При управлении тяговыми двигателями на подвижном составе возникает необходимость регулировать возбуждение тягового двигателя, как правило, в трех случаях:

в начальной стадии пуска для получения более плавного нарастания силы тяги. Для этого в момент подключения двигателей к источнику питания осуществляют максимальное или частичное ослабление возбуждения с последующим его усилением до полного возбуждения;

в заключительной стадии пуска для увеличения скорости движения подвижного состава. С этой целью после достижения полного напряжения на двигателях постепенно ослабляют магнитное поле (уменьшают ток возбуждения) до предельного или промежуточного значения коэффициента регулирования возбуждения а^/вДя;

в начальной стадии электрического торможения (как рекуперативного, так и реостатного) с целью ограничения напряжения на двигателях при высоких скоростях движения, а также для более плавного нарастания тормозной силы. Для этого вначале торможение осуществляется при ослабленном возбуждении с последующим постепенным усилением его до полного (а=1).

Все указанные режимы регулирования возбуждения двигателей могут с успехом осуществляться при тиристорно-импульсном управлении.

Рассмотрим наиболее общий способ регулирования тока возбуждения тягового двигателя с помощью тиристорного регулятора, включенного параллельно обмотке возбуждения двигателя (рис. 97, а, б). На рис. 97, а цепь якоря тягового двигателя, состоящая из э. д. с. вращения Е, суммарной индуктивности Ь'дв и суммарного сопротивления /?д подключена к источнику питания Ып последовательно с обмоткой возбуждения, индуктивность и сопротивление которой обозначены соответственно и и /?в. Обмотка возбуждения шунтировайа резистором Ят, ограничивающим перенапряжения на обмотке в процессе работы тиристорного регулятора ТИР. Сопротивление резистора Яш обычно много больше сопротивления обмотки возбуждения Яв и может выбираться в пределах (20Э-40) Яв. При этом следует иметь в виду, что малое сопротивление Яш приводит к уменьшению максимального значения коэффициента регулирования возбуждения ащах:

(81)

Увеличение Яш ограничено максимальными перенапряжениями на обмотке возбуждения во время работы регулятора. Эти перенапряжения зависят от тока в тяговом двигателе, схемы тиристорного регулятора и приближенно оцениваются как

ид - Ка (1-атіп) Яіп)ахЯію (82)

ТШЭ ^хема включения при регулировании возбуждения тягового двигателя (а) и осциллограммы (б)

Таким образом, коэффициент регулирования возбуждения тягового двигателя а нелинейно зависит от коэффициента заполнения тиристорного регулятора возбуждения Лшт и крайних значений коэффициента регулирования возбуждения атіп и атаХ.

На рис. 98 приведены зависимости а(Ап) для различных значений ссшт и атах. Отметим, что на степень нелинейности характеристики ос(Ап) коэффициент атах оказывает большее влияние, чем осщіп- Последнее справедливо для двигателей, применяемых на городском электрическом транспорте.

Для определения пульсаций тока в обмотке возбуждения А/в в зависимости от коэффициента заполнения регулятора возбуждения Ап вычтем из уравнения (85) уравнение (84), тогда получим

Таким образом, пульсации тока в обмотке возбуждения Д/в нелинейно зависят от коэффициента заполнения тиристорного регулятора возбуждения V

На рис. 99 показана зависимость пульсаций тока возбуждения Л/в от коэффициента заполнения тиристорного регулятора возбуждения Ап. Максимальное значение пульсации тока А 1Вт достигают при коэффициенте заполнения тиристорного регулятора

Подставим (98) в уравнение (97), тогда после преобразований получим

Таким образом, максимальная пульсация тока в обмотке возбуждения имеет место при определенном значении АПт, которое зависит только от атшп и аШах- Значение пульсации тока Л/вт, кроме «тах и атххъ зависит от параметров схемы (Ьв, Яв), тока якоря /я и частоты работы ТИР - /.

Подобные характеристики а(Ап), Д/ВП) можно получить и при ином построении схемы регулирования. Например, так называемый объединенный тиристорный регулятор (рис. 100) может осуществлять одновременно регулирование напряжения и возбуж

Рис. 99. Зависимость пульсаций тока возбуждения Д/в от коэффициента заполнения ТИР лп

дения тягового двигателя. В этом слу-1 чае напряжение и возбуждение двига4| теля регулируются одним тиристорным регулятором без каких-либо до-Ц полнительных переключений в схеме.| При включении ТИР к тяговому дви-| гателю подводится напряжение пита-1 ния ип. В этом случае ток якоря ТА разветвляется на три тока ів, /ш и і0.| После выключения ТИР в режиме па-* узы напряжение на двигателе равнр| нулю, а ток якоря /я вследствие запа-^ сенной электромагнитной энергии в индуктивности Тд продолжает протекать в том же направлении, замыкаясь через диод ДІЛ Причем ток якоря, проходя через узел обмотки возбуждения, раз-1 ветвляется здесь на два тока: ів и іш.

Таким образом, как и в схеме рис. 97, а, при обмотка!

