvoltarea trenurilor Maglev în Japonia a cunoscut două direcții:
-JR-Maglev (Grupul Căilor Ferate Japoneze) ;
-HSST dezvoltat de Liniile Aeriene Japoneze.
Al doilea tip de tren cu suspensie magnetică a apărut în anul 1974 pe
baza unor tehnologii aduse din Germania. În 1985 trenul HSST 03 (Linimo)
câștigă popularitate la Expoziția Mondială Tsukuba, deși viteza acestuia era
de numa i 30 km/h.
În Japonia, pe o pistă de încercare, un tren Maglev a atins recordul de
517 km/h la 21 decembrie 1979.
La Hamburg ,în Germania, î n anul 1979 a fost pus în funcțiune primul
tren, Maglev -Transrapid 05, cu propulsie cu motor liniar, pentru transpo rtul
de pasageri. În Berlinul de Vest, la sfârșitul anului 1990 a fost construit
M-Bahn ( Magnetbahn), adică un tren Maglev, care a rulat pe o distanță de
1,6 km, devenind operabil în iulie 1991. Acesta a devenit operabil după
Birmingham Maglev , dar înainte de Shanghai Maglev Train .
În Anglia, p rimul tren comercial de persoane ,cu motor liniar, denumit
Maglev ( Mag netic Levitation) , a fost inaugurat o ficial în 1984 ,lângă
Birmingham . Acesta a circulat la o viteză de până la 40 km/h, pe un
monorai, între Aeroportul Internațional și Gara Internațională din
Birmingham , pe o distanță de 600 m .Trenul a zburat la o altitudine de
73http://www.ovidiupopovici.ro/CARTE%20TRACT.ELECTRICA -net.pdf
74http://en.wikipedia.org/wiki/Mag -lev_train#First_patent

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
9115 mm față de calea de ghidare și a fost propulsat de un motor liniar de tip
asincron. În anul 1995 ,sistemul a fost închis din cauza problemelor de
fiabilitate.
În anul 2002, la Shanghai a intrat în folosință un tren Maglev care a
atins viteza maximă de 501 km/h, circulând pe o distanță de 30 km, între
centrul orașului și Aeroportul Internațional75.
În aprilie 2004, la Shang haia intrat în uz comercial sistemul de mare
viteză Transrapid, iar în martie 2005, tot în Japonia, a început să funcționeze
un tren HSST -Linio ,cu o viteză relativ re dusă. În primele trei luni după
inaugurare, pe linia respectivă au fost transportați peste 10 milioane de
pasageri76.
Recordul de viteză la trenurile Maglev a fost atins în anul 2003, pe o
linie experimentală, fiind de 581 km/h.
În prezent, în China se fac cercetări referitoare la realizarea
transportului feroviar în tub vidat, anulându -se astfel forțele de rezistență
determinate de frecarea cu aerul. Se speră în acest fel atingerea unor viteze
de până la 1000 km/h (un avion de transport persoane atinge o vi teză de
croazieră de 800 km/h)77.
4.2. Noțiuni generale
Un Maglev este un sistem de transport care folosește levitația
magnetică, pentru a suspenda, ghida și propulsa vehicule folosind câmpurile
electromagnetice, fără a mai fi nevoie de osii, roți și lagăr e.
Motoarele liniare asigură o mișcare de translație a armăturii mobile
față de armătura fixă. Motoarele liniare folosite în tracțiunea feroviară pot fi
doar de curent alternativ ,de tip asincron sau sincron.
Utilizarea motoarelor liniare în tracțiune ele ctrică aduce următoarele
avantaje vehiculelor , față de utilizarea motoarelor clasice rotative:
-prezintă o construcție foarte simplă a părții mecanice;
-au gabarite și mase reduse la puteri specifice mari, datorită creșteri i
solicitărilor electromagnetic e posibile prin utilizarea răcirii mai intense;
-au o siguranță și fiabilitate mult mai mar idatorită modului de
construcție, și anume, vehiculele îmbrățișează permanent calea de deplasare,
ceea ce nu le permite deraierea sau răsturnarea;
-permit acceler ări și decelerări care nu depind de frecare;
-asigură un control mai precis al poziției;
-permit utilizarea unui control precis și continuu al mișcării
vehiculului ,folosind o tehnologie de ultimă generație;
75http://www.smartplanet.com/blog/smart -takes/
76http://ro.wikipedia.org/wiki/Maglev
77http://www.sm artplanet.com/blog/smart -takes/china -developing -600-mph-airless -maglev –

Tracțiune electrică
92-sunt excluse uzura și rezistența mecanică de rostogolire , vehiculul
zburând practic în lungul căii de ghidare;
-permit reducerea necesarului de energie electrică dacă se folosesc
magneții permanenți (concomitent cu reducerea costului trenului);
-necesită întreținere mai redusă și au costuri de exp loatare mai mici.
Există și dezavantaje ale utilizării motoarelor liniare în tracțiunea
electrică, dintre care se amintesc:
– randament scăzut ;
-necesită costuri ridicate pentru construcția căii de deplasare;
– prezintă complicații constructive și de exploatare din cauza
necesității de a menține întrefierul constant (mai mare de 10 mm).
O problemă importantă a trenurilor Maglev o reprezintă sustentația ,
adică menținerea la o valoare constantă a distanței (întrefierului) dintre
armătura primarului și armătura sec undarului.
Sustentația se poate realiza în două feluri:
– cu atracție electromagnetică (PMA –Pernă Magnetică cu
Atracție);
– cu respingere sau repulsie electrodinamică (PMR –Pernă
Magnetică cu Repulsie).
Principiul PMA constă în interacțiunea (atracția) dint re un
electromagnet cu miez feromagnetic, alimentat de la o sursă reglabilă de
curent continuu și plasat pe vehicul și o placă feromagnetică, fixată în
lungul căii ( Fig. 4.1.a și Fig. 4.2 )78.
PMA este instabilă în regim dinamic, necesitând un sistem de r eglare
automată cu traductor și regulator de poziție ,acestea având rolul de a sesiza
mărimea întrefierului. Întrefierul este în acest caz de 10÷15 mm.
Principiul PMR constă în fenomenul de respingere dintre câmpul
magnetic al unei bobine supraconductoare , plasată pe vehicul, și câmpul
magnetic al curenților turbionari, care apar într -o placă conductoare, numai
78http://ninpope -physics.comuv.com/maglev/howitworks.php

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
93în timpul mișcării, când fluxul devine variabil față de placă ( Fig. 4.1.b).
În locul unei singure plăci ,pe calea de rulare pot fi folosite un șir de
plăci conductoare sau de bobine scurtcircuitate.
Trenul pe pernă magnetică de tipul PMA a atins viteza de 438 km/h cu
pasageri la bord. Pentru cazuri de urgență ,trenul este echipat cu baterii de
alimentare, de putere (când lipsește alimentarea de l a rețea), care permit
oprirea lină a trenului. Existența câmpurilor magnetice puternice poate
interfera cu stimulatorul cardiac și poate deranja posesorii acestuia.
PMA necesită și roți ale vehiculului, care sunt folosite însă în repaus
sau în situații c ritice.
PMRpermite realizarea unui întrefier mai mare decât PMA și anume
de 7÷12 cm, ceea ce simplifică construcția căii de rulare (Fig. 4.3) .
Fig. 4.3 Explicativă la sistemul de sustentație PMR -EDS

Tracțiune electrică
94Electromagneții superconductori, răciți, sunt am plasați pe tren, iar
bobinele electromagneților de propulsie, levitație și ghidare sunt plasați în
lungul căii de zbor. Trenurile de acest tip pot atinge viteze de 522 km/h,
ceea ce este considerabil mai mult decât la trenurile EMS79.Trenurile EDS
au dezav antajul că până la circa 100 km/h
trebuie să ruleze pe roți. Prezența roților
aduce, însă, și avantajul că ,în cazul unei
întreruperi a alimentării cu energie, trenul
se poate opri lin și în siguranță.
Inginerii germani au dezvoltat
primul sistem , PMA, numit de ei
Electromagnetic Suspension (EMS), adică
suspensie electromagnetică.
Inginerii japonezi au dezvoltat al
doilea sistem, PMR, numit de ei
Electrodynamic Suspension (EDS), adică
suspensie electrodinamică.
Variația forței de sustentație, Fs,în funcți e de viteza vavehiculului, la
cele două moduri (PMA sau PMR) este reprezentată în Fig. 4. 4.
4.3.Motorul asincron liniar
Mașina asincronă liniară rezultă, intuitiv, prin tăierea unei mașini
asincrone rotative după o generatoare a sa și desfășurarea sta torului și
rotorului în plan (Fig. 4. 5), partea fixă
urmând a fi prelungită în lungul căii
de deplasare.
Motorul liniar a fost propus încă
din anul 1902 de către Alfred Zehden
pentru tracțiune feroviară. Aplicarea practică a acestui motor a fost întârzia tă
din cauza nerezolvării unor fenomene care apar în acest caz.
În anul 1945 firma Westinghouse a construit un motor liniar de 10.000
CP, cu indus de 400 metri lungime, ce dezvolta o viteză de 300 kilometri pe
oră. Acest motor era utilizat pentru lansarea avioanelor de pe hidroavioane.
La motorul liniar turația și cuplul își pierd semnificația, fiind înlocuite de
viteza v
și forța de tracțiune F
,iar câmpul magnetic învârtitor devine câmp
magnetic alunecător, numit și câmp magnetic progresiv, cu viteza sincronă vs.
Alunecarea sla o anumită viteză v
se definește astfel:
s
s.v v=
v 
 s (4.1)
79http://ninpope -physics.comuv.com/maglev/howitworks.php

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
95Dacă în expresia vitezei periferice a mașinii rotative ( vs=Dns) se
înlocuieșt eD=2pșipfn, rezultă modulul vitezei:
, 2s f =v (4.2)
adică viteza sincronă a motorului liniar nu mai depinde de numărul de poli
aiinductorului ,ci doar de lungimea pasului polar ,τ, și de frecvența fa
tensiuni i de alimentare. Prin alegerea potrivită a acestor mărimi se pot
obține viteze până la 100 m/s sau chiar mai mari (de exemplu, I.N.R. -03 din
Japonia atingea 405 km/h).
Regimul de motor al mașinii asincrone liniare corespunde vitezelor
cuprinse între zero și viteza sincronă.
Există două posibilități teoretice de realizare a motoarelor asincrone
liniare:
a.cu inductor scurt și indus lung;
b.cu inductor lung și indus scurt.
Practic, prezintă interes doar prima variantă, fiind mai economică.
Inductorul poate fi mobil (plasat pe un vehicul, de exemplu) sau fix (plasat
din loc în loc în lungul căii de rulare). Se pot realiza motoare liniare cu
inductor unilateral sau cu inductor bilateral (Fig. 4. 6). Motorul liniar cu
indus unilateral prezintă dezavantajul existenței unei forțe normale orientat e
perpendicular pe planul de deplasare.
Fig. 4. 6Tipuri constructive de motoare liniare, a) cu inductor unilateral
și indus feromagnetic; b) cu inductor bilateral ș i indus neferomagnetic ,
c) cu inductor bilateral și inductor scară; d), e), f) curbele F=f( s) corespunzătoare
variantelor a), b), c)
Față de mașina asincronă rotativă apar două efecte suplimentare:
efectul transversal (de margine) și efectul longitudinal (de capăt). Analiza
influenței acestor două efecte are în vedere un indus masiv.
Efectul transversal se datorează liniilor de curent indus longitudinale.

Tracțiune electrică
96Urmărind liniile de curent în indus se constată că acestea au componente
transversale utile (perpendiculare pe direcția depl asării), care determină forța
longitudinală de tracțiune F
.Componentele longitudinale ale curenților
induși au caracter parazit, determinând creșterea rezistenței echivalente a
indusului, afectând astfel alura caracteristicii mecani ce–Fig. 4. 6.d). Efectul
transversal depinde de viteza v
, la viteze mari având o influență mai mare.
Efectul transversal poate fi redus prin alegerea judicioasă a lăț imii indusului, a
pasului polar sau prin utilizarea indusului de tip s cară (colivie) –Fig. 4. 6.f).
Efectul longitudinal se datorează lungimii finite a inductorului și
nesimetriei fazelor. Amplitudinea inducției câmpului magnetic alunecător
este variabilă în lungul inductorului, depinzând de mărimea întrefierului, de
viteza inductorului și de parametrii indusului. În zonele inductorului mai
depărtate de capete se poate considera că amplitudinea inducției este
constantă. Ca urmare a celor prezentate, distribuția densității de curent din
indus diferă de cea sinusoidală, favori zând pierderi și forțe suplimentare.
Atât efectul transversal ,cât și cel longi tudinal sunt dezavantajoase și
prin diferite soluții tehnice se caută reducerea lor. În mașina asincronă
liniară se dezvoltă forțe după cele trei axe ale sistemului tridimensi onal:
–forță longitudinală (de tracțiune), utilizată în propulsarea sau frânarea
vehiculului ;
–forță transversală (nedorită), datorată efectului transversal; prin
măsuri adecvate această forță poate fi anulată;
–forță de atracție, exercitată de induc torul unilateral asupra indusului
feromagnetic ,sau forță de levitație, exercitată de levitator asupra indusului
feromagnetic sau neferomagnetic.
Motorul liniar are avantaje importante, ca de exemplu:
-obținerea directă a mișcării de translație;
-realizare a deplasării mob ilelor fără transmisii mecanice;
-robustețe;
-silențiozitate .
Dezavantajele sale sunt constituite de :
– randamentul scăzut din cauza efectului longitudinal dinamic în
zona marginilor circuitului magnetic al armăturii de pe vehicul, unde datori tă
faptului că inducția variază brusc apar curenți, forțe și pierderi suplimentare;
– factor de putere mai mic decât la motoarele asincrone rotative ,
datorită întrefierului mare80.
Motorul liniar asincron este cunoscut în literatura engleză sub acronimul
LIM (Linear Induction Motor).
80Piroi, I. , Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2009

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
974.4. Motorul sincron liniar
Motorul sincron liniar ,cunoscut în literatura engleză sub acronimul
LSM ( Linear Synchronous Motor), dezvoltă o forță de tracțiune (de
propulsie) doar la viteza de sincronism a câmpului progresiv .
Un L SM este un motor liniar în care mișcarea mecanică este în
sincronism cu mișcarea câmpului magnetic, adică viteza mecanică este
aceeași cu viteza de deplasare a câmpului magnetic.
Forța de propulsie este generată de interacțiunea între:
– câmpul magnetic pro gresiv produs d e o înfășurare polifazată și o
matrice de poli magnetici N,S,…N,S, sau cu o cale feromagnetică de
reluctanță variabilă (LSM scu înfășurare de curent alternativ pe armătură) ;
– câmpul magnetic produs de o înfășurare de curent continuu
alimentat ă printr -uncomutator electronic și o matrice de poli magnetici
N,S,…N,S sau cu o cale feromagnetică de reluctanță variabilă (motor liniar
pas cu pas sau cu reluctanță variabilă ).
Partea care produce câmpul magnetic progresiv este numită armătură
sau propu lsor (forcer). Partea care produce fluxul magnetic de curent
continuu sau reluctanța variabilă se numește sistemul câmpului de excitație,
sau platoul de reluctanță variabilă.
Nu este recomandat ca cele două părți să se numească primar și
secundar, deoarec e aceste noțiuni sunt justificate la motorul de inducție
liniar sau la transformatoare.
Funcționarea unu iLSM nu depinde de care parte este mobilă sau este
staționară, din cele două părți al ecăror câmpuri interacționează.
În mod obișnuit, motorul sincron de curent alternativ polifazat este un
motor cu excitație electromagnetică în curent continuu ,a cărui forță de
propulsie are două componente:
– componenta principală, datorată interacțiunii câmpului magnetic
progresiv cu fluxul magnetic determinat de înfăș urarea de excitație
alimentată în curent continuu (componenta sincronă);
– componenta secundară, datorată câmpului magnetic progresiv și
reluctanței variabile după axele dșiq(componenta de reluctanță).
Înlocuirea electromagneților de curent continuu cu ma gneți
permanenți (PM s) este obișnuită ,exceptând LSM spentru vehiculele cu
levitație magnetică.
LSM scu magneți permanenți (PM) pot fi de două feluri:
-motor sincron liniar ( LSM s)cu PM, la care forma curentului de
intrare este sinusoidală și produce un câm p magnetic progresiv;
– motor sincron liniar fără perii, cu electromagneți de curent
continuu și reacție (feedback) de poziție (LBM s), la care forma curentului de
intrare este dreptunghiulară sau trapezoidală și este precis sincronizată cu

Tracțiune electrică
98viteza și poziția părții mobile.
Constructiv, motorul sincron liniar poate fi plan sau tubular. La
motorul sincron liniar fără perii, cu electromagneți de curent continuu,
informațiile despre poziția părții în mișcare sunt furnizate de un senzor de
poziție absolută. Aceast ă schemă de control corespunde unui comutator
electronic care funcționează asemănător cu un colector mecanic din
componența unui motor de curent continuu. De aceea, acest motor cu curent
de formă dreptunghiulară sau trapezoidală e ste numit motor de curent
continuu fără perii.
În schimb, motorul care funcționează bazându -se pe diferența
reluctanțelor după axa dșiqși câmpul magnetic progresiv, care generează
forța de tracțiune pe baza diferenței dintre reactanțe, se numește motor
sincron liniar de curent alternativ cu reluctanță variabilă81.
În cazul motorului sincron liniar funcționând pe principiul câmpului
magnetic progresiv, viteza părții mobile este:
2s v = v f      (4.3)
ffiind frecvența tensiunii de alimentare.
La acționările electromec anice din instalațiile industriale, dacă se
utilizează LSM s,se pot atinge și chiar depăși viteze de 10 m/s = 36 km/h și
accelerații de peste 360 m/s2.
Densitatea forței pe suprafață, dată de relația:
2s
s
iFfp L  [N/m2] (4.4)
este mai mare la motoarele liniare sincrone decât la motoarele liniare de
inducție, după cum rezultă și din Fig. 4. 7.
Fig. 4. 7Variația densității forței de tracțiune f s,în funcție de forța de tracțiune, F s,
tipul motorului liniar și tipul agentul uide răcire
81http://jfgieras.com/lsm -chapter%25201.pdf

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
99În trans portul de persoane de mare viteză, când se operează pe
principiul levitației, pentru excitație se folosesc electromagneți.
Reglarea vitezei la trenurile Maglev se efectuează prin modificarea
frecvenței și a amplitudinii tensiunii de alimentare a circuitulu i
electromagnetic.
Frânarea electrică a trenurilor Maglev se realizează foarte simplu,
inversând succesiunea fazelor la alimentarea principală.
4.5. Trenuri moderne pepernă magnetică
În mai multe țări ale lumii există preocuparea construirii de trenuri cu
suspensie și ghidare magnetică (pernă magnetică).
Prima țară care le -a pro pus și realizat a fost Japonia, urmată la scurt
timp de Germania, care a adus mai multe modificări trenurilor de tip
Maglev, numindu -le Transrapid 07, 08, 09. Testările au fost făcu te pe
trenurile Transrapid 01÷06 și nu au fost lipsite chiar și de accidente.
O cale specială pe care circulă un astfel de tren a fost construită încă
prin anii 1997÷1999 ,între orașele Berlin și Hamburg. Pe această cale
circulă și trenul pe pernă magnetic ă,Transrapid 0882, prezentat în Fig. 4. 8.
Fig. 4.8Imaginea trenului pe pernă magnetică Transrapid 08
Trenurile germane au sustentația și ghidarea cu PMA. Înfășurarea
82http://www.google.ro/search?q=Transrapid+08&hl

Tracțiune electrică
100trifazată a motorului sincron este pe calea de zbor, jucând în același timp și
rolul bobinelor conductoare ale sistemului de sustentați e și de frânare.
Înfășurarea trifazată care generează câmpul magnetic progresiv este
amplasată pe calea de rulare, fiind alimentată pe sectoare (atât timp cât un
tren se află deasupra), iar înfășurările supraconductoare de excitație,
respectiv magneții pe rmanenți sunt pe vehicul, pe ambele părți care
înfășoară calea. Alimentarea înfășurării trifazate se face din mai multe
puncte amplasate în apropierea căii de ghidare, de la convertoare de
frecvență, de mare putere (Fig. 4.9) .
Fig. 4.9 Secțiune transvers ală prin calea de rulare și partea mobilă a trenului
Transrapid 08
Un calculator primește permanent informații și comandă
electromagneții și câmpul progresiv, așa încât nicio parte a trenului să nu
atingă ghidajul. Electromagneții sunt alimentați de la bat erii de putere ,așa
încât trenul poate rămâne pe cale pentru circa o oră, chiar și în situații
delicate.
În Fig. 4. 9se observă modul de amplasare al bobinelor de propulsie,
respectiv de levitație și ghidare, pe partea mobilă a motorului liniar, precum
șirealizarea căii de ghidare. Cablurile de alimentare sunt plasate în partea
stângă a căii, iar cele de comunicații, în partea dreaptă a căii, în tuneluri de
cabluri.
În Fig. 4.10 este prezentată o secțiune transversală a căii de rulare și a
trenului ,funcț ionând pe pernă magnetică de atracție PMA.
Suspensia electromagnetică, bazată pe atracție, este foarte complexă și
uneori este instabilă. Trenul levitează la distanța de circa 1 cm de cale și
rămâne la această distanță chiar și când nu se mișcă (în stații) .

