Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет механической характеристики тягового электродвигателя электрической трансмиссии транспортного средства

Расчет механической характеристики тягового электродвигателя электрической трансмиссии транспортного средства

В работе представлен расчет предельной механической характеристики тягового электродвигателя в составе электрической трансмиссии транспортного средства на примере типового автомобиля С класса. Указаны параметры необходимые для проведения расчета предельной механической характеристики. В статье приведены основные типы, используемых в настоящее время, электрических двигателей в качестве тяговых приводов, применяемых в электрических трансмиссиях: коллекторный двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, вентильный двигатель с самовозбуждением и вентильный двигатель с независимым возбуждением. Отмечены их главные достоинства и недостатки с точки зрения применения в качестве тягового электрического двигателя. В работе указаны силы, действующие на транспортное средство, на основе которых составлено уравнение тягового баланса.

При проектировании транспортного средства, не зависимо от типа привода, который приводит его в движение, всегда задаются определенными технико-эксплуатационными показателями. Задачей силовых агрегатов является обеспечение их выполнения. Основными эксплуатационными показателями, влияющими на выбор силовых агрегатов являются: полный вес транспортного средства G; геометрические параметры транспортного средства; количество ведущих колес n; номинальная скорость передвижения Vном; номинальный преодолеваемый подъем iном; номинальная сила тяги Fном; максимальная скорость передвижения Vмакс; предельный преодолеваемый подъем iпр; максимальная сила тяги Fмакс; мощность энергетической установки P [1].

Необходимо учитывать, что данные эксплуатационные показатели должны обеспечиваться при допустимом нагреве силовых агрегатов тяговой системы, заданном удельном расходе энергии и энергетической эффективности.

Базируясь на эксплуатационных параметрах можно определить энергетические и силовые характеристики привода. Стоит оговориться, что в силу мобильности, любое автономное транспортное средство обладает определенными ограничениями по мощности. Так максимальная мощность двигателя внутреннего сгорания, генератора, аккумуляторной батареи ТС всегда определенная величина. По этой причине предельная тяговая характеристика ТС должна соответствовать постоянству мощности [2]. Реализуемая мощность ТС равна произведению силы тяги на скорость, соответственно тяговая характеристика транспортного средства в идеальном случае соответствует закону равноплечей гиперболы [3].

Типы тяговых электрических двигателей

В качестве тягового двигателя в настоящее время применяются практически все типы электрических машин. Каждый из типов электрических машин обладает своими достоинствами и недостатками. Поэтому нельзя с полной уверенностью говорить о том, что какая-либо электрическая машина является предпочтительной в качестве тягового электродвигателя в составе электрической трансмиссии. Можно выделить основные типы электрических машин применяемых в качестве тяговых двигателей:

– Коллекторный двигатель постоянного тока обладает многими достоинствами. У него высокая перегрузочная способность, широкий диапазон регулирования скорости за счет практически линейных регулировочных характеристик и возможности ослабления магнитного потока, простота и легкость управления. Но все достоинства перекрывает наличие механического щеточноколлекторного узла, что негативно сказывается на надежности и долговечности.

– Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, при наличии современной системы управления, практически не уступает по регулирующим свойствам двигателю постоянного тока. По надежности, долговечности и массогабаритным показателям, асинхронный двигатель превосходит вышеупомянутый двигатель постоянного тока. Он обладает высокой технологичностью изготовления и низкой себестоимостью. Но несколько проигрывает по массогабаритным показателям вентильным индукторным двигателям и значительно проигрывает по массогабаритным показателям синхронным двигателям с постоянными магнитами. Кроме того, он имеет сложности с отводом тепла от ротора, в котором присутствуют достаточно большие потери.

– Синхронный двигатель с постоянными магнитами обладает высоким КПД (свыше 90 %), высокой перегрузочной способностью, наилучшими массогабаритными показателями, широким диапазоном регулирования скорости и момента, жесткими механическими характеристиками. Существенным недостатком является наличие постоянным магнитом из редкоземельных материалов, они сложны в монтаже, хрупки и ограничивают перегрев машины. По этой причине данные машины относительно дорогие и сложные в производстве. Так же из-за низкой индуктивности статорных обмоток необходимо применять специальные технические решения.

– Вентильный реактивный двигатель с самовозбуждением очень прост, технологичен и дешев. ВИД обладает высокой перегрузочной способностью, широким диапазоном регулирования скорости и момента, высоким КПД в широком диапазоне изменения нагрузки и скорости, хорошими теплоотводными свойствами. Обладает тяговой механической характеристикой. К недостаткам следует отнести пульсации момента, обусловленные двойственной зубчатостью магнитной системы и необходимость специального силового преобразователя.

– Вентильный реактивный двигатель с независимым возбуждением обладает многими достоинствами ВИД с самовозбуждением, и обладает малыми пульсациями момента. К недостаткам следует отнести: необходимость специальных подшипников, исключающих замыкание магнитного потока по ним, так же он довольно сложен в изготовлении из-за наличия обмотки возбуждения.

Важным преимуществом вентильного реактивного двигателя является то, что он обладает тяговой механической характеристикой, характеристикой постоянной мощности. Несомненно, другие типы двигателей, например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, синхронный двигатель на постоянных магнитах, могут реализовать заданную характеристику. Но при их применении скорее всего придется использовать электрическую машину завышенной мощности, как это сделано в автомобилях Tesla, где используется асинхронный двигатель. Это несомненно приведет к ухудшению массогабаритных показателей системы электропривода.

Тяговый расчет транспортного средства

В силу вышеизложенного одной из первоочередных задач, ставящихся перед проектировщиками, является определение мощности силовых агрегатов и предельной тяговой характеристики ТС.

Можно построить предельную тяговую характеристику. Для этого необходимо определить ключевые точки, которые задаются тремя характерными участками (рис. 1).

Рисунок 1 – Предельные тяговые характеристики транспортного средства

Отрезок AB характеризует максимальное тяговое усилие. Точка B определяет граничную скорость максимального тягового усилия. Точка D определяет наибольшее тяговое усилие при максимальной скорости. Участок BD определяется выбранной мощностью автономной установки. Точка C определяется максимальным тяговым усилием при номинальном угле подъема и номинальной скорости. Точка C предопределяет энергетическую эффективность системы. В этой точке система привода должна реализовать максимальный КПД. Поэтому номинальная скорость должна соответствовать скорости преобладающей при заданных эксплуатационных условиях.

Испытательные ездовые циклы

В настоящее время для всех ТС производится измерение расхода топлива (для транспортных средств с ДВС) или запаса хода (для электрических транспортных средств). Рассмотрим расчет тяговой характеристики электродвигателя электромобиля или автомобиля с комбинированной энергетической установкой. В данном случае обязательно нужно ориентироваться на испытательные ездовые циклы. Ездовые циклы формируются на основе статистического анализа езды. Используя их можно определить основные параметры движения. Также можно проверить соответствие силовых и мощностных характеристик АТС реальным условиям.

Читать еще:  406 двигатель газель низкое давление масла

В европейской методике использовался ездовой цикл NEDC (New European Driving Cycle) (рис. 2, а). В США использовались два ездовых цикла: FTP-75 (Federal Test Procedure) (рис. 2, в) и HWFET (HighWay Fuel Economy Test) (рис. 2, г). В Японии используется методика JC08 (рис. 2, б). К сожалению, данные методики устарели и не соответствуют современному характеру движения. Это связанно с тем, что количество транспортных средств на автомобильных дорогах продолжает неуклонно расти. А значит величины ускорения, средние и максимальные скорости, сама последовательность режимов движения изменяется. К тому же используемые ездовые циклы не предполагалось использовать для тестирования электромобилей и автомобилей с комбинированной энергетической установкой.

Рисунок 2 – Испытательные ездовые циклы: а – NEDC; б – JC08; в – FTP-75; г – HWFET

В прошлом году был представлен единый общемировой ездовой цикл WLTC (Worldwide harmonized Light vehicles Test Cycles) (рис. 3), который имеет подразделение на три класса, в зависимости от мощности АТС:

– 1-й класс: не более 22 кВт/т;

– 2-й класс: свыше 22 кВт/т, но не более 34 кВт/т;

– 3-й класс: свыше 34 кВт/т.

WLTC наилучшим образом соответствует современным критериям движения транспорта как в городе, так и на трассе. И так как данный цикл основан на основе статистического анализа действующего трафика, то можно утверждать, что при разработке АТС нужно основываться на испытательном ездовом цикле. Мощностные и тяговые характеристики транспортного средства должны позволять выполнить WLTC.

Рисунок 3 – Испытательный ездовой цикл WLTC: а – цикл для 1 класса; б – цикл для 2 класса; в – цикл для 3 класса

При создании электромобиля или автомобиля с комбинированной энергетической установкой, одной из задач является установление совокупности взаимосвязей между тяговым электроприводом и заданными тягово-динамическими характеристиками АТС.

Рисунок 4 – Механическая и нагрузочные характеристики тягового электропривода

В результате была получена механическая характеристика, которая позволяет проектировать электрическую машину с помощью современных программных комплексов.

В результате была предложена методика тягового расчета автомобиля с электрической трансмиссией базирующаяся на ездовом цикле. Рассчитана предельная механическая характеристика тягового электропривода, которая удовлетворяет требованиям WLTC для соответствующего класса автомобиля. Были рассчитаны характерные точки предельной механической характеристики. Был осуществлен расчет для типового городского автомобиля C класса.

Перечень ссылок

1. Радионов, А.А. Математическая модель движения автомобиля / А.А. Радионов, А.Д. Чернышев // Инновационный транспорт. – 2015. – № 4 (18). – С. 69–73.
2. Сташинов, Ю.П. Об оптимальной тяговой характеристике привода рудничного электровоза и путях ее реализации / Ю.П. Сташинов, А.С. Семенчук, Д.В. Волков // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2008. – № 7. – С. 354–358.
3. Аналитическое моделирование тяговой характеристики электромобилей и автомобилей с комбинированной энергетической установкой / В.И. Строганов, В.Н. Козловский, А.Г. Сорокин, Л.Н. Мифтахова // Вестник Казанского технол. ун-та. – 2014. – № 7. – С. 107–112.
4. Основы электрического транспорта / М.А. Слепцов, А.В. Прокопович, Т.И. Савинова, В.Д. Тулупов. – М.: Издат. центр «Академия», 2006. – 464 с.
5. Сташинов, Ю.П. Тяговый привод шахтного аккумуляторного электровоза на базе двигателей с независимыми обмотками возбуждения / Ю.П. Сташинов // Горный информационноаналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2009. – № 12. – С. 210–215.

Что такое тяговая характеристика тягового двигателя

Тягу и электрическое торможение электропоезда ЭР200 обеспечивают двухвагонные секции (МТ + М). Тяговые двигатели каждой пары моторных вагонов соединяют в пределах секции либо последовательно (С), либо последовательно-параллельно (СП). Во втором случае восемь тяговых двигателей секции соединены в две параллельные цепи по четыре двигателя в каждой.

Характеристики тяговых двигателей. Рабочие характеристики секции определяются основными рабочими (электромеханическими)

характеристиками тягового двигателя, отнесенными к ободу колес моторного вагона («скорость—ток», «сила тяги—ток» и «к. п. д. — ток»), при полном и ослабленном возбуждении, последовательном и последовательно-параллельном соединении (расчетных напряжениях на коллекторе 375 и 750 В), диаметре колеса 950 мм и передаточном числе 2,35.

В основу приведенных на рис. 9 характеристик тягового двигателя положены данные испытаний на стенде первых выпущенных заводом двигателей 1ДТ-001.

Тяговые и токовые характеристики секции. На основании характеристик тягового двигателя построены тяговые н токовые характеристики двухвагонной секции электропоезда ЭР200 (рис. 10 и 11). Чтобы получить тяговые характеристики всего электропоезда, требуется умножить полученные на рис. 10 и И значения силы тяги и тока секции на число тяговых секций в составе поезда (на 3 в восьмивагонном либо на 6 в 14-вагонном поезде). Пусковая сила тя-

Рис. 9. Характеристики тягового электродвигателя 1ДТ-001 на ободе колеса при расчетных напряжениях на коллекторе 750 и 350 В

Рис. 10. Тяговые характеристики секции (МТ+М) электропоезда ЭР200 при

с/э = 3000 В, р:=2,35, £)=950 мм

ги (огибающая тяговых характеристик) показана на рис. 10 при пусковом токе тягового двигателя 400 А. При данном токе, как было установлено тягово-энергетическими испытаниями, обеспечиваются требуемые тяговые показатели (путь и время разгона до наибольшей скорости, средняя техническая скорость движения на расчетном перегоне) восьмивагонного электропоезда ЭР200 с тремя двух-вагонными тяговыми секциями. Для поезда, состоящего из большего числа тяговых секций, пусковой ток следует корректировать в зависимости от фактических условий электропитания. Дело в том, что независимо от суммарной токовой нагрузки контактной сети напряжение на токоприемниках электропоезда не должно быть ниже 2,8 кВ (если пусковой ток тягового двигателя 400 А, суммарная нагрузка контактной сети равна 2,4 кА при восьмивагонном и 4,8 кА при 14-вагонном электропоезде).

Тяговые и тормозные расчеты ведут для нормального заполнения вагонов электропоезда ЭР200 (занято 100% мест для сидения). Во время разгона электропоезда тиристорная система регулирования выполняет плавное бесступенчатое изменение возбуждения тяговых двигателей от ПП до ОП20% при соединении двигателей С или СП, не фиксируя промежуточные значения возбуждения. На рис. 10 штриховыми линиями показаны огибающие кривые

тяговых характеристик при часовом токе тяговых двигателей 300 Л и продолжительном 320 Л.

Сравним тяговые характеристики высокоскоростного электропоезда ЭР200 с тяговыми характеристиками пригородных электропоездов ЭР2 п ЭР22В, имеющих максимальную скорость движения 130 км/ч, но развивающих в 2 раза большее ускорение при пуске ив 1,5 раза большее среднее ускорение при разгоне до скорости 60 км/ч (рис. 12). Эти электропоезда имеют разные массы, поэтому особенности их тяговых характеристик (сходство или различие) приходится оценивать не по абсолютному значению силы тяги на ободе колес, а по относительному приходящемуся па единицу массы поезда брутто.

Читать еще:  Газель с крайслеровским двигателем расход масла

Из рис. 12 видны специфические тяговые преимущества пригородных электропоездов в диапазоне низких скоростей и междугородного электропоезда ЭР200 в зоне высоких скоростей. Для более полного сопоставления тяговых свойств электропоездов различного назначения следует учитывать также характер кривой сопротивления движению.

Тормозные характеристики. Из рис. 13 видно, что при торможении от 200 до 114 км/ч в процессе плавного регулирования возбуждения тяговых двигателей от 23 до 65% тормозная сила секции возрастает от 50 до 80,8 кН. Далее до скорости 35 км/ч тормозная сила поддерживается равной 89,2 кН при постоянном возбуждении двигателей (100%) и плавном межступенчатом регулировании сопротивления тормозного реостата. При скорости, равной примерно 35 км/ч, истощающийся электрический тормоз автоматически замещается электропневматическнм.

Тяговые характеристики электроподвижного состава

Понятие о тяговых характеристиках.В тяговых рас­четах удобно пользоваться тяговой характеристикой подвижного состава.

Зависимость между, силой тяги подвижного состава и его скоростью FЛ ( v) на той или иной ступени регулирования и соответствующих ей параметрах схемы включения двигателя называется тяговой характе­ристикой подвижного состава.

Построение тяговых характеристик. Тяговую характе­ристику FЛ ( v)(рис. 9) строят на основании электромеха­нических характеристик двигателя на ободе, колеса v(I) и F(I). Скорость переносят без изменения, а силу тяги подвижного состава определяют по формуле

где zм число ведущих осей в подвижном составе.

