Скорость вращения
Регулирование скорости вращения двигателя изменением величины напряжения. При постоянном напряжении контактной сети напряжение на зажимах двигателя может изменяться или последовательным соединением разного числа двигателей или включением в цепь регулируемого омического сопротивления. Регулирование скорости посредством сопротивлений приводит к значительным потерям электрической энергии и поэтому применяется только при пуске электровоза.
Различное соединение двигателей между собой даёт возможность изменять величину напряжения, подводимого к каждому из них, т. е. менять скорость движения электровоза без дополнительных потерь электроэнергии.
Обычно тяговые двигатели выполняются не на полное напряжение контактной сети, а рассчитываются на работу при последовательном соединении двух двигателей.
При шести тяговых двигателях, рассчитанных на рабочее напряжение на коллекторе 1 500 в и напряжение в контактной сети 3 000 в, применяются следующие соединения:
1) последовательное (сервесное), когда все шесть двигателей соединяются последовательно между собой (фиг. 226,Л и 227,Л);
2) последовательно-параллельное (сериес-параллельное), когда двигатели соединяются в две параллельные цепи потри двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 226,5 и 227,6);
3) параллельное, когда двигатели соединяются в три параллельные цепи по два двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 226.В и 227,В).
Величина напряжения на зажимах каждого двигателя при перечисленных выше соединениях будет:
В данном случае напряжение на каждом двигателе при последовательно-параллельном соединении составляет 2/3, а при последовательном — V3 напряжения параллельного соединения. Соответственно при одинаковом токе скорость движения электровоза составляет при последовательно-параллельном соединении 2/3 и при последовательном — х/3 скорости параллельного соединения.
На фиг. 228 сплошными линиями показаны кривые зависимости скорости движения электровоза от величины тока на параллельном (кривая 36), последовательно-параллельном (кривая 27) и последовательном (кривая 16) соединениях двигателей. Эти кривые нссят название скоростных характеристик электровоза.
На электровозах с шестью тяговыми двигателями, выполненных для работы на два напряжения — 3 000 и 1 500 в, при напряжении контактной сети 3 С00 в применяются те же соединения двигателей, а при напряжении сети 1 500 в применяются следующие:
1) последовательно-параллельное, когда двигатели соединяются в две параллельные цепи по три двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 229,Л);
2) параллельное, когда двигатели соединяются в три параллельные цепи по два двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 229, Б);
3) полное параллельное (вторая параллель), когда все шесть двигателей соединены параллельно (фиг. 229, В).
Величина напряжения, подводимого к зажимам двигателя, при этом будет:
В этом случае получаются ступени напряжения и скорости 1/3, V2 и 1.
При восьми тяговых двигателях, рассчитанных на рабочее напряжение на коллекторе 1 500 в и напряжение в контактной сети 3 000 в, применяются следующие соединения:
1) последовательное, когда все восемь двигателей соединяются последовательно между собой (фиг. 230, Л);
2) последовательно-параллельное, когда двигатели соединяются в две параллельные цепи по четыре двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 230, Б);
3) параллельное, когда двигатели соединяются в четыре параллельные цепи по два двигателя, последовательно соединённых, в каждой (фиг. 230, В).
Величина напряжения на зажимах каждого двигателя при этих соединениях будет:
Регулирование скорости изменением величины магнитного потока двигателя. Изменение (ослабление) величины магнитного потока главных полюсов тягового двигателя осуществляется или выключением части витков обмоток возбуждения главных полюсов (фиг. 231, /), или присоединением параллельно этим обмоткам шунтирующего сопротивления (фиг. 231, II). Режим работы тяговых двигателей с выключением части витков обмоток главных полюсов или с присоединением параллельно этим обмоткам шунтирующего сопротивления называется режимом ослабленного поля или «шунтировки поля».
Способ шунтирования сопротивлением более удобен для получения нескольких ступеней ослабленного поля, так как не требует вывода дополнительных кабелей из тягового двигателя. На электровозах железных дорог Советского Союза применён именно этот способ ослабления поля двигателей, причём на каждом из трёх соединений двигателей возможно получить несколько ступеней ослабления поля.
У электровозов с тяговыми двигателями типов ДПЭ-400 и ДПЭ-340 имеется две ступени ослабления поля (ОП-1 и ОП-2). Следовательно, электровозы серий ВЛ22М, ВЛ22, ВЛ19 и Сс имеют девять ступеней скорости, т. е. девять рабочих характеристик,
В отличие от ступеней, которые получаются посредством пусковых сопротивлений, эти ступени называются экономическими, или ходовыми. На фиг. 228 характеристики при ослабленном поле изображены пунктиром и обозначены ОП-1 и ОП-2. Процент ослабления поля тяговых двигателей типов ДПЭ-400 и
ДПЭ-340 составляет на первой ступени ослабления поля 33 и на второй ступени — 50. Это значит, что на первой ступени 33% величины тока, проходящего через якорь тягового двигателя, проходит по шунтирующему сопротивлению и по обмоткам полюсов, а на второй ступени токи в обмотках главных полюсов и шунтирующем сопротивлении равны между собой.
У электровозов с тяговыми двигателями типа НБ-406 имеется по четыре ступени ослабления поля {ОП-1, ОП-2, ОП-3 и ОП-4). Следовательно, электровозы серий Н8 и ВЛ23 имеют пятнадцать рабочих характеристик. Процент ослабления поля тяговых двигателей типа НБ-406 составляет на первой ступени 25, на второй — 45, на третьей — 57 и на четвёртой — 64. Это значит, что по обмоткам главных полюсов на первой ступени ослабления поля проходит 75% величины тока, проходящего через якорь, на второй ступени — 55%, на третьей ступени — 43% и на четвёртой ступени — 36%. Ослабление поля тяговых двигателей как бы соответствует открытию дополнительного клапана для пропуска большего количества электрической энергии.
При переходе с полного поля на ослабленное уменьшается величина магнитного потока главных полюсов, а следовательно, и противоэлектродвижущая сила якоря. Это ведёт к увеличению тока, т. Е мощности, развиваемой тяговым двигателем. Ток возрастает до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежней величины, т. е. не наступит равновесия между противоэлектродвижущей силой якоря и приложенным к нему напряжением. Поэтому ослабление поля сопровождается увеличением тока якоря при сохранении величины магнитного потока и, следовательно, увеличением вращающего момента двигателя и силы тяги электровоза. В результате скорость движения увеличивается, а величина тока, а следовательно, и магнитного потока несколько уменьшается.
На фиг. 155 в виде примера пунктирными линиями показан график изменения тока, скорости и силы тяги электровоза серии ВЛ22М при переходе с пол-158
Фиг. 231. Ослабление магнитного потока тягового двигателя выключением части витков обмотки главных полюсов (/) и шунтированием сопротивления обмотки главных полюсов (//)
ного на первую ступень ослабления поля. На полном поле ПП при токе 250 о на двигатель скорость электровоза равна 37,5 км/час, а сила тяги двигателя 3 250 кг; после перехода на первую ступень ослабленного поля скорость электровоза в первый момент сохранится, ток увеличится до 380 а, а сила тяги двигателя возрастёт до 4 950 кг. Последнее приведёт к повышению скорости движения поезда. Если за время разгона поезда на первой ступени ослабления поля сопротивление движению поезда не изменится, то электровоз достигнет скорости 41,5 км/час, при которой сила тяги одного двигателя составит 3 250 кг; далее поезд пойдёт с равномерной скоростью. Величина тока в цепи тягового двигателя при этом установится равной 275 а.
Оглавление Вверх:
Рекуперативный агрегат электровоза серии С