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
101
Fig. 4.10 Secțiune transversală a căii de rulare și PMA
Distanța de levitare este monitorizată continuu și corectată de
calculatoare pentru a evita accidentele. Magneții de ghidare de pe partea
laterală a șasiului inferior sunt folosiți pentru a stabi liza poziția trenului,
împiedicându -l să se lovească de laterale în timpul mișcării.
Trenul Transrapid 10 , construit de specialiștii germani, în China, între
centrul orașului și
aeroportul Shanghai83,
folosește același sistem
de levitație magnetică,
PMA, după cum se
constată și din Fig. 4.11.
Trenul a fost
construit între 01.03.2001
și 01.01.2004,
funcționând la o viteză
comercială de 431 km/h84.
În timpul testelor, în anul
2003 ,a atins o viteză de
501 km/h.
83http://www.google.ro/search?q=transrapid+shanghai&hl
84http://en.wikipedia.org/wiki/Shanghai_ Maglev_Train
Fig.4.11Secțiune transversală prin calea de
rulare și trenul Transrapid 10

Tracțiune electrică
102Trenul ajunge laviteza
de 350 km/h în doar
2 minute. Proiectul inițial a
fost modificat, astfel că
stâlpii suport ai căii de rulare
sunt amplasați la 25 m
distanță unul de altul, față de
50 m, fiind îngropați la o
adâncime de 70 m.
China a conceput un
tren propriu cu pernă
magnetică, ma i simplu și mai
ieftin, bazat doar pe
interacțiunea magneților. În martie 2006 ,Consiliul de Stat al Republicii
Populare Chineze a aprobat propunerea de a construi un tren pe pernă
magnetică ,între Shanghai și Hangzhou , proiect ce mai târziu a primit
numel e de CM1 Dolphin Transrapid .Tehnologia folosită la acest proiect
pornește deci de la tehnologia germană Transrapid. La testele efectuate în
luna iunie 2006, prototipul acestui tren a atins viteza de 150 km/h. Inginerii
proiectanți și -au propus ca acest tr en să atingă o viteză de croazieră de circa
500 km/h85.
Levitația magnetică este esențială la func ționarea sistemului
Transrapid, motiv pentru care întrefierul este măsurat și reglat continuu.
Fig. 4.1 3Unitate de control a levitației cu două circuite
85http://de.wikipedia.org/wiki/CM1_Dolphin

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
103ÎnFig. 4.13 este prezentată o unitate de măsurare și reglare a
întrefierului cu două circuite de control, care asigură o funcționare
redundantă la un nivel prescris de levitație.
Unitatea de măsură, control și reglare conține:
-doi semi -magneți, având fiecar e o unitate separată de control;
-doi senzori pe fiecare semi -magnet, care transmit un semnal pentru
circuitul de comandă, referitor la mărimea întrefierului;
– interconexiune între cele două circuite de control, referitoare la
decalajul dintre cele două într efieruri;
– sursă pneumatică care poate fi acționată în caz de ineficiență a
circuitelor de control;
– patine de frânare în caz de defectare a ambelor circuite de
comandă a electromagneților86.
Trenul japonez JR-Maglev MLX 01EDS utilizează sustentația
magnetică de tip PMR, adică între calea de rulare și vagoane se dezvoltă o
forță de respingere, care ține trenul la o distanță de 10 cm față de calea de
rulare. Trenul mai este cunoscut și sub numele de MLU , datorită căii de
rulare în formă de U, pe care levitează acesta (Fig. 4.1. b).
Fig. 4.1 4Explicativă la sistemul de sustentație, levitație și ghidare
la trenul MLX 01 EDS
Acest tren, compus din trei vagoane motoare, a atins, la 2 decembrie
2003, viteaza de 581 km/h, deținând recordul mondial de viteză87.
Trenul JR-Maglev MLX01 a utilizat sistemul de sustentație EDS.
Aceasta presupune că bobinele supraconductoare ale electromagneților care
86http://www.maglev.ir/eng/documen ts/papers/conferences/maglev2004
87http://en.wikipedia.org/wiki/JR%E2%80%93Maglev

Tracțiune electrică
104creează forța de respingere (sustentație) sunt montate pe tren, iar bobinele de
propulsie și de ghidare sunt montate pe c alea de rulare (Fig. 4.1 4).
Deoarece forța de levitație apare la viteze ce depășesc 100 km/H, acest
tren necesită roți de rulare, care se retrag, în acest caz, la atingerea vitezei de
150 km/h. Trenul utilizează, pentru propulsie, un motor sincron liniar LSM.
Calea de rulare pe care s -au făcut experimentele, având o lungime de
18,4 km (din care 16 km în tunel) ,este în curs de extindere la 42,8 km, cu
termen estimat de finalizare în2013/2014. Aceasta va avea și o utilitate
practică, prin includerea sa î n sistemul de interconec tare a localităților
Tokyo ,Nagoya ,și Osaka.
4.6. Perspective ale dezvoltării transportului feroviar pe pernă magnetică
În domeniul transportului feroviar pe pernă magnetică continuă
cercetările, acestea având ca scop implementare a acestui sistem în tot mai
multe țări, dezvoltarea de noi tehnologii ,creșterea vitezei de circulație și
creșterea numărului de persoane transportate .
Astfel, în Danemarca există propunerea de a realiza o conexiune,
utilizând trenurile Maglev, între Cop enhag ași Aarhus88, care ar reduce
timpul de transport de la 3÷4 ore la 25 de minute , dacă s -ar constr ui un nou
pod peste marea Kattegat .Parte din populația din Danemarca dorește
construirea unei linii, utilizând trenurile Maglev, între Danemarca și orașul
german Hamburg, care ar reduce timpul de transport la 40 de minute, dacă
s-ar construi, împreună cu Germania un pod peste Marea Baltică89.
În Germania se dorește realizarea unei conexiuni Transrapid , de
37 km, între centrul orașului München și aero port. Acest sistem ar reduce
timpul de la 40 min, cu sistemul feroviar clasic, la 10 minute.
Tot în Germania, s-a dorit construirea unei conexiuni Trasrapid, de
292 km, între Berlin șiHamburg. Acest proiect a fost abandonat din cauza
lipsei de fonduri, înschimb, a fost modernizată calea ferată convențională
existentă, pentru circulația cu 230 km/h, utilizând trenuri ICE.
În Elveția, compania AG SwissRapide, în colaborare cu consorțiul
SwissRapide ,esteîn curs de dezvoltare și promovare a unui sistem Mag lev,
bazat pe tehnologia Transrapid , care ar urma să conecteze orașele Berna –
Zürich, Lausanne -Geneva, precum ș iZürich-Winterthur .
În Anglia, țară în care a funcționat prima oară un tren Maglev, elanul
dezvoltării acestui tip de transport a scăzut un timp .În prezent ,există
proiecte pentru a fi conectate între ele, prin intermediul unor linii pentru
trenuri Maglev, între orașele Londra -Glasgow, Glasgow -Edinburgh .
Proiectul chinez de prelungire a căii Shanghai -Aeroportul Pudong, cu
88http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_maglev_train_proposals
89http://www.larouchepub.com/other/2007/3426dane -german_maglev.html

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
105încă 210 km, până la ora șul Hangzhou, a fost aprobat la 27 februarie 2009.
Acest proiect întâmpină teama publicului referitoare la poluarea
electromagnetică și sonoră, iar decizia finală trebuie luată de către Comisia
Națională pentru Dezvoltare și Reformă.
Ministerul indian este interesat de propunerea implementării unui tren
Maglev în India , între orașele Pimple Saudagar și Mumbai. Acesta ar reduce
timpul de călătorie de la 16 ore, cu sistemul actual, la doar 3 ore.
Un alt proiect ,prezentat guvernului indian de către o firmă am ericană,
ar interconecta orașele Mumbai și Delhi . Un alt proiect indian propune
interconectarea orașelor Mumbai și Nagpur, între care există circa 1000 km.
Există un alt proiect c are trebuia prezentat până în decembrie 2012
pentru construirea unei linii d estinate trenurilor Maglev, care să
interconecteze orașele Chenai și Mysore, via Bangalore. Trenul va rula cu
350 km/h.
În Japonia, la 27 mai 2011, Ministerul Transporturilor a aprobat
proiectul pentru construirea liniei care interconectează Tokyo la Osaka .
Proiectul ar urma să înceapă în 2014 , cu finalizarea primului tronson de la
Tokyo la Nagoya ,în 2027. Al doilea segment, Nagoya –Osaka ,ar trebui
finalizat în anul 2045. Distanța de 550 km ar urma să fie parcursă în 67 de
minute, trenul putând opera cu 600 km/h.
Mai există studii pentru construirea de linii Maglev în Malaezia,
Pakistan, Puerto Rico, SUA și Canada.
Cu certitudine, viitorul va aduce noi tehnologii, care ,pe lângă
consumul mai redus de energie, să determine diminu area sau anul area
temerilo rpopulației ,referitoare la poluarea electromagnetică și fonică .
Evident, constructorii de linii Maglev trebuie să ia măsuri de reducere a
poluării electromagnetice și fonice.
4.7. Trenuri cu sustentație și ghidare pe pernă de aer
4.7.1 Scurt istoric
De-alungul istoriei ,oamenii preocupați de tehnică au căutat metode
pentru a se deplasa deasupra solului sau deasupra apei, fără a avea contact
cu acestea. Perna de aer se stabilește dacă vehiculul dezvoltă un minimum
de putere. Cum acest lucru nu era la înde mâna căutătorilor, s -au realizat
mici vehicule care foloseau așa numitul „efect de sol” sau „efect de apă”,
efecte care nu erau altceva decât perne de aer de mici dimensiuni90.
Perna de aer se realizează, de fapt, prin producerea unei diferențe de
presiune față de cea atmosferică, în interiorul unei incinte atașat e
90http://en.wikipedia.org/wiki/Hovercraft

Tracțiune electrică
106vehiculului ce urmează a fi deplasat.
Prima mențiune în istorie referitoare la efectul de sol este legată de
numele omului de știință suedez Emanuel Swedenborg, în anul 1716.
În 1915 cercetătorul Dagobert Mü ler, în Austria, a construit primul
vehicul funcționând pe efect de apă. Acesta a fost propulsat de patru
motoare, iar un al cincilea sufla aer, la o anumită presiune, sub partea din
față a vehiculului, care în acest fel se ridica față de apă. P artea din spate se
afla în apă ,unde erau amplasate două elice care asigurau propulsia. Din
acest motiv, vehiculul care pe apă a atins viteza de 59 km/h nu se putea
deplasa pe pământ sau pe alte suprafețe. Proiectul a fost sistat în timpul
Primului Război Mondial din cauza lipsei de interes.
Bazele teoretice ale deplasării vehiculelor pe pernă de aer au fost
elaborate de către Konstantin Eduardovich Tsiolkovskii ,în anii 1926÷1927.
În anul 1931 inginerul finlandez Toivo J. Kaario a început proiectarea
unei versiuni dezvoltate a unei nave ,folosind o pernă de aer. Eforturile sale
au fost urmate în fosta URSS de către Vladimir Levkov ,care a și construit o
serie de ambarcațiuni în 1930. Începutul celui de -alDoilea Război Mondial
a pus capăt cercetărilor lui Vladimir Levkov.
În timpul celui de -alDoilea Război Mondial, inginerul american
Charles Fletcher a inventat un vehicul având pereți cu pernă de aer. Invenția
fiind considerată secretă, autorul nu a putut solicita un brevet.
După război, mai mulți cercetă tori au continuat dezvoltarea de nave cu
frecare mică față de apă, utilizând chiar aripi portante. S -au realizat mai
multe tipuri de ambarcațiuni de acest tip, dar acestea nu au fost nave pe
pernă de aer propriu -zise.
La începutul anilor 1950 ,Sir Christop her Cockerell a venit cu un nou
concept în proiectarea vehiculelor pe pernă de aer, realizând un prototip care
necesita 1/4÷1/2 din puterea necesară unui elicopter, pentru a realiza
aceleași performanțe. În urma testării modelului de zbor, proiectul a fost pus
pe lista secretă. Armata (Marina și Air Force) nu a fost interesată de
modelul lui Cockerell și în consecință acesta a fost declasificat. În 1958 ,
Cockerell a reușit să construiască unvehicul pe pernă de aer, denumit
„Saunders Roe, Nautic 1” –SR.N1, fiind propulsat de un motor de 450 CP.
Acesta antrena un ventilator vertical, plasat în mijlocul ambarcațiunii. Pe
lângă fluxul de aer necesar ridicării, o parte din acesta a fost dirijat prin
două canale (câte unul pentru fiecare parte a ambarcațiunii), folosind
apariției forței de tracțiune. Prima încercare cu acest vehicul a fost făcută la
25 iulie 1959, când a fost traversat Canalul Mânecii, zburând la circa 23
cm deasupra apei.
Cercetările în utilizarea vehiculelor pe pernă de aer au continuat cu
creșteri și descreșteri ale interesului, acestea concurând, la un moment dat,
cu vehiculele pe pernă magnetică.
Au existat încercări de transport pe pernă de aer cu așa numitele aero –

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
107trenuri (Fig. 4.15) în
Franța, SUA,
Anglia91. Proiectul
prototipului SR .N1 a
fost îmbunătățit,
ajungându -se până la
varianta SR.N4 ce
putea transporta 254
de pasageri și 30 de
autoturisme, cu o
viteză de 154 km/h,
putând traversa
Canalul Mânecii în
circa 30 de minute.
Funcționarea pe
pernă de aer a fost
aplicată la transportu l
pe apă și la transportul feroviar terestru. În transportul terestru au fost
probleme legate de deranjamentul provocat de fluxul de aer în stațiile de
oprire.
4.7.2 Sisteme de sustentație și de ghidare pe pernă de aer
Realizarea unei diferențe de presiune față de cea atmosferică, între
interiorul sau exteriorul unei incinte a vehiculului se face cu ajutorul unui
grup motocompresor, astfel încât să se producă o pernă de aer sub vehiculul
care,astfel, plutește pe aceasta. Vehiculul nu ajunge în contact cu solul și
deci nu există frecări între acesta și sol. Nefiind în contact cu solul,
probleme lelegate de stabilitate, frânare și conducere sunt tratate total diferit
față de vehiculele cu aderență la sol.
Există două categorii de pernă de aer:
-pozitive sau c u presiune (Fig. 4.16.a);
-negative sau cu depresiune (Fig. 4.16.b).
În cazul pernei de aer pozitive, curentul de aer, produs de ventilatorul
3, este împins într -o cameră de suprapresiune, 4, delimitată de clopotul 2. La
centru, sub rotorul ventilatorului, se formează o pernă de aer, zonă în care
curgerea aerului este foarte slabă. La marginea acestei perne ia naștere un jet
inelar care menține perna de aer, realizând astfel o „etanșare” față de
presiunea exterioară, mai joasă. În consecință, apare o forță p ortantă care
face ca vehiculul să plutească deasupra suportului 1.
91http://en.wikipedia.org/wiki/Hovercraft

Tracțiune electrică
108
123
4
1
2
34
a) b)
Fig. 4.16 Principiul pernei de aer: a) pozitive; b) negative
Jetul inelar ce apare la partea inferioară a clopotului , pe marginea
acestuia, permit estabilirea unui echilibru dinamic, fără contact mecanic,
între clopot și suport.
În cazul pernei de aer negative, fluxul de aer este aspirat din camera
de depresiune, 4, cu ajutorul exhaustorului 3. Clopotul 2, de tip ventuză,
delimitează camera de
depresiune și nu aderă la placa
suport, 1, deoarece are
deschideri laterale de
comunicare cu aerul, situate
deasupra plăcii. Depresiunea
din camera 4 determină
împingerea în sus a clopotului
2, de către aerul din interiorul
acestuia. Deschiderile laterale
de deasupra plăc ii se măresc,
până când se obține un
echilibru dinamic între clopot
și partea superioară92.
În Fig. 4.17 este
reprezentată schema
funcțională a unui VEM, în
secțiune transversală,
propulsat cu motor asincron
liniar (LIM), cu inductor
bilateral, 5 , și indus
neferomagnetic, 6 , fixat pe
partea superioară a
chesonului, în axa căii de zbor
(a se vedea și Fig. 4.6.b). Pe suportul indusului sunt montate conductoarele
trifazate pentru alimentarea LIM și a motorului de acționare a exhaustorului.
92http://www.ovidiupopovici.ro/CARTE%20TRACT.ELECTRICA -net.pdf

Capitolul 4.Trenuri de mare viteză fără ad erență la calea de rulare
109Contactul între acest ea și partea mobilă, culisorul 4,se efectuează cu
ajutorului unor perii metalo -grafitate.
Vehiculul este cu sustentație și ghidare utilizând perna de aer
negativă.
Placa rigidă, 1, din Fig. 4.6.b), este aici chesonul de oțel, 2, încastrat
în grinda de bet on suspendată, 3. Chesonul constituie, de fapt, calea de zbor,
CZ, a vehiculului.
Clopotul de tip ventuză, notat cu 2 în Fig. 4.6.b), a devenit aici
culisorul 4, care se deplasează în lungul căii de zbor. Culisorul delimitează
în interiorul său camera de d epresiune , 8. Acesta, împreună cu exhaustorul
7,se află deasupra carcasei 1 a vehiculului, care este deci în construcție
suspendată, sub calea de zbor.
Perna de aer, 9, asigură sustentația, iar perna de aer, 10, asigură
ghidarea laterală a culisorului. Su spensia dintre culisor și carcasa
vehiculului este asigurată prin intermediul unor dispozitive elastice cu
amortizoare.
În secolul trecut s -au realizat și vehicule pe pernă de aer pozitivă, ca
de exemplu aeroglisoarele britanice de tip „hovertrain”.
Un ho vertrain (tren pe pernă cu aer) este un tip de tren de mare viteză
care elimină roțile convenționale din oțel , cu tampoane de ridicare
aeroglisoare, iar patul feroviar convențional este înlocuit cu un drum cu
suprafață netedă ,numit pistă sau cale de ghida re.Proiectul și -a propus
eliminarea rezistenței de frecare între roată și șină și realizarea unor
performanțe energetice crescute, simplificând, în același timp, infrastructura
necesară pentru dezvoltarea transportului cu viteză mai mare.
Fig. 4.18 Tren pe pernă de aer pozitivă, acționat cu motor liniar
de inducție, bilateral

Tracțiune electrică
110Trenul pe pernă cu aer a fost considerat, o vreme, o modalitate de
transport cu risc scăzut și o variantă mai ieftină de conectare între ele a
orașelor într -o perioadă când viteza maximă a trenurilor convenționale era
limitată la 225 km/h.
Până la sfârșitul anilor 1960, s -au făcut eforturi considerabile pentru
dezvoltarea acestui tip de tren în Franța, Anglia și SUA. Interesul pentru
aceste trenuri a început să scadă după anii 1970 , iar criza petrolieră din anii
1980 a adâncit dezinteresul față de aceste mijloace de transport93.
În Fig. 4.18 este prezentat un tren pe pernă de aer, propulsat cu
ajutorul unui motor de inducție liniar, bilateral, cu indus de aluminiu. Se
observă indusul , de înălțime considerabilă, în fața trenului94.
Fig. 4.1 9Tren pe pernă de aer pozitivă, acționat cu motor liniar
de inducție, bilateral , cu indus neferomagnetic
În Fig. 4.19 este prezentat tot un tren pe pernă de aer, propulsat, de
asemenea, cu ajutoru l unui motor de inducție liniar, bilateral, cu indus de
aluminiu. Calea de zbor este amplasată la o înălțime considerabilă din
moment ce combina de recoltare a grâului are partea superioară la câțiva
metri sub aceasta.
93http://en.wikipedia.org/wiki/Hovertrain
94http://www.google.ro/search?q=hovertrain&hl

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
111C a p i t o l u l 5.T R A N S P O RT U L U R B A N C U
T R A M VA I E E L E C T R I C E
5.1.Scurt istoric
Tramvaiul este un vehicul care rulează peocale fixă, montată în
lungul străzilor publice orășenești sau separat, alăturate acestora. Tramvaiul
poate rula în interiorul orașelor sau între orașe, când distanța nu es te prea
mare.
Numele de t ramvai derivă de la cuvântul scoțian tram , care a fost un
fel de camion utilizat în minele de cărbune.
În fiecare parte a lumii tramvaiul poartă alt nume, dintre care amintim:
tramcar, streetcar, street car, trolley, trolleycar, tramvai etc.
a) b)
Fig. 5.1 Primul tramvai (vagon) tras de cai : a) în sudul Țării Galilor, b) în
Manchester
Înainte de descoperirea energiei electrice, tramvaiul ,tras de cai
(Fig.5.1)95,rula pe linii d inlemn de steja r,fixate de traver se, care erau
amplasate pe pietriș96.
Primul tramvai a fost pus în funcțiune în Tara Galilor, în Anglia , în
anul 1807, în baza unei hotărâri a Parlamentului Britanic din anul 1804
(Fig. 5.1.a) .În Fig. 5.1.b este prezentat primul tramvai, tras de cai, în
Manchester, 1877.
În 1832, o linie cu tramvaie tras ede cai funcționa regulat în orașul
New York. A urmat, în 1835, oraș ulNew Orleans , care avea cel mai vechi
serviciu continuu de operare.
95http://en.wikipedia.org/wiki/Tram
96http://peter -hug.ch/lexikon/Pferdebahnen

Tracțiune electrică
112Odată cu utilizarea șinelor și roților metalice (în jurul anului 1852) ,
transportul pasagerilor pe rute regulate cu tramvaiul s -a dezvoltat .
Capacit atea de transport pe o unitate a cresc utdatorită rezistențelor de
rulare mai mici între roți și calea de rulare.
După descoperirea motorului cu abur , tracțiunea animală a început să
fie înlocuită cu mici locomotive cu abur, acest mod de trac țiune fiind folosit
în mai multe țări ale lumii (Noua Zeelandă, Australia, Țara Galilor,
Germania, Irlanda, Italia) , în jurul anului 1883 .
O nouă etapă în dezvoltarea transportului cu t ramvaiul a constat în
deplasarea acestuia cu ajutorul unui cablu, înc epând din 1873,în San
Francisco .Au existat multe sisteme de deplasare a tramvaiului cu ajutorul
cablului, existând chiar trasee cu cablu suspendat. Dificultățile legate de
costurile inf rastructurii, ale cablurilor, ale locomotivelor staționare au făcut
ca acest sistem să fie eliminat, concomitent cu apariția utilizării electricității
în transportul urban.
Tramvaiul electric a fost instalat experimenta lîn Saint Petersburg, de
către inve ntatorul Feodor Apollonovici Piroțki ,în anul 1880. În 1881 ,
inginerul german Werner von Siemens a construit un tramvai electric în
localitatea Lichterfelde, lângă Berlin.
Auurmat apoi, ca într -o avalanșă, aplicații ale mijlocului de tr ansport
urban, dup ă cum urmează:
– în Toronto, în 1883, este instalat tramvaiul electric de către John
Joseph Wright ;
– în Anglia, la Brighton ,a fost construit un tramvai pe șine, având
ecartamentul de 610 mm, în anul 1883 ,de către Magnus Volk. În 1884 ,
acesta a fost reconstr uit pe o linie cu ecartamentul de 840 mm, rămânând în
serviciu până în zilele noastre, fiind deci cel mai vechi tramvai electric din
lume . În29 septembrie 1885 s -a construit pe promenada de la Blackpool un
tramvai care a funcționat până în 1962, acesta co nstituind prima generație
de tramvai în Anglia ;
– în Austria, primu l tramvai în serviciu permanent, cu alimentare
prin fir aerian, a fost construit în Mödling și Hinterbrühl. Acesta a început să
funcționeze în 1883, fiind desființat în 1932;
– primul tramvai c onstruit în SUA a fost pus în funcțiune în
Cleveland ,Ohio, în 1884, dar a operat doar un an. De aceea, se consideră că
primul tramvai în SUA a fost pus în funcțiune în 1888, în Richmond, de
către Frank J. Sprague ;
– în anul 1885, la Sarajevo, a fost constru it primul tramvai electric
din Europa;
– în 1887, la Budapesta, se realizează un sistem propriu de
tramvaie, care în orele de vârf circula cu o frecvență de un tramvai pe minut;
– la București și Belgrad au fost puse în serviciu regulat, începând
cu 1884, tram vaie electrice;

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
113- la Ljubljana a fost introdus tramvaiul electric în 1901,
funcționând până în 1958;
– în Australia , în 17 mari orașe, au fost montate tramvaie electrice,
începând din 1889;
– în Hong Kong ,în 1904, a fost pus în serviciu tramvaiul electric
supra etajat , acesta fiind în funcțiune și astăzi .
Tramvaiul tras de cai a mai fost înlocuit și cu tramvaie având alte
surse de energie ,cum ar fi: cărbunele, petrolul, gazul de cărbune, aerul
comprimat.
5.2.Avantajele și dezavantajele utilizării tramvaiului el ectric
Utilizarea tramvaiului electric aduce următoarele avantaje :
-reducerea, de circa 7 ori, a frecării față de cazul utilizării anvelopelor
pe bitum, la aceeași sarcină transportată;
-anularea poluării determinată de emisiile de gaze la alte mijloac e de
transport cu motoare termice;
-posibilitatea conducerii de la ambele capete;
-reducerea zgomotelor (la tramvaiele moderne);
-reducerea posibilităților de electrocutare prin utilizarea, pentru
alimentare, a conductorului suspendat și a pantografu lui;
-posibilitatea atașării de vagoane suplimentare pentru orele de vârf,
determinând astfel creșterea capacității de transport;
-posibilitatea circulației cu viteze mai mari decât autobu zele, având în
vedere că accelerarea și frânarea sunt mai bine c ontrolat e;
-acces mai ușor în stațiile de tramvai, față de stațiile de metrou sau de
tren,unde pot să fie scări rulante, pasaje etc;
-oferă posibilitatea de a rula și pe căile de circulație ale trenurilor sau
ale metrourilor, acolo unde există posibil ități;
-posibilitatea urcării și coborârii într -un timp mai scurt, având în
vedere că au mai multe uși și platforma este aproape la nivelul peronului;
-asigurarea unuiconfort ridicat pasagerilor, deoarece accelerarea și
frânarea sunt mai bine controlate , călătoria este mai lină decât atunci când se
utilizează autobuze care rulează pe drumuri asfaltate, caz în care mai pot fi
și denivelări;
-orientare amai ușoară a călătorilor către stațiile de oprire, deoarece ,
căile de rulare fiind vizibile, un pasager observându -le are posibilitatea de a
se deplasa într -un sens sau altul, până la o stație de oprire ;
-oferirea unei siguranțe ridicate călătorilor prin faptul că au o cale de
rulare separată;
-alimentarea cu energie electrică din surse regenerabile de en ergie;
Față de avantajele prezentate, utilizarea tramvaielor electrice are și o

Tracțiune electrică
114serie de dezavantaje , dintre care sunt enumerate următoarele:
-ocuparea unui spațiu mare alocat infrastructurii, la nivelul solului,
uneori cu consecința deranjării sau excluderii altor utilizatori;
-necesitatea alocării unor fonduri inițiale mai mari decât în cazul
utilizării autobuzelor ;
-reducerea vitezei de deplasare pentru autobuze, autoturisme, atunci
când tramvaiul oprește în mijlocul drumului și nu sunt refugii pi etonale care
să permită pasagerilor să urce și să coboare;
-imposibilitatea ocolirii unor obstacole accidentale, ceea ce duce la
întârzi eri în graficul de circulație ;
-deranjarea traficului auto sau a bicicliștilor în cazul în care șinele căii
de rular e sunt ude și au tendința de a deveni alunecoase;
-amplificarea zgomotelor determinate de roțile de tramvai rulând în
curbe, în timpul frânării, dacă tramvaiele aparțin unei generații depășite .
Acest dezavantaj poate fi redus sau chiar eliminat dacă se î nseriază elemente
de cauciuc între discul roții și bandaj ;
-apariția de conflicte între conducătorii auto și vatmani ca urmare a
familiarizării celor din urmă cu traseul și a scăderii atenției acestora. Acest
dezavantaj poate fi redus prin separarea căilor de rulare sau instalarea unei
semnalizări corespunzătoare;
-blocarea unei secțiuni în cazul unui accident sau a unei lucrări de
întreținere urgentă. Acest dezavantaj poate fi evitat dacă, prin proiectare,
calea de rulare poate permite trecerea unui tr amvai pe sensul celălalt și
revenirea pe calea p roprie după ocolirea blocajului.
5.3. Schema de alimentare a liniei de contact
Tramvaiele sunt
alimentate în curent continuu,
la diverse niveluri de
tensiune, între 600÷825 V,
circuitul închizându -se între
firul de contact și calea de
rulare.
Schema de principiu
pentru alimentarea liniei de
contact este prezentată în Fig.
5.2. Linia trifazată de 20 kV,
50Hz alimentează substațiile
de tracțiune electrică (SSTE),
care încorporează câte un
transformator trifa zat și un

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
115convertor trifazat de tensiune (redresor trifazat). De la fiecare substație,
fiderii de alimentare, FA, care sunt linii electrice aeriene sau în cablu, de
lungime redusă, alimentează linia de contact LC. Prin fiderii de întoarcere,
FI, care sunt tot linii electrice aeriene sau în cablu, de lungime scurtă, se
închide circuitul electric de la calea de rulare, CR, către SSTE.
În lungul liniei de contact, aproximativ la jumătatea distanței dintre
substații, se amplasează posturi de secționare, PS, c u scopul de a o secționa
longitudinal . Prin intermediul postului de secționare se poate închide
circuitul în funcție de necesitățile de exploatare, întreținere și protecție.
5.4. Tramvaie electrice clasice
Dezvoltarea tramvaielor pentru transportul urban a parcurs o cale
lungă, cu urcușuri și coborâșuri. Au fost perioade când cetățenii unor orașe
s-au opus prezenței căilor ferate pe mijlocul străzilor și ,ca o consecință , în
multe orașe tramvaiele au fost înlăturate după ani buni de funcționare. Așa
s-a întâmplat în Londra, Paris, Hamburg, Stocholm, Chișinău etc.
Tramvaiele electrice urbane asigură o capacitate mare de transport
pentru pasageri, care este de 1,5÷2,5 ori mai mare decât la troleibuze.
Vagoanele pot fi articulate, cuprinzând un tramvai motor și 1÷2 remorci.
Sistemele de tracțiune electrică urbană au parcurs aproximativ aceleași
etape de dezvoltare ca și sistemele
feroviare de transport între orașe.
La început au fost folosite
motoarele de curent continuu cu
excitație serie, cu reglaj reostat ic al
vitezei și cu frânare reostatică, ceea
ce conducea la un randament scăzut
de transformare a energiei electrice
în energie cinetică.
În fostul lagăr socialist,
marele producător de tramvaie se
afla în Cehoslovacia, concernul
CKD din Praga. Acolo se fa bricau
tramvaie Tatra ,începând din anul
1951 (22 noiembrie).
Tramvaiul T1 era,de fapt,
produs sub licență, după un model
ce fusese fabricat în SUA ,în 1934.
În Fig. 5. 3este prezentată
imaginea primului tramvai T1 aflat
acum în Muzeul Transporturilor

Tracțiune electrică
116din Praga.
Acest model a fost ales în urma comparației tramvaielor produse în
SUA cu tramvaiele produse în Germania și Elveția, țări care produceau cele
mai moderne tramvaie la acea dată. Ultimul tramvai de tipul T1 a circulat în
orașul Plzen până la 04.0 4.1987.
Tramvaiul T1 prezenta următoarele a vantaje :
– forma aerodinamică asigurată de carcasa casetată din oțel,
situată pe două boghiuri cu câte două osii ,asigur ao frecare mai redusă cu
aerul;
– ușile duble, cu deschidere în interior, asigurau o îmbarcare și
debarcare rapidă a călătorilor;
– cabina vatmanului, separată de spațiul pentru pasageri, asigura
intervenția fermă a acestuia în conducerea și frânarea tramvaiului;
– tramvaiul asigura o accelerație de maximum 1,5 m/s2;
– viteza maximă atinsă de tramvai era de 60 km/h.
Tramvaiul T1 avea dezavantajul de a nu fi fost prevăzut cu remorcă.
Tramvaiul Tatra T3 a fost
fabricat î n perioada 1952÷1988 de
compania CKD din Praga , care era
cel mai mare producător de tramvaie
din lume97(Fig. 5. 4).
Transmisiile mecanice a le
tramvaielor T3 conțin două roți
dințate, simple, la fel ca și la
locomotive. Un vagon de tramvai
este dotat cu 4 motoare de 40kW,
câte unul pentru fiecare osie, ale
căror excitații se conectează două
câte două, în serie și încrucișat (Fig.
2.20), pentr u a asigura o stabilitate
mai mare la frânare și o sincronizare a vitezei. La viteze mici, frânarea
reostatică sau recuperativă nu este destul de eficientă, motiv pentru care se
utilizează suplimentar o frânare cu patină electromagnetică98(Fig. 2.24).
Tram vaiul putea să atingă viteza de 65 km/h. Tramvaiul T3R (R de la
România) a fost modificat pentru a funcționa la o tensiune de 750 V și a fost
achiziționat într-un număr de 50 de bucăți, între an ii1971÷1974, pentru a
funcționa în orașul Galați.
Schema el ectrică a unui tramvai trebuie să asigure realizarea
următoarelor operații:
-conectarea și deconectarea motoarelor;
97http://www.strassenbahnen -onlin e.de/tatra/t1
98Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs
Fig.5.4Tramvaiul clasic Tatra 3

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
117-trecerea de la o treaptă la alta a rezistenței de pornire sau de
frânare;
-modificarea turației prin slăbire de câmp;
-asigurarea funcționării celor 4 motoare în serie sau în paralel;
-excluderea unui motor sau a unei grupe de motoare în caz de
defecțiune;
-schimbarea sensului de mers;
-asigurarea frânării electrice rezistive;
-asigurarea frânării electromagnetice pe șină;
-protecția instalației.
1
I>M1 M2
M3 M43
4Ex1 Ex2
Ex3 Ex45
5
6
78
92750V c.c.
Fig. 5.5Schema electrică de principiu la un tramvai cu reglaj cu rezistoare
În Fig. 5. 5este prezentată schema electrică de principiu pentru un
vagon motor de tramvai T3R99.Prin pantograful 1 ,este alimentat tramvaiul
de la linia de contact ,la tensiunea d e 750 V c.c. Protecția la supratensiunile
de orice fel, apărute în linia de contact, este asigurată prin intermediul
descărcătorului cu rezistență variabilă, DRV, notat cu 2. Releul maximal de
curent, 3, asigură protecția întregii instalații electrice a tr amvaiului , inclusiv
a motoarelor de curent continuu, la supracurent.
Cu un număr minim de contactoare (32) se realizează 24 trepte de
99Văzdăuțeanu, V. , Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic „Traian Vuia ”, Timișoara,
1984

Tracțiune electrică
118tracțiune (13 în serie și 11 în paralel) și alte 16 trepte de frânare, utilizând
rezistoarele 4 și 6. Cu aceleași contact oare se realizează schimbarea
conexiunilor între motoare (serie sau paralel), inversarea sensului de mers și
trecerea de la regimul de tracțiune la cel de frânare.
Slăbirea de câmp, necesară modificării turației ,se poate realiza prin
conectarea rezistențe lor 5 în paralel cu excitațiile a câte două motoare.
Pentru a asigura frânarea de urgență cu frânele electromagnetice, 8, pe
șină, se utilizează bateria de acumulatoare 7. Cu 9 sunt notate contactele
care se închid la funcționarea tramvaiului motor cu rem orcă.
Tramvaiele T3 continuă să funcționeze în diverse orașe ale fostului
lagăr socialist, unele dintre ele fiind modernizate.
Tramvaiul Tatra 6 a fost produs începând cu anul 1983 de către
același concern ceh CKD .Acesta pornea tot de la structura tramvai ului T3,
dar folosea chopperul cu tiristoare pentru reglarea vitezei și pentru frânare.
Fig. 5. 6Tramvaiul Tatra 6 cu două vagoane
Era echipat cu 4 motoare de curent continuu de câte 45 kW, putând
dezvolta o viteză de 65 km/h. Acesta era prevăzut cu 40 de scaune, putând
transporta încă 120 de pasageri, în picioare (Fig. 5. 6).
După destrămarea fostei URSS ,tramvaiele Tatra nu au mai fost livrate
în Rusia și Ucraina ,deoarece păreau prea scumpe și,în consecință,
producția concernului CKD a scăzut brusc .
În etapa următoare a avut loc un salt, reglajul reostatic al vitezei fiind
înlocuit cu reglaj electronic prin utilizarea chopperelor (variatoare de curent
continuu) care au fost construite la început cu t iristoare obișnuite
(1980÷1990).

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
119Mai târziu , în mode rnizarea tramvaielor s -au folosit choppere cu
tiristoare GTO de mare putere și tranzistoare IGBT, suportând curenți de
până la 1200 A și tensiuni inverse de până la 1700 V , continuându -se
utilizarea motoarelor de curent continuu.
Tramvaiul Timiș II , const ruit la atelierele RATT Timișoara, începând
cu anul 1976, putea transporta 164 de călători și atingea viteza maximă de
70 km/h. El era echipat cu 2 motoare de curent continuu, de câte 140 kW100
(câte unul pentru fiecare boghiu), alimentate de la linia de 75 0 V c.c., prin
două choppere cu tranzistoare IGBT (Fig. 5.7).
Fig. 5.7 Schema bloc de acționare a tramvaiului Timiș II
Un chopper asigur ăreglajul unui motor, iar al doilea asigură reglajul
100http://www.transport -in-comun.ro/ploiesti/tramvaie/timis2/date_timis2.htm

Tracțiune electrică
120pentru celălalt motor101. Contactoarele K 11÷K 17, respectiv K 21÷K 27asigură
schimbarea sensului de mers pentru motorul 1, respectiv pentru motorul 2,
iar contactoarele K 18, respectiv K 28asigură frânarea reostatică sau
recuperativă.
Schema prezentată în Fig. 5. 7mai este cunoscută și sub numele
CH-150K. Dulapurile d e forță sunt amplasate sub podea. Ele permit
alimentarea la o tensiune de 750 V c.c., +20%, -30%. Puterea fiecărui
chopper este de 150 kW, deci superioară puterii motoarelor de curent
continuu.
Eliminarea căldurii dezvoltate în componentele electronice se face cu
ventilație forțată. Semnalele de comandă sunt transmise prin fibră optică.
Pornirea și frânarea tramvaiului se face fără șocuri. Schema permite
frânarea combinată, adică frânare recuperativă și frânare rezistivă.
Tramvaiele Timiș II au circulat în Brăila, Craiova, Cluj Napoca.
Aceste tramvaie utilizau o schemă modernă cu IGBT dar lăsau de
dorit în ceea ce privește realizarea din punct de vedere tehnic. Utilizatorii
reclamau că erau prea zgomotoase, lente, rigide, frânele electromagnetice
lipseau, iar suspensia pe elemente de cauciuc nu asigura un minim de
confort.
După anul 1980, datorită deselor defectări, s -au făcut modificări la
aceste tramvaie de către o firmă din Craiova, care s -a înființat în anul 1991.
În anul 1999 toate tramvaiele Timiș II au fost casate.
Modernizarea tramvaielor este un proces continuu, mai multe firme și
regii autonome de transport urban fiind angrenate în acesta.
După anul 1990, regiile de transport din marile orașe ale României au
achiziționat tramvaie KT -4D, fabricate d e firma CKD din Praga, în anii
1970÷1980, pe care le -au modernizat utilizând cele mai noi realizări în
domeniu din acea perioadă102.
Tramvaiul KT -4Dmodernizat din punct de vedere electric prin
introducerea chopperului. Schema bloc utilizată la tramvaiul KT -4D, pentru
alimentarea motoarelor de curent continuu, 2 câte 2 conectate în paralel,
arată ca în Fig. 5. 8.
Utilizarea schemei electrice modernizate pentru tramvaiul KT -4D
aduce o serie de avantaje dintre care se amintesc:
-economie de energie de aproximati v 40%;
-cheltuieli minime de interconectare a chopperului în schema
electrică;
-eliminarea acceleratorului și a unei părți considerabile din
rezistențele de demaraj și frânare;
-utilizarea motoarelor de curent continuu existente și protejarea
101http://www. indaeltrac.com/pdf/tractiune -electrica/actionari/Chopper%20CH.pdf
102http://www.indaeltrac.com/pdf/tractiune -electrica/actionari/Chopper%20KT4D.pdf

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
121suplimentară a a cestora prin intermediul chopperului;
-îmbunătățirea ambianței de transport prin evitarea șocurilor în
procesul de accelerare, respectiv frânare;
-fiabilitate crescută pentru contactoare, relee etc.
Fig. 5. 8Schema bloc de acționare cu chopper cu IGBT
a tramvaiului KT -4D modernizat
La tramvaiul KT -4D modernizat, variația vitezei v=f(t) și a spațiului
s=f(t) , în raport cu timpul
arată ca în Fig. 5. 9. În
aceeași figură sunt
reprezentate și variațiile
curenților prin motor,
Imot, respectiv de linie,
Ilinie.
Tramvaiul KT -4D
modernizat atinge o
viteză de 63 km/h,
accelerația maximă,
1,2 m/s2, iar decelerația
maximă este de 1,4 m/s2.
Tramvaiul este
echipat cu patru motoare
de putere individuală
40 kW, cu tensiunea
nominală de 300 V c.c.,
Ilinie

Tracțiune electrică
122curentul nomina l 150 A, și turația nominală de 1650 rot./min.
Echipamentul de acționare cu chopper este alimentat la tensiunea de
750 V c.c. (+20%, -30%), având o putere de 250 kW. Comanda
echipamentului se realizează cu microcontroler, alimentat la 24 V c.c.
(±20%).
Pentru serviciile auxiliar eeste prevăzut un convertor static de 8 kVA,
având aceeași tensiune de alimentare ca și echipamentul de acționare, iar
curentul de ieșire este de maximum 150 A c.c. Convertorul static de
tensiune, integrat în schema electrică ,asigură încărcarea bateriei cu
acumulatori la 24÷30 V c.c. și energia necesară tuturor consumatorilor de
curent continuu. Același convertor oferă și un sistem trifazat de tensiune
alternativă de 3×380 V, necesar pentru alimentarea ventilatoarelor pentru
răcirea motoarele de tracțiune și a părților de forță ale chopperelor.
În etapa actuală, motoarele de curent continuu sunt înlocuite cu
motoare asincrone alimentate de la un invertor de tensiune.
5.4. Tramvaie moderne
În România, datorită politicii de relativ ă independență față de CAER
(Consiliul de Ajutor Economic Reciproc) s-a trecut la producerea unui
tramvai românesc în întregime.
Tramvaiul V3A dublu articulat a fost primul tramvai românesc
construit de Uzina de
Reparații „Atelierele
Centrale” (URAC) în
anul 1973 , pornind de la
un vagon LHB (Linke –
Hofmann -Busch ). Au
fost construite până în
1990 mai multe astfel de
tramvaie pentru orașele
București, Brașov,
Brăila, Cluj -Napoca,
Constanța (modelul
V3A -C pentru tensiunea
de 825 V c.c.), Oradea,
Ploiești și d in 1991
pentru Botoșani.
După anul 1989
aceste tramvaie au fost
modernizate ,și în 1993
primul tramvai750V c.c.
MASR
S
TCfInvertor
=
==
=Choppere
Baterii
tracțiuneSupercapacitori
Fig.5.10Schema bloc a tramvaiului cu
baterii de acumulatoare și supercapacitori
pe vehicul

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
123modernizat numit V3A -93 a fost construit la aceeași firmă URAC.
Între anii 2004÷2006 au fost construite 4 tramvaie de acest tip, cu
caroseria modificată ,pentru a fi accesibilă persoanelor cu handicap
locomotor. Tramvaiele de acest tip sunt echipate cu câte 2 motoare de curent
continuu, cu excitație serie, puterea nominală 120 kW fiecare.
Modernizările acestui tramvai au continuat prin extinderea colaboră rii
URAC cu firma Electroputere Craiova și firma Faur, iar în intervalul
1997÷2000 ,cu firma Hollec din Olanda, care a livrat choppere.
După anul 2008 ,vagoanele de tip V3A -H au fost dotate cu câte 2
motoare trifazate de curent alternativ, cu puterea nomi nală de 240 kW și cu
invertor autonom de tensiune cu IGBT (varianta VRA -93 CA)103.Tensiunea
de alimentare a motoarelor este 500 V, iar curentul nominal este de 349 A.
Datorită căderilor de tensiune pe linia de contact, în ultima vreme se
utilizează superca pacitorii pentru stocarea energiei electrice. Aceștia sunt un
compromis între bateriile de
acumulatori și capacitorii
convenționali. Deși bateriile
de acumulatoare pot stoca o
cantitate mai mare de
energie, numărul de cicluri
încărcare -descărcare este mai
redus decât al
capacitorilor104.Schema bloc
pentru folosirea
supercapacitorilor pe vehicul
este prezentată în Fig. 5. 10.
Supercapacitorii pot fi
montați pe tramvai, caz în
care pot asigura o autonomie
pentru deplasarea în afara
rețelei de alimentare între
100 și 600 m, determinând și
o reducere a consumului de
energie în primele 10÷15 s
de la pornire, cu 50%. Dacă
se înlocuiește parțial frânarea
rezistivă cu recuperarea de
energie către supercapacitori,
economia de energie ajunge
la 5%÷8%. Montarea
103http://www.urtp.ro/library/evenimente/13mai10/sesiunea3/5ICPESAERPVRadulescu.pdf
104http://www.sparvagnarisk ane.se/wp -content/uploads/2012/05/Tram -Concept -for-Sk%Din LCDin
super
cap.
72% 28%
Pierderi
electrice la
acționare30% 70%
Energie utilă
pentru acționare
Acționare
Pierderi la
frânare20%
3%
Pierderi în
rezistorul
de frânare34%La
super
cap.50%
13%
La LCFrânare
Fig.5.11Fluxul de energie la un tramvai cu
înmagazinarea energiei în supracapacitor

Tracțiune electrică
124supercapa citorilor la capătul sistemului de alimentare cu energie, în partea
opusă substației de alimentare, conduce la reducerea căderilor de tensiune
pe linie, care în lipsa capacitorilor pot să fie de 20%÷30% din tensiunea
nominală a liniei.
În Fig. 5. 11este pr ezentat fluxul de energie într -un ciclu cuprinzând o
perioadă de acționare și o perioadă de frânare. Masa tramvaiului crește cu
circa 1 tonă, iar durata de viață a supercapacitorilor este de circa 10÷15 ani.
Creșterea investițiilor cu instalarea supercapa citorilor este de circa 3%.
Consumul de energie poate fi redus cu 35%÷40% ,prin utilizarea
înmagazinării energiei în supercapacitori.
Tramvaiul Bucur Low Floor (podea coborâtă), construit la RATB –
URAC, a fost pus în funcțiune în martie 2009, î n București fiind o variantă a
tramvaiului V3A -93. Tramvaiul poate transporta 300 de pasageri și are un
design modern, după cum se vede și din Fig. 5. 12.
Fig. 5.12Tramvaiul Bucur din București
Tramvaiul este dotat cu aparat de schimbare automată a macazului,
calculator de bord, patru tipuri de frână, sistem de climatizare, sistem audio –
video de informare a călătorilor și sistem de numărare și taxare a
călătoril or105.
Tramvaiul Tatra 3 modernizat la Riga a fost realizat în anul 1998 în
Lituania ,folosindu -seun fond de 8 milioane de dolari, primit de la Banca
Mondială de Reconstrucție și Dezvoltare, pentru modernizarea tramvaielor
de tipul T3.
105http://www.conferinte.clubferoviar.ro/infrastructure_development/wp -content/uploads/2011/

Capitolul 5.Transportul urban cu tramvaie electrice
125Astfel, s -au înlocui t elementele principale ale caroseriei, s -a
reproiectat interiorul salonului și s -a schimbat sistemul de acționare
reglabilă cu motoare de curent continuu, cu un sistem echipat cu 4 motoare
de curent alternativ, de tip asincron, cu rotorul în scurtcircuit. Acestea sunt
alimentate de la două invertoare autonome de tensiune, echipate cu
tranzistoare IGBT. Obținerea tensiunii de 24 V necesară pentru iluminat și
comenzi s -a făcut prin intermediul unui convertor electronic 600V/24V.
Lămpile incandescente au fos t înlocuite cu lămpi fluorescente
tubulare, alimentate prin invertoare, la 220 V/ 50 Hz. Partea electronică a
echipamentului a fost proiectată și executată de firme din Elveția și Ungaria.
În anii 1999÷2001 ,la Riga au fost modernizate 143 de tramvaie sub
numele de Tatra 3A, iar în anii 2003÷2006 au fost livrate echipamentele
electrice și electronice pentru modernizarea a 105 tramvaie T3 din depourile
Moscovei.
Tramvaiul ULF –Siemens a fost pus în funcțiune, în aprilie 2008, în
municipiul Oradea .Tramvaie le,de ultimă generație (10 buc.) ,au fost
achiziționate de la firma Siemens .
Fig. 5. 13Tramvaiul ULF, produs de firma Siemens
Aceste tramvaie au podea ultrajoasă, (ULF –UltraLowFloor) și
răspund celor mai exigente cerințe ale călătorilor ,printre care: aer
condiționat, sisteme de informații și facilități pentru persoanele cu
dizabilități (Fig. 5.13)106.Distanța de la suprafața străzii la podeaua
106http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra_Low_Floor

Tracțiune electrică
126interioară a tramvaiului este de 18 cm. În anul 2008 aceste tramvaie
moderne funcționau doar în două orașe ale Europei: Viena și Oradea.
Acest tramvai este echipat, în funcție de anul de pr oducție, cu mai
multe sau mai puține motoare. Astfel, între anii 1995÷1997 s -au pus în
funcțiune pe liniile din Viena 50 de tramvaie, cu lungime de 24,2 m, având
fiecare 6 motoare de câte 60 kW.
Pe alte 100 de tramvaie, produse între 1995÷1998, cu lungime de
35,3 m, au fost montate câte 8 motoare de 60 kW. După anul 2007, tot în
Viena, s -au pus în funcțiune 80 de tramvaie scurte, (24,2 m), echipate cu 6
motoare asincrone cu rotor în scurtcircuit107,decâte 36 kW. După anul 2009
s-au pus în funcțiune 70 de tramvaie lungi (35,3 m) ,echipate cu câte 8
motoare de 36 kW. La Oradea s -au pus în funcțiune tramvaie scurte ,
echipate cu câte 6 motoare de 36 kW.
Tramvaiul Imperio este construit în colaborare de Astra Arad și
RATB București ,pe baza licenței de fabricaț ie achiziționat ăde Astra
Vagoane C ălători SA de la firma Siemens108.Acesta este în întregime
computerizat și poate transporta 300 de pasageri, circulând cu o viteză de
60÷70 km/h. Tramvaiul Imperio testat în Arad arată ca în Fig. 5.14109.
Fig. 5.1 4Tramvaiul Imperio în Arad
Fiind dotat cu un sistem de frânare recuperativă, acest tramvai poate
economisi între 25%÷ 27% din energia consumată de un același tip de
tramvai ,care nu are însă acest sistem. Tramvaiul are uși glisante pe ambele
părți, ceea ce constituie un mare avantaj, mai ales pe stră zile mai înguste.
107http://www.oradea.ro/fisiere/module_fisiere/2340/Anexa_4 -15_Contract_OTL_Siemens.pdf
108http://www.romania -insider.com/
109http://www.google.ro/imgres?imgurl=http://www.romania -insider.com/

