Чем отличается способ ослабления поля от ослабления возбуждения
По мере разгона и увеличения скорости тепловоза ток нагрузки уменьшается, а напряжение увеличивается по гиперболической части внешней характеристики генератора так, что поддерживается постоянной мощность дизеля. При определенной скорости наступает ограничение по напряжению. Дальнейшее увеличение скорости вызывает уменьшение тока при почти постоянном напряжении и приводит к резкому уменьшению мощности генератора. Регулятор дизеля уменьшает подачу топлива, мощность
дизеля недоиспользуется и дальнейшего возрастания скорости тепловоза не будет или оно будет очень незначительным.
Для возврата характеристики дизель-генератора в зону нагрузки и возможности расширения диапазона скоростей движения тепловоза применяется ослабление магнитного потока (поля) возбуждения тяговых электродвигателей.
Величина магнитного потока прямо пропорциональна намагничивающей силе Ф = / (г’в, №в). т. е. току, проходящему по обмотке, и количеству витков в ней. Поэтому если параллельно обмотке возбуждения подключить определенной величины резистор (зашунтировать), то через нее будет протекать только часть тока якоря и магнитный поток уменьшится.
Как известно, ток в цепи вращающегося якоря электродвига-
) теля с последовательным возбуждением зависит от разности приложенного напряжения и прот»во-э. д. с. В свою очередь проти-во-з. д. с. прямо пропорциональна частоте вращения якоря и магнитному потоку возбуждения £Я=СФЯ%. Так как скорость локо-
, мотива мгновенно измениться «е может, то противо-э. д. с. в данном случае будет уменьшаться прямо пропорционально уменьшению магнитного шотока возбуждения. Поэтому напряжение
; генератора в первый момент после подключения резистора
: будет значительно превосходить противо-э. д. с. тяговых электродвигателей, а ток в них и крутящий момент будут резко возрастать.
Система автоматического регулирования, поддерживающая мощность генератора постоянной, компенсирует возрастание тока, ф уменьшая напряжение. При уменьшении разности между напря-‘ жением генератора и противо-э. д. с. электродвигателей до определенной величины возрастание тока прекратится. Величина ; шунтирующего резистора рассчитывается так, что новому режиму будет соответствовать точка в нижней гиперболической части внешней характеристики генератора. Следовательно, сразу же после перехода на ослабленное поле неизменному режиму движения и скорости тепловоза соответствует тяговый режим генератора и электродвигателей на нижней гиперболической части внешней характеристики. Это позволяет вновь использовать гиперболическую часть внешней характеристики генератора при увеличении скорости.
Переход на ослабленное поле и наоборот должен происходить непосредственно перед началом ограничения мощности на внешней характеристике генератора, чтобы было соблюдено условие постоянства мощности до и после перехода. В противном случае будут наблюдаться рывок тепловоза и нежелательные переходные процессы в электрической цепи генератор-электродвигатели, что может привести к повреждению электрических машин и аппаратов.
На тепловозе используется автоматическое двухступенчатое ослабление поля возбуждения тяговых электродвигателей с помощью реле перехода РП1 и РП2. Они — управляют контакторами
ВШ1 и ВШ2, включающими резисторы ослабления поля СШ1— СШ6 первой и второй ступеней ‘(рис. 9).
Катушки напряжения реле включены через регулировочные резисторы СРПН1—2 на напряжение тягового генератора, поэтому ток в них пропорционален напряжению генератора и может быть отрегулирован этими резисторами. Цепь питания катушки напряжения реле РП1 (аналогично и для РП2): общий плюс выпрямительной установки тягового генератора, провода 648, 647, размыкающий вспомогательный контакт ВШ1, провод 646, ступень резистора СРПН1, провод 639, катушка напряжения реле переходов РП1, провода 638, 637, обший минус выпрямительной установки.
Токовые катушки реле РП1 и РП2 включены на выход выпрямительных мостов трансформаторов тока 77777—ТПТЗ, поэтому ток в них пропорционален току нагрузки тягового генератора. Усилие катушки совместно с пружиной реле удерживает якорь каждого из реле в отключенном состоянии. Цепь питания токовых катушек реле: плюс выпрямительных мостов с контакта 8 ШР блока БСЗ, провод 549, шунт Ш6, провода 490—493, 435, токовые катушки РП1 и РП2, провода 436, 434, 437, 438, 533, через
Рис. 9. Схема ослабления поля тяговых электродвигателей
резистор обратной связи по току Р1—Р8 потенциометра ССУ1, провода 487, 503 на минус выпрямительных мостов к контакту 2 ШР блока БСЗ.
При увеличении скорости тепловоза и уменьшении тока генератора удерживающее усилие якоря уменьшается. Одновременно увеличение напряжения усиливает действие тока катушек напряжения, что и вызывает срабатывание реле. Это происходит в определенных точках внешней характеристики (перед началом ее ограничения по напряжению).
После включения реле РП1 его контакты подают питание на электропневматический вентиль группового контактора ослабления поля ВШ1 по цепи: плюс, замкнутый с 1-й по 15-ю позицию контакт 2 контроллера, провод 1814, замкнутый контакт тумблера ТУП, провода 1857, 1695, 1698, 1516, 1517, 1518, замыкающий контакт реле РП1, провод 1524, катушка BU11, провода 1525, 374, 600, 640, минус цепи управления к ШР 2М—18.
Контактор ВШ1 главными контактами подключает параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей /—6 резисторы ослабления «поля (шунтировки) СШ1—СШ6, после чего по обмоткам возбуждения пойдет 57—63% общего тока цепи. Например, для электродвигателя 6 цепь подключения следующая: клемма КК6 обмотки возбуждения, провода 630, 634, замыкающий главный контакт ВШ1, провод 633, резистор СШ6 (Р5-Р4) первой ступени ослабления поля, провода 631, 629, клемма Кб обмотки возбуждения.
Вспомогательный размыкающий контакт ВШ1 (646, 647) вводит в цепь катушки напряжения дополнительную ступень резистора СРПН1, необходимую для регулирования заданного режима отключения реле. Замыкающий вспомогательный контакт ВШ1 (644, 645) подготавливает цепь питания катушки реле РП2, что гарантирует необходимую последовательность включения реле.
Включение второй ступени ослабления поля от реле РП2 и подключение параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей резисторов СШ1—-СШ6 второй ступени происходит аналогично.
Величина тока, проходящего по обмоткам возбуждения, уменьшается до 35—39% общего тока цепи. Уменьшение скорости движения вызывает увеличение тока тягового генератора и снижение его напряжения, что приводит к отключению реле перехода РП2 (переход на первую ступень ослабления поля). При дальнейшем уменьшении скорости отключения реле РП1 (переход на полное поле).
Тумблер «Управление переходом» ТУП в цепи питания катушек вентилей групповых контакторов ВШ1 и ВШ2 служит аварийным отключателем схемы ослабления поля в случае появления неисправности в цепях ослабления поля и управления ими.
Источник
РЕЖИМ ОСЛАБЛЕННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ИНДУКТИВНЫЕ ШУНТЫ
Как уже было сказано, регулировать частоту вращения тяговых двигателей при неизменном подводимом напряжении можно, изменяя магнитный поток возбуждения тяговых двигателей.
В двигателях последовательного возбуждения, у которых ток якоря проходит и по обмотке возбуждения, возможно только уменьшать магнитный поток, что принято называть ослаблением возбуждения двигателей. В этом случае при той же частоте вращения увеличивается ток якоря, а следовательно, и мощность, потребляемая из контактной сети. Ослабление возбуждения осуществляют двумя способами: отключением части витков обмотки возбуждения (рис. 41, а) и включением параллельно ей регулируемого резистора (рис. 41, б).
Рис.41 Схемы, поясняющие способы ослабления магнитного потока полюсов
Первый способ, ввиду того что усложняется конструкция тяговых двигателей, не нашел применения на электровозах. Для осуществления его необходимо вывести дополнительные провода от обмотки возбуждения и обязательно отключить от нее часть витков, а не шунтировать их. Если этого не сделать, в шунтированных витках при изменении тока будет наводиться э. д. с, препятствующая изменению основного тока возбуждения. Поэтому включая контактор 2 (см. рис. 41, а), отключают контактор 1.
На электровозах включают резистор параллельно обмотке возбуждения . При этом сравнительно просто получить несколько ступеней ослабленного возбуждения, изменяя сопротивление шунтирующего резистора, для чего его разбивают на несколько секций. Включают и отключают секции таких резисторов, как и пусковых, индивидуальными контакторами. При включении контактора 1 (см. рис. 41, б) параллельно обмотке возбуждения в цепь вводится полностью весь резистор. Замкнув контактор 2, а затем при необходимости контактор 3, ступенями уменьшают сопротивление резистора.
На отечественных электровозах применяют от двух до четырех ступеней ослабленного возбуждения. Осуществлять ослабление возбуждения машинист может при последовательном, последовательно-параллельном и параллельном соединениях двигателей. Таким образом, при трех ходовых характеристиках с полным возбуждением (ПВ) и четырех ступенях ослабления возбуждения (OBI, OB2, ОВЗ, ОВ4) электровоз имеет 15 ходовых безреостатных позиций. Для каждой ходовой позиции строится своя тяговая характеристика. Так, на рис. 42 показаны в качестве примера тяговые характеристики электровоза ВЛ10, соответствующие 15 ходовым позициям при напряжении в контактной сети 3000 В.
