Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги»




НазваниеУчебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги»
страница7/14
Дата конвертации13.01.2013
Размер1.75 Mb.
ТипУчебно-методический комплекс
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14

6. ХАРАКТЕРИСТИКИ тяговых двигателей и ЭПС


6.1. Электромеханические характеристики на валу тягового двигателя


На электровозах, эксплуатируемых в настоящее время, установлены двигатели постоянного тока.

Теорию работы современных электровозов с тяговыми асинхронными и синхронными (бесколлекторные) двигателями и их характеристики в данной работе не рассматриваются.

Основные электромеханические характеристики тягового двигателя постоянного тока – это зависимости частоты вращения от тока , электромагнитного вращающего момента от тока и коэффициента полезного действия от тока .

Формирование этих функций определяется физическими процессами, происходящими в электрической машине. При протекании тока в цепи обмотки возбуждения возникает магнитный поток Ф (рис. 6.1).


wв
а) б)




в)




Рис.6.1. Схема питания двигателя: а) с последовательным возбуждением; б) с независимым возбуждением; в) параллельным возбуждением


Наличие проводников с током (обмоток якоря) в магнитном поле приводит к возникновению сил, приводящих якорь во вращение с частотой n, об/мин. По закону электромагнитной индукции за счёт перемещения обмоток якоря в магнитном поле в них находится ЭДС, значение которой зависит от частоты n и потока Ф.

,

где Се – конструктивная постоянная тягового двигателя.

Тогда напряжение, подводимое к двигателю, будет равно сумме ЭДС Е и падения напряжения в сопротивлении обмоток r:

,

где Iд – ток двигателя.

Отсюда можно получить выражение для частоты вращения двигателя

. (6.1)

Проанализируем полученное выражение. Падение напряжения мало по сравнению с напряжением , потому частота в основном зависит от подведённого напряжения и потока Ф. Поток в свою очередь зависит от тока возбуждения Iв, который равен току двигателя Iд.

Вид зависимости определяется кривой намагничивания: поток увеличивается с увеличением тока. При больших токах в связи с насыщением изменения потока происходят незначительно. Зависимости вращающего момента М и частоты n от тока двигателя IД –(электромеханические характеристики двигателя) (рис. 6.2) приводятся для неизменного напряжения, которое называется номинальным Uдн. Для электроподвижного состава магистральных железных дорог постоянного тока Uдн = 1500 В.

Электромагнитный вращающий момент зависит от тока двигателя и магнитного потока:

М = См·Ф Iд, (6.2)

где См – постоянная величина.

Из формулы (6.2) видно, что вращающий момент не зависит от подведенного напряжения.





Рис.6.2. Электромеханические характеристики тяговых двигателей с параллельным(а) и последовательным возбуждением (б)


Чтобы построить характеристику двигателя постоянного тока, необходимо установить, как изменяются частота вращения n и момент М в зависимости от тока при разных способах возбуждения двигателей. С увеличением нагрузки двигателя, например в случае преодоления подъема при неизменном напряжении U, будет возрастать и ток якоря, так как, чтобы преодолеть дополнительную нагрузку, двигатель должен развивать большую силу тяги, а следовательно, и мощность (как известно, P=UI).

Для двигателей с параллельным возбуждением можно считать, что ток возбуждения не изменяется с изменением нагрузки (см. рис. 6.1,в). Следовательно, не изменяется(почти) и магнитный поток. Так как сопротивление r обмотки, невелико, будет незначительно возрастать и падение напряжения Ir, при неменяющихся U и Ф. Это значит, что частота вращения двигателя с параллельным возбуждением при увеличении нагрузки несколько уменьшается (рис. 6.2, а), а вращающий момент возрастает пропорционально увеличению тока, что графически изображается прямой линией, проходящей через начало координат.

Примерно такие же характеристики будут иметь двигатели с независимым возбуждением (см. рис. 6.1,б), если не изменяется ток возбуждения.

Рассмотрим те же характеристики для двигателя с последовательным возбуждением (см. рис. 6.1, а). У такого двигателя магнитный поток зависит от нагрузки, так как по обмотке возбуждения проходит ток якоря. Частота вращения якоря, как видно из формулы (6.1), обратно пропорциональна потоку и при увеличении тока якоря I, а значит, и магнитного потока Ф резко уменьшается (рис. 6.2, б). Вращающий момент двигателя, наоборот, резко возрастает, так как одновременно увеличиваются ток якоря и зависящий от него магнитный поток возбуждения.

В случае небольших нагрузок магнитный поток возрастает пропорционально току, а вращающий момент, как это следует из формулы (6.2), пропорционально квадрату тока якоря. Если нагрузка увеличится значительно, ток двигателя возрастет до такой степени, что наступит насыщение его магнитной системы. Это приведет к тому, что частота вращения двигателя будет снижаться уже в меньшей степени. Но тогда начнет более интенсивно возрастать ток, а значит, и потребляемая из сети мощность. При этом скорость движения поезда несколько стабилизируется. Можно сказать, что при насыщении магнитного поля скорость почти не зависит от тока двигателя.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения имеют и другие преимущества по сравнению с двигателями параллельного возбуждения. Создать двигатели с абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно. Вследствие различия характеристик тяговые двигатели, установленные на одном электровозе, при работе воспринимают неравные нагрузки. Более равномерно нагрузки распределяются между тяговыми двигателями последовательного возбуждения, из-за того, что они имеют мягкую тяговую характеристику.