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
127C a p i t o l u l 6 . T R A N S P O RT U L U R B A N
C U T R O L E IB U Z E
6.1. Scurt istoric
Troleibuzul, numit și firobuz (la Timișoara , Sibiu ), este un mijloc de
transport urban, în comun, fiind un autobuz echipat cu propulsie electrică.
Alimentarea cu e nergie electrică a motorului de tracțiune se realizează prin
intermediul unor captatoare, numite troleuri, care sunt contacte glisante,
montate la capătul unor tije metalice, lungi, arcuite, care culisează pe două
conductoare de cupru, montate paralel și s uspendate pe stâlpi, prin
intermediul unor traverse110.
Conductoarele de alimentare au diametrul de circa 8÷10 mm și sunt
plasate deasupra străzilor pe care circulă troleibuzul , la o înălțime de 4÷5 m.
Prin aceste conductoare, troleibuzele sunt alimentate la tensiunea de
600÷800V c.c.
Se poate considera ca dată de apariție a troleibuzului data de 29 aprilie
1882, când Ernst Werner von Siemens s -a deplasat cu un vehicul propulsat
electric, numit de el „Elektromote” (Fig. 6.1), într-osuburbie a Berlinului,
lucrând la această invenție 10 ani111.
Fig. 6.1 Primul troleibuz „Elektromote” construit în 1882
110http://www.google.ro/#hl=ro&output=search&sclient=psy -ab&q=troleibuze&oq
111http://www.siemens.com/history/en/news/1071_trolley bus.htm

Tracțiune electrică
128Acest vehicul, dota t cu două motoare de 3 CP, era alimentat la
tensiunea continuă de 550 V, prin intermediul a două conductoare, care,
utilizând un cărucior cu role, permiteau preluarea energiei de la două fire
întinse pe stâlpi. Viteza medie de deplasare a fost de 12 km/h. Pentru a
alimenta linia electrică, inginerul -șef de la firma Siemens și Halske, Carl
Ludwig Frischen ,a construit o centrală termică mică, constând dintr -un
motor cu aburi ce antrena un dinam. Traseul pe care a circulat acest
troleibuz avea o lungime de 54 0 m.
La 10 iulie 1901 a fost pus în funcțiune primul troleibuz pentru
transport de pasageri, în apropierea orașului Dresda ,din Germania. Acesta a
folosit un alt sistem de colectare a energiei, care a operat până în anul 1904,
pe un traseu de 4,4 km112.
Înanul 1911 ,în orașele britanice Bradford și Leeds au fost puse în
funcțiune troleibuze, iar ulterior și în Londra .
În prezent circulă troleibuze în circa 315 orașe din 45 de țări.
În România, introducerea troleibuzului ca mijloc de transport urban a
pornit mai greu. Primele încercări au avut loc în perioada 04 august –
18 octombrie 1904 la Sibiu, unde firma AEG experimentează fără succes un
troleibuz cu roți de lemn113.
La 1 februarie 1939 ,în orașul Cernăuți, aparținând atunci României
Mari, a u fost aduse 4 troleibuze MAN (cele mai moderne la acea vreme).
Acestea și încă 4 troleibuze aduse de autoritățile sovietice de ocupație între
anii 1940÷1941 au ajuns în final în orașul ucrainean Dneproperovsk.
La 15 noiembrie 1942 au fost puse în circul ație primele troleibuze
(firobuze) de pe actualul teritoriu al României (Timișoara) . Acestea erau
importate de la firma Fiat -Marelli (7 bucăți) și erau echipate cu câte un
electromotor de 29,5 kW.
Prima linie de firobuz din Timișoara avea o lungime de 25 km pe
traseul Gara Timișoara Nord –Cetate –Piața Lahovari (p -ța Nicolae
Bălcescu în prezent) .
La 10 noiembrie 1949 s -a pus în exploatare prima linie de troleibuz
din București, utilizându -se troleibuze MTB -82-D de proveniență sovietică,
care au circulat până în anii 1960 -1970. Un astfel de troleibuz , alimentat la
550 V c.c., avea un motor cu puterea de 74 kW (80/86 kW după alte surse) ,
dezvoltând o viteză de 57,5 km/h114. Capacitatea de transport era de 65
pasageri, din care 40 pe scaune.
În anul 1955 ,laAtelierele Centrale ale ITB a fost realizat un prototip
de troleibuz pornindu -se de la un șasiu și o caroserie de autobuz Renault și
utilizându -se un motor de tramvai modificat, alimentat la 750 V.
112http://en.wikipedia.org/wiki/Biela_Valley_Trolleybus
113http://www.railnet.ro/viewtopic.php?f=59&t=2026
114http://ro.wikipedia.org/wiki/Troleibuze_%C3%AEn_Bucure%C8%99ti

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
129Troleibuzele executate pornind de la acest prototip au fost puse în
funcțiune în 1956 și au circulat până în 1963 numai în București.
După retragerea trupelor sovietice din România și distanțarea de
URSS ,se ia decizia pentru producerea în țară a mijloacelor de transport.
Este înființată, în acest sens, Uzina „Tudor Vladimirescu” (denumită din
1970 „Autobuzul” București) , care în 1959 pune în funcțiune primul
troleibuz românesc „TV -2-E”, care avea următoarele caracteristici:
– electromotorul, amplasat în partea din spate a vehiculului , avea
o putere de 74 kW;
– pentru comanda vehiculului erau utilizați contactori de pornire și
de frânare;
-frâna era de tip pneumatic;
-ușile erau cu acționare pneumatică;
-suspensiile erau realizate cu arcuri foi;
-capacitatea de transport era de 87 călători, din care 25 pe scaune;
-încălzirea salonului se efectua cu două radiatoare electrice;
-viteza maximă de transport era de 45 km/h.
Acest tip de troleibuz a rămas în funcțiune până în 1974.
În anul 1959 circulau troleibuze și în orașele Brașov, Constanța și
Cluj-Napoca. Au mai fost și alte încercări, din păcate nereușite, de realizare
a unor troleibuze „modernizate”, unele chiar articulate, care au fost însă
abandonate.
În 1976 s -a realizat troleibuzul Roman 112 E care a circulat în
București până în anul 1991. La începutul anilor '80 a existat un amplu
program de introducere de rețele pentru troleibuze în cele mai importante
orașe, urmărind economia de combustibil. Astfel, au fost introduse
troleibuze în: Sibiu –1983, Iași –1985, Suceava 1986, Galați –1989, Brăila
–1989, Mediaș –1990, Vaslui –1994, Piatra Neam ț–1995, Satu Mare –
1995, Târgoviște –1995, Târgu Jiu–1995, Baia Mare –1996, Slatina,
1996, Ploiești –2005. Având în vedere această extindere rapidă a ariei de
utilizare a troleibuzelor ,a fost necesară construirea unu i nou tip de troleibuz
DAC -112-E (perioada 1979÷1987 -prima generație) și DAC -117-E
(perioada 1987÷1998 –a doua generație) . Acestea erau echipate cu un
motor de 125 kW, respectiv 140 kW, instalație de comandă și forță statică,
frână reostatică și pneumat ică, instalație de încălzire a salonului, suspensie
pe pernă de aer.
Din 1998 s -a utilizat ,pentru alimentarea motoarelor ,instalația statică
cu chopper. Ultimul troleibuz românesc utilizat în București, înainte de
apariția noilor vehicule modernizate ,afost „Rocar -812-E Autodr omo”,
produs într -un singur exemplar ,pe baza unei caroserii Autodromo și dotat
cu echipament electric Kiepe. Acesta a fost primul troleibuz cu podea joasă,
produs în anul 2000, având motor de curent alternativ.

Tracțiune electrică
1306.2. Avantajele și d ezavantajele utilizării transportului cu troleibuze
Creșterea ariei de utilizare a troleibuzelor se datorează avantajelor
aduse de acestea .Prezentarea avantajelor acestora se poate face:
a.comparativ cu tramvaiul;
b.comparativ cu autobuzul ;
a. Avantajele trans portului cu troleibuze comparativ cu
transportul cu tramvaiul :
– posibilitatea rulării pe diverse străzi ,fără a fi necesare șinele de
rulare , eliminându -se astfel costurile necesare achiziției ,montării și
mentenanței acestora;
– realizarea unei aderențe mai mari decât în cazul tramvaielor,
ceea ce conferă și o frânare mai eficientă pe un spațiu mai scurt115.
Troleibuzul ,având roți de cauciuc ,poate să opereze pe străzi cu pante mai
mari decât tramvaiul, panta putând fi de 8%÷12% ;
– elimin area dezavantajul uiprezentat de tracțiunea electrică cu
tramvaie, când un tramvai defect blochează linia pe care se află. Troleibuzul
defect se poate deconecta de la firele de contact, celelalte troleibuze aflate în
urma sa putându -l depăși ;
– fluidiza rea traficul uiprin posibili tatea ocolirii an umitor
obstacole (autoturisme parcate neregulamentar sau defecte) , având
posibilitatea de a se abate de la axa sistemului de contact cu 4,5 m sau chiar
mai mult116;
– amplasarea stațiilor de troleibuz pe trotuar, față de amplasarea
stațiilor d e tramvai în centrul străzii, când sunt necesare refugii și treceri de
pietoni, pentru ca aceștia să poată ajunge pe trotuar;
– posibilitatea alimentării cu energie electrică de la surse
amplasate în apropierea liniilor, când caracteristicile mediului permit acest
lucru. Ca exemplu, se poate cita utilizarea energiei electrice produs ede
centrale eoliene sau hidrocentrale;
– ușurarea accesului persoanelor cu dizabilități prin înclinarea
caroseriei spre suprafața de urcare;
– încadrarea în curbe sub o rază mai mică decât cea a tramvaielor ,
la care prezența boghiurilor limitează inferior curba de rulare ;
– absența curenților vagabonzi (subterani) care reduc durata de
viață a structurilor metalice subterane;
– capacitate de transport mare, similară cu cea a tramvaielor sa u a
autobuzelor articulate;
– funcționare silențioasă, eventualele zgomote fiind produse de
sisteme auxiliare (pompele de servo -direcție și sistemele de aer condiționat );
115http://en.wikipedia.org/wiki/Trolleybus
116http://ru.wikipedia.org/wiki/

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
131b. Avantajele transportului cu troleibuze comparativ cu
transportul cu autobuzul:
– posibili tatea utilizării troleibuzelor pe drumuri în rampă, având
în vedere că motoarele electrice oferă cuplu de pornire și de funcționare mai
mare decât în cazul motoarelor diesel;
– posibilitatea recuperării energiei electrice dacă se folosește o
schemă electrică ce permite frânarea recuperativă;
– durată de viață mai mare datorită robusteții motoarelor electrice
în comparație cu motoarele cu ardere internă;
– elimin area poluării determinată de gazele de ardere și de
particulele în suspensie eșapate de motoarele diese l;
– fluidiz area traficul uiprin posibilitatea ocolirii anumitor
obstacole (autoturisme parcate neregulamentar sau defecte) ;
– reducerea zgomotelor în comparație cu cele produse de
motoarele diesel;
Față de aceste avantaje, utilizarea troleibuzului prezintă și dezavantaje
dintre care se amintesc:
– costul inițial al implementării unui sistem cu troleibuz este mai
mare decât pentru autobuz ,deoarece necesită construirea sistemului de linii
aeriene și a unei substații de tracțiune;
– starea suprafeței străzii trebuie să fie cât mai bună ,pentru a evita
desprinderea tijelor de la linia de contact datorată șocurilor posibile;
– necesitatea unei mai bune izolări electrice a întregului aparataj
pentru a feri organismu l uman de electroșocuri. Controalele periodice
asupra izo lației electrice trebuie să fie mai frecvente;
– reducerea vitezei ,uneori până la 5 km/h ,laintersecțiile cu alte
linii de troleibuz, deoarece desprinderea unui papuc de la linia de contact ar
putea bloca pentru un timp întreaga intersecție;
– blocarea anumi te rute în cazul în care este o defecțiune la o
substație de tracțiune electrică sau în linia de alimentare;
– imposibilitatea depăși riiunui troleibuz în funcțiune de către altul
din spatele său, decât dacă se prevăd zone cu două seturi separate de fire de
alimentare;
– peisaj neacceptat de mulți locuitori ai orașelor, care reclamă
aspectul inestetic al păienjenișului de fire amplasat deasupra străzilor;
– posibile defecte la intersecția de rute de troleibuz;
– desprinderea papuci lorcolectori de pe firele de alim entare, mai
ales în regiunile în care există depuneri mari de zăpadă. Dacă troleibuzul nu
este echipat și cu o unitate auxiliară de energie (baterii de acumulatoare sau
supracapacitori) ,acesta rămâne fără energie, neputând fi mișcat din loc;
– existența unuioarecare disconfort atunci când șoferii se apropie
de intersecții, unde trebuie să reducă vitez a pentru a evita desprinderea

Tracțiune electrică
132papucilor colectori de pe firele de contact sau atunci când șoferii trebuie să
reconecteze papucii colectori pe fire, când toți p asagerii trebuie să aștepte.
6.3. Schema de alimentare a firelor de contact
Substația de alimentare cu energie electrică a firelor de contact
necesare alimentării troleibuzelor este necesar a fi amplasată nu mai departe
de2÷10 km de capătul său117. Puterea la care se dimensionează o substație
depinde de numărul de troleibuze aflate pe aria alimentată din aceasta.
În schema prezentată în Fig. 6.2 alimentarea substației se face prin
două linii de 20 kV, între acest ea putând fi cuple transversale, ceea ce
conduce la creșterea fiabilității, prin aceea că, dacă pe o linie există un
deranjament, se conectează alimentarea din cealaltă linie.
Pentru efectuarea anumitor lucrări în substație, în deplină siguranță a
personalului, există contactori pentru punerea la p ământ atât a liniei defecte,
cât și a părții de către sistemul de distribuție.
Un sistem cu descărcătoare cu rezistență variabilă (DRV) protejează
linia de alimentare împotriva descărcărilor atmosferice.
Din linia de alimentare, prin intermediul unui trans formator trifazat,
cu două secundare, se asigură alimentarea grupurilor de redresoare
semicomandate pentru tracțiune. Comanda tiristoarelor din aceste redresoare
se face cu ajutorul controlerului care furnizează cele 6 impulsuri necesare.
Conectarea transf ormatorului de putere la rețeaua de 20 kV se face
prin intermediul controlerului sursei de putere, care alimentează bobina
contactorului KM și ,astfel, contactele sale închid sau deschid circuitul de
putere, după necesități.
Pe partea de forță este prevăz ut și un bloc de măsură a tensiunii, între
L+ și L -, și a curentului absorbit de rețeaua de distribuție amplasată pe
străzile din aria de circulație a troleibuzelor.
Senzorul de curent SC furnizează o informație asupra valorii
curentului, dispozitivului de comandă pe grilă DC. Contactorul KP deschide
circuitul de forță, punând linia L+ la pământ când apar perturbații, din
diferite motive, asupra acesteia.
Secundarele transformatorului de putere sunt prevăzute de asemenea
cu descărcătoare cu rezistență vari abilă, pentru protecția împotriva
descărcărilor atmosferice.
Un alt transformator de 20kV/0,4kV alimentează serviciile auxiliare la
o tensiune de linie de 400 V sau la o tensiune de fază de 230 V.
Dispozitivul de comandă pe grilă a celor 6 tiristoare și co ntrolerul
sursei de putere sunt alimentate prin intermediul a două convertoare statice
117http://xa.yimg.com/kq/groups/23876473/327155647/name/TRAC2.pdf

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
133AC/DC (AC/CC) care sunt protejate la suprasarcină prin relee termice.
VKMkWhx 3 kWhx 3
ACDC
Convertor DCACDC
Controlerul
sursei de
putere
KMA1
A2Th1 D1
L- L+A+Th2
Th3D2
D3D4
D5
D6Th4
Th5
Th6
20kV
600V230/400V20kV
DRV
DRV DRV
KP
SC
Fig. 6. 2Schema electrică de alimentare dintr -o substație

Tracțiune electrică
1346.4. Troleibuze clasice
Dezvoltarea tr oleibuzelor a urmat, în linii mari, același traseu ca și
dezvoltarea tramvaielor, acestea având în comun acționarea electrică.
Troleibuze le clasice au folosit motoarele de curent continuu cu
excitație serie, cu reglaj reostatic al vitezei și cu frânare reo statică. Această
soluți eavea un randament scăzut și crea dificultăți referitoare la mentenanță.
Troleibuzul DAC -112-E,(cu variantele DAC 117E, DAC 212E, DAC
217E, DAC 412E) era un troleibuz de mare capacitate construit pe baza unei
licențe MAN, fiind de concepție și construcție modern ela acea vreme.
Acesta a apărut, în circulație, în perioada 1970÷1980. În Fig. 6. 3este
prezentată o imagine a troleibuzului românesc DAC 112 E.
Fig. 6. 3Troleibuzul românesc DAC 112 E
Caracteristicile tehnice ale troleibu zului DAC 112 E erau
următoarele118:
– motor de curent continuu având puterea de 140 kW, la o
tensiune de 750 V, sau 110 kW, la o tensiune de 600 V;
– mecanism de direcție echipat cu dispozitiv servo;
– frâna de serviciu cu tambur și saboți pe 4 circuite separate, cu
transmitere hidraulică și asistență pneumatică;
– frâna de parcare cu tambur și saboți, cu comandă pneumatică;
– frâna electrică cu 7 trepte de frânare;
– sistem de încălzire constând într -o aerotermă pentru salon și
parbriz;
118http://www.google.ro/search?q=troleibuzul+DAC+112+E

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
135- capacitate de transport 27+88 pa sageri;
– viteza maximă 53,6 km/h;
– ecartament 2045 mm.
Schema de forță simplificată119atroleibuzului DAC 212 E este
prezentată în Fig. 6.4.
Fig. 6.4 Schema electrică de forță simplificată a troleibuzului DAC 212 E
Întrerup torul principal, 1, este un disju nctor cu acționare
electromagnetică de tip 315 A, 755 V c.c. ,pentru tracțiunea electrică
urbană. Acesta este destinat a se utiliza pe vehicule electrice cu scopul de a
realiza conectarea/deconectarea circuitelor electrice de tracțiune și de a
proteja la s curtcircuit aceste circuite. Acesta este echipat cu limitator de
curent care comandă deschiderea contactelor principale dacă curentul a
depășit valoarea reglată.
Condensatorul, 2, constituie un filtru de radio -frecvență, limitând
armonicile superioare ce pot apărea între firele de contact.
Blocul de traductoare de tensiune și curent , 3,oferă informații despre
valorile în timp real ale tensiunii asigurate de firele de contact și curentul
absorbit de întreaga instalație a troleibuzului.
Blocul de diode , 4, conține câte două diode conectate în paralel,
pentru fiecare fir, asigurând menținerea polarității tensiunii de alimentare în
119http://xa.yimg.com/kq/groups/22170270/1443094657/name/tractiuni+L3.pdf

Tracțiune electrică
136caz normal și în cazuri de avarii.
Contactorul de linie, 5, este de același tip cu întreruptorul principal,
asigurând protecția l a scurtcircuit a întregii instalații electrice a
troleibuzului.
Protecția la scurtcircuit a diferitelor circuite este realizată cu ajutorul
siguranțelor ,6.
Conectarea sau deconectarea treptelor de rezistență se realizează cu
ajutorul unor comutatoare de t ip MTU, 7, cu protecție la supracurenți de
durată.
Grupul de rezistențe, 8, asigură curentul prin înfășurarea de excitație
derivație și prin indus , respectiv înfășurarea de excitație serie a motorului
auxiliar 9. Acesta are puterea nominală de 7,5 kW, tura ția nominală de
1600 rot./min. Dacă este alimentat la tensiunea de 600 V c.c. ,are un curent
nominal de 16,2 A, iar la 750 V c.c. curentul nominal este de 12,9 A. Aceste
valori ale curenților sunt asigurate de grupul de rezistențe adiționale, 8.
Troleibu zul este echipat și cu aeroterme, 10, pentru încălzirea bordului
și parbrizului, respectiv pentru încălzirea salonului –aerotermele 11.
Reostatele motorului de tracțiune se utilizează pentru pornirea și
frânarea motorului de tracțiune. Acestea sunt format e din 24 deelemente
rezistive, grupate în 2 baterii de câte 12 elemente, montate pe acoperișul
troleibuzului la distanța de 8 cm.
Sursa de preexcitare, 13, are rolul de a asigura excitarea inițială a
motorului în regim de frânare, pentru trecerea la regim ul de generator.
Aceasta conține:
-un invertor auto -oscilant cu tranzistoare (convertor c.c. -c.a.);
-un transformator pentru separare galvanică și de adaptare a
tensiunii de ieșire a invertorului la necesitățile sarcinii;
– un redresor bialternanță care asigur ă la ieșire tensiunea continuă
de 28,4 V. Sursa se conectează la bateria de 28 V a troleibuzului.
Sursa de preexcitare intră în funcțiune în următoarele două condiții:
-troleibuzul este în mers ,având viteza mai mare de 5 km/h;
-este apăsată pedala de frână .
Blocul de diode, 14, conține 2 grupe de diode , conectate în serie,
fiecare grupă conținând 2 diode în paralel, utilizate pentru cele două
regimuri de funcționare ale troleibuzului (antrenare și frânare) .
Inversorul de sens, 15, are rolul de a permite inv ersarea sensului de
rotație al motorului de curent continuu , pentru deplasări înainte și înapoi.
Motorul de tracțiune, 16, este un motor de curent continuu cu excitație
serie, având o clasă de izolație bună (F), având în vedere condițiile vitrege
de funcți onare. Alimentarea motorului de tracțiune se face direct de la linia
de contact ,prin intermediul elementelor mai sus amintite.
Caracteristicile motorului de curent continuu sunt următoarele:
-tensiunea nominală –750 V;

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
137-puterea nominală –125 kW;
-curentul nominal –185 A;
-turația nominală –1380 rot./min.;
-turație maximă –3200 rot./min.;
-curent maxim de pornire –320÷350 A;
-grad de excitare minim –0,4;
-grad de excita re nominal –0,78;
-randament nominal –0,9;
-greutatea –950 kg.
Acest motor asigură trolei buzului următoarele performanțe:
-viteza maximă la sarcină nominală –60 km/h;
-rampa maximă la sarcina nominală –12%;
-consumul specific de energie –190 Wh/t·km;
-timpul de demarare până la 50 km/h –26 s.
Reglarea turației motorului se face prin slăbire d e câmp, ținându -se
cont de restricția ca subeexcitarea să nu fie mai mică de 0,4.
Frânarea electrică a troleibuzului poate fi:
-frânare electrică cu recuperarea energiei în rețea, atunci când
rețeaua are polaritate normală și când există alți consumatori în rețea care să
preia energia de frânare (alte troleibuze aflate în regim de tracțiune);
-frânare reostatică când nu sunt îndeplinite condițiile amintite;
– frânare recuperativ reostatică în cazul când puterea absorbită de
alți consumatori din rețea este prea mică.
Troleibuzul SKODA 14este produs de firma cehă SKODA, fiind din
generația anilor 1990 (Fig. 6.5)120.
Fig. 6.5 Troleibuz SKODA 14
120http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Skoda_14Tr02_6.jpg

