Регулирование скорости ослаблением поля возбуждения

Процесс пуска ЭПС разделяют па две стадии: первую, в тече­ние которой выводятся пусковые сопротивления, и вторую, когда изменяется величина возбуждения тяговых электродвигателей. Ско­рость во второй стадии пуска, а также при движении по естествен­ной характеристике можно определить из выражения (5.1.1), по­лагая R_п=0.

Подвижной состав городского транспорта работает в режимах частых пусков и остановок. Как известно, потери электрической энергии в пусковых реостатах пропорциональны квадрату скорости v ² _п выхода на естественную характеристику. Эта скорость при про­чих равных условиях обратно пропорциональна магнитному потоку двигателей. Поэтому на электрическом подвижном составе город­ского транспорта применяют ТЭД с широким диапазоном регули­рования скорости путем изменения магнитного потока, которые обеспечивают значительное уменьшение потерь электроэнергии в пусковых реостатах и расширяют область регулирования скорости изменением возбуждения. Их выполняют с малым насыщением магнитной цепи при номинальном режиме и с большим воздушным зазором. При одинаковой силе тяги в области высокой скорости и ослабленном поле они позволяют получить более низкую тяговую характеристику (низколежащую) при полном поле. Их режим пол­ного поля обычно кратковременный, в связи с чем обмотку возбуж­дения в этом режиме можно рассчитать на работу с перегрузкой. За номинальный режим, при котором обмотку возбуждения рас­считывают на длительный ток, можно принять ослабление поля, например на 50%. В двигателях смешанного возбуждения при пол­ном поле создается перегрузка обычно обмотки параллельного воз­буждения.

Регулирование скорости можно получить одним из следующих способов: отключением части витков обмотки последовательного возбуждения; параллельным присоединением к обмотке последова­тельного возбуждения шунтирующих сопротивлений; комбинацией первых двух способов; регулированием величины тока в обмотке параллельного возбуждения (в электродвигателях смешанного возбуждения).

Поскольку величина поля определяется величиной магнитодви­жущей силы ТЭД, степень ослабления поля можно оценить коэф­фициентом регулирования поля *

                                                          

                                          ,                                                              (5.2.1)

 

где i и  — МДС возбуждения при ослабленном и полном поле.

Коэффициент а меньше единицы и обычно выражается в про­центах. Отношение МДС равно отношению магнитных потоков на прямолинейной части характеристики намагничивания; в насыщен­ной части кривой намагничивания при одном и том же изменении МДС магнитный поток изменяется меньше, тогда Ф_о.п/Ф_п.п> > =α.

При первом способе ослабления поля (рис. 5.2.1, а), когда кон­тактор 2 замкнут, а 1 — разомкнут,

 

                                                                                           (5.2.2)

т. е. коэффициент регулирования поля равен отношению части витков , остающихся при ослабленном поле, к полному числу витков обмотки возбуждения .

 

 

Рис. 5.2.1. Схемы ослабления поля способом                    Рис. 5.2.2. Схема   Рис. 5.2.3. Схема

отключения части обмотки возбуждения                         ослабления поля      ослабления поля

                                                                                                   переключением ОВ  шунтированием

                                                                                                  

Выключаемая секция обмотки возбуждения w ₂ должна быть от­соединена от цепи, иначе она окажется замкнутой накоротко и при резких изменениях тока двигателя в замкнутой секции w ₂ , как во вторичной обмотке трансформатора, будет наводиться ЭДС вза­имоиндукции, возникнут ток и МДС. Эта МДС направлена на­встречу МДС основного возбуждения (обмотки ). В результате этого задерживается процесс изменения магнитного потока и при резких колебаниях напряжения в контактной сети может быть на­рушена нормальная коммутация и может возникнуть круговой огонь на коллекторах ТЭД.

Способ регулирования скорости отключением части обмотки возбуждения применяют обычно при относительно неглубоком ос­лаблении поля, когда МДС изменяется одной ступенью. При двух и большем количестве ТЭД на подвижном составе колебание силы тяги при переключении ступеней ослабления поля может быть зна­чительно уменьшено, если допустить на промежуточных позициях неравенство напряжений на двигателях при последовательном или неравенство токов в параллельных цепях при параллельном их со­единении. В последнем случае колебания тока и силы тяги каж­дого двигателя получаются такими же, как и при одноступенчатом ослаблении поля, а колебания силы тяги и тока подвижного соста­ва уменьшаются примерно в два раза.

