Двигатели со смешанным возбуждением.

Имеют две обмотки возбуждения на главных полюсах.

Результирующий магнитный поток

Обеспечивает то, что такие двигатели вобрали в себя все положительные стороны рассмотренных ранее двигателей. Их электромеханические и механические характеристики такие же мягкие, как и у двигателей последовательного возбуждения, не боятся режима боксования, так как магнитный поток параллельной обмотки обеспечивает наличие режима холостого хода.

Но из-за необходимости увеличения сложности дополнительного оборудования для реверсирования (изменения направления вращения якоря) связанного с необходимостью изменения направления тока либо в обоих обмотках возбуждения одновременно, либо в обмотке якоря (на полном напряжении питания двигателей) на локомотивах не применяется.

Пуск и регулирование скорости вращения двигателей.

Наиболее ответственный момент для двигателей, особенно большой мощности, является их пуск в работу. В начальный момент пуска якорь еще неподвижен n=0 и соответственно противо ЭДС Е=0.

Пусковой ток двигателя определяется по формуле при очень малом r сопротивлении обмоток двигателя ограничение пускового тока возможно только за счет снижения напряжения подаваемого на двигатель в момент пуска.

На электровозах переменного тока это осуществляется путем включения регулируемой части обмотки тягового трансформатора встречно нерегулируемой обмотки и получением на выходе тягового трансформатора минимального напряжения.

На электровозах постоянного тока в момент пуска все 8 ТЭД включаются последовательно и в их цепь дополнительно включаются пусковые сопротивления.

На тепловозах на 1-й позиции КМ в цепи задающей обмотки включено сопротивление плавного пуска с двухступенчатым его выводом, частично контактом РУ-8 со 2-й позиции и полностью контактом РУ-10 с 4-й позиции КМ, кроме того до 4-й позиции не работает 2-я намагничивающая РО регулировочная обмотка амплистата, и с самого начала включается в работу УО управляющая обмотка амплистата, размагничивающая получающая в момент пуски и разгона сигнал от одного из 4-х ТПТ (имеющего наиболее сильный сигнал по току ТЭД).

Разгон, увеличение скорости движения поезда.

Осуществляется за счет повышения напряжения подаваемого на ТЭД при наборе позиций КМ.

На электровозах переменного тока по мере набора позиций КМ происходит замыкание контактов ЭКГ с последовательным замыканием контактов, шунтирующих секции встречно включенной регулируемой части вторичной обмотки тягового трансформатора, а с 17 позиции происходит переключение регулируемой части вторичной обмотки в согласованное направление с ее нерегулируемой части и при дальнейшем наборе позиций КМ идет процесс размыкания контактов ЭКГ с увеличением числа работающих витков вторичной обмотки тягового трансформатора, а следовательно и повышения напряжения подаваемого на ТЭД.

На электровозах постоянного тока по мере набора позиций КМ с 1-й по 17-ю происходит замыкание контактов и ступенчатый вывод пусковых сопротивлений в цепи ТЭД. При наборе 18 позиции происходит переключение в схеме соединения ТЭД с сериесного (С) на серисно-параллельное (СП) соединение, при котором силовая цепь разделяется на 2 параллельные цепи по 4 ТЭД включенных последовательно в каждой ( по кузовам) и как и на 1-й позиции в обоих цепях опять включаются пусковые сопротивления и при дальнейшем наборе позиций КМ они снова ступенчато выводятся до следующей ходовой позиции. С 28-ой позиции происходит переключение в схеме соединения ТЭД с серисно-параллельного (СП) на параллельное (П) соединение, при котором силовая цепь разделяется на 4 параллельные цепи по 2 ТЭД включенных последовательно в каждой цепи и как и на 1-й позиции в обоих цепях опять включаются пусковые сопротивления и при дальнейшем наборе позиций КМ они снова ступенчато выводятся до ходовой (37) позиции.

На тепловозах по мере набора позиций КМ происходит задание дизелю увеличения скорости на каждой следующей позиции.

Перевод КМ на 1 позицию вверх

Включение МР 1÷4 ОРД

Увеличение подачи топлива ТНВД

ДИЗЕЛЬ

увеличение оборотов

СПВ В ГГ

n

Увеличение скорости вращения якоря СПВ приводит к увеличению частоты переменного тока, вырабатываемого СПВ и поступающего на первичную обмотку БТ. Возрастает U на вторичной обмотке БТ, увеличивается ток ЗО и Ф намагничивания амплистата, индуктивное сопротивление РО ХL уменьшается и увеличивается ток проходящий через РО на независимую обмотку возбудителя

Увеличение скорости вращения якоря В и тока возбуждения повышает Е, U и ток возбуждения Г

Увеличение скорости вращения якоря ГГ Повышение Е и U главного генератора переводит его на следующую характеристику большей мощности.

Потери нагрев и охлаждение машин постоянного тока.

В процессе работы электрических машин различают 4 вида потерь:

1. Механические потери- это потери на трение в подшипниковых узлах, трение щеток по коллектору, екак правило эти потери ощутимы у машин малой мощности. У машин большой мощности они не превышают 0,5÷1 %;

2. Электрические потери (потери в меди) – это затраты энергии на преодоление электрического сопротивления обмоток электрической машины ∆Pм= I²*r Так как эти потери пропорциональны квадрату тока, то они достигают наибольшей величины при трогании с места и в начальной стадии разгона. С увеличением скорости и уменьшением тока эти потери уменьшаются.

3. Магнитные потери (потери в стали) эти потери вызваны вихревыми токами, образующимися в сердечниках полюсов и сердечнике якоря.

Каждая отдельная точка на поверхности сердечника якоря при вращении перемещается из под одного главного полюса под другой, при этом изменятся направление магнитного потока (под северным полюсом он направлен во внутрь якоря, а под южным полюсом наоборот наружу). В результате в теле якоря наводится ЭДС и создаются вихревые токи.

По подошве главных полюсов в результате зубчатой конструкции сердечника якоря магнитный поток распределяется неравномерно, большая часть магнитно силовых линий проходит там где под полюсом располагается зубец и значительно меньше силовых линий проходит через пазовую часть. Так как якорь вращается эти зоны неравномерного магнитного потока перемещаются по подошве полюса, наводя в сердечнике полюса ЭДС, которая и образует в сердечнике вихревые токи.

4. Добавочные потери обусловлены вторичными явлениями, такими как неравномерность распределения тока по сечению проводников обмотки якоря, воздействие коммутационных токов и токов в уравнительных соединениях.

Все имеющиеся потери вызывают нагрев электрических машин.

Электрические машины переменного тока

Электрические машины переменного тока подразделяются на два основных вида : асинхронные и синхронные. Принцип действия этих машин основан на использовании вращающего магнитного поля.