6.3 Характеристики двигунів при регулюванні їхнього магнітного потоку

Спрощені способи перерахування характеристик припустимі тільки для двигунів послідовного збудження. Якщо відома швидкісна характеристика при , перерахування її на коефіцієнт регулювання може бути зроблений на підставі наступних рівнянь.

Швидкість на вихідній характеристиці при повному полі і струмі якоря дорівнює

, (6.20)

де - опір обмотки якоря й обмотки додаткових полюсів (при двигунах з компенсаційною обмоткою слід враховувати і її опір);

- опір послідовної обмотки збудження;

- магнітний потік при струмі якоря і струмі збудження, рівних .

Швидкість при струмі збудження і струмі якоря дорівнює

, (6.21)

де - магнітний потік двигуна при струмі якоря і МРС, що відповідає струму збудження .

Розділивши вираз (6.21) на (6.20), одержуємо

. (6.22)

Перший дріб правої частини формули (6.22) близький до одиниці, тому що його чисельник і знаменник відрізняються один від одного лише на різницю , що мало в порівнянні з напругою . Магнітні потоки і , що відповідають тим самим МРС головних полюсів, відрізняються тільки внаслідок різної реакції якоря. При перший дріб трохи менший, а другий трохи більший одиниці. Тому можна прийняти всю праву частину виразу (6.22) рівною одиниці, а, отже . Таким чином, швидкість при струмі якоря і коефіцієнті регулювання збудження приблизно дорівнює швидкості при і струмі якоря і струмі збудження, рівних . Отже, для побудови кривої при коефіцієнті регулювання необхідно абсциси кожної точки вихідної кривої , що відповідає нормальному збудженні , змінити в раз, як це показано для однієї точки на рис. 6.6

Для наближеного перерахування характеристики сили тяги при коефіцієнті регулювання збудження на підставі характеристики у випадку порівнюють ті ж режими, що і при перерахуванні швидкісної характеристики. При струмі якоря і МРС головних полюсів, що відповідає

Рис. 6.6 – Побудова швидкісної характеристики

При ослабленні збудження

струму збудження , сила тяги буде дорівнювати

, (6.23)

де - зменшення сили тяги через магнітні й механічні втрати в двигуні і передачі при струмі якоря і коефіцієнті регулювання збудження .

За характеристикою при струму якоря відповідає сила тяги

, (6.24)

де - зменшення сили тяги через магнітні й механічні втрати в двигуні і передачі при і струмі якоря .Якщо знехтувати незначною різницею потоків і і втратами і , можна одержати наступне наближене співвідношення для визначення сили тяги:

. (6.25)

Тому що при силах тяги і струм якоря дорівнює відповідно і , а швидкості однакові: , то для перебудови характеристики при на інше збудження треба змінити абсциси й ординати кожної крапки цієї характеристики в раз, як це показано для однієї точки на рис.6.7, а. Тягову характеристику при перебудовують на інше збудження за допомогою зміни ординат усіх точок цій кривій у раз (Рис. 6.7, б).

Якщо вихідними є характеристики двигуна при коефіцієнті регулювання збудження , для перерахування її на коефіцієнт регулювання a використовують викладену вище методику, але замість коефіцієнта підставляють в усі формули відношення .

Розрахунок ККД двигуна при різних ступенях регулювання збудження збудження виконують на підставі даних про його магнітні й механічні втрати і про втрати в передачі, а також з урахуванням того, що електричні втрати в обмотці збудження при і струмі стають рівними .

а) б)

Рис. 6.7 – Перебудова характеристик (а) і (б), що

відповідають нормальному полю, на ослаблене поле

На рис.6.8 як приклад наведені електромеханічні характеристики тягового двигуна ДК 117А вагонів типу Е метрополітену при номінальній напрузі (375В) нормальному і ослабленому збудженню.

Рис. 6.8 - Електромеханічні характеристики двигуна ДК 117А

Як видно з рис. 6.8, зі зменшенням коефіцієнта регулювання збудження при тому ж струмі зростає швидкість і відповідно зменшується сила тяги. ККД при малих навантаженнях знижується з ослабленням збудження через більшу швидкість і, отже, збільшення механічних втрат. У міру збільшення навантаження при все більшого значення набуває зниження електричних втрат, внаслідок чого при середніх і великих навантаженнях ККД збільшується зі зменшенням . В умовах експлуатації середній ККД помітно вище при зменшеному збудженні, ніж при нормальному.

У двигуні змішаного збудження, в якого регулюють звичайно тільки струм незалежної або паралельної обмотки збудження, МРС при коефіцієнті дорівнює

F = I* w_c + *w_ш , (6.26)

де - число витків незалежної або паралельної обмотки;

- число витків послідовної обмотки;

- найбільший струм незалежної або паралельної обмотки.

Співвідношення МРС незалежної або паралельної і послідовної обмоток характеризується відношенням найбільшої МРС до МРС послідовної обмотки при номінальному струмі , тобто . Підставивши це значення у формулу (6.26), одержимо наступний вираз для загальної МРС двигуна змішаного збудження:

, (6.27)

МРС при коефіцієнті регулювання збудження дорівнює МРС, що мало б місце при одній тільки послідовній обмотці і струмі .

Тому що для будь-якого значення за формулою (6.27) може бути визначена МРС для різних струмів якоря, а отже, і значень , то характеристики і розраховують за загальними для всіх двигунів постійного струму формулами. При цьому визначають на підставі залежностей магнітних і механічних втрат від швидкості при різних МРС, за даними про втрати в передачі і за даними про додаткові втрати.

Рис. 6.9 - Характеристики двигуна змішаного збудження при зміні коефіцієнта регулювання збудження в межах і

З формули (6.27) випливає, що характеристика і, отже, швидкісні характеристики двигуна змішаного збудження при різних значеннях близькі за формою, але зрушені щодо характеристик при (тобто у випадку однієї послідовної обмотки) вліво на струм .

На рис.6.9 наведені електромеханічні характеристики двигуна змішаного збудження при коефіцієнті регулювання збудження рівнобіжної обмотки і : - при коефіцієнті регулювання - при коефіцієнті регулювання .

Контрольні запитання:

1. Що таке номінальний режим роботи тягового електродвигуна?

2. Які способи регулювання ослабленні поля ТЕД застосовують на рухомому складі?

3. Що таке коефіцієнт регулювання ослаблення поля?

4. Від чого залежить спосіб регулювання магнітного потоку для тягових електродвигунів змішаного збудження ?

5. Що являє собою індуктивний шунт і яке його призначення?

6. Які способи побудови електромеханічних характеристик ТЕД при ослабленому збудженні вам відомі?

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.Троллейбус пассажирский ЗиУ-682Б.- М.: Транспорт, 1977.

2. Розенфельд В.З., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги.

- М.: Транспорт, 1983.

3.Ефремов И.С., Косарев Г.В. Теория и расчет троллейбусов. Т.1 и 2. –М.:

Высшая школа, 1981.

4.Корягина Е.Е., Коськин О.А. Электрооборудование трамваев и

троллейбусов. - М.: Транспорт, 1982.

5.Кутиловский М.П. Электрическая тяга. Городской електрический

транспорт. - М.:Высшая школа, 1970.

6.Александров К.К. и др. Электрические черчения и схемы. – М.:

Энергоатомиздат, 1990.

7.ГОСТ 2582-81. Машины электрические вращающиеся тяговые. - М.,

1981.

8. Максимов А.Н. Городской электротранспорт: троллейбус. - М.:

Академия, 2004.-256 с.

9. Троллейбусы: Устройство и техническое обслуживание. Под. Ред. Н. В.

Богдана.- Минск: ТАМРАСАТ, 1997.-254 с.

10. cheprasov.boom.ru/elektrikaziu9

11. trolley.ruz.net

Навчальне видання

Електричне обладнання рухомого складу міського електричного транспорту. (Регулювання тягових електричних двигунів рухомого складу в режимі тяги)

Укладачі: Андрійченко Володимир Павлович,

Закурдай Світлана Олександрівна

Редактор: М.З. Аляб’єв

План 2006, поз. 142

____________________________________________________________________

Підп. до друку 30.10.2006р. Формат 60х84 1/16 Папір офісний

Друк на ризографі. Обл.. – вид.арк. 3,5. Тираж 300 прим. Зам. №

____________________________________________________________________