Таким образом, мы отметили ряд преимуществ, обеспечиваемых мягкой характеристикой двигателя последовательного возбуждения. Как видим, двигатели последовательного возбуждения обладают множеством положительных свойств. Но они имеют и весьма существенный недостаток — электровозы с двигателями последовательного возбуждения склонны к буксованию, иногда переходящему в разнос. Этот недостаток особенно резко проявился после того, когда масса поезда стала ограничиваться не мощностью тяговых двигателей, а расчетным коэффициентом сцепления. Жесткая характеристика в значительно большей мере способствует прекращению буксования, так как в этом случае сила тяги резко снижается даже при небольшом скольжении и имеется больше шансов на восстановление сцепления. К недостаткам тяговых двигателей последовательного возбуждения относится также то, что эти двигатели не могут автоматически переходить в режим электрического торможения.


6.2. Электромеханические характеристики тягового двигателя, отнесённые к ободам колёс


Основные характеристики – зависимость скорости движения , силы тяги Fд и КПД от тока двигателя Iд. Функции получают из рассмотренных функций , путём пересчёта. Скорость движения поезда υ, км/ч связана с частотой вращения двигателя п, об/мин соотношением



или

,

где D – диаметр колёс колёсной пары, м;

μ – передаточное отношение зубчатой передачи (редуктора).

Зависимость или скоростная характеристика может быть получена по формуле, аналогичной (6.1),

, (6.3)

где .

Сила тяги Fкд связана с вращающими моментами Мк соотношением

.

Вращающий момент Мк образуется вращающим моментом на валу двигателя М и больше его в μ раз. Без учёта потерь в зубчатой передаче будем иметь

.

Подставив из (6.2) значение момента М, получим выражение для работы электротяговой характеристики

. (6.4)

Как следует из сказанного, скоростная характеристика подобна , а электротяговая характеристика подобна .


6.3. Характеристики тягового двигателя при регулировании скорости


Анализируя формулу скорости (6.3) можно сказать, что скорость движения поезда υ может регулироваться путём изменения напряжения UД, подводимого к тяговому двигателю, изменения сопротивления цепи тягового электродвигателя r и ослаблением магнитного потока Ф, которое осуществляется путем шунтирования обмотки возбуждения (см.рис.6.3).




В результате регулирования изменяются характеристики двигателя, которые могут быть рассчитаны при новых значениях напряжения и магнитного потока.

На электровозах постоянного тока изменение напряжения двигателя осуществляется изменением схемы включения тяговых двигателей и введением резистора (реостата) в цепи двигателей.

При формировании схемы включения электродвигателей различают последовательное соединение – С, последовательно-параллельное – СП и параллельное – П. Например, для восмиосного электровоза будем иметь при соединении – С Uд=3000/8=375В, при СП - Uд=3000/4=750В и при П - Uд=3000/2=1500В(рис.6.4).

Рис. 6.4 Схема группировок тяговых двигателей




Изменением сопротивления реостата r (см. рис. 6.3)добиваются более плавного регулирования напряжения, что важно при пуске электровоза.

На электровозах переменного тока используют только параллельное соединение двигателей, а напряжение меняют путём переключения отпаек

понизительного трансформатора(рис. 6.5).


Рассмотрим изменение характеристик двигателя при изменении напряжения. Если Uд= Uд1, то скорость

. (6.5)

При Uд= Uд2, и том же магнитном потоке Ф

.

Отношение скоростей

.

При выведенных реостатах и, следовательно, малом значении r:

.

Скорость движения при одном и том же токе линейно зависит от напряжения на двигателе.

Таким образом, изменение напряжения изменит скоростную характеристику (рис. 6.6,а); электротяговая характеристика останется прежней, поскольку сила тяги Fкд (см. 6.4) на зависит от напряжения. Тяговая характеристика также изменится (рис. 6.6,б).

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   ...   14

Похожие:

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Статистика
Охватывает грузы, которые выданы грузополучателям, переданы на другие виды транспорта, новостройки, линии другой ширины колеи, иностранные...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине дс. 02. 1
Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. 02 “Экологическая анатомия растений” составлен в соответствии с требованиями Государственного...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 07. «Геология» как часть образовательной программы является совокупностью учебно-методических материалов, способствующих
Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 07. «Геология» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Иностранные языки
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительная механика
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Инженерная геология
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине История железнодорожного
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительные конструкции
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Строительная механика
...

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Электрические железные дороги» iconУчебно-методический комплекс по дисциплине Внешнеэкономическая деятельность
...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница