ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Номинальные и предельные данные тяговых двигателей
Номинальными и определяющими параметрами тяговых машин называют ток, мощность и кпд, соответствующие определенному режиму работы, установленному стандартом.
Для тяговых машин таких режимов два:
- часовой;
- длительный.
Часовой режим – это режим работы двигателя с таким током на испытательном стенде в течение 1-го часа, с возбуждением, предусмотренным для этого режима и нормально действующей вентиляцией, который не вызывает превышения температуры его частей над температурой окружающего воздуха выше норм, установленных для данного класса изоляции.
Длительный режим – определяется наибольшим током, так же как и часовой, но при работе двигателя на испытательном стенде в течение неограниченного времени. Номинальными для электровоза считаются параметры длительного режима:
I∞ , Р∞ , n∞ , η∞.
Номинальные данные тяговых двигателей приводят на специальных табличках, которые укрепляются на несъёмной части тягового двигателя. В них указывают:
1) товарный знак предприятия-изготовителя;
2) род (двигатель, генератор) машины;
3) тип машины;
4) род тока;
5) номинальные режимы работы;
6) наибольшую эксплуатационную частоту вращения n;
7) номинальную степень возбуждения;
8) массу машины;
9) год выпуска машины;
10) обозначение стандарта, которому машина соответствует;
11) класс изоляции.
Естественно, как и любая машина, тяговый двигатель обладает определенными характеристиками.
|
|
|
Магнитные и нагрузочные характеристики тягового электродвигателя
Магнитной характеристикой машины называют зависимость магнитного потока Ф от магнитно-движущей силы (мдс) F катушки главного полюса или пропорционального от тока возбуждения в Ι (часто вместо в Ф f I ) используют зависимости
Сп Ф = f Ιв (6.1)
или
Сv Ф = f Ιв (6.2)
где 60 n p C а ; 1000 60 v n б С С Д ;
n С – конструкционная постоянная машины;
p – число пар полюсов;
а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря;
N – число проводников обмотки якоря;
– передаточное отношение тяговой передачи;
б Д – диаметр бандажа.
Нагрузочная характеристика – это зависимость Ф f F или в Ф f при различных в I , но постоянных я I . Эти кривые учитывают размагничивающее действие я I . Магнитные характеристики получают при расчете магнитной цепи машины.
Для 4-полюсного тягового двигателя без компенсационной обмотки магнитная цепь имеет вид, показанный на рис. 6.1.
Магнитная характеристика при холостом ходе машины определяется несколькими значениями магнитного потока, который может быть определен следующим:
(6.3)
где к U – напряжение на коллекторе;
н n – частота вращения в номинальном режиме. Обычно задается или определяется исходя из эксплуатационной необходимости.
|
|
|
Намагничивающую силу катушки главного полюса находят суммированием всех магнитных напряжений по участкам магнитной цепи. Индукция на участках
(6.4)
где Si – сечение отдельных участков магнитной цепи. Следует учитывать, что магнитный поток сердечника полюса и остова определяется как
Ф' = σФ, (6.5)
где – коэффициент рассеяния магнитного потока главных полюсов.
Сечения участков магнитной цепи можно определить следующим образом: воздушного зазора
S = α τ lя , (6.6)
где – коэффициент полюсного перекрытия;
я – длина якоря;
– полюсное деление
Рис. 6.1. Эскиз магнитной цепи тягового двигателя
.
Рабочие характеристики двигателей
Рабочие характеристики двигателей делятся:
- на электромеханические;
- электротяговые;
- тяговые;
- мощности.
Электромеханические характеристики – зависимость частоты вращения n, вращающего момента M и коэффициента полезного действия от тока I .
Электротяговые характеристики – это зависимости скорости движения локомотива V, касательной силы тяги F и кпд 0 на ободе движущих колес от I (тока).
Тяговой характеристикой называют зависимость силы тяги двигателя (или локомотива) от скорости движения локомотива.
|
|
|
Характеристикой мощности называют зависимости мощности от скорости движения локомотива.
7. ПРИНЦИПЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ
РАБОТЫ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В условиях эксплуатации необходимо непрерывно менять режимы работы двигателя, поддерживая ток и силу тяги в допустимых или в необходимых пределах. Это же можно сказать и о скорости.
Для того чтобы было наглядно видно, какие из параметров тягового двигателя можно регулировать, запишем ещё раз формулу для расчета скорости
(7.1)
Из этого уравнения видно, что регулировать скорость можно изменением напряжения на коллекторе, изменением тока и магнитного потока.
Допустим, что формула записана для одного значения скорости V1 и напряжения Uк1 тогда если напряжение стало Uк2 , то характеристику скоростную можно пересчитать по формуле
(7.2)
На электровозах переменного тока применяют либо ступенчатое регулирование напряжения за счет секционирования обмотки трансформатора ВЛ80к либо плавное регулирование – с использованием тиристорных регуляторов ВЛ80р, ВЛ85, 2(3)ЭС5К.
На электровозах постоянного тока обычно используют два способа регулирования напряжения. Это переключение числа последовательно включенных двигателей, т. е. изменение так называемой группировки двигателей С, СП, П, либо включение в цепь двигателей пусковых реостатов, снижение за счет падения напряжения на них и напряжения на тяговых двигателях.
При этом напряжение на двигателе можно определить как
|
|
|
(7.3)
где Uс – напряжение контактной сети;
nс – число, последовательно включенных двигателей в сети;
m – число параллельных двигателей;
Rn – сопротивление пускового реостата.
Тогда скорость при включении сопротивления будет определяться как
(7.4)
Как уже отмечалось, можно регулировать скорость и с помощью изменения магнитного потока. Достигается это несколькими способами:
1) секционированием катушек главных полюсов;
2) изменением тока возбуждения (при независимом возбуждении);
3) шунтированием обмотки возбуждения резистором.
Первый способ очень дорог и не удобен, так как для его реализации требуется усложнение конструкции машины.
Второй – не реализуется у двигателей последовательного возбуждения.
Третий способ самый распространенный. Обмотка возбуждения шунтируется резистором и индуктивным шунтом, включенным с ним последовательно. Шунт ставят для защиты двигателей от резких бросков напряжения. Его наличие позволяет относительно плавно изменяться току в двигателе при бросках напряжения.
Степень регулирования оценивается коэффициентом возбуждения β:
(7.5)
где Iов, Inв – ток в обмотке при ослабленном и полном возбуждении.
Для получения скоростных характеристик при ослабленном возбуждении обычно используют метод, основанный на примерном равенстве магнитных потоков при одинаковой скорости движения в случае полного и ослабленного возбуждения (рис. 7.1).
Получение зависимости силы тяги от тока при ослабленном возбуждении (рис. 7.2) основано на том, что при токах Inв и Iов магнитные потоки приблизительно равны Фов ≈ Фnв :
(7.6)
Рис. 7.1. Скоростные характеристики при ослаблении поля
Рис. 7.2. Электротяговые характеристики при ослаблении поля
Степень ослабления поля зависит от допустимого межламельного напряжения. У машин с компенсационной обмоткой βmax = 0,2...0,4 .
Регулировочные свойства машины принято оценивать коэффициентом регулируемости:
Кр = Кн βmax -1 , (7.7)
где Кн = 1,6…2 – коэффициент насыщения. Обычно у современных двигателей.
Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 37; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!