Необходимо строить эти характеристики дли всех сту­пеней регулирования, применяемых на данном подвижном составе.

Тяговые характеристики могут иметь различный вид в зависимости от типа двигателей и системы тяги. На практике в основном используются падающие тяговые характеристики, т. е. с увеличением скорости сила тяги снижается. Но степень ее снижения может быть различна у разных двигателей. Она характеризуется коэффициен­том жесткости

Знак минус введен потому, что падающая характерис­тика удовлетворяет неравенству .

Характеристики, у которых сила тяги резко снижается с увеличением скорости, т. е. с высоким коэффициентом жесткости ( ) называют­ся жесткими.Жесткой харак­теристикой обладает двигатель постоянного тока параллель­ного возбуждения. Характерис­тики, у которых скорость резко изменяется с изменением силы тяги, т. е. с низким коэффици­ентом жесткости , называются мягкими. К ним относятся характеристики двигателя пос­тоянного тока последовательного возбуждения.

Рис. 9. Тяговая характеристика подвижного состава

В боль­шинстве случаев для целей тяги наиболее благоприят­ными являются мягкие тяго­вые характеристики.

Наибольшая допустимая нагрузка тягового двигателя ограничивается его механи­ческой прочностью, устойчи­вой коммутацией и опроки­дывающим моментом. Для каждого двигателя при опре­деленной схеме его включения установлен наибольший допустимый ток Iп max, вышекоторого двигатель нагру­жать нельзя. Этому току соответствует максимальная сила тяги F л max. Ограничение тяговой характеристики по условию максимальной на­грузки двигателя представлено на рис. 9 линией 1.

Наибольшая допустимая сила тяги по условиям сцепления

Ограничение силы тяги по сцеплению изображено линией 2 на рис. 9.

Наивысшая точка тяговой характеристики (точка 0′) будет соответствовать тому из рассмотренных ограниче­ний, которое дает меньшую силу тяги. Для рельсового транспорта в большинстве случаев наибольшая допусти­мая сила тяги определяется условиями сцепления. При этом боксование колес является как бы своеобразной защитой тяговых двигателей, не допускающей их пере­грузки.

Тяговые характеристики имеют ограничение также по наибольшей допустимой скорости движения, которая явля­ется конструкционной скоростью Vконстр. Эта скорость определяется прочностью тягового двигателя и конструк­тивными качествами всего подвижного состава. На рис. 9 ограничение по наибольшей допустимой скорости представлено линией 3.

Тяговые характеристики двигателей различных систем возбуждения.Тяговые характеристики двигателей различ­ных систем возбуждения представлены на рис. 10.

Как видно из тяговой характеристики двигателя последо­вательного возбуждения (кривая 1) в зоне малых скоростей сила тяги при увеличении скорости резко падает. При дальнейшем увеличении скорости сила тяги изменяется незначительно, т. е. тяговая характеристика становится мягкой.

Тяговая характеристика двигателя параллельного воз­буждения (кривая 2) жесткая и близка к прямой линии. При некоторой скорости она пересекает ось абсцисс и продолжается в область отрицательных (тормозных) сил. Кривая 3 изображает тяговую характеристику двигателя согласно-смешанного возбуждения.

Рис. 10. Тяговые характеристики двигателей

Дата добавления: 2017-03-12 ; просмотров: 2909 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

0сновные технические данные и характеристики тяговых двигателей

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

§ 16. 0сновные технические данные и характеристики тяговых двигателей

В отличие от большинства электрических машин общепромышленного назначения тяговые двигатели работают в самых разнообразных эксплуатационных условиях и режимах. Так, двигатель подвержен значительным динамическим усилиям, воздействующим на него со стороны пути. Наибольшее динамическое воздействие испытывает двигатель, если он опирается непосредственно на ось движущейся колесной пары (опорно-осевое подвешивание) .

При опорно-рамном подвешивании, которое применено на электровозе ЧС2Т, динамические усилия, воспринимаемые двигателем, существенно ниже. Тем не менее даже в этом случае уровень динамических ускорений тяговых двигателей, жестко закрепленных на раме тележки, достигает l,25g (д — ускорение земной силы тяжести).

Условия работы тяговых двигателей усложняются также вследствие изменения в широком диапазоне температуры, влажности воздуха, отсутствия возможности полностью исключить попадание в машину снега, влаги, пыли.

Резкие колебания напряжения на зажимах тягового двигателя, широкие пределы изменения нагрузки и частоты вращения якоря, особенно при нарушении условий сцепления колес с рельсами, ограниченные габариты размещения при ширине колеи 1520 мм и диаметре колес 1250 мм наряду с указанными выше особенностями работы электровоза необходимо учитывать при проектировании, изготовлении и эксплуатации тяговых электрических машин.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, допускающие большие перегрузки и устойчиво работающие при резких колебаниях напряжения в контактной сети. Кроме того, при двигателях с последовательным возбуждением обеспечивается незначительное расхождение нагрузок в параллельных цепях. Поэтому подавляющее большинство современных тяговых двигателей постоянного тока, в том числе и на электровозе ЧС2Т, имеет последовательное возбуждение.

Читать еще:  Что проверяется при компьютерной диагностике двигателя

Основные технические данные тягового двигателя АЕ4846с1Т, установленного на электровозе ЧС2Т, следующие (для сравнения

приведены также данные тягового двигателя АЬ4846еТ эл воза ЧС2):

Мощность, кВт . . •. •. 770 700

Ток якоря, А. 545 495

Частота вращения якоря, об/мин. 665 680

Мощность, кВт . 68« 618

Ток якоря, А. 480 435

Частота вращения якоря, об/ыпн . 705 720

Максимальная частота вращения якоря, об/мин . 1230 1230

Номинальное напряжение на коллекторе, В . . 1500 1500

Количество охлаждающего воздуха, м3/с . . . 2,0 2,0

Масса двигателя, кг. 5250 5250

Сопротивление обмоток при 20°С. Ом:

якоря . 0,032 0,0362

дополнительных полюсов. 0,0127 0,0139

главных полюсов. 0,0232 0,0269

обмоток якоря . В В

катушек главных и дополнительных полюсов . Р р

При напряжении на коллекторе 1500 В изоляция между то-коведущими частями двигателя и корпусом рассчитана на напряжение контактной сети, т. с. на 3000 В. При испытаниях изоляция обмоток тягового двигателя должна выдержать напряжение 9400 В в течение 1 мни.

Как следует из приведенных данных, мощность тягового двигателя электровоза ЧС2Т на 10% превышает мощность тягового двигателя, установленного на электровозе ЧС2. Необходимость повышения мощности вызвана требованиями эксплуатации, прежде всего увеличением числа вагонов скоростных экспрессов с максимальной скоростью движения 160 км/ч. Как известно, число Вагонов поезда «Аврора» на линии Москва—Ленинград при электровозе ЧС2 не может быть больше десяти по условиям нагревания тяговых двигателей. Использование электровозов ЧС2Т позволяет, как показали испытания, увеличить число вагонов до 12.

Повышение мощности двигателя достигнуто практически без изменения конструкции машины путем некоторого увеличения сечения меди обмоток якоря и катушек полюсов. Однако при этом размеры паза не изменены, уменьшена толщина изоляции, благодаря чему улучшен отвод тепла от обмоток к сердечнику.

Отличительной особенностью тягового двигателя АЬ4846с1Т является применение шихтованных вставок между сердечниками полюсов и корпусом остова; выполнение сердечника дополнительного полюса из листовой стали и установка диамагнитных прокладок под сердечник дополнительного полюса. Все это спо-

собствует повышению коммутационной устойчивости тяговых двигателей при неустановившихся режимах. Учитывая, что для надежной работы тяговых машин коммутация при переходных режимах имеет решающее значение, а также то, что шихтованные вставки впервые применены на тяговых двигателях постоянного тока, рассмотрим подробнее работу двигателей в этих режимах.

