Последовательного возбуждения

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 18

Таким образом, для самовозбуждения необходимо, чтобы остаточный магнитный поток совпадал с направлением основного потока. Для этого переключают либо концы обмотки возбуждения (рис. 11, а), либо концы обмотки якоря (рис. 11, б). Под действием остаточного магнитного потока возникает э. д. с. СФ_оv, которая вызывает протекание в цепи тока I_т. Под действием тока I_тпоявляется магнитный поток, который совпадает с направлением остаточного магнитного потока и усиливает его. Таким образом, происходит самовозбуждение.

Рис. 11. Схемы самовозбуждения двигателя последовательного возбуждения

в режиме реостатного торможения при переключении обмотки возбуждения (а)

и переключении обмотки якоря (б)

Рассмотрим процессы, происходящие в двигателе последовательного возбуждения после переключения его в режим реостатного торможения. Пренебрегая влиянием вихревых токов, данный процесс можно охарактеризовать следующим уравнением

(38)

Откуда

, (39)

Где L – индуктивность цепи реостатного торможения.

Составляющие уравнения (39) представлены графически в функции тока на рис. 12 при скорости v=const: зависимость э. д. с. СФv(I_T) - кривой 1 с учетом начальной э. д. с. Е_о=СФ_о_v; сумма падений напряжений в двигателе и тормозном реостате I_т(r + R_т) - прямой 2, проходящей через начало координат; величина - заштрихованной разностью ординат кривой 1 и прямой 2. Из графического решения уравнения (39) видно, что самовозбуждение генератора последовательного возбуждения возможно лишь при наличии в момент включения остаточной э. д. с. СФ_оv. Благодаря наличию остаточной э. д. с. величина в момент включения остаточной э.д.с. положительна, и ток начинает возрастать.

Рис. 12. К определению электрической устойчивости

Двигателя последовательного возбуждения

При реостатном торможении

По мере увеличения тока величина сначала возрастает, затем уменьшается, и при токе, равном I_ту, в точке а пересечения кривой 1 и прямой 2 становится равной нулю. В этой точке наступает электрическое равновесие, т. е. э. д. с. двигателя уравновешивается суммой падений напряжений во внутренней и внешней цепи двигателя:

(40)

Установившееся значение тормозного тока

(41)

Электрическая устойчивость. Рассмотрим, является ли реостатное торможение генератора последовательного возбуждения электрически устойчивым. Из рис. 12 видно, что при случайном увеличениитока на Δ I_т э. д. с. СФv становится меньше cуммы падений напряжений . Величина станет отрицательной, и ток уменьшится, т. е, система будет стремиться возвратиться в точку а. И, наоборот, при случайном уменьшении тока на Δ I_т э. д. с. СФv станет больше суммы падений напряжений , величина будет положительной, и ток начнет возрастать, т. е. система стремится возвратиться в точку а. Электрическое равновесие в точке а является устойчивым.

Устойчивость равновесия в точке а может быть установлена и из общего условия электрического равновесия: производная по току действующей э. д. с. должна быть меньше производной по току противодействующей э. д. с. Действующей в данном случае будет э. д. с. СФv, а противодействующей - падение напряжения . Как следует из рис. 12, выполняется неравенство

(42)

т. е. соблюдается условие электрического равновесия.

Таким образом, реостатное торможение одного тягового двигателя последовательного возбуждения на тормозной реостат электрически устойчиво.

При самовозбуждении разность ординат СФv(I_т) и I_T(r + R_т) характеризует скорость нарастания тока. Чем быстрее протекает процесс самовозбуждения, тем раньше начинается процесс торможения. В обычных условиях тормозной ток достигает своего установившегося значения за 0, 5 - 2 с. Для ускорения процесса самовозбуждения остаточный магнитный поток может быть увеличен путем дополнительного подмагничивания. Ускорение процесса торможения может быть достигнуто за счет предварительного введения двигателя еще при движении в режиме выбега в режим торможения с малым тормозным током, т. е. небольшой тормозной силой. Такая система носит название следящего выбега. Она применяется на трамвайных вагонах типа Т-3 (ЧССР).

Зависимость процесса самовозбуждения от сопротивления тормозного реостата. Представим графически решение уравнения электрического равновесия э. д. с. СФv(I_т) и падений напряжения I_T(r + R_т) для различных значений сопротивлений R_T₁, R_T₂тормозного реостата, причем R_T₁ > R_T₂(рис. 13). Точки пересечения э.д.с. СФv с прямыми I_T(r + R_т) определяют значения тормозных токов при различных сопротивлениях. С увеличением сопротивления при одинаковой скорости v снижается ток и, следовательно, тормозная сила.

Поэтому регулирование тормозной силы в двигателе последовательного возбуждения можно осуществить изменением сопротивления R_T.

Тангенсы углов наклона прямых I_T(r + R_т) = f(I_T) пропорциональны сопротивлениям тормозного реостата. С увеличением сопротивления R_T увеличивается наклон прямой I_T(r + R_т) к оси абсцисс и при некотором сопротивлении R_кр прямая I_T(r + R_т) пересекает кривую СФv в начальной ее части (точка а), где самовозбуждение машины становится практически невозможным. Предельное сопротивление, при котором невозможно самовозбуждение машины при данной скорости v, называется критическим.

Зависимость процесса самовозбуждения от скорости. На рис. 14 представлено графическое решение уравнения электрического равновесия (40) при различных скоростях v₁, v₂и т. д. и одном и том же значении сопротивления R_т тормозного реостата, причем v₁> v₂.

Как следует из рис. 14 при R_T = const с увеличением скорости возрастают э. д. с. СФv и токи I_т, а следовательно, и тормозные силы.

При уменьшении скорости и неизменном сопротивлении уменьшается тормозной ток I_т, и при некоторой достаточно низкой скорости прямая I_T(r + R_т) пересекает кривую СФv_кр в начальной ее части (точка а), при которой самовозбуждение машины становится невозможным. Скорость, при которой самовозбуждение машины невозможно, называется критической v_Kp . Каждой ступени сопротивления тормозного реостата соответствует определенное значение критической скорости. Чем больше сопротивление тормозного реостата, тем выше критическая скорость.

Рис. 14. Зависимость процесса самовозбуждения от скорости

Расчет характеристик реостатного торможения. Из уравнения электрического равновесия (40) можно получить выражение для определения скоростной характеристики

(43)

Характеристики установившегося режима реостатного торможения можно рассчитать при заданном сопротивлении тормозного реостата, если известна зависимость СФ(I). Если зависимость не задана, характеристики реостатного торможения двигателя последовательного возбуждения могут быть построены по скоростной характеристике двигателя v(I) тягового режима, учитывая, что , где v - скорость двигателя при напряжении U_д и токе I.

Тормозная сила определится по следующему выражению

, (44)

Где Δ В – сила, вызываемая магнитными и механическими потерями в двигателе при торможении.

Если отсутствуют данные о магнитных и механических потерях, величина Δ В может быть принята равной Δ F и найдена по характеристикам электромагнитной силы тяги F_ЭМ(I) и силы тяги F(I). При данном тормозном токе I_T

Δ B = Δ F = F_ЭМ - F. (45)

По кривым v(I_T) (рис. 15) и B(I_T) (рис. 16) строят тормозные характеристики реостатного торможения B(v) (рис. 17) для различных значений сопротивлений тормозного реостата, причем

R_T₁< R_T₂< R_T₃

Рис. 15. Скоростные характеристики реостатного торможения

⇐ Предыдущая 9 10 11 12 13 14 15 16 1718