Tracțiune electrică
138Schema simplificată de forță a troleibuzului SKODA 14 este
prezentată în Fig. 6. 6. Din această schemă rezultă că au fost eliminate
rezistoarele de pornire (consumatoare de energie) , fiind înlocuit ecu un
chopper realizat cu tiristoare obișnuite121.
Fig. 6.6 Schema electrică simplificată de forță a troleibuzului SKODA 14
Prin tijele (captatoarele) 1 și 2 ,instalația electrică a troleibuzului este
conectată la liniile de contact. Des cărcătorul cu rezistență variabilă, 3,
protejează atât rețeaua la supratensiunile generate de echipamentul electric
al troleibuzului, cât și echipamentul electric al acestuia de eventualele
descărcări atmosferice.
Conta ctorul electromecanic de linie, 4, e fectuează conectarea
instalației electrice a troleibuzului la linia L+. Întreruptorul automat, 5,
conectează instalația troleibuzului la linia L -, asigurând și protecția la
scurtcircuit a acesteia.
Comutatorul manual, 6, poate schimba polaritatea circuite lor
principale și auxiliare, când este necesară această acțiune.
Filtrul de înaltă radio -frecvență, 7, elimină sau reduce armonicile
superioare care pot apărea în instalația electrică a troleibuzului, ca urmare a
comutației tiristoarelor, care lucrează la frecvența de 400 Hz.
Dioda ,8,protejează chopperul ,15, de alimentare cu polaritate inversă
și exclude posibilitatea descărcării blocului de condensatoare și rezistențe,
121Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
13912, în rețea sau pe elementele auxiliare ale instalației (39 și 75) .
Inductivitatea , 9, și bateria de condensatoare și rezistențe, 12, constituie un
filtru de joasă frecvență, care contribuie la stabilizarea tensiunii de intrare în
chopper ,la variațiile posibile ale tensiunii rețelei, din diferite motive
(contacte imperfecte între linie și captatori în condiții de iarnă). Rezistența,
10,și dioda, 11, protejează echipamentul electric al troleibuzului împotriva
supratensiunilor care pot apărea în regimuri tranzitorii și la descărcarea
energiei înmagazinate în inductivitate a, 9.
Contactoru l de mers, 13, conectat în paralel cu rezistenț a,14,de
valoare mare, în scopul reducerii sau eliminării arcului electric care poate să
apară la deschiderea acestuia, pune sub tensiune partea de forță (chopperul
și motorul de curent continuu, 35).
Tiristo rul principal, 16, component al chopperului, 15, este tiristorul
care,la primirea unui impuls pe grilă, permite trecerea curentului indusului
motorului de curent continuu , 35.În timpul conducției acestui tiristor, se
închide următorul circuit:
L+→T16→D 21→L 27→L 31→D 22→Mcc→L –
În acest timp ,condensatorul de comutație, 20, se înc arcă la întreaga tensiune
aliniei de alimentare, cu polaritatea indicată între paranteze, prin rezistența
notată cu 24 , pregătindu -se astfel blocarea tiristorului principal .
Tirist orul de comutație, 17, are rolul de a aplica tensiunea
condensatorului ,20, pe tiristorul principal, cu (+) pe catod și ( -) pe anod,
blocându -l și scoțându -l astfel din conducție. Circuitul pe care are loc
această operație este:
C20(+)→T 16→T 17→L 18→L 19→C 20(-)
După blocarea tiristorului principal T16, curentul de sarcină este
preluat de tiristorul de comutație 17, pentru un scurt timp, până când
condensatorul 20 se încarcă la polaritatea fără paranteze, la întreaga tensiune
a liniei, moment în care tiristo rul de comutație se stinge în mod natural,
curentul prin el devenind nul.
Urmează regimul de pauză al chopperului ,când dioda de fugă 23 intră
în conducție preluând curentul motorului. După expirarea timpului unui
ciclu, procesele se repetă.
Inductivitățil e18 și 19, cu și fără miez magnetic, constituie împreună
cu condensatorul 20 un circuit oscilant care funcționează în perioada de
blocare a tiristorului principal.
Dioda 21 împiedică apariția unei tensiuni inverse pe tiristorul
principal în perioada de p auză a chopperului.
În schema din Fig. 6.6 mai sunt cuprinse: inductivitatea de filtrare a
curentului de sarcină, 27, înfășurarea de excitație a motorului de curent
continuu, 31, care poate fi șuntată de rezistențele 29, 30,31, dioda de
separare 22, șuntat ă de rezistența de frânare, 26, comutatorul de inversare a
curentului indusului, 34, traductorul pentru măsurarea curentului indusului,

Tracțiune electrică
14033,contactorul 32 pentru închiderea circuitului de frânare reostatică și
tahogeneratorul 36.
Comanda, reglarea și prot ecția circuitului de forță este realizată prin
intermediul blocului 37, la intrarea căruia se aplică semnale despre turație
(traductorul 36), tensiune (rezistența 40) și care furnizează impulsurile de
comandă pentru cele două tiristoare din chopper.
Prescr ierea curentului motorului de tracțiune este impusă de
controlerul de comandă 38, care este, de fapt, un reostat al cărui cursor este
legat la pedalele aflate la dispoziția șoferului.
În schema din Fig. 6.6 este prezentat și echipamentul auxiliar,
cuprinzâ nd: motorul ventilatorului, 46, care antrenează și generatorul de
curent continuu, 74, necesar pentru reîncărcarea bateriilor de acumulatoare,
75, motorul 54 care antrenează compresorul ce asigură presiunea necesară
pentru frânarea mecanică, pentru stabili zarea amortizoarelor și deschiderea
ușilor, aerotermele de încălzire a salonului, 59 și 63, aerotermele de
încălzire a cabinei șoferului, 70 și 71 ,și a parbrizului, 69.
Interconectarea blocului electronic de forță cu elementele de
comutație, de joasă tens iune, este realizată cu ajutorul blocului electronic
auxiliar 39.
Utilizarea variatoarelor de tensiune cu tiristoare obișnuite conduce la o
schemă greoaie și necesită timp de comutație considerabil. Apariția
tiristoarelor cu stingere pe grilă, GTO, de la s fârșitul anilor 1990 a permis
înlocuirea acestor tiristoare obișnuite și simplificarea schemei de forță.
Tiristoarele GTO trec în conducție în urma unui impuls pozitiv pe electrodul
de comandă și se blochează printr -un impuls negativ.
Troleibuzele SKODA 21 șiSKODA 22 sunt realizate utilizând astfel
de tiristoare și cu ajutorul acestora consumul total de energie electrică scade
cu 5%122.În Fig. 6.7 este prezentată schema simplificată a troleibuzului
SKODA 22 î n care se regăsesc, în principal, elementele prez entate în
Fig. 6.6. Schema permite alimentarea a două motoare de curent continuu, 31
și 35, de câte 120 kW ,dacă alimentarea este la 600 V ,și de câte 140 kW ,
dacă alimentarea este la 750 V. Motorul 35 permite și mersul îna poi,
utilizând inversorul d e sens 36.
Cele două elemente de comandă, PM1 și PM2, echipate cu tiristoare
GTO, permit alimentarea cu tensiune continuă variabilă a motoarelor de
tracțiune, în funcție de informațiile primite de la DCG (dispozitivul de
comandă pe grilă) ,39. Acesta prime ște informații despre nivelul tensiunii de
alimentare prin intermediul convertorului 5, niv elul tensiunii de alimentare a
elementelor de comandă cu tiristoare GTO, prin intermediul convertorului
22, valoarea curenților prin cele două motoare, prin intermed iul
122Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
141convertoarelor 33 și 37 și despre turațiile celor două motoare prin
intermediul tahogeneratoarelor 32 și 38.
Fig. 6. 7Schema electrică simplificată a troleibuzului SKODA 22 cu tiristoare GTO
Sistemul de comandă, protecție și reglare este realizat cu
microprocesor cu mai multe funcții. Programarea și testarea stării
echipamentului se face cu ajutorul calculatorului 43.
Comanda regimului de mers se realizează cu ajutorul celor două
pedale, 40 și 41, la dispoziția șoferului, iar afișajul 42 permite vizu alizarea
datelor de interes.
Schema permite frânarea recuperativă utilizându -se tiristorul comun,
8, care este conectat în antiparalel cu dioda de intrare 7. Diodele de separare
24 și 25 permit realizarea regimului de frânare recuperativă, când cele două
motoare lucrează ca generatoare, având turația mai mare decât turația
nominală și ,în consecință ,tensiunea la borne mai mare decât tensiunea de
alimentare de la firele de contact. La turații mai mici decât turația nominală ,
când tensiunea generată de cele două mașini electrice, 31 și 35, este mai
mică decât tensiunea liniei de contact, schema permite frânarea reostatică ca
și la troleibuzul SKODA 14.
Troleibuzele românești ROCAR și ASTRA s-au produs în România în
anul 1990, respectiv 2000. Troleibuzul ROCA R este echipat cu variatoare
de curent continuu cu GTO, pornindu -se de la schema tramvaiului Timiș 2 ,
prezentată în Fig.5.10.
La începutul anului 2000 ,firma românească ceproducea aceste
troleibuze s -a unit cu firma ungurească IKARUS și astfel a uîncep ut să fie
produse la Budapesta troleibuze echipate cu tiristoare GTO, cunoscute sub

Tracțiune electrică
142numele ASTRA -IKARUS , prezentat în Fig. 6.8 .
Fig. 6.8 Troleibuzul ASTRA IKARUS
Schema de forță a troleibuzului ASTRA -IKARUS ,cu tiristoare GTO ,
este prezentată în Fig. 6. 9.Alimentarea chopperului se face prin contactorul
de linie CL și întreruptorul automat IA. Protecția împotriva supratensiunilor
atmosferice sau a supra tensiunilor din instalație se face cu ajutorul
descărcătorului cu rezistență variabilă DRV.
Condensator ul C 1și inductivitățile L 1și L 2constituie un filtru de
radio -frecvență. Diodele D 1÷ D 4și tiristoarele T 1, T2asigură alimentarea
instalației de forță la o polaritate corectă, indiferent de polaritatea tensiunii
de alimentare de la fire.
600V
CLL+
L-
TTF
IADRVC1
F1L1
T1
T2D1
D2D3
D4 L2LF
RDCF
D0TGTFDF
RF1
TC
I
UF
F2Mcc
CM 1CM 2 CF1
CM 3RF2
RECELF
LEx RExRF3 CF2
Fig. 6.9 Sch ema electrică de forță a troleibuzului ASTRA -IKARUS cu GTO

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
143Inductivitatea L Fși condensatorul C Fconstituie un filtru de joasă
frecvență, iar TTF este traductorul de tensiune de alimentare al chopperului
și motorului de tracțiune.
Tiristorul GTO notat cu TGeste, de fapt, chopperul prin care este
alimentat cu tensiune continuă, variabilă cir cuitul motorului de tracțiune, iar
tiristorul T Feste utilizat pentru frânare reostatică.
În regim de mers, tiristorul T Greglează curentul indusului motorului
Mcc, iar în regim de frânare ,reglează curentul prin excitația serie,
transformată în excitație derivație, cu ajutorul contactorului de frânare CF 1.
Schema permite realizarea frânării recuperative, la viteze mari ,și
reostatice, la viteze mici. Oprirea și parcar ea se asigură cu ajutorul frânei
mecanice de serviciu. Pentru regimurile de mers înainte se închid
contactoarele CM 1și CM 2, iar pentru mers înapoi se închid contactoarele
CF1și CM 3. Contactorul CF 2scurtcircuitează rezistența de frânare R F3când
viteza t roleibuzului este scăzută.
Comanda, protecția și controlul sunt realizate cu microprocesor și cu
regulator de curent ,utilizându -se și traductorul de curent TC.
În această categorie mai sunt cuprinse și troleibuzele SKODA 23,
care,deși folosesc tiristoar ele hibride IGBT, utilizează pentru tracțiune tot
motoare de curent continuu.
6.5. Troleibuze moderne
Dezavantajele aduse de motoarele de curent continuu (existența
colectorului, preț relativ mare, gabarit mare) ,concomitent cu realizările
performante ale acționărilor electrice de curent alternativ cu convertoare de
frecvență au condus în ultimii ani la înlocuirea acționărilor electrice clasice
cu acționări cu motoare asincrone sau sincrone, comandate în frecvență.
Troleibuzele moderne echipate cu acționăr i cu motoare asincrone mai
au o serie de îmbunătățiri:
– încărcarea bateriei de acumulatoare se face cu o instalație
statică, cu convertor electronic de 600/28V;
– antrenarea compresorului și a servo -direcției se face cu motoare
asincrone trifazate, alimentate de la convertoare de frecvență;
– podeaua troleibuzului este foarte joasă ,pentru a ușura accesul
pasagerilor, mai ales a celor cu vârstă înaintată;
– interiorul și exteriorul troleibuzului sunt modificat e, conducând
la o rezistență aerodinamică minimă și la un aspect plăcut;
– existența unor surse autonome de alimentare pentru cazuri de
dispariție a tensiunii în rețeaua electrică principală.
În realizarea troleibuzelor moderne sunt angrenate mai multe
companii din lume care produc, individual sau în colaborare, echipamente

Tracțiune electrică
144pentru troleibuzele moderne acționate cu motoare de curent alternativ, de tip
asincron sau sincron ,și echipament de tracțiune (invertor).
Și în România există firme care produc echipamente moderne pentru
troleibuze din ultima generație. Astf el, firmele ICPE SAERP S.A.
București, INDA S.R.L. Craiova, S.C. INDAELTRAC S.R.L. Craiova sunt
puternic implicate în producerea de echipamente de tracțiune moderne.
În Fig. 6.10 este prezentat un troleibuz modern rulând pe o stradă din
Lyon –Franța123.
Fig. 6.10 Troleibuz modern în Lyon
În Fig. 6.11 este prezentată schema forță pentru un troleibuz cu motor
asincron trifazat124. Alimentarea unui astfel de troleibuz se poate face la
750 V c.c. sau 600 V c.c. prin intermediul a două colectoare ,1 și 2.
Descărcătorul cu rezistență variabilă, 3, protejează instalația electrică
împotriva descărcărilor atmosferice și invers. La terminalele descărcătorului
3 este conectat un filtru de radio -frecvență alcătuit din inductivitățile 4,5,
capacitatea 6 și siguranț a termică 7.
La conectarea întreruptorului principal, 8, care asigură și protecția la
scurtcircuit și suprasarcină, a inductivității 12, a contactorului auxiliar de
încărcare, 10 ,și a rezistenței de limitare a curentului de încărcare, 11,
tensiunea de ali mentare este aplicată la redresorul cu diodele 13,14,15,16,
care protejează instalația din aval la posibilele inversări ale polarității liniei
de contact.
123http://www.tbus.org.uk/news2011.html
124http://library.witpress.com/pages/PaperInfo.asp?PaperID=21454

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
145Condensatorul 24, care preia energia de la rețea, are ,în paralel, un
rezistor de descărcare rapidă, 23, (la nevoie) și un filtru traductor de
tensiune, 25. După un timp scurt, necesar încărcării condensatorului, se
închide contactorul principal 38, făcând ca pe condensatorul 24 să apară
întreaga tensiune a liniei de alimentare. Din acest moment este alim entat
invertorul trifazat cu 6 tranzistoare IGBT, curentul total fiind controlat prin
informația preluată de la traductorul de curent 26.
750V
8L+
L-
36
74
51 600V
2
910
111314
151617
1819
20 21
2223
242526
27 29 31
28 30 32333435
36
3712
38
39
404041 4243 44
45 4647
4840
495051
52
Fig. 6.11 Schema de forță a troleibuzului cu motor asincron
Curenții prin fazele motorului asincron trifazat, 35, sunt controlați
prin informațiile preluate de la traductorii de curent 33 și 34, iar prin
traductorul 36 se preiau informații despre turație și sensul de rotație.
Schema permite frânarea reostatică prin intermediul tranzistorului de
frânare 20, a diodei de sens 19 și a reostatului de frânare 51. Curentul de
frânare este măsurat prin intermediul traductorului 22.
Invertorul este comandat să alimenteze motorul de tracțiune, cu
tensiune și frecvență variabil e, urmărind câmpul statoric al motorului, de
blocul de comandă 39. Acesta este realizat cu microprocesoare Master –
Slave125, prin placa de bază.
Blocul de comandă controlează regimul de mers și frânarea
recuperativă către linia de alimentare, prin intermediul tiristoarelor 17 și 18,
putând determina și frânar e reostatică atunci când forța de frânare rezultată
din frânarea recuperativă este insuficientă.
Comanda, supravegherea și diagnoza întregii instalații a troleibuzului
125http://www.icpe -me.ro/images/docs/RST%

Tracțiune electrică
146este dată de blocul principal de comandă 39, care primește informații de la
blocul de co mandă al invertorului, prin magistrala de date 40. Blocul de
comandă 39 mai primește informații de la siguranțele termice, pedalele 41
(de mers) și 42 (de frânare), de la traductorul de tensiune ,43, de la sursa
statică pentru serviciile auxiliare 44, de l a senzorul de prezență a tensiunii
pe caroserie, 45, de la senzorul care confirmă închiderea ușilor, 46 ,și de la
contactul care confirmă frânarea de staționare ,47. În cabina șoferului există
un display inteligent 48 și când este necesar se mai poate cone cta și un
laptop 49 care colectează toate evenimentele de la blocul de comandă 39, în
vederea efectuării diagnozei instalației electrice a troleibuzului.
În categoria troleibuzelor moderne poate fi inclus troleibuzul articulat
Iribu s–Agora, care circulă în Municipiul Cluj Napoca, încă din anul 2011.
Acest troleibuz a rezultat din colaborarea dintre firmele ICPE SAERP S.A.
București și ASTRA BUS SRL Arad. Motoarele de antrenare sunt de tip
asincron, fiind alimentate prin invertoare trifazat ecuIGBT și co mandate
prin computer de bord.
Serviciile auxiliare beneficiază și ele de îmbunătățiri substanțiale,
fiind alimentate tot printr -un convertor static. Troleibuzul este dotat cu
camere de supraveghere, sistem de urmărire a traficului, GPS (Global
Positionin gSystem) și sistem de diagnoză avansat. Încălzirea se efectuează
cu un circuit de apă caldă126.
Un alt troleibuz modern (EA 412) este echipat de INDA Craiova cu
motor de tracțiune asincron și cu invertor static trifazat cu frecvență
variabilă , cu chopper de frânare folosind tranzistoare IGBT .Convertorul de
tensiune asigură controlul cuplului în regimurile de tracțiune și de frânare
electrică127.
Troleibuzul este dotat cu un calculator de tracțiune care utilizează
două unități centrale cu microprocesor pentru realizarea următoarelor
funcțiuni:
-controlul circuitelor de forță ale convertorului;
-interfața cu vehiculul;
-prescrierea mărimilor electrice;
-comanda și reglarea regimurilor de tracțiune și de frânare;
-achiziția semnalelor numerice și analogice și generar ea comenzilor
numerice;
-diagnoza și protecția întregului echipament electric;
-memorarea a 30 de semnale digitale, a 3800 de evenimente,
descărcarea datelor prin interfața serială în PC.
126http://www.saerp.ro/info .htm
127http://www.inda.ro/p2_5r.html

Capitolul 6.Transportul urban cu troleibuze
147Troleibuzul este executat cu dublă izolare față de caroseria
vehiculu lui, ceea ce asigură protecție sporită călătorilor și personalului
regiei de transport.
În Fig. 6.12 este prezentată variația tensiunii, curentului și turației
pentru un parcurs de probă, precum și energia absorbită de la rețea în timpul
demarării de la 4, 6 km/h la 39 km/h (suprafața A) și energia recuperată în
rețea în timpul frânării electrice cu recuperare , când a avut loc o decelerare
de la 39 km/h la 4,6 km/h (suprafața B)128.
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24t
[s]I[A]
0500
400
300
200
100
-100
-200
-300
-400 100200300400500600700800900U[V]
3006009001200150018002100240027003000 1000n[rpm]
nU
IA
B
Fig. 6.12 Variația tensiunii, curentului și turației pe un parcurs de probă
Energia electrică economisită în cazul utilizării frânării recuperative
pe un ciclu demarare –decelerare de circa 12 s este de circa 49% din
energia electrică absorbită din rețea, în cazul în care nu ar mai fi utilizată
frânarea recuperativă ,ci frânare areostatică sau mecanică. În calculul
prezentat nu au fost considerate și alte consumuri de energie (servicii
auxiliare), pe perioada analizată.
Din cele prezentate rezultă că utilizarea troleibuzelor ,modernizate ,în
transportul urban constituie o soluț ie care nu trebuie neglijată nici în cazul
orașelor mai mici.
128http://www.inda.ro/img_r/energ -abs-rec.jpg

Tracțiune electrică
148C a p i t o l u l 7.T R A N S P O RT U L U R B A N
C U M E T R O U R I
7.1.Scurt istoric
Metroul este un mijloc de transport în comun, pe cale ferată urbană
subterană, uneori aeriană sau la nivelul solului ,destinat să asigure
deplasarea rapidă a unui număr mare de călători dintr -o zonă în alta.
Istoria metroului începe cu metroul londonez, numit Metropolitan
Railwai, care a început să funcționeze la 10 ianuarie 1863, între stațiile
Paddington și Farringdon ,peo lungime de 6,5 km. Tunelele acestei linii au
fost construite prin săparea de șanțuri pornind de la suprafață și acoperirea
acestora cu grinzi de consolidare129.Cetățenii Londrei numesc acest mijloc
de transport „Underground ”sau„the T ube”.
Primul metro u, construit în întregime din lemn, a fost tractat de o
locomotivă cu abur, care
utiliza cărbune de lemn
(Fig. 7.1). Atmosfera din
tunel era greu de suportat,
având în vedere că
locomotivele evacuau pe
coș fumul rezultat din
arderea cărbunelui și aburul
de stins. Ventilatoare
puternice, așezate la
anumite distanțe, evacuau ,
pe cât posibil, această atmosferă aproape irespirabilă, trimițând -odirect în
stradă ,unde se împrăștia deasupra orașului.
În anul 1890 a fost inaugurată prima linie de metrou electrică , al cărei
succes a determinat electrificarea rapidă a rețelei executate până atunci130.
În anul 1869 în Atena s -a pus în funcțiune așa numita „L inie verde ”de
metrou, în anul 1875 la Ista nbul, în anul 1896 la Budapesta, iar în anul 1898
o linie de metrou la Viena131. La Paris ,metroul a fost inau gurat în anul 1900 ,
la deschiderea expoziției universale din acel an.
În anul 1913 a apărut prima linie de metrou din Emisfera Sudică ,la
Buenos -Aires.
129http://ro.wikipedia.org/wiki/London_Underground
130www.ziare .com
131http://dli.ro/cand -a-aparut -metroul.html

Capitolul 7.Transportul urban cu metrouri
149Ideea de a construi metroul în București a apărut, însă, în anul 1 908,
când tânărul student Dimitrie Leonida și -a prezentat proiectul de licență
referito rla constru ireaunei linii de metrou în București. Încercarea de a -l
valorifica s -a lovit de lipsa fondurilor. Tot ac elași motiv a împied icat o
inițiativă din anii 1929 ÷1930, iar i nițiativa din perioada 1936÷1940, pe
lângă lipsa fondurilor, a fost amânată de apropierea celui de -alDoilea
Război Mondial .
În anul 1952 ,o nouă tentativă de a construi metroul în capitala
României nu a fost realizată ,din cauza intenției sovieticilor de a da
metroului și o funcție militară. În acest sens ,tunelurile și stațiile trebuiau
construite la adâncimi între 20÷40 m. Pentru implementarea acestui proiect,
nu existau nici mijloace financiare, nici mijloace tehnice și nici solul nu se
preta la o astfel de execuție. Abia în anul 1972 s -a început proiectarea liniei
de metrou din București, după modelul londonez, și anume, imediat sub
nivelul străzii.
La București ,prima linie de metrou a fost inaugurată, cu călători, la
16 noiembrie 1979, a vând o lungime de 8,6 kilometri, șase stații, între
Timpuri Noi și Semănătoarea132.În Fig. 7.2 este prezentată una dintre
primele rame de metrou utilizat ela punerea în funcțiune a metroului
bucureștean133.
Fig. 7.2Una dintre primele rame de metrou din Bu curești
Spre deosebire de alte metrouri din țările din est, sta țiile bucure ștene
au fost concepute într-un design modern, cu o arhitectur ăsimpl ăși
132http://dli.ro/cand -a-aparut -metroul.html
133http://metroubucure sti.webs.com/materialrulant.htm