Основной магнитный поток Ф, создаваемый обмотками главных полюсов, при установившемся режиме зависит от магнитодвижущей силы, которая при последовательном возбуждении прямо пропорциональна току якоря. В переходных режимах, вызываемых резкими колебаниями напряжения в сети, нарушением и восстановлением контакта токоприемника с проводом, прекращением боксования, переключениями в схеме и т. д., происходит изменение тока и соответственно потока. Как известно, изменяющийся магнитный поток, пронизывающий магпнтопровод, индуктирует в нем электродвижущую силу (э. д. с), которая вызывает вихревые токи. Последние стремятся воспрепятствовать изменениям, которые их вызывают. Следовательно, собственное поле вихревых токов старается ослабить изменение основного магнитного поля, что при переходном режиме проявляется в размагничивающем действии вихревых токов. В тяговом двигателе это вызывает запаздывание изменения магнитного потока относительно изменения тока, что сопровождается броском тока, в ряде случаев значительно превышающим установившееся значение. Коммутация двигателей осложняется из-за бросков тока и вследствие влияния вихревых токов па поток дополнительных полюсов.

Магнитное поле дополнительных полюсов, через катушки которых протекает ток двигателя, должно компенсировать магнитное поле коммутируемой секции якоря. В случае равенства э. д. с, наводимой в короткозамкнутой секции магнитным потоком дополнительных полюсов, и реактивной э. д. с. в той же секции плотность тока иод щеткой распределяется равномерно и обеспечиваются наиболее благоприятные условия коммутации.

Значение реактивной э. д. с. в короткозамкнутой секции якоря определяется нагрузкой двигателя и изменяется пропорционально току, т. е. в переходных режимах возрастает. Однако поток дополнительного полюса и, следовательно, коммутирующая э. д. с. в этом случае отстают по времени от тока, в результате чего возникает некомпенсированная э. д. с, приводящая к вспышке под щетками. Запаздывание магнитного потока дополнительных полюсов при неустановившемся режиме вызывается действием вихревых токов в магнитопроводе аналогично рассмотренному случаю для потока главных полюсов.

Рассмотрим осциллограмму тока якоря /я и магнитного потока Фд дополнительного полюса двигателя АЬ4846еТ при восстановлении напряжения через 0,87с после внезапного его снятия (рис. 31). Масштабы тока и потока во время опыта были подобраны таким образом, чтобы в установившемся режиме их ординаты совпадали. В другом масштабе кривые тока и потока пред-

Рис. 31. Осциллограмма переходных процессов в тяговом двигателе при потере—восстановлении напряжения

ставляют собой изменение во времени соответственно реактивной и коммутирующей э. д. с. Разность между ними определяет некомпенсированную э. д. с. Опыт потери — восстановления напряжения 1500 В на двигателе (3000 В в сети) проведен при часовом токе 495 А, полном возбуждении и частоте вращения 694 об/мии. Как видно из

рис. 31, ток достиг 1260 А, что в 2,55 раза превышает установившееся значение. Поток дополнительного полюса значительно отстает от тока, вызывая существенную недокомпеисапию реактивной э. д. с. и соответственно вспышку под щеткой.

Аналогичный опыт с двигателем АЬ4846с1Т электровоза ЧС2Т, имеющим шихтованные вставки и диамагнитную прокладку для дополнительного полюса, проведен при часовом токе этого двигателя 545 А (см. рис. 31). При восстановлении напряжения ток в 2,2 раза превысил установившееся значение (1200 А), а главное — переходной процесс закончился быстрее, недокомпепсиро-ванная э. д. с. при этом существенно меньше, что улучшает коммутацию: вспышка под щеткой имеет меньшую интенсивность.

Снижение вероятности появления вспышки под щеткой повышает коммутационную устойчивость двигателя против возможного перекрытия (переброса) на коллекторе между двумя щеткодержателями и возникновения кругового огня.

Увеличение мощности и некоторые изменения в конструкции двигателя АЬ4846оТ, обеспечивающие повышение его коммутационной устойчивости при переходных режимах, не привели к изменению электромеханических характеристик. Изменены лишь номинальные параметры двигателя — сила тяги и частота вращения часового и продолжительного режимов: сила тяги увеличена на 12% при снижении частоты вращения на 2%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector