1.2 Регулирование скорости вращения тэд

В качестве тяговых двигателей на электровозе ВЛ80^С применяются тяговые двигатели с последователь­ным возбуждением, так как при пуске они создают самый большой пус­ковой вращающий момент, что необходимо для трогания поезда с места. При пуске ТЭД с последовательным возбуждением весь значительный пусковой ток якоря I_Я протекает по обмотке возбуждения и создает боль­шой магнитный поток Ф_дв, в результате которого двигатель создает боль­шой вращающий момент М_вр, который определяется по формуле

М_вр = С I_Я Ф_дв, (1)

где С — постоянный коэффициент двигателя, который зависит от его конструктивных особенностей (от числа пар полюсов, от числа про­водников якорной обмотки и др.).

Скорость движения электровоза пропорциональна частоте враще­ния п тягового двигателя, которая в свою очередь зависит от напряже­ния на зажимах двигателя U_дв, от величины магнитного потока от тока якоря I_Я и выражается формулой

п = (U_дв - I_Я R_дв)/ С · Ф_дв, (2)

где R_дв — сопротивление обмоток двигателя, Ом.

Из формулы (2) видно, что скорость вращения якоря ТЭД можно регулировать двумя способами: изменением величины подводимого к ТЭД напряжения U_дв и изменением величины магнитного потока Ф_дв.

1-й способ на электровозах ВЛ80^С реализован таким образом, что изменение напряжения на ТЭД производится за счет переклю­чения главным электровозным контроллером (ЭКГ-8Ж) секций на вторич­ной обмотке тягового трансформатора (33 позиции). При этом каж­дая следующая позиция повышает (при наборе) или уменьшает (при сбросе) напряжение ТЭД на 36,25 В.

2-й способ на электровозах ВЛ80^С реализован с помощью фехралевых резисторов ослабления возбуждения, которые специаль­ными контакторами подключают параллельно обмоткам возбуж­дения ТЭД. В результате часть тока якоря (рис. 2, а) проходит мимо обмоток возбуждения каждого ТЭД, что приводит к умень­шению тока I_В в обмотках возбуждения и к уменьшению их маг­нитного потока Ф_дв, что выражается следующей формулой

Ф_дв ⁼ I_В ·W/R_магн (3)

где W — число витков обмотки возбуждения;

R_магн — магнитное сопротивление двигате­ля, зависит от конструк­тивных особенностей его магнитной системы.

Из-за уменьшения Ф_дв в якорных обмотках про­исходит уменьшение противоЭДС Е_дв в соответст­вии с формулой

Е_дв = С п Ф_дв. (4)

Из-за уменьшения Е_дв в якорных обмотках броском увеличива­ется ток якоря I_Я в соответствии с формулой

I_Я = (U_дв - Е_дв) / R_дв (5)

За счет увеличения тока якоря I_я увеличивается вращающий момент двигателя М_вр (формула 1) так как увеличение тока якоря I_я происходит в большей степени, чем уменьшение магнитного потока двигателя Ф_дв.

За счет увеличения вращающего момента М_вр в тяговых двигателях происходит увеличение силы тяги электровоза, что приводит к увеличению скорости движения. Одновременно увеличивается потребление электроэнергии из контактной сети в виде увеличения тока в первичной обмотке тягового трансформатора.

После набора позиций или включения ступени ослабления возбуждения для ТЭД за счет увеличения тока якоря увеличивается вращающий момент ТЭД, в результате чего сила тяги электровоза и скорость его движения также возрастают. При этом из-за увеличения числа оборотов якорей ТЭД увеличивается действие противоЭДС в якорных обмотках. В результате ток якоря будет плавно уменьшаться до тех пор, пока не наступит равномерное движение, но уже с большей скоростью, чем до набора позиции или включения ослабленного возбуждения (справедливо для неизменного профиля) пути.

При включении режима ослабления возбуждения уменьшение Ф_дв всегда происходит в меньшей степени, чем увеличение тока якоря I_я (рис. 2, б), это объясняется явлением насыщения сердеч­ников главных полюсов ТЭД.

Степень регулирования тока возбуждения характеризуется коэф­фициентом регулирования возбуждения β, который представляет собой отношение тока возбуждения I_ов при ослабленном возбуж­дении (когда параллельно обмотке возбуждения ТЭД контакто­ром ослабления возбуждения подключен резистор ослабле­ния возбуждения R_ов) к току возбуждения I_нв (при нормальном возбуждении ТЭД), при одном и том же токе в обмотке якоря:

β = I_ов / I_нв = R_ов /(R_в + R_ов),

где R_в — сопротивление обмотки воз­буждения;

R_ов — сопротивление резистора ослабления возбужде­ния;

I_ов — ток через обмотку возбуждения при работе ТЭД в режи­ме ослабления возбуждения;

I_нв — ток через обмотку возбуждения при работе ТЭД в режиме нормального возбуждения.

На электровозах ВЛ80^С применяют три ступени ослабления воз­буждения ТЭД: ОП1 — 70 %; ОП2 — 52 %; ОП3 — 43 %.

Степень ослабления возбуждения в % показывает, какая часть тока якоря идет по обмотке возбуждения.

Применять режим ослабления возбуждения можно, если значе­ние тока якоря I_Я ТЭД не превышает тока часового режима (для НБ-418К6 I_ч = 880 А), чтобы не перегреть изоляцию ТЭД.