Tracțiune electrică
150funcțional ă, opt ându-se pentru c âte o culoare dominant ăîn fiecare sta ție.
Rețeaua s -a extins treptat, lini ile av ând,în prezent, în jur de 68 de kilometri,
cu un trafic de aproximativ 600 000 de c ălători, zilnic. Cel mai important
proiect, înprezent, este cel de a extinde re țeaua, cu un tronson Gara de Nord
–Aeroportul Henri Coand ă, care ar însemna 16 kilome tri, 19 sta țiiși o
investi ție de aproape un miliard de euro. Dac ătermenele și finan țările vor fi
respectate, linia ar trebui s ăfiefuncțională înanul 2019.
La sfârșitul anului 2011 rețeaua de transport cu metroul bucureștean se
întindea pe 69,2 km de c ale dublă, existând 4 magistrale cu 51 stații,
distanța medie dintre două stații fiind de 1,5 km ,și deținea 77 de trenuri.
Rețeaua de alimentare este de 750 V c.c, alimentarea făcându -se prin a treia
șină (în trafic )sau prin pantografe, în depou.
Vitez a maximă a metrourilor este de 80 km/h ,rulând pe șine cu
ecartament de 1432 mm134.
7.2. Avantajele și dezavantajele transportului cu metroul
Transportul cu metroul în marile orașe aduce o serie de avantaje față
de transportul cu tramvaiul, troleibuzul sau autobuzul, dintre care sunt
enumerate următoarele:
– capacitate mare de transport, comparabilă cu a trenurilor din
transportul feroviar interurban;
– timp considerabil redus pentru deplasarea dintr -o parte în alta a
orașului, având în vedere distanța medie de circa 1,5 km între stații și viteza
de croazieră de 80 km/h135;
– independența față de condițiile climaterice de la suprafață , ceea
ce conferă un confort considerabil în deplasarea cu metroul;
– variația redusă a temperaturii în stații și vagoanele metroului de
la anotimpul rece la anotimpul cald;
– posibilitatea conducerii de la ambele capete dacă metroul
necesită co manda de către un mecanic ;
– poluare redusă dacă nu se ia în considerare pilitura de fier
rezultată din procesul frânării mecanice sau din frecările în curbe;
– posibilitatea atașării de vagoane suplimentare pentru orele de
vârf;
– acces comod în stațiile metroului, de regulă utilizându -se scările
rulante;
– posibilitatea urcării și coborârii într -un timp scurt în și din
vagoane, având în vedere că nivelul sta ției este același cu nivelul podelei și
că numărul de uși este mare ;
134ro. wikipedia.org/wiki/metroul_din _București
135http://zeceintop.ro/zece -lucruri -despre -metrou/

Capitolul 7.Transportul urban cu metrouri
151- posibilitatea orientării ușoare a călătorilor, chiar și străini, prin
faptul că există hărți cu traseele liniilor de metrou, iar stațiile sunt anunțate
prin voce, dar și vizual, prin inte rmediul afișajului electronic din fiecare
vagon;
– siguranță sporită a persoanelor față de pericolul electrocutării
involuntare prin măsuri luate la nivelul vehiculului, dar și prin alimentarea
de la a treia șină care este foarte bine protejată;
– posibilitat ea desfășurării unor activități, printre care cea mai
frecventă este cititul;
– posibilitatea întreținerii unor conversații, trimiter ii unor mesaje,
practicării unor jocuri sau discuții pe telefon, având în vedere că
accelerațiile și decelerațiile sunt line , iar curbele efectuate de metr ou au raze
mari;
– punctualitatea sosirii și plecării metrourilor în și din stații , ceea
ce conferă pasagerilor garanția respectării programului ce și l -au făcut;
– reducerea stresului pentru persoanele la care drumul către
serviciu este compus dintr -o porțiune în care este șofer la volanul propriului
autoturism și o altă porțiune în care este pasager în metrou, caz în care este
lipsit de orice grijă fațădetraficul de la suprafață;
– posibilitatea efectuării plății călătoriei cu ajutorul telefonului
mobil136;
– reducerea criminalității în stații și metrouri, a vandalizărilor,
prin montarea camerelor de supraveghere, care ,în unele metrouri, stochează
datele chiar și 48 de ore137;
– reducerea poluării supraterane prin faptul că utilizatori i
metroului ar putea folosi mijloace de transport în comun sau individuale,
alimentate cu combustibili lic hizi, dacă nu ar exista metroul.
Față de aceste avantaje există și o serie de dezavantaje ale
transportului cu metroul, dintre care se amintesc:
– expun erea pasagerilor la curenți de aer, cu viteze considerabile,
la sosirea trenurilor în stații;
– dispoziție proastă creată unor persoane predispuse , în special, la
claustrofobie, teama fiind accentuată de mulțimea de persoane dintr -un
spațiu relativ redus ( aglomerația );
– zgomotul produs de interacțiunea dintre șine și vagoanele
metroului , precum și cel determinat de mulțimea pasagerilor138;
– posibilitatea răspândirii de boli cu transmisibilitate prin aer sau
prin atingere139;
– peisaj dezagreabil ,sesizat de pasageri ,pe distanța dintre stații ,
136http://www.mediafax.ro/social/calatoria -cu-metroul -platita -prin-sms
137ro. wikipedia.org/wiki/U -bahn _Viena
138http://thetrans portationgazette.com/2010/07/advantages -and-disadvantages
139http://www.ehow.com/info_8084953_disadvantages -subway -systems.html

Tracțiune electrică
152din cauza iluminării pereților nefinisați ai tunelului de către sistemul de
iluminat al vagoanelor ;
– creșterea ratei mortalității pasagerilor în cazul executării unor
atentate în stații sau în metrouri;
– evacuarea greoaie, mai al es în orele de vârf, în cazul situațiilor
de urgență care pot să apară în sta țiile de metrou sau în metrouri.
Cu toate dezavantajele prezentate, extinderea utilizării metrourilor în
marile metropole este un proces continuu , existând parcă o întrecere între
acestea, în a realiza cele mai performante și rapide metrouri, cele mai mari
și frumoase stații. Spre exemplificare, există un proiect pentru construirea
unui astfel de metrou numit Express Rail Link West Kowloon Terminus ,
care va fi dat în funcțiune în anul 2015, în sudul Chinei, făcând legătura
între Hong Kong și Guangzhou (al treilea oraș, ca mărime, al Chinei)140și
care va circula cu o viteză de 200 km/h.
7.3.Metrouri clasice
Ca și la celelalte mijloace de transport electric urban (tramvai,
troleibuz ) dezvoltarea tehnologică a impus tipurile de metrouri utilizate în
diverse decenii.
Utilizarea motoarelor de curent continuu a marcat prima etapă de
metrouri, când tensiunea de alimentare de 600 V c.c. sau 750 V c.c. a fost
aplicată motoarelor ,prin inte rmediul unor rezistoare, sau mai târziu, a unor
choppere cu tiristoare normale.
Astfel, în prima etapă, când motoarele de tracțiune erau de curent
continuu și acționarea era comandată și reglată prin intermediul
rezistoarelor, atât pentru regimul de mers ,cât și pentru regimul de frânare,
schema electrică de principiu utilizată era asemenea celei din Fig. 5.5. În a
doua etapă, când rezistoarele au fost înlocuite cu choppere cu tiristoare, s -a
utilizat o schemă electrică de principiu asemenea celei din Fig. 5.7.
Nivelul de tensiune prin care se preia energia electrică din SEN
(Sistemul Energetic Național) este de 20 kV și/sau 10 kV. Pentru cazurile de
întrerupere totală a alimentării cu energie electrică de la SEN sunt prevăzute
surse de energie independente , care alimentează consumatorii vitali141:
-iluminatul de evacuare al călătorilor din stații și tunele;
– transmisiile de informații dintre dispeceratul central și stații și
între dispeceratul de trafic și trenuri;
– dispozitivele de comandă –control pentru relu area activității
normale la revenirea tensiunii.
Pentru asigurarea alimentării consumatorilor vitali și corelării
140http://dli.ro/cand -a-aparut -metroul.html
141http://www.metrorex.ro/resurse/RaportActivitate/rap_activitate_mtx_2011RO.pdf

Capitolul 7.Transportul urban cu metrouri
153alimentării tuturor instalațiilor de forță și a trenurilor de metrou,
funcționează un Dispecerat Energetic Central care preia aceste funcții p entru
întreaga rețea de metrou.
Sistemul înglobează următoarele subsisteme:
– pentru protecția automată a trenurilor :din acest subsistem fac
parte instalațiile de BLA ( Bloc de Linie Automat), instalațiile CED
(Centralizare Electro -Dinamică), instalațiile de autostop punctual (INDUȘI)
și instalațiile de control continuu al vitezei cu repetarea la bord a
semnalelor;
– pentru conducerea automată a circulației trenurilor, care
cuprinde instalația de telemecanică de trafic, instalația de identificare
automată la di specerat a numărului de tren, efectuarea automată a
parcurs urilor ;
– pentru conducerea automată a trenurilor, subsistem care
înglobează conducerea optimizată a trenurilor prin calculatoare de proces,
oprirea automată la peroane și comanda continuă a vitezei acestora;
– pentru controlul trenului care include un echipament de protecție
automată a trenului destinat: supravegherii vitezei trenului, transmiterea
codurilor de viteză din șina de rulare către echipamentul aflat pe tren,
detectarea prezenței materialulu i rulant pe zona respectivă, verificarea
continuității șinelor , oprirea la punct fix a metroului la peron prin balize
fixe, programate, indicații asupra părții de deschidere a ușilor, informații
pentru trecerea fără oprire prin stații și informații de regu larizare a vitezei.
ORamă Electrică de Metrou (REM) (ansamblu de 2 vagoane cuplate
permanent ) utilizată în București, produsă de Astra Arad, era echipată cu 4
motoare de curent continuu de câte 215 kW. Rama de metrou este
bidirecțională, fiind prevăzută l a ambele capete cu cabine de conducere.
Captarea curentului electric necesar tracțiunii se face de la ș ina a treia, care
este o bar ămetalic ăconductoare de curent ,amplasata lateral fa țăde calea de
rulare, la o înălțime de 200 mm, prin intermediul captat oarelor laterale ale
boghiurilor REM.
Comanda pornirii se executa prin controler, iar frânarea se executa cu
excitație separată, autocompensată.
Trenul Electric deMetrou (TEM) poate fi format din una, dou ăsau
trei REM, ce pot fi conduse printr -o comand ăunicădin postul de conducere
utilizat . Pentru a permite cuplarea și decuplarea u șoarăa unit ăților, acestea
sunt prev ăzute la capete cu cuple automate de tipul Scharffenberg, care
asigur ăsimultan leg ătura din punct de vedere mecanic, pneumatic și
electr ic. Cuplarea se face prin simpla cio cnire u șoarăa cuplelor, iar
decuplarea unit ăților este realizat ămanual, prin tragerea de cablul din parte a
stângăa cuplei REM142.
142http://metroubucuresti.webs.com/materialrulant.htm

Tracțiune electrică
154Unmotor electric, amplasat longitudinal ,antreneaz ăla ambele capete
câte o osie ,prin i ntermediul unor transmisii cu ro ți dințate conice și cuplaje
elastice.
Trenurile de metrou sunt prevăzute cu trei sisteme de frânare: de
serviciu, de urgență și de staționare. Frânarea de serviciu poate fi de tip
electrodinamic, cu comandă automată pe sis temul pneumatic. Frânarea de
urgență este pneumatică, peste care se suprapune frâna cu resort. Frânarea
de urgență se folosește pentru a permite oprirea în siguranță a trenului, dacă
frâna de serviciu prezintă defecțiuni. Frânarea de urgență poate fi coman dată
și de pasageri în caz de necesitate, conducând la un semnal electronic care
avertizează mecanicul metroului, care ia decizia opririi ramei, dar nu între
stații , decât în cazuri deosebit de grave143.Frânarea de staționare este de tip
cu resort.
În categ oria metrourilor clasice sunt cuprinse și trenurile de metrou de
tip IVA ( Întreprinderea de Vagoane Arad). Acestea sunt de concepție
românească și au fost produse între 1978÷1992. În anul 2008 a început
procesul de modernizare a acestor trenuri de metrou î mpreună cu firma de
mentenanță a trenurilor de metrou Alstom Transport din Franța144.În anul
2011 ,procesul de fiabilizare a fost continuat și un număr de 15 tre nuri (90
de vagoane) de tip IVA au fost planificate pentru a fi modernizate de aceeași
firmă .
7.4.Metrouri moderne
Sunt considerate metrouri moderne acelea care au schema electrică de
acționare cu motoare de curent alternativ ,de tip asincron sau sincron.
La metroul bucureștean, începând cu anul 2003 au fost puse în
circulație trenuri moderne de metrou, de tip BM2 ( Bombardier -Movia),
care erau realizate după ultimele standarde tehnice la nivel mondial, la acea
vreme, adică:
-tracțiune în curent alternativ;
-frânare recuperativă;
-ventilație forțată în vagoanele pentru călători;
-aer condiționat în c abinele de conducere;
-intercomunicație între vagoane;
-sistem de comunicare între mecanic și călători, respectiv operator;
-sistem de deschidere locală a ușilor de acces în vagoane;
În Fig. 7.3 sunt prezentate două metrouri în stația Pipera145.
143http://www.trainweb.org/tubeprune/Rolling%20Stock.htm
144http://ro.wikipedia.org/wiki/Metroul_din_Bucure%C8%99ti
145http://www.google.ro/imgres?imgurl=http://timetv.ro/wp -content/uploads/2013/

Capitolul 7.Transportul urban cu metrouri
155
Fig. 7.3 Metr ouri în stația Pipera din București
În anul 2008 s -a finalizat cumpărarea a 26 de trenuri noi de tip BM 21
care au caracteristici superioare din punct de vedere tehnologic:
-fiabilitate sporită;
-realizarea unei economii de energie electrică de până la 25%;
-costuri reduse de întreținere;
-capacitate de transport de până la 1200 (2184 dacă sunt 8
călători/ mp)de călători;
-comunicație între cele 6 vagoane ale unui tren prin coridoare de
intercomunicație;
-creșterea siguranței călătorilor;
Aceste trenuri sunt antr enate de câte 16 motoare asincrone, având
fiecare puterea de 125 kW, alimentate de la convertoare cu IGBT (fiecare
convertor alimentează 2 motoare de tracțiune) . Frânarea este realizată cu
microprocesor, utilizând ,pentru siguranță, frâne cu saboți. Echipa mentul
auxiliar conține două convertoare statice cu încărcător de baterie la 400 V
c.a., 50 Hz, și 110 V c.c. precum și două compresoare cu piston146.
Schema electrică de principiu a unui VEM147, echipat cu mașini de
inducție și convertor static de frecvență ,arată ca în Fig. 7.4. De la linia de
contact de 750 V c.c., se alimentează invertorul , 23, prin intermediul
captatorului 1 șia întreruptorului rapid principal, 2, cu rol de cuplare –
decuplare a circuitului de forță și cu rol de protecție la suprasarcini și
scurtcircuite.
După conectarea întreruptorului principal, 2, se începe încărcarea
146http://www.metr orex.ro/resurse/RaportActivitate/rap_activitate_mtx_2011RO.pdf
147http://xa.yimg.com/kq/groups/23876473/560565327/name/TRAC5.pdf

Tracțiune electrică
156condensatorului de stingere, 16, prin intermediul rezistorului de
preîncărcare, 3. După un timp ,acesta este scurtcircuitat de contactorul de
preîncărcare 4. Bobina 5, împ reună cu condensatorul 6și circuitul rezonant
serie acordat pe frecvența de 50 Hz, format din condensatorul 7, rezistorul 8
și bobina 9, formează un filtru de rețea pentru evitarea interferențelor
electromagnetice.
2626
26750V c.c.
1
2
34 5
6 7
8 9101112
13 14
1516+
-(+)(-)
1718
19 2021
22 23
24
25
27
Fig. 7.4 Schema electrică de principiu a unui metrou cu mașini de inducție
Chopperul 21 este un convertor de un cadran, cu tiristorul principal 13
și circuitul de stingere format din tiristorul 18 pentru schimbarea polarității,
tiristorul de stingere 15 și elementele pasive 16, 17 și 14, care formează un
circuit oscilant.
Pentru realizarea frânării mixte recuperativ -reostatică se utilizează
rezistorul 11 și tiristorul 12, înseriate și conectate în paralel cu chopperul 21.
Acesta și dioda de fugă (de regim liber) 20 formează un grup de comutați e
care lucrează la frecvența de chopare. Tiristorul 27 și dioda de frânare 10
formează un alt grup de comutație care intră în funcțiune în cazul
modificării modului de operare. Dioda 19 este necesară pentru stingerea
tiristorului 27.
Circuitul intermediar de curent continuu al invertorului 23 este filtrat
de bobina 22. Invertorul alimentează cele trei mașini de inducție, 26. În
cazul frânării la viteze mari ,se înseriază în circuitul mașinilor de tracțiune
rezistoarele 24 ,pentru limitarea curentului de frâ nare. După reducerea
vitezei sub o anumită li mită, rezistoarele 24 sunt scurtcircuitate cu ajutorul
contactorului 25.
Fiecare ramă de metrou este echipată cu două module invertor –

Capitolul 7.Transportul urban cu metrouri
157mașini de tracțiune, controlul făcându -se de către un microprocesor care
impune curentul dat de chopper și frecvența de comandă a invertorului.
Fiecare țară, în funcție de dezvoltarea tehnologică, încearcă să
realizeze metrouri care să răspundă cât mai bine solicitărilor publicului
călător. În marile orașe, pentru a asigura o că lătorie cât mai rapidă, de la
domiciliu la locul de muncă și înapoi, s -au dezvoltat diverse sisteme de
transport. Astfel, sunt situații când la marginea orașelor metrourile circulă la
suprafață , având stații comune cu trenurile de oraș (S -Bahn în Germania,
RER în Franța), acoperind astfel o suprafață mare în jurul orașului respectiv.
Față de variantele de metrou prezentate mai sus, există cercetări și
realizări referitoare la circulația metrourilor atât pe șine metalice, având roți
cu bandaje metalice, câ t și roți pneumatice. Astfel, în Franța există metrouri
care au chiar ambele
sisteme simultan, metroul
putând circula atât pe calea
ferată ,cât și pe două piste
de lățime mai mare, în
exteriorul căii ferate,
adaptate anvelopelor
pneumatice.
În Fig. 7.5 es te
prezentat un boghiu cu
sistem de rulare mixt148.
Prima tehnologie de acest
gen a fost experimentată în anii 1950 pe o linie de metrou din Paris.
Pornindu -se de la rezultatele obținute în urma experimentelor, sistemul s -a
extins la mai multe linii de metro u din Franța și din lume.
Roțilecuanvelope potîndeplini func ții de trac țiune șidefrânare, iar
în situații de urgență funcțiile de tracțiune și de frânare pot fi suplimentate
prin utilizarea aderenței între șina ferată și roata metalică cu bandaj. Înunele
cazuri b oghiuri leau, de asemenea, ro ți mai mici ,orizontale , care asigură
ghidarea laterală a metroului (Fig. 7.5 și Fig. 7.6) .
Preluarea energiei pentru propulsarea trenului se face de la o șină
metalică, pe care rulează și roțile de ghidare. Retur ul curentului de tracțiune
este realizat prin șinele convenționale, din oțel.
Utilizarea sistemului mixt de rulare aduce o serie de avantaje, dintre
care se amintesc:
-deplasări mai line;
-accelerare mai rapidă;
-distanțe mai scurt ede frânare;
-capacitate măr ită de a urca rampe cu o declivitate de 13%;
148http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tro_sur_pneumatiques
Fig.7.5Boghiu de metrou cu sistem mixt de rulare

Tracțiune electrică
158- uzură a șinelor de oțel și a bandajelor mai redusă ,ceea ce
conduce la cheltuieli de întreținere mai mici .
Sistemul mixt de rulare aduce și dezavantaje, dintre care se amintesc:
– creșterea rezistenței de înaintar e prin existența forțelor de
frecare atât între roțile cu bandaje de fier și calea de rulare, cât și între roțile
cu pneuri și calea de beton ;
– creșterea consumului de energie;
– umflarea pneurilor în trafic nu este posibilă;
– degajarea unei cantități de căldu ră mai mare;
– reducerea forței de tracțiune în condiții meteorologice
nefavorabile, când metroul rulează descoperit, la marginea marilor orașe;
– creșterea costurilor cu costurile generate de înlocuirea
anvelopelor;
– Creșterea poluării aerului, prin descompun erea în timp a
anvelopelor.
Fig. 7.6 Tren de metrou cu sistem mixt de rulare
Diferența esențială dintre sistemul mixt cauciuc -beton și oțel-oțelși
sistemul clasic constă în aceea că acest sistem permite realizarea unei forțe
de tracțiune mai mar i, putâ nd face față la sarcini mai mari, dar și determină
o rezistență la înaintare mai mare, motiv pentru care există opinii pro și
contra149.
149http://en.wikipedia.org/wiki/Rubber -tyred_metro

Capitolul 8.Automobile electrice
159C a p i t o l u l 8 . A U T O M O B I L E E L E C T R I C E
8.1. Scurt istoric
Automobilul electric este un vehicul propulsat de un motor electric ,
cu alimentare de la o sursă electric ă,putând fi autonom sau neautonom, în
funcție de modul de alimentare. Dacă sursa de energie electrică este
amplasată pe automobil (acumulator, supercapacitor) ,vorbim despre un
automobil autonom . Dacă sursa de energie electrică este o linie de contact,
atunci vorbim despre automobil neautonom .Mai există o categorie,
automob ilulhibrid ,care areun motor cu combustie, un generator electric,
un acumulator și un motor electric, putând fi considerat independent de o
rețea de alimentare cu energie electrică.
Anul apariției automobilului electric este incert. Există numeroase
surse care indică diverși ani și diverși pasionați de construirea unui
automobilul electric. În 183 4,un fierar din Brandon, Vermont, Thomas
Davenport150, a construit o ma șinăelectric ăde mici dimensiuni. Tot el a
brevetat ,cu trei ani mai târziu ,primul moto r electric de curent continuu151.
În jurul anului 1842 au fost inventate atât de Thomas Davenport ,cât și
de scoțianul Robert Davison automobile mai practice și mai de succes,
folosind bateriile cu acumulatori ne reîncărcabili152.
Bateria de acumulatori reînc ărcabilă a fost inventată de către fizicianul
francez Gaston Planté în anul 18 65 (1859 după alte surse), care a fost
îmbunătățită în anul 1881 de conaționalul său Camille Alphonse Faure .
Acesta a și inventat acumulatorul cu plumb -acid utilizat la automobil e.
În dezvoltarea automobilului electric, încă de la început s -a simțit
nevoia realizării unui acumulator de capacitate cât mai mare și de greutate
cât mai mică.
Primul vehicul electric poate fi considerat cel realizat după proiectul
luiWilliam Morrison în anul 1891, în localitatea Des Moines ,Iowa, SUA153.
Acesta era un vehicul pentru 6 pasageri ,care putea însă transporta până la
12 pasageri, era alimentat de 24 celule de baterii, care erau așezate sub
scaune și care trebuiau încărcate la fiecare circa 8 0 km .Bateria de
acumulato rifurniza o tensiune de 48 V, având o capacitate de 112 Ah și o
greutate de 2 tone. Motorul utilizat avea o putere de 4 CP și cu ajutorul lui
vehiculul a realizat un record de viteză de circa 32 km/h.
150http://en.wikiped ia.org/wiki/Thomas_Davenport_(inventor)
151http://ro.wikipedia.org/wiki/Automobil_electric
152http://www.pbs.org/now/shows/223/electric -car-timeline.html
153http://www.electricvehiclesnews.com/History/historyearlyIII.htm

Tracțiune electrică
160
Fig. 8.1 Primul vehicul electric de succes
În Fig. 8.1 este prezentat automobilul realizat de William Morrison.
Pornind de la această variantă de succes, în anul 1897 s -a inaugurat
primul servi ciu utilizând taxiuri electrice, în orașul New York.
La începutul secolului alXX-leaera o concurență puternică între
producătorii de automobile electrice șiproducătorii de automobile utilizând
motoare cu ardere internă sau cu abur. În această perioadă ,producția de
automobile atinsese cifra de 4192, din care 28% erau automobile electrice .
Concurența între producătorii de automobile se referea la recordul de viteză
și la autonomia acestora. În timp ce viteza automobilelor electrice era în
jurul a 25÷30 km/h și autonomia între 50 ÷ 100 km, celelalte automobile
atinseseră deja viteza maximă de 180 km/h și autonomia de până la 400 km.
Deși prezentau o serie de avantaje față de celelalte tipuri de
automobile, după anul 1920 automobilele electrice nu au mai fost
considerate produse comerciale viabile și au pierdut, pentru aproape 100 de
ani, com petiția cu automobilele cu motoare termice.
Având în vedere că peste 50% din poluarea atmosferică este datorată
automobilelor cu ardere internă și că au un randament de 15÷20% în zona
urbană, omenirea și -a întors privirile către automobilul electric, ca m ijloc
de reducere a poluării. Procesul de reintroducere a automobilului electric a
demarat în anul 1966, când Congresul SUA , în baza susținerii a 33 milioane
de americani interesați de automobile electrice, a recomandat folosirea
acestora.
Abia după criza ecologică și energetică de la sfârșitul anilor 1980 și
începutul anilor 1990 multe companii din diferite țări au investit în această