Рис.42 Тяговые характеристики электровоза ВЛ-10
Развиваемая сила тяги электровоза ограничивается прежде всего сцеплением колес с рельсами. Проектируя и изготовляя локомотив, устанавливают так называемую конструкционную скорость электровоза, т. е. максимальную скорость, при которой не нарушается его нормальная работа. Для электровоза ВЛ10 конструкционная скорость равна 100 км/ч. Поэтому на тяговых характеристиках электровоза нанесено ограничение по скорости 100 км/ч при параллельном соединении.
Как видно из рис. 41, б, последовательно с резистором включен так называемый индуктивный шунт ИШ. Необходимость его применения вызывается следующим. Кратковременно контактная сеть может быть отключена от тяговой подстанции; возможны также кратковременные отрывы токоприемника от контактного провода, после чего тяговые двигатели вновь включаются на полное напряжение. Ток в якорях двигателей при этом резко нарастает. Однако обмотки возбуждения двигателей обладают большим индуктивным сопротивлением, и поэтому большая часть тока идет через резистор, а меньшая — через обмотки возбуждения. Из-за этого увеличение магнитного потока и э. д. с. в обмотке якоря происходит со значительным запаздыванием относительно увеличения тока, поэтому под действием реакции якоря в сильной степени искажается магнитное поле возбуждения. В результате этого возникнет искрение под щетками, которое может перейти в круговой огонь.
Чтобы обеспечить заданное распределение тока между обмотками возбуждения и резисторами, применяют индуктивные шунты, обладающие индуктивным сопротивлением, соизмеримым с индуктивным сопротивлением обмотки возбуждения.
Источник
cnitomis.ru
Отечественные и импортные автомобили и мотоциклы
Регулирование скорости ослаблением поля тяговых двигателей для троллейбуса — Часть 2. Способы ослабления поля электродвигателей
При ослаблении поля электродвигателей последовательного возбуждения следует иметь в виду возможность значительного ухудшения режима их работы при переходных процессах. Поэтому необходимо принимать меры предупреждения от тяжелых последствий, возникающих при неустановившихся режимах.
При первом способе ослабления поля для этой цели нужно разрывать цепь отключаемых витков , как это показано на рис. 139. В ином случае, при неустановившихся режимах главного тока, в короткозамкнутых витках будет индуктироваться э. д. с., как во вторичной обмотке трансформатора. Появление вторичного короткозамкнутого контура могло бы привести к более глубоким ослаблениям поля, чем это предусмотрено расчетом, и к значительному ухудшению коммутации двигателей.
При втором способе ослабления поля необходимо последовательно с шунтирующим омическим сопротивлением включать индуктивный шунт (ИШ — рис. 140), так как в процессе переходного режима кажущееся сопротивление цепи обмоток возбуждения резко возрастает (в связи с появлением э. д. с. самоиндукции). Омическое сопротивление шунта остается таким же, как и при установившемся режиме и при отсутствии индуктивности в шунтирующей цепи. Это обстоятельство может привести к глубокому ослаблению поля в переходном режиме с вытекающими отсюда последствиями в отношении ухудшения коммутации тяговых двигателей. Введение индуктивного шунта повышает постоянную времени (L/r) шунтирующего контура и тем самым устраняет указанную опасность.
Построение характеристик ослабления поля. Характеристика ослабленного поля может быть получена на основе характеристики полного поля с помощью следующего приближенного построения.
Для полного и ослабленного полей при схеме с одним электродвигателем и одинаковой скоростью движения получим:
При одинаковой скорости, пренебрегая величинами (IЯR)О. п и (IЯR)П. п получим:
Для схемы с отключением части витков откуда:
Аналогичное соотношение между токами характеристик ослабленного и полного полей при одинаковых значениях скорости получается и при втором способе ослабления поля.
Указанное простое соотношение позволяет построить характеристику ослабленного поля по точкам путем деления токов по характеристике полного поля на значение:
Рис. 141. Диаграмма построения характеристик ослабленного поля.
Рис. 142. Диаграмма к расчету ступеней ослабления поля электродвигателей параллельного возбуждения.
По скоростным характеристикам электродвигателя при ослабленном поле (рис. 141) можно получить характеристики силы тяги PК = f(I), имея в виду, что при одинаковых значениях тока PК. о.пVО. п ≈ PК. п.пVП. п.
Более точное построение характеристик ослабленного поля может быть выполнено по нагрузочным характеристикам электродвигателя с учетом реакции якоря и падения напряжения в обмотках. Для этого при данном токе IЯ и коэффициенте а определяют AWО. п, соответствующие значения (E/v)О. п, E = UC — (IВR)О. п,
На отечественных троллейбусах наиболее широкое распространение получили электродвигатели смешанного возбуждения, у которых ослабление поля осуществляется более простым способом — путем регулирования тока в цепи обмотки параллельного возбуждения. При этом не вызывает затруднений получение нескольких ступеней ослабления поля, а переключение ступеней ослабления поля можно также рассматривать как вторую стадию пускового процесса.
Источник
