1.6. Электромеханические характеристики тяговых двигателей

На всех серийных электровозах установлены тяговые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. Под электромеханическими характеристиками понимают зависимость вращающего момента, частоты вращения якоря и коэффициента полезного действия (кпд) ТД от тока.

Полный вращающий момент двигателя складывается из вращающих моментов, созданных многими парами проводников, лежащих на якоре под разнополярными главными полюсами (рис.6). Совокупность пар сил, создаваемых всеми проводниками, называют вращающим моментом двигателя Мд.

Так как сила выталкивания f проводников якоря из магнитного поля полюсов зависит от тока в этих проводниках и магнитного потока полюсов Ф, то

Мд = см I Ф

Где: I – ток якоря

см – постоянный (для каждого типа двигателя) коэффициент, учитывающий

число полюсов, число проводников обмотки якоря и другие параметры

машины

Как видно вращающий момент двигателя не зависит от напряжения на нем. Зависимость момента Мд от тока I приведены на рис.7 и 8. Поскольку магнитный поток Ф у двигателя последовательного возбуждения также зависит от тока, то кривая, соответствующая формуле Мд = см I Ф при больших значениях тока уходит вверх (вращающий момент резко возрастает) – это одно из наиболее ценных качеств двигателя с последовательным возбуждением. Кривая уходила бы вверх еще резче, ели бы при больших токах не наступало магнитного насыщения магнитопровода двигателя, вследствие чего с дальнейшим ростом тока магнитный поток возрастает слабее. Соотношение значений Fк и I называют электромеханической характеристикой силы тяги электровоза на ободах колес.

Рассмотрим зависимость частоты вращения якоря ТД от других факторов, которые могут изменяться по воле машиниста. Из курса предмета «Основы электротехники» известно соотношение

Uк – I rд

n = ─────────

см ∙ Ф

где: n – частота вращения якоря

Uк – напряжение, подведенное к двигателю

rд – сопротивление обмоток двигателя

см – постоянный (для каждого типа двигателя) коэффициент

Из формулы следует, что частоту вращения якоря ТД можно регулировать двумя способами: изменением напряжения и изменением магнитного потока полюсов Ф. Напряжение повышается изменением коэффициента трансформации путем переключения выводов вторичной (или первичной) обмотки трансформатора. Однако следует отметить, что в период пуска к двигателю должно быть подведено пониженное напряжение.

Практически к ТД в начале пуска подводится напряжение 18 – 50 В (в зависимости от серии электровоза). При таком напряжении ток, вращающий момент двигателей и сила тяги электровоза достаточны для трогания с места электровоза и небольшого числа головных вагонов поезда. Постепенно повышая напряжение на ТД (переход на более высокие позиции), машинист увеличивает силу тяги электровоза, что приводит к началу движения всего состава.