Capitolul 8.Automobile electrice
161direcție, sperând să obțină profituri. Toate marile companii care produc
automobile cu motoare cu ardere internă au începu t să elaboreze proiecte de
cercetare și de construire a automobilelor electrice din motive de competiție
și toate s -au lovit de aceeași problemă ,și anume, acumulatoarele cu plumb –
acid sulfuric, care au gabarite și mase mari și densitate de energie mică
(161 Wh/kg) ceea ce limitează autonomia de deplasare și viteza atinsă.
În aceste condiții s -a început o cercetare asiduă urmărind realizarea de
acumulatoare cu performanțe ridicate. Mai multe state s -au angajat în lupta
pentru realizarea de autovehicule ZE V (ZeroEmission Vehicle). Astfel,
California își propunea ,prin lege, în anul 1990 ,cavehiculele construite
astfel , utilizate de autoritățile statului, să reprezint e2% în 1998 și 10% în
2003 din totalul de automobile folosite154.
În intervalul 1996÷1999 firma General Motors a construit și lansat pe
piață primul automobil electric, EV1, care atingea 100 km/h în mai puțin de
9s și avea o autono mie de 100÷200 km ., în funcție de viteza medie,
încărcătură și relief155, folosind acumulatoare Ni -MH. Acest automobil avea
o formă aerodinamică
ce-i asigura un coeficient
minim de rezistență.
Având un preț mare și
ținând cont de presiune a
puternică a comp aniilor
petroliere ,precum și de
presupusa lipsă de interes
a cumpărătorilor,
determinată de prețul
mare, acesta a fost retras
de pe piață și reciclat.
În Fig. 8.2 este
prezentat automobilul electric EV1, realizat de firma General Motors156.
Acest automobil era închis, avea două locuri, folosea șasiu de aluminiu,
ceea ce îl făcea să fie cu 40% mai ușor.
Retragerea de pe piață a acestui automobil încheie procesul de
neacceptare de către lumea politică, și nu numai, a unui automobil electric.
Pe lângă interes ul politic, faptul că au fost utilizate vechile acumulatoare
plumb -acid sulfuric a constituit un alt motiv al întârzierii apariției pe piață,
pe scară mare ,a automobilului electric . Dacă la acea vreme s -ar fi cunoscut
bateriile litiu -ion, soarta sa ar fi fost probabil alta.
154http://www.pbs.org/now/shows/223/ele ctric-car-timeline.html
155Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs
156http://driveco.ro/?p=2044

Tracțiune electrică
1628.2. Avantajele și dezavantajele transportului cu auto mobile electrice
Față de alte tipuri de automobile, cele electrice au o serie de avantaje ,
dintre care se amintesc:
-consum redus de energie;
-poluare aproape nulă;
-randament mare;
-accelerație mare la demarare;
-întreținere ușoară;
-încurajarea producției de energie în apropierea locului de consum;
-nivel de vibrații redus;
-lipsa mirosului ,a zgomotului asociat cu auto mobile cu benzină157;
-lipsa schimbătorului de viteză și înlocuirea acestu ia cu o pedală;
-independență față de temperaturile scăzute ,în procesul de pornire;
-fiabilitate crescută având în vedere că sunt eliminate o serie de
piese mecanice, care uzându -se ar fi trebuit înlocuite;
-impozit mai scăzut pe automobilele electrice, pent ru a se încuraja
extinderea acestora158;
-posibilitatea reciclării 100% a acumulatorilor uzați159;
-posibilitatea frânării recuperative.
Față de aceste avantaje există și dezavantaje majore ,care restrâng
utilizarea automobilelor electrice. Dintre acestea se ami ntesc:
-costul încă ridicată față de automobilele echipate cu motoare cu
ardere internă;
-timpul de încărcare al acumulatorului relativ mare;
-autonomi aredusă ;
-pierderea capacității acumulatorilor cu mai mult de 50% la
temperaturi sub 10 °Cșimai mari de 40°C;
-riscul ca acumulatorii să se supraîncălzească și chiar să explodeze
din cauza temperaturilor mari sau aîncărcării forțate;
-dificultatea reîncărcării acumulatorilor la anumite tipuri de
automobile electrice pentru persoanele care nu dispun de garaj;
-inexistența pretutindeni , încă, a unei rețele de stații de încărcare a
acumulatoar ilorși necesitatea irosirii unui timp considerabil dacă
nu există posibilitatea înlocuirii acumulatorilor cu alții încărcați;
-necesitatea dotării locuinței cu o stație de încărcare a
acumulatorilor, ceea ce determină costuri suplimentare ,
concomitent cu creșterea facturii de energie electrică160;
157http://ro.wikipedia.org/wiki/Automobil_electric
158http://www.goalforthegreen.com/2011/04/advantages -and-disadvantages -of-electric -cars/
159http://auto.howstu ffworks.com/fuel -efficiency/vehicles/electric -car-battery3.htm
160http://ezinearticles.com/?Advantages -and-Disadvantages -of-Electric -Cars&id=3227290

Capitolul 8.Automobile electrice
1638.3.Automobile electrice autonome deperso ane
Apariția pe scară largă a automobilului electric este condiționată de
realizarea un ei posibilități de stocare a energiei electri ce, astfel încât să i se
asigure automobilului o independență cât mai mare și o viteză de deplasare
de asemenea mare, atinsă într -un timp cât mai scurt.
Având în vedere că în întreaga lume, în anul 2002 ,circul au circa 590
milioane de automobile, în anul 2007 circulau circa 806 milioane, iar în
China și India continuă creșterea numărului de automobile .Poluarea
determinată de automobilele cu motor termic necesită introducerea pe scară
tot mai largă a automobilu lui electric161.
Cu toate di ficultățile ridicate de stocare a energiei electrice, firmele
producătoare de automobile s -au angrenat în producerea de automobile
electrice, mai ales pentru circulația în orașe.
Înlocuirea acumulator ilorde tip plumb –acid sulfur ic cu acumulat ori
alcalin i(Ni–Fe, Ni –Cd) a constituit o creștere a posibilităților de stocare a
energiei, dar nu deosebită, acestea ajungând la o densitate de energie de 209
Wh/kg162. Condiția ca un automobil electric să aibă o autonomie de 300 km
ar ne cesita un acumulator având o densitate de energie de 220 Wh/kg și o
densitate de putere de 150 -170 W/kg163. Acumulatoarele alcaline păstrează
dezavantajul că necesită un timp relativ mare de încărcare, adică 6÷10 h.
Apariția acumulato rilor Li-Ionconstituie o soluție de moment pentru
automobilele electrice , însă densitatea de energie pe unitatea de masă
rămâne încă redusă .
O soluție pentru creșterea capacității de stocare a energiei electrice
pare a fi utilizarea super -condensatoarelor. Condensatorul este î n principiu
cel mai bun acumulator, mult mai bun decât acumulatorul, devenit clasic,
bazat pe litiu -ion, deoarece elimină reacțiilechimice și,în consecință,
timpul de reîncărcare este foarte scurt . Până în anul 2008 nu au existat, însă,
super -condensatoa resatisfăcătoare pe pia ță.
În 2008 ,firma americană EEStor, a descoperit un nou tip de super –
condensator, cu o densitate de 340 Wh/kg (condensatorii normali au o
densitate în jur de 5 Wh/kg) ,o masă de 152 kg, un volum de 33 litri,
capacitate de 31 Farad , tensiune 3500 V .Reîncărcarea cu 52 kW/h este
posibilă în circa 6 minute.
Primul automobil care urma să aplice această tehnologie ,numit
CityZENN ,era planificat pentru 2009, având o autonomie de 400 km și
trebuia să atingă o viteză de 125 km/h.
Preocup area oamenilor de știință în a descoperi noi modalități de
161http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2010/rom/StancaAurelCornel.pdf
162Ciuru, T. ,Tracțiune electrică , Not e de curs
163http://ro.wikipedia.org/wiki/Automobil_electric

Tracțiune electrică
164stocare a energiei electrice a condus la descoperirea super -capacitorului cu
grafen, care s -ar putea încărca în 1÷5 minute și ar conduce la o autonomie a
autovehiculului electric de peste 1000 km. Super -capacitorul ar putea fi
încărcat de milioane de ori și ,în plus, fiind bazat pe carbon, el este complet
ecologic164.
O altă direcție de cercetare pentru stocarea energiei electrice pe
automobil este aceea a utilizării așa -numitului super -capacitor hibr id, adică
un super -capacitor încărcat de la o pilă de combustie. În aceasta, ca urmare a
reacției chimice dintre hidrogenul înmagazinat într -un rezervor, cu oxigenul
din aer, rezultă o mică cantitate de apă care se elimină în atmosferă și o
cantitate mare de energie electrică. Densitatea energetică a hidrogenului
comprimat la 70 MPa este de 34.440 Wh/kg, adică de circa 3 ori mai mare
decât capacitatea energetică a benzinei165.
În Fig. 8.3 este prezentată schema unui automobil electric, echipat cu
o pilă de co mbustie cu H 2și super -capacitor icare permit și frânarea
recuperativă166.
Fig. 8.3 Schema unui automobil electric cu pilă de combustie și super -capacitori
Anul 2008 reprezintă începutul erei automobilului de serie, în
totalitate cu alimentare electrică. Este anul în care s -au lansat pe piață
diverse concepte de acumulatori cu un randament relativ ridicat și un preț
accesibil. În acest an ,constructorii de automobile și -au propus ca până în
anul 2010 să poată fi fabricată o mașină electrică performantă, de serie, pe
scară largă și la un pre țapropiat de pre țul ma șinilor pe benzină167.
Automobilul FIORINO , produs î ncă din luna noiembrie 2007, de
compania Fiat168, este un model de automobil cu motor electric, care nu are
performanțe deosebite, dar poate transport a 2 persoane și mărfuri cu volum
164http://stiridinit.ro/2013/02/super -acumulatorul/
165http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density
166http://www.ecti.or.th/~editoreec/Electrical%20Eng_1/v3_4.pdf
167http://ro.wikipedia.org/wiki/Autom obil_electric
168http://www.italiaspeed.com/2007/cars/other/technology/11/newteon_fiat_fiorino/0411.html

Capitolul 8.Automobile electrice
165până la 2,5 m3.Automobilul este echipat cu un motor electric de 30 kW,
având o autonomie de până la 100 km și atingând o viteză maximă de
80 km/h.
Ultima variantă de automobil electric, Fiat 500 E, testată în baza u nei
înțelegeri între firma Chrysler și firma Fiat169, care urmează să fie lansată în
SUA, arată ca în Fig. 8.4.
Fig. 8.4 Automobilul electric Fiat 500 E
Acest automobil este echipat cu un motor de 100 CP (73,55 kW), are
o rază de acțiune cuprinsă între 13 0÷160 km între două reîncărcări.
Automobi leledin seria ZX 40,ZX 40 S, OR 70 ,de viteză redusă,
produs ede firma americană Miles Automotive170, în China, sunt destinat e
circulației în orașe, având în vedere faptul că, oricum ,înorașe vi teza este
redusă, pâ nă la 70÷90 km/h. Modelul ZX 40 S atinge o viteză de circa
96 km, având un motor mai puternic. Modelul este vândut și în SUA, în
statul Washington, unde poate circula cu o viteză de circa 56 km/h.
Tot aceeași firmă a produs automobilul electric Javl on XS 500 , de 4
persoane, care atinge o viteză de până la 130 km/h și o autonomie pe
autostradă de 240 km. Bateria de Li-Ion, produsă tot în China171,are o
capacitate de 80 Ah și poate fi încărcată de la o priză obișnuită de 220 V.
Durata sa de viață este g arantată la 160.000 km.
Automobil ulelectric ZX500S -AD,produs de aceeași firmă ,utilizează
cele mai recente realizări în domeniul componentelor electronice, fiind dotat
cu un controler avansat și un computer de bord care permite afișarea și
diagnosticarea funcțiilor cheie ale instalației de putere172. Acest automobil
169http://www.motorauthority.com/news/1067682_2013 -fiat-500-elettra -electric -car-spy-shots
170http://de.wikipedia.org/wiki/Miles_Automotive_Group#Miles_ZX 40
171http://www.auto.ro/stiri/sedan -electric -de-la-miles -ev.html
172http://content.yudu.com/Library/A1wfxp/GreenCaliforniaSummi/resources/24.htm

Tracțiune electrică
166este o alternativă bine primită de utilizatori la parcul de automobile cu
combustibil de aceeași clasă.
Automobilul electric Tesla Road ster,(Fig. 8.5), produs de firma
Tesla Motors, are un motor de 248 CP (185 kW), este acceptat să circule pe
autostradă, deoarece dezvoltă viteza de 201 km/h (limitată electronic) și are
un acumulator Li-Ion cu o capacitate de 53 kWh. Automobilul are o
autonomie de circa 400 km și atinge viteza de 96,5 km în 3 ,7 s. Până în iulie
2010, automobilul a fo st produs în peste 1200 buc, vândute în 28 de țări173.
Fig. 8.5 Automobilul Tesla Roadster
Automobilul Lightning GT , produs de Lightning Car Company ,are 4
motoare de câte 120 kW (165 CP), adică 700 CP în total174,și atinge viteza
de 100 km/h în 4 s.
Fig. 8.6 Automobilul Lightning GT
În anul 2008 a fost creat cel mai rapid automobil electric din lume.
Folosește un acumulator de 35 kWh, cu Li -Ti care se reîncarcă în 10 min. la
90%, care îi asigură o autonomie de circa 402 km, adică 250 mile.
173http://ro.wikipedia.org/wiki/Tesla_Roadster
174http://ro.wikipedia.org/wiki/Lightning_GT

Capitolul 8.Automobile electrice
167Automobilul Toyota RAV4 EV este construit de Toyota Motor
Corporation și a fost lansat pe piață în anul 2012 (Fig. 8.7) . Este echipat cu
un motor de 115 kW, alimentat de la o baterie Li -Ion, având capacitatea de
41,8 kWh, la 386 V ,cu o putere maximă de 129 kW , asigurând o autonomie
de 166 km. Acumulatorul, cântărind 380 kg, este amplasat sub podea, ceea
ce conferă o manevrabilitate mai mare autoturismului175.Încărcarea bateriei
se face de la o stație de 40 A/240V în 5 h, în va rianta standard și în 6 ore în
varianta extinsă.
Fig. 8.7 Automobilul Toyota RAV4 EV
Automobilul Nissan Leaf (acronimul de la Leading, Environmentally
friendly, Affordable, Family car –Mașină de familie, la prețuri accesibile,
prietenoasă cu mediul ),estefabricat de Nissan șia fost introdus în Japonia
șiSUA , în decembrie 2010 (Fig. 8.8) .
Fig. 8. 8 Automobilul Nissan Leaf
175http://en.wikipedia. org/wiki/Toyota_RAV4_EV

Tracțiune electrică
168Automobilul are acumulatori Li -Ion cu capacitatea de 24 kWh, având
o densitate energetică de 140 Wh/kg, care asigură o autonomie de 121 km și
o viteză de 150 km/h. Automobilul atinge 97 km/h în 9,9 s și este echipat,
suplimentar, cu un acumulator cu Pb -H2SO 4, pentru serviciile proprii176.
În Fig. 8.9 este prezentată o secțiune prin automobilul Nissan Leaf,
observându -se modul de di spunere a acumulatorilor și a convertoarelor de
tensiune și frecvență.
Fig. 8. 9Secțiune prin automobilul Nissan Leaf
Motorul de tracțiune este de tip sincron ,având o putere de 80 kW.
Din cele prezentate rezultă faptul că firmele auto din întreaga lume
sunt preocupate de producerea și lansarea pe piață a automobilului electric,
contribuind astfel la reducerea poluării mediului. Așa cum până în jurul
anului 2008 exista problema stocării energiei electrice în acumulatori cu o
densitate energetică mai mare decât gazul acumulatorilor Pb -H2SO 4, în
prezent o problemă în calea dezvoltării automobilului electric este realizarea
și extinderea rețelei de încărcare a acumulatorilor automobilelor electrice.
Mai multe state ale lumii s -au implicat în promovarea autom obilului
electric. Cea mai mare implicare o are însă președinția SUA ,care a alocat
sume importante pentru finanțarea cercetărilor în domeniul producerii de
acumulatori cu densitate energetică cât mai mare, pentru componente de
acționare electrică și pentr u implementarea vehiculelor electrice de
tracțiune177.În acest fel ,sesprijină trecerea la o nouă generație de vehicule
electrice avansate.
În acest sens ,au fost alocate sume considerabile firmelor producătoare
de autovehicule electrice ,dar și universită ților implicate în cercetare,
urmărindu -se astfel obținerea de noi metode de stocare a energiei electrice ,
cum ar fi super -capacitorul, despre care am amintit în acest paragraf, dar
176http://en.wikipedia.org/wiki/Nissan_Leaf
177http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_vehicle_battery

Capitolul 8.Automobile electrice
169despre care la această dată nu am găsit nici o aplicație concretă.
Extinde rea ariei de folosire a automobilului electric este strâns legată
de extinderea stațiilor de încărcare a acumulatorilor.
Progrese le înregistrate în domeniul acumulatorilor și creșterea pre țului
petrolului justifică estimarea că ,înanul 2020, 90% din aut ovehiculele noi
până la 3,5 t vor fi electrice, iar până în 2030 toate autovehiculele noi,
inclusiv autocamioanele, vor fi propulsate complet electric. Țări precum
Franța, Germania, Israel, SUA î și pregătesc infrastructura pentru
automobilele electrice sauhibride .
Indiferent de tipul de automobil și de fabricant, în realizarea
automobilului electric se folosește o schemă de principiu178,cum este cea
prezentată în Fig. 8.10. Bateriile de acumulatori, de tracțiune, 1, conectate în
serie, a căror tensiune este dependentă de numărul acestora, furnizează
energia necesară deplasării automobilului electric, alimentând în același
timp și automatul programabil 6.
Fig. 8. 10 Schema electrică de principiu a unui automobil electric
Prin intermediul convertorului 2 ,tensiunea bateriilor de tracțiune este
adusă la nivelul de 12 V, adică la nivelul tensiunii bateriei pentru serviciile
auxiliare 3. Cu 4 este notat c omutatorul de pornire 4 .
Controlul funcționării motorului de tracțiune ,12,este semnalizat de
lampa 5. Auto matul programabil ,6, în cazul din Fig. 8.10, este construit
pentru o putere d e300 kW (400 CP) șialimentează un motor de curent
178http://www.evnetics.com/evnetics -products/soliton -1/#

Tracțiune electrică
170continuu, cu perii.
Automatul (Fig. 8.11) poate fi alimentat cu tensiune între 9÷340 V
c.c., furnizând motorului un curent de până la 1000 A, la tensiunea de până
la 310 V c.c. Automatul este
dotat cu ventilatoare de răcire
care îi asigură o temperatură de
funcționare constantă. Pedala de
accelerație este cuplată mecanic
cu axul unui senzor ,care
utilizează efectul Hall, alimen tat
la 5 V , care furnizează un
semnal de ieșire transmis către
automatul programabil.
Tahogeneratorul 8 îifurnizează
automatului programabil o
informație despre viteza
motorului de curent continuu de tracțiune, 12, și indirect despre viteza
automobilulu i. Siguranțele fuzibile auto, 9, protejează părțile componente
ale instalației electrice. Pedala de frână 10 este prevăzută cu un contact care
închide circuitul lămpii de semnalizare, 11, furnizând însă și o informație
automatului programabil.
8.4.Autom obile electrice hibride
Automobilul electric hibrid a apărut ca un răspuns la necesitățile
utilizatorului de a avea o autonomie cât mai mare, comparabilă cu cea a
automobilului alimentat cu combustibil. Automobilul electric hibrid poate fi
realizat în mai multe variante , dintre care se amintesc :
– motor cu ardere internă –generator electric –baterie de
acumulatoare , care alimentează un motor electric de tracțiune ;
– pilă de combustie –baterie de acumulatoare sau super -capacitori
și motor electric de tracțiu ne (Fig. 8.3) ;
– baterie solară –baterie de acumulatoare –motor electric;
– turbină eoliană –generator electric –baterie de acumulatoare,
care alimentează motor ulelectric de tracțiune.
Mai multe firme din lume, producătoare de autoturisme ,sunt antrenate
în producerea de autoturisme hibride.
Automobilul Toyota Prius a fost produs de către firma japoneză
Toyota179la începutul an ului 1997, fiind primul produs comercial de serie
mare (Fig. 8.12) .Acest automobil era echipat cu un motor electric de 30 kW
179http://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_Prius

Capitolul 8.Automobile electrice
171și un motor diesel de 58 CP, care consuma 3,8 l. la 100 km.
Automobilul este echipat cu o baterie de „înaltă tensiune” de 273,6 V
și 6,5 Ah, pentru tracțiune și o baterie de joasă tensiune de 12 V pentru
serviciile auxiliare. Bateria de tracțiune este realizată din 38 de module,
fiind de tipul NiMH, adică Nichel -Hidrură de Nichel .
Fig. 8. 12 Automobilul hibrid Toyota Prius din anii 1997 -2003
În octombrie 2012 ,firma Toyota, care produ ceaautomobilul h ibrid
Prius, în variantele Lexus Hybrid Drive și Hybrid Syne rgy Drive ,a atins o
cifră de 2,8 milioane auto mobile vândute, începând cu primul automobil
produs în 1997.
Automobilul Crysler Eco Voyager ,produs de firma Crysler, este
destinat pentru călătorii mai lungi, având un design elegant , luxos și cu
rezistență aerodinamică redusă (Fig. 8.13).
Fig. 8. 13Automobilul hibrid Crysler Eco Voyager
Automobilul are un motor electric de 200 kW, alimentat de la o
baterie ultramodernă Li -Ion, încărcată de la o pilă de combustie cu hidrogen,
după o schemă similară cu cea din Fig. 8.3.
Dispunerea părților principale ale autoturismului hibrid Crysler Eco

Tracțiune electrică
172Voyager180sunt ilustrate în Fig. 8.14. În această figură se observă cele două
rezervoare cu hidrogen lichid, pila de combustie, bateria de acumulatoare și
motorul electric așezat transversal. Automobilul este 100% ecologic,
eliminând în natură doar vapori de apă.
Fig. 8. 14 Structura automobilului hibrid Crysler Eco Voyager
Frânarea automobilului este recuperativă, ceea ce conduce la creșterea
autonomiei acestuia.
Pila de combustie are o putere de 45 kW ,asigurând o autonomie de
500 km până la o nouă reîncărcare181.Automobilul atinge o viteză de
96,54 km/h în 8,8 s.
Automobilul Chevrolet Volt ,produs de General Motors (Fig. 8.1 5),
este un automobil hibrid care a efi cientizat utilizarea acumulatorului Li -Ion
prin menținerea acestuia la o temperatură constantă, ceea ce îl protejează de
temperaturile prea scăzute sau prea ridicate, prelungindu -i viața182.
Fig. 8. 15 Automobilul hibrid Chevrolet Volt
180http://www.topspeed.com/cars/ch rysler/2008 -chrysler -ecovoyager -concept -ar47676/
181http://www.autoblog.com/2008/01/14/detroit -2008 -chrysler -ecovoyager -concept -lands/
182http://www.chevrolet.ro/experimenteaza -chevrolet/prototipuri/

Capitolul 8.Automobile electrice
173Acesta este echipat cugenerator electric de 111 kW pentru încărcarea
bateriei și alimentarea motorului de tracțiune și un motor/generator cu
magneți permanenți de 55 kW, pentru tracțiune (Fig. 8.16)183.
Fig. 8. 16 Schema bloc a automobilului Chevrolet Volt
Bateria este cuLi-Ion, are o capacitate de 16 kWh, asigurând o
autonomie „pur electrică” de 56 km și poate fi încărcată la tensiunea de
230 V în timp de 4 h . La descărcarea acesteia sub o anumită valoare a
capacității, calculatorul de bord sesizează acest lucru și coma ndă pornirea
motorului termic, care prin redresorul încărcător alimentează bateria. Bateria
se încarcă și atunci când autoturismul frânează , motorul de tracțiune trecând
în regim de generator.
Automobilul S 400 HYBRID ,produs de firma Mercedes -Benz ,este
un deschizător de drum în domeniul tehnologiei aplicate la automobilele
electrice hibride. Automobilul dispune de un motor de 3, 5 lpe benzin ă, de
tipul V6 ,și de un motor electric alimentat de un sistem avansat de baterii
Li-Ion.Bateria de acest tip es temult mai compact ădecâtbateria NI -MH
(nichel -metal hidrură ) șioferă performan țesemnificativ mai bun e184.
Frânare a automobilului se face cu recuperare de energie electrică ,
încărcându -se astfel bateria .Cele două motoare pot lucra împreună, când se
dorește obținerea unei accelerații mari, sau separat. Spre exemplu, la
apropierea de un semafor, motorul termic se oprește și deplasarea este
continuată cu ajutorul motorului electric. Pornirea de la semafor se face tot
cu ajutorul motorului electric și mai t ârziu se pornește motorul termic .
Modelul B -Class F -Cell este primul produs în serie care utilizează pila
de combustie, eliminându -se astfel motorul termic185. Acesta este 100%
ecologic, eliminând în natură doar vapori de apă (Fig. 8.17) .Bateria utilizată
pentru tracțiune este tot de tipul Li -Ion.
183http://en.wikipedia.org/wiki/Chevrolet_Volt
184http://www 2.mercedes -benz.co.uk/content/unitedkingdom/mpc/
185http://en.wikipedia.org/wiki/Mercedes -Benz_F -Cell

