Регулирование возбуждения тяговых двигателей при пуске

На подвижном составе городского электрического транспорта применяют тяговые двигатели с широким диапазоном регулирования скорости изменением магнитного потока.

После завершения реостатного пуска, когда Я_п становится равным нулю, дальнейшее увеличение скорости достигают ослаблением возбуждения двигателя. При этом скорость определяется уравнением (30) при /?п = 0 и ее изменения достигают посредством шунтирования обмотки последовательного возбуждения резистором (в двигателях последовательного возбуждения), либо увеличивая сопротивление цепи обмотки возбуждения (в двигателях смешанного или независимого возбуждения).

Регулировать скорость изменением возбуждения тягового двигателя экономично, так как в резисторах, регулирующих возбуждение, рассеивается относительно небольшая электроэнергия (по сравнению с энергией в пусковых реостатах).

В двигателях последовательного возбуждения (рис. 68, а) реостат г_т для регулирования возбуждения включают параллельно обмотке возбуждения, имеющей небольшое активное сопротивление г_ъ (несколько сотых долей ома). Обычно в цепь, шунтирующую обмотку возбуждения (ОВ), включают индуктивный шунт (ИШ), улучшающий работу двигателя в переходных режимах при колебаниях напряжения в контактной сети. Индуктивность ИШ обычно выбирают из условия 1иш= (0,5-ь0,75)А_в, где А_в - индуктивность обмотки возбуждения двигателя.

Рис. 68. Схемы ослабления возбуждения тягового двигателя последовательного (а) и смешанного (б) возбуждения

В двигателях смешанного возбуждения (рис. 68, б) с преобладающей обмоткой независимого возбуждения, когда /_ш№ш> >/дГс, потери в регулирующем реостате Rp также невелики, так как ток, протекающий через Rp, значительно меньше тока двигателя: 7_Ш= (Зн-7) % от Iд.

В двигателях смешанного возбуждения с преобладающей обмоткой последовательного возбуждения, когда I_aWc>ImW_m, часто регулируют возбуждение сочетанием выше рассмотренных двух способов (см. рис. 68, а, б). В этом случае после выхода на естественную характеристику полного возбуждения сначала отключают обмотку независимого возбуждения, затем уменьшают ток в обмотке последовательного возбуждения, шунтируя ее реостатом.

В общем случае возбуждение двигателя характеризуется магнитодвижущей силой (м. д. с.) и для оценки степени возбуждения двигателя вводят понятие коэффициента регулирования (или степени ослабления) возбуждения

a = F_0B/F_IW, (39)

где Fсв, F_nB - м. д. с. ослабленного и полного возбуждения, зави- -сящие от тока в обмотке возбуждения: F_B = I_BW_C (здесь W_Q - число витков обмотки возбуждения).

Для построения скоростной характеристики о(/_я) двигателя последовательного возбуждения при степени ослабления возбуждения а обычно пользуются нагрузочными характеристиками двигателя E/n(F_B, /_я) (рис. 69) и уравнениями:

V = М'я + а'в). ₌ ?_/сф (40)

сФ

_сфг=1^Е/п, (41)

ВЦ

где ц - передаточное число редуктора;

Д_вк -диаметр ведущего колеса, м;

Е - э. д. с. вращения, В; п - частота вращения, об/мин.

Расчет характеристики о(/_я) при а=/=1 ведут в такой последовательности. Задаются током /_я, находят падение напряжения на обмотках двигателя /_я(г_я + иг_в), э. д. с. вращения Е = и_л-1_я(г_я + аг_в), ток возбуждения /в = а/_я, м. д. с. F_B = I_BW_C. По нагрузочной характеристике, т. е. зависимости Ein от (F_B, /_я), определяют значение Е[п и по формуле (41) находят сФ. Затем по выражению (40) рассчитывают скорость при заданном токе /_я.

Рис. 69. Нагрузочные характеристики тягового двигателя

Расчет характеристики п(/_я) при аф\ для двигателя смешанного возбуждения ведут в такой же последовательности. Отличие заключается в том, что м. д. с. в этом случае определяют из уравнения

(42)

/_ш - ток обмотки независимого возбуждения, при котором строят характеристику а(/_я), /_ш=сопз1;

Iв - ток обмотки последовательного возбуждения;

\Рс - число витков обмоток независимого и последовательного возбуждения.

Характеристики силы тяги Р(/) строят по формуле

Потери мощности 2Р_Мм зависят от частоты вращения двигателя п, тока возбуждения /_в и потерь мощности в тяговой передаче Рзп. Эти зависимости обычно определяют при проектировании двигателей и тяговых передач либо экспериментально.

Если при расчете характеристик Р(/) зависимости ХР_МЧ(«, /_в, Р_3п) отсутствуют, ТО построить Ров (/) при ослабленном возбуждении можно приближенным методом, располагая характеристикой Р_пв(I) полного возбуждения. При этом для двигателя последовательного возбуждения следует принять

Приближенный способ построения зависимости Р(7) поясняется рис. 70.

Рис. 70. Графическое построение электромеханических характеристик при ослаблении возбуждении

При отсутствии нагрузочных характеристик Е/п(Р_в, /_я) зависимость о(1) для двигателя последовательного возбуждения при аф 1 также можно построить приближенным способом, приняв допущение Оов«Упв при /₀в = /т/а.

Приближенный способ построения а(1) при коэффициенте регулирования а показан на рис. 70. Следует отметить, что ошибка приближенного способа построения характеристик о(1), Р(1) при ослабленном возбуждении по характеристикам полного возбуждения тем больше, чем меньше коэффициент регулирования а.