возбуждения шунтируется резисторами Д0 и Дш, а при ^ Т обмотка возбуждения шунтируется только резистором /?ШД так как через До в этом случае ток запирается диодом Д2. Это! означает, что средний ток в обмотке возбуждения /в будет зави-:| сеть от коэффициента заполнения тиристорного регулятора к. При| увеличении к средний ток возбуждения уменьшается. Причем нетрудно убедиться, что ранее полученные выражения (81) - (99) справедливы и для схемы рис. 100.

Таким образом, схема рис. 100 может использоваться для р.е-1 гулирования скорости тягового двигателя в режиме тяги. Причем’З так как зависимость Iв(к) резко нелинейная, то большую часть ди-Г апазона изменения к возбуждение тягового двигателя меняется.! незначительно (см. рис. 98) и только при к, близких к единице, на-З

чинает существенно изменяться степень! ослабления возбуждения а. Это приво-| дит к тому, что объединенный регулятор'! вначале регулирует в основном напряже-1! ние на тяговом двигателе и только в кон-| це при Я=(0,8-М,0) начинает эффектив^ но ослаблять возбуждение ГД.

Такой закон регулирования можно ис-Ц пользовать при пуске, когда требуется^ снижать возбуждение только после подве-^ дения к двигателю полного напряжений^.

Недостатком такого способа регули-! рования является некоторая потеря силЩ тяги при пуске. Причем эти потери тел меньше, чем больше нелинейность харак| теристики а(7). Однако чем больше не|5 линейность характеристики а(7), те* сложнее обеспечить устойчивость замкну^ той системы регулирования.

Схема включения общего ТИР для усиления возбуждения тягового двигателя при торможении

Рис. 101. Схема включения общего ТИР для усиления возбуждения тягового двигателя при торможении

При электрическом торможении для получения более эффективного тормоза при соблюдении ограничений по коммутации тягового двигателя необходимо начинать торможение с максимально ослабленного возбжудения (на высоких скоростях) с плавным усилением возбуждения до полного (а=1), а затем переходить к регулированию напряжения на шигателе. Следовательно, при малых значениях X нужно иметь ослабленное возбуждение, а с увеличением X возбуждение двигателя должно усиливаться.

Эту задачу могут решать как два функционально раздельных тиристорных регулятора, так и один объединенный.

Рассмотрим принципиальную схему объединенного способа регулирования напряжения и возбуждения двигателя при торможении (рис. 101). При включении ТИР ток якоря /и протекает через ТИР и обмотку возбуждения, шунтированную резистором /?ш. После выключения ТИР в режиме паузы ток /я вследствие запасенной электромагнитной энергии и э.д.с. вращения протекает в том же направлении, но разветвляется на три тока: іщ, ів и ф и замыкается через источник питания ип (при рекуперативном торможении) или резистор Кт (при реостатном торможении). Следовательно, ток возбуждения во время импульса (О^^^и) будет больше, чем но время паузы (^и^^Т’) и, значит, /в будет зависеть от значения X. Причем, чем больше X, тем больше К, т. е. закон изменения /в (или а) будет обратным по сравнению с ранее рассмотренным в схемах рис. 97 и 100.

Из приведенных на рис. 102 и 103 кривых а0 (Я) и А1°В(Х) видно, что они представляют собой зеркальное отображение соответствующих кривых рис. 98, 99 (при равенстве значений идентичных параметров принципиальных схем). Индекс «0» показывает, что данный параметр относится к схеме с обратным характером зависимости от коэффициента заполнения X.

Объединенный регулятор напряже пня и возбуждения двигателя с обратной зависимостью а0 (Я) иногда применяют и при пуске с целью более плавного нарастания тягового усилия в начальной стадии пуска.

В принципиальной схеме включения такого регулятора (рис. 104), как и в схеме рис. 101, в режиме импульса (ТИР включен) ток якоря /я разветвляется на два тока: гш и і„, а в режиме паузы (ТИР выключен) -на три тока: г'т, і в и /о. Поэтому среднее значение

Зависимость а(Х) при общем ТИР

Рис. 102. Зависимость а(Х) при общем ТИР

Зависимость пульсаций тока возбуждения от коэффициента заполнения общего ТИР

Рис. 103. Зависимость пульсаций тока возбуждения от коэффициента заполнения общего ТИР

Рис. 104. Схема включения общего ТИР для усиления возбуждения тягового двигателя при пуске

тока Iв зависит от коэффициента заполнения тиристорного регулятора X. Причем, чем больше X, тем больше коэффициент регулирования возбуждения двигателя а0.

В схеме рис. 104 все закономерности поведения тока возбуждения и его пульсаций аналогичны выше рассмотренным в схеме рис. 101. Поэтому регулировочные характеристики а0 (Я) и зависимость пульсаций тока возбуждения Л/в, приведенные на рис. 102, 103, можно отнести и к схеме рис. 104.

Импульсное регулирование напряжения на тяговых двигателях при торможении | Электрооборудование трамваев и троллейбусов | Сглаживающие устройства в системах с тиристорно-импульсным управлением