Tracțiune electrică
174
Fig. 8. 17 Automobilul hibrid Mercedes Benz F -Cell
Prima generaț ieMercedes -Benz F-Cell a fost pusă pe piață în 2002,
având o autonomie de 160 km și atingând o vitez ămaxim ăde 132 km/h .
Actuala B-Class F -CELL a re un motor electric mai puternic (100 kW )
și oautonomie de circa 400km, când hidrogenul este îmbuteliat la 350 bar.
Dacă presiunea în buteliile de hidrogen crește la 700 bar, atunci automobilul
are o autonomie de 678 km.
Automobilul Venturi Astrolab ,produs de firma franceză Venturi
Auto mobiles186, este un automobil hibrid având ca sursă de energie 3,6 m2
de celule fotovoltaice, care au randament de 21%. Automobilul a fost lansat
la Salonul Mondial de Automobile de la Paris ,în anul 2006 (Fig. 8.18) .
Fig. 8. 18 Automobilul hibrid Venturi Astrolab
Automobilul este echipat cu un motor electric de 16 kW, alimentat de
la 7 baterii Ni -MH, care se pot încărca de la panourile solare, iar în absența
186https://www.google.ro/search?q=Venturi+Astrolab&tbm

Capitolul 8.Automobile electrice
175radiațiilor solare se pot încărca de la o sursă staționară de energie187.
Acest automobil a atins viteza de top de 120 km/h, având o autonomie
de 110 km.
Pentru a atinge această performanță, automobilul este conceput ca o
mașină de Formula 1, cu șasiu de fibră de carbon unidirecțională, care este
ușoară și constituie un înveliș supradimensionat pentru protecția
ocupanților, având o formă aerodinamică ca a iahturilor de curse. Lungimea
totală a vehiculului este de 4 m.
Automobilul Venturi Eclectic este un automobil care utilizează
combinat energia solară și energia eo liană (fig. 8.19)188.
Fig. 8. 19Automobilul hibrid Venturi Eclectic
Automobilul are performanțe modeste. Având o greutate de 400 kg,
atinge o viteză de până la 50 km/h și are o autonomie de circa 50 km.
Autonomia poate crește cu 7÷8 km în zi de vară înso rită și cu 15÷16 km la
un vânt moderat.
Viitorul automobilelor electrice sau alautomobilelor hibride este
strâns legat de dezvoltarea și perfecționarea bateriilor pentru stocarea
energiei. Deși s -au descoperit super -capacitorii, aplicații palpabile ale
acestora nu sunt dezvăluite. Lumea științifică nu se va opri însă și ,cât de
curând ,această nouă posibilitate de acumulare a energiei electrice va fi
utilizată.
187http://www.venturi.fr/en/vehicles/astrolab
188http://www.howstuffworks.com/venturi -eclectic.htm

Tracțiune electrică
1768.5.Auto vehicule electrice autonome industriale
În categoria autovehiculelor electrice auton ome industriale sunt
incluse acele vehicule autopropulsate care fac deplasări pe distanțe scurte,
ridicând și/sau transportând diverse materiale. Acestea sunt antrenate de
motoare electrice, alimentate de la baterii de acumulato ri,și pot fi:
electrocare, electrostivuitoare, transpalete, electroplatforme, tractoare
electrice, vehicule electrice pentru industria alimentară, mașini electrice de
curățenie industriale etc.
Electrocarul este un vehicul autopropulsat, ac ționat de un motor
electric ,alimentat de l a o baterie de acumulatoare proprie, folosit pentru
transportul de materiale pe distan țe scurte în ateliere, depozite, gări etc189.
În realizarea de electrocare s -au parcurs aproximativ aceleași etape ca
și în acționările electrice ale trenurilor, tramvaiel or, troleibuzelor etc.
La început, pentru tracțiune se utilizau motoare electrice de curent
continuu, pornite prin intercalarea unor rezistențe înseriate în circuitul
indusului, prin intermediul contactoarelor. Pentru pornire, accelerare,
frânare, reversa re de sens schemele electrice utilizau doar contactoare.
Evident, eficiența utilizării energiei electrice era redusă tocmai datorită
faptului că la pornire și la modificarea vitezei se utilizau rezistoare.
Un astfel de electrocar este cel prezentat în Fig . 8.20 ,tip EP 006.2 ,
produs de către firma
Balkancar din Bulgaria . Acesta
poate transporta o sarcină de 2 t
și o remorcă pe care se pot
așeza încă 2 t. Masa proprie a
electrocarului cu bateria
montată este de 1370 kg, viteza
de deplasare cu sarcină este d e
16 km/h, iar fără sarcină ,de 20
km/h. Electrocarul este echipat
cu un motor de curent continuu
de 3,6 kW, alimentat de la o
baterie de tracțiune de tip
Panzer, sub licență Varta,
având tensiunea de 2x40V și capacitatea 165 Ah. Pentru încărcarea acestei
baterii se folosește redresorul care furnizează 80 V la 30 A, care se
decuplează automat la terminarea încărcării190.
Acest electrocar, la cerere, poate fi echipat cu un sistem electric numit
„Curtis” ,care presupune înlocuirea sistemului cu contactoare cu u n variator
189http://dexonline.ro/definitie/electrocar
190http://www.stivuitoarehercu.ro/electrocare -balkancar.html#

Capitolul 8.Automobile electrice
177de tensiune continuă (chopper). Evident ,eficiența utilizării acumulatorilor
în acest caz este considerabil mai mare.
Odată cu apariția tiristoarelor și tranzistoarelor de mare putere s -au
conceput scheme care utilizează convertoare statice auto nome de tensiune,
iar motoarele de curent continuu au fost înlocuite cu motoare de curent
alternativ.
Electrostivuitorul este un u tilaj folosit pentru ridicarea ,manevrarea, și
transportul paleților, navetelor etc. Acesta este acționat prin intermediul
unuimecanism electrohidraulic de un
motor electric, alimentat de la re țea
electrică sau de la o baterie de
acumulato ri191. Electrostivuitorul este
autonom atunci când este alimentat de
la o baterie de acumulatoare. Există o
gamă foarte largă de electrostivuit oare,
mai multe firme fiind producătoare de
astfel de utilaje.
În Fig. 8.21 este prezentat un
electrostivuitor192Nissan QX2 -30,care
are o capacitate de ridicare de 3 t la o
înălțime cuprinsă între 3 și 7 m.
Acesta este echipat cu două
motoare electrice de câte 8 kW pentru
deplasare și un motor de 22 kW pentru
ridicare. Toate motoarele sunt de curent
alternativ ,cu consum mic și fiabilitate
ridicat ă.Tracțiunea, ridicar ea și
frânarea recupera tivă este control ată
electronic .Motostivuitorul este dotat și
cuservodirec ție. Bateria de tracțiune
are tensiunea de 80 V și capacitatea de 775 Ah. Pentru încărcarea bateriei de
acumulatoare se utilizează un redresor având tensiunea d e80 V, la un curent
de 140 A, produs tot de firma Nissan.
Transpaleta electrică este un utilaj folosit pentru manevrarea și
transportul mărfurilor ambalate în paleți, după ce au fost ridicate la o mică
înălțime deasupra locului de depozitare.
Transpaleta electrică Crown193WT3040 -2.0, prezentată în Fig. 8.22,
produsă de firma Crown ,din Ge rmania, poate transporta paleți de până la
2 t, după ce au fost ridicați la 125 mm, fiind dotată cu un motor electric de
191http://dexonline.ro/definitie/electrostivuitor
192http://www.vectra.ro/electrostivuitoare.html?electrostivuitor=10
193http://www.utilspc.ro/produse/16 -trans palete/51 -transpalete -electrice -fara-catarg -crown -germania/

Tracțiune electrică
178tracțiune, având puterea de 2,5 kW de curent alternativ.
Pentru dispozitivul de
ridicare ,transpaleta este prevăzută
cu un motor electric având puterea
de 2,2 kW, care antrenează o
pompă hidraulică. Bateria de
acumulatoare cu care este dotată
transpaleta are tensiunea de 24 V și
capacitatea de 315 Ah. Viteza
maximă de deplasare, fără sarcină,
este de 10,5 km/h, iar cu sarcină, de
7,5 km/h. Viteza de ridicare este de 0,04 m/s când există sarcină și de
0,06 m/s când nu există sarcină.
Din preocuparea omului de a -și face viața mai ușoară și mai plăcută au
rezultat o mulțime de alte aplicații ale transportului electric de persoa ne și
mărfuri . În funcție de domeniul de utilizare, formele, dimensiunile acestor
transportatoare electrice sunt tot mai variate. Astfel, există transportatoare
electrice pentru jocul de golf, pentru aplicații în agricultură, pentru
divertisment, pentru cu rățenie și lista poate continua.
8.6.Auto vehicule electrice neautonome
În scopul reducerii poluării mediului înconjurător și al
transportării unor cantități tot mai mari de materiale , cercetătorii unor firme
s-au preocupat de-a lungul timpului și de implementarea tracțiunii electrice
la utilajele grele: camioane,
basculante, excavatoare etc.
Camioanele de mare
capacitate ,alimentate ca un
troleu ,au fost folosite
sporadic în diverse țări, în
funcție de necesitățile de
momen t: construire de
baraje, exploatarea
cărbunelui la suprafață etc.
Este cunoscută aplicația
dintre anii 1936÷1962 ,din
Italia, când pentru
construirea barajului
Valtellina au fost montate
două linii cu o lungime
totală de 80 km (Fig. 8.2 3).

Capitolul 8.Automobile electrice
179Două zeci de cami oane troleu au transportat atunci beton, nisip și alte
materiale de construcție194.
În Fig. 8.2 4sunt prezentate două camioane cu tracțiune mixtă, adică
motor diesel și motoare electrice alimentate de la linia de contact, prin
intermediul pantografelor ca ș i la tramvai , rulând pe autostradă195.
Fig. 8. 24Autocamioane cu tracțiune mixtă, rulând pe autostradă
Specialiștii de la firma Siemens au realizat o porțiune de autostradă,
dotată cu conductoare electrice suspendate, pe care circulă camioane cu
motoare hi bride diesel -electrice. Linia de contact este formată din două
conductoare, ca la troleibuz, pe fiecare conductor lunecând câte un
pantograf. Camioanele pot circula lansat, folosind numai energia electrică,
prin ridicarea unui pantograf, iar atunci când es te necesară depășirea altui
camion, pantograful se decuplează, iar camionul circulă în continuare
utilizând motorul diesel. În regimul de funcționare conectat la rețea,
camioanele beneficiază de posibilitatea frânării recuperative .Astfel, energia
cedată î n timpul frânării este evacuată în rețea și folosită de alte camioane
care rulează pe acel traseu196.
O altă utilizare a basculelor troleu este la Rössing ,în Namibia ,la o
mină de uraniu. Alimentarea la 2600 V c.c. permite ca motorul diesel, cuplat
cu un g enerator sincron trifazat, să funcționeze la relantiu, făcând ca
motorul diesel să consume circa 20% din cantitatea de combustibil
consumată dacă ar funcționa la sarcină nominală. Evident, în acest caz, și
emisiile de CO 2reprezintă doar 20% față de cazul în care ar funcționa doar
motorul diesel197.În această situație, cele două motoare de tracțiune, de
curent alternativ trifazat, sunt alimentate de la linia de contact, prin
intermediul convertoarelor.
194http://www.lowtechmagazine.com/2009/07/trolleytrucks -trolleybuses -cargotrams.html
195https://www.google.ro/search?q=Camioane+electrice&hl
196http://www.designboom.com/technology/ehighway -electric -lines -to-power -hybrid -trucks -in-la/
197http://www.riotinto.com/documents/ReportsPublications/Review_81.2 -with-trucks -like-trolley –

Tracțiune electrică
180Energia electrică este și considerabil mai ieftină decâ t motorina, deci
se pot face economii, în exploatare, considerabile. Atunci când basculanta
circulă în afara traseului amenajat cu linii de contact, motorul diesel
antrenează generatorul sincron trifazat ,și acesta, prin intermediul unor
convertoare electr onice, alimentează două motoare plasate pe puntea din
spate a vehiculului198.
În Fig. 8.25 sunt prezentate două astfel de basculante troleu, de la
două exploatări diferite199,200.
Fig. 8. 25 Autobasculante troleu cu tracțiune mixtă
Sistemul de alimentare a motoarelor trifazate este realizat de firma
Siemens și este similar cel uifolosit în cazul trenurilor din generația a treia și
a patra, adică sunt folosite tiristoare IGBT răcite cu lichid, care aduc
avantajele tehnologiei de ultimă oră201.
Dinamica dezvol tării tracțiunii electrice în ultimii 60 de ani, dar mai
ales în ultimii 20 de ani, ne permite să afirmăm că soluțiile prezentate acum
ca fiind de ultimă oră, peste un scurt timp vor fi depășite serios. Spre
exemplu, utilizarea super -capacitorilor ar deter mina un salt uriaș în apariția
pe scară largă a automobilului electric autonom și ar simplifica considerabil
și schemele de acționare utilizate în alte tipuri de tracțiune electrică.
198http://w3.usa.siemens.com/us/SiteCollectionDocuments/WSSResources/Internet/Misc/
199http://www.youtube.com/watch?v=5VU_Lpch1V k
200http://www.lowtechmagazine.com/2009/07/trolleytrucks -trolleybuses -cargotrams.html
201http://www.komatsuamerica.com/PDFs/CE_Trucks_Feb09.pdf

Bibliografie
181Bibliografie
1. Cantemir, L., Oprișor, M., Tracțiune electrică , Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1971 .
2. Cososchi, B., Drumuri, trasee , Editura Societății Academice „Matriu -Teiu
Botez”, Iași, 2005 .
3. Ciuru, T. Tracțiune electrică , E.D. P., București, 1979 .
4. Ciuru, T. Tracțiune electrică , Note de curs .
5. Fransua, A., Măgureanu, R. Mașini și acționări electrice –elemente de
execuție, Editura tehnică, București 1986 .
6. Hortopan, G. Utilizarea energiei electrice –Tracțiune electrică , Editura
Didactică și Pedagogică, București, 196 3.
7. Marcu, M., Schemele electrice și comenzile locomotivelor , Editura Tehnică,
București, 1992 .
8. Nicola, D.A., Cismaru D.C .,Tracțiune electrică ,fenomene, modele ,soluții,
vol I, Editura SITECH, Craiova, 2006 .
9. Onea, R. Construcția, exploa tarea și întreținerea instalațiilor fixe de
tracțiune electrică , Editura ASAB, București, 2004 .
10. Piroi, I. Mașini electrice , Editura Eftimie Murgu, Reșița, 2009 .
11. Ruja, I., Acționări electrice , Universitatea „Eftimie Murgu” Reșița, 1994 .
12. Tulbure, V. ,Cursul de locomotive electrice , prezentare power point .
13. Văzdăuțeanu, V. Tracțiune electrică, Litografia Institutului Politehnic
„Traian Vuia ”, Timișoara, 1984 .
14. ***http://www05.abb.com/global/scot/scot232.nsf/ .
15. ***http://www.autoblog.com/2008/01/14/detroit -2008 -chrysler -ecovoyager –
concept -lands/ .
16. ***http://auto.how stuffworks.com/fuel -efficiency/vehicles/electric -car-
battery3.htm .
17. ***http://www.auto.ro/stiri/sedan -electric -de-la-miles -ev.html
18. ***http://www.cfr.ro/JF/Romana/0309/diesel.htm .
19. ***http://www.chevrolet.ro/experimenteaza -chevrolet/prototipuri/ .
20. ***http://www.conferinte.clubferoviar.ro/infrastructuredevelopment .
21. ***http://content.yudu.com/Libr ary/A1wfxp/GreenCaliforniaSummi .
22. ***http://www.designboom.com/technology/ehighway -electric -lines -to-
power -hybrid -trucks -in-la/.
23. ***http://dexonline.ro/ -Dicționarul explicativ al limbii române .
24. ***http://dli.ro/can d-a-aparut -metroul.html .
25. ***http://driveco.ro/?p=2044 .
26. ***http://www.ecti.or.th/~editoreec/Electrical%20Eng_1/v3_4.pdf .
27. ***http://www.ehow.com/info_8084953_disadvantages -subway –
systems.html .
28. ***http://www.electricvehiclesnews.com/History/historyearlyIII.htm .
29. ***www.elewatt.ro/agenda -tehnică/motorul -sincron .
30. ***http://em.ucv.ro/cercetare .

Tracțiune electrică
18231. ***http://www.evnetics.com/evnetics -products/soliton -1/#.
32. ***http://ezinearticles.com/?Advantages -and-Disadvantages -of-Electric –
Cars&id=3227290 .
33. ***http://florent.brisou.pagesperso -orange.fr/Fiche%20TMST.htm .
34. ***http://www.forumtrenuri.com .
35. ***http://www.goalforthegr een.com/2011/04/advantages -and
disadvantages -of-electric -cars/ .
36. ***http://www.google.ro/search?q=Transrapid+08&hl .
37. ***http://www.google.ro/imgres?imgurl=http://www.romania -insider.com/ .
38. ***http://www.google.ro/#hl=ro&output=search&sclient=psy
ab&q=troleibuze&oq .
39. ***http://www.howstuffworks.com/venturi -eclectic .htm.
40. ***. http://www.icpe -me.ro/images/docs/RST% .
41. ***. http://www.inda.ro/p2_5r.html .
42. ***http://www.inda eltrac.com/pdf/tractiune -electrica/actionari .
43. ***http://www.infineon.com/dgdl/ .
44. ***http://www.italiaspeed.com/2007/cars/other/technology/11/newteon .
45. ***http://jfgieras.com/lsm -chapter%25201.pdf .
46. ***http://www.komatsuamerica.com/PDFs/CE_Trucks_Feb09.pdf .
47. ***http:// www.larouchepub.com/other/2007/ 426dane -german ._
48. ***http://library.witpress.com/pages/PaperInfo.asp?PaperID=21454 .
49. ***http://www.lowtechmagazine.com/2009/07/trol leytrucks -trolleybuses
cargotrams.html .
50. ***http://www.maglev.ir/eng/documents/papers/conferences/ .
51. ***http://www.mediafax.ro/social/c alatoria -cu-metroul -platita -prin-sms.
52. ***http://www2.mercedes -benz.co.uk/content/unitedkingdom/mpc/ .
53. ***http://metroubucuresti.webs.com/materialrulant.htm .
54. ***http://www.metrorex.ro/resurse/RaportActivitate/rap_activitate_mtx .
55. ***http://www.motorauthori ty.com/news/1067682_2013 -fiat-500-elettra –
electric -car-spy-shots .
56. ***http://web -mp.iutmontp.univ -montp2.fr .
57. ***http://ninpope -physics.comuv.com/maglev/howitworks.php .
58. ***http://www.oradea.ro/fisiere/module_fisiere/2340/Anexa_4 .
59. ***http://ww w.ovidiupopovici.ro/CARTE%20TRACT.ELECTRICA .
60. ***http://www.pbs.org/now/shows/223/electric -car-timeline.html .
61. ***http://peter -hug.ch/lexikon/Pferdebahnen .
62. ***http://www.railfaneurope.net/tgv/research.html#traction .
63. ***http://www.railnet.ro .
64. ***http://www.railne t.ro/viewtopic.php?f=59&t=2026 .
65. ***http://www.4rail.net/ref_fast_tgvagv.php#tgv -pse.
66. ***http://www.romania -insider.com/ .
67. ***http://www.riotinto.com/documents/ReportsPublications/Review_81 .2.
68. ***http://www.saerp.ro/info.htm .
69. ***http://www.siemens.com/history/en/news/1071_trolleybus.htm .
70. ***http://www.smartplanet.com/blog/smart -takes/ .
71. ***http://solutions.3m.com/wps/portal/3M/en_US/ElectronicsChemicals .
72. ***http://www.sparvagnariskane.se /wp-content/uploads/2012 .

Bibliografie
18373. ***http://www.springerlink.com/ .
74. ***http://www.stivuitoarehercu.ro/electrocare -balkancar.html# .
75. ***http://www.strassenbahnen -online.de/tatra/t1 .
76. ***http://stiridinit.ro/2013/02/sup er-acumulatorul/ .
77. ***http://www.tbus.org.uk/news2011.html .
78. ***http://thetransportationgaz ette.com/2010/07/advantages -and
Disadvantages .
79. ***http://www.topspeed.com/cars/chrysler/2008 -chrysler -ecovoyager –
concept -ar47676/ .
80. ***http:/ /www.trainweb.org/tubeprune/Rolling%20Stock.htm .
81. ***http://www.transport -in-comun.ro/ploiesti/tramvaie/timis2 .
82. ***http://www.urtp.ro/library/evenimente/13mai10/sesiunea3 .
83. ***http://users.utcluj.ro/~dtl/TF/cursuri_tf.html .
84. ***http://www.vectra.ro/electr ostivuitoare.html?electrostivuitor=10 .
85. ***http://www.venturi.fr/en/vehicles/astrolab .
86. ***http://xa.yimg.com/kq/groups/23876473/327155647/name/ .
87. ***http://www.youtube.com/watch?v=5VU_Lpch1Vk .
88. ***http://zeceintop.ro/zece -lucruri -despre -metrou/ .
89. ***www.z iare .com .
90. ***http://w3.usa.siemens.com/us/SiteC ollectionDocuments/ .
91. ***http://webbut.unitbv.ro/teze/rezumate/2010/rom/ .
92. ***http://www.utilspc.ro/produse/16 -transpalete/51 -transpalete -electrice –
fara-catarg -crown -germania/ .
93. ***http://ro.wiki pedia.org/wiki/Automobil_electric .
94. *** http ://en.wikipedia.org/wiki/Biela_Valley_Trolleybus .
95. ***http://de.wikipedia.org/wiki/CM1_Dolphin .
96. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Eddy_current_brake .
97. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Energy_density .
98. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_vehicle_battery .
99. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Skoda_14Tr02_6.jpg .
100. ***http://en.wikipedia.org/wiki/File:Di eselElectricLocomotive .
101. ***http://en.wikipedia.org/wiki/File:ICE3_Euerwangtunnel.jpg .
102. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Hovercraft .
103. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Hovertrain .
104. ***http://en.wikipedia.org/wiki/JR%E2%8 0%93Maglev .
105. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Lightning_GT .
106. ***http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_maglev_train_proposals .
107. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/London_Underground .
108. ***http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9tro_sur_pneumatiques .
109. ***http://en.wik ipedia.org/wiki/Mag -lev_train#First_patent .
110. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Mercedes -Benz_F -Cell.
111. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Metroul_din_Bucure%C8%99ti .
112. ***http://de.wikipedia.org/wiki/Miles_Automotive_Group# .
113. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Nissa n_Leaf .
114. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Rubber -tyred_metro .
115. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Shanghai_Maglev_Train .
116. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Shinkansen .

Tracțiune electrică
184117. ***http://en.wikipedia.org/wiki/SNCF_TGV_Sud -Est.
118. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Tesla_Roadster .
119. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Davenport_(inventor) .
120. ***http://en.wikipe dia.org/wiki/Tram .
121. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_RAV4_EV .
122. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Toyota_Prius .
123. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/Troleibuze_%C3%AEn_Bucure%C8 .
124. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Trolleybus .
125. ***http://ro.wikipedia.org/wiki /Tunelul_Seikan .
126. ***http://ro.wikipedia.org/wiki/U -Bahn_Viena .
127. ***http://en.wikipedia.org/wiki/Ultra_Low_Floor .