На рис. 5.2.1, б показан такой двухступенчатый переход при по­следовательном соединении двигателей. Вначале контактором 2 выключается часть обмотки одного двигателя, а затем на следу­ющей, второй, ступени контактором 3 — части обмоток обоих дви­гателей. После включения контактора 2 выключается контактор 1, а после включения контактора 3 — контактор 2*. Здесь первая ступень ослабления поля используется только как переходная.

В принципе этот способ может применяться и при регулирова­нии поля в достаточно большом диапазоне, как показано, напри­мер, на рис. 5.2.2. При числе витков первой секции обмотки возбуж­дения, в два раза большем, чем число витков второй секции { w ₁ = 2 w ₂ ), эта схема позволяет ослабить поле до 33,3% тремя ступенями (табл. 5,2.1). На первой позиции ослабления поля ОЯ] включается контактор 2 и выключается контактор 1. Выводится вторая секция обмотки возбуждения. При этом а—2/3 (66,6%). На второй позиции ОП₂ контактором 3 обе секции обмотки вклю­чаются параллельно. Сопротивления секций обмотки можно при­нять пропорциональными числу их витков. Тогда а=2(2/3) • (1/3) = = 4/9 (44,4%). На третьей позиции ОП_ъ контактором 2 отключает­ся первая секция обмотки и получается а=1/3 (33,3%).

 

 

Таблица 5.2.1

 

 

Позиции регулирования поля	Контакторы			а, %	Позиции регулирования поля	Контакторы			а, %
	1	2	3			1	2	3
ПП ОП1	X	X		100 66,6	ОП2 ОП3		X	X X	44,4 33,3

 

При втором способе ослабления поля остается неизменным чис­ло витков, а ослабление поля достигается изменением тока воз­буждения, поэтому

 

 

Здесь  — ток в обмотке возбуждения двигателя при шунтирова­нии;  — ток в якоре двигателя.

Величину коэффициента регулирования поля можно также оп­ределить по соотношению сопротивлений обмотки возбуждения г_в и цепи шунтирования r_ш. Действительно, , откуда

                       

                      или                                 (5.2.3)

 

Из равенств (5.2.3) видно, что можно получить любую величи­ну ослабления поля. Обычно ослабление поля осуществляется сту­пенчатым изменением сопротивления г_ш. На рис. 5.2.3 показана од­на ступень ослабления поля. При помощи дополнительных контак­торов можно получить несколько (практически любое число) сту­пеней ослабления поля.

Каждый из рассмотренных способов ослабления поля имеет свои недостатки. При регулировании поля по первому способу тре­буются дополнительные выводы обмотки возбуждения, что приво­дит к некоторому увеличению радиальных размеров, массы и усложнению конструкции ТЭД. Для регулирования поля по второму спо­собу кроме контакторов и резисторов требуется дополнительный, довольно тяжелый аппарат — индуктивный шунт, назначение кото­рого будет объяснено ниже.

При ослаблении поля по первому способу получаются более стабильные тяговые характеристики, так как на степень ослабления поля практически не оказывает влияние температура обмоток воз­буждения. При ослаблении поля по второму способу на отклоне­ние тяговых характеристик от расчетных оказывают влияние тем­пература обмоток, сопротивление контактов и проводов в силовой цепи, а также допуски на величину сопротивлений шунтирующей цепи.

На подвижном составе применялись оба способа. Однако в по­следние годы находит применение преимущественно второй способ ослабления поля из-за более простой конструкции ТЭД.

Способ ослабления магнитного поля при ТЭД смешанного воз­буждения зависит от их выполнения. Если преобладает МДС па­раллельной обмотки возбуждения, то ослабление поля осуществля­ется уменьшением тока в ней путем введения в ее цепь сопротив­ления.

Когда преобладает МДС последовательной обмотки возбужде­ния, то обмотка параллельного возбуждения часто используется только при реостатном торможении, а последовательная — только при тяговом режиме. В этом случае изменение скорости осущест­вляется шунтированием обмотки последовательного возбуждения, как и при ТЭД с последовательным возбуждением.

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: