Основные свойства тягового электродвигателя

Вращающий момент. Вращающий момент, образующийся на валу якоря, складывается из вращающих моментов, действующих на каждый виток обмотки якоря. Его величина зависит от силы тока, протекающего по обмотке якоря, и величины магнитного потока главных полюсов:

М=С_м I Ф

где С_м – постоянный коэффициент электрической машины, зависящий от её конструкции: число вит

ков обмотки якоря, длины якоря, диаметра коллектора, числа полюсов, размера их и т.д.;

I – сила тока в обмотке якоря;

Ф – величина магнитного потока.

Напряжение на зажимах. Напряжение на зажимах равно сумме противо-э.д.с и падению напряжения на обмотках двигателя:

U_д= Е + I _д R_д

где U_д – напряжение на зажимах;

I _д – сила тока двигателя;

R_д – сопротивление обмоток.

Противоэлектродвижущая сила или противо-э.д.с. Противо-э.д.с., как указывалось выше, наводится в проводниках обмотки якоря при пересечении ими магнитных силовых линий магнитного потока главных полюсов при вращении якоря.

Называется она так, потому что направлена против напряжения приложенного к двигателю. Её величина зависит от величины магнитного потока и частоты вращения якоря:

Е=С_е Ф n

гдеС_е – постоянный коэффциент противо-э.д.с.;

Ф – величина магнитного потока;

n- частота вращения якоря;

Закон Ома:

U_д

I _д = ----------------- – при пуске, до начала вращения якоря;

R_д + R_п

U_д – E

I _д = ---------------------- – при пуске, якорь начал вращаться;

R_д + R_п

U_д - E

I _д = ---------------------- – пуск закончен.

Rд

где U_д – напряжение на коллекторе; E – противо-э.д.с. ;

R_д – сопротивление обмоток; R_п – величина сопротивления пускового резистора.

Частота вращения якоря. Частота вращения якоря вытекает из закона Ома:

U_д - E U_д - С_е Ф h U_д – (I_д R_д)

I _д = --------------- = ---------------- отсюда: n -----------------

R_д R_д С Ф

. Мощность, к.п.д. и нагревание. Мощность тяговых электродвигателей выражается формулой:

Р = I_д U _кол.

Эта мощность расходуется на преобразование электроэнергии, потребляемой тяговыми электродвигателями из контактной сети, в механическую энергию. Это преобразование сопровождается рядом потерь:

DР эл.- электрические потери, возникающие из-за нагрева меди проводников обмоток двигателя;

DРмаг. –магнитные потери от перемагничивания магнитной системы сердечников полюсов и якоря, а также от вихревый токов;

DРщ. – переходные потери в щёточном аппарате, т.е. падение напряжения на щётках (два вольта для щёток с шунтами);

DРмех. – механические потери от трения в подшипниках, щёток о коллектор, якоря о воздух.

Р _отд.

Размер потерь характеризуется отдачей или к.п.д.: h = --------------------

Р _потр.

где Р _отд. –отдаваемая мощность с учетом всех потерь;

Р _пот. – потребляемая мощность.

Мощность подразделяется на максимальную, часовую, и длительную.

Максимальная мощность. Максимальная мощность это мощность которую может развивать двигатель в течение короткого промежутка времени без появления кругового огня и механических повреждений.

Часовая мощность. Часовая мощность это мощность при часовом токе и номинальном напряжении на коллекторе (1500 В) и составляет для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 670 кВт.

Длительная мощность. Длительная мощность это мощность при длительном токе и номинальном напряжении на коллекторе и составляет для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 575 кВт.

Увеличение часовой и длительной мощности тяговых электродвигателей достигается увеличением, соответственно, часового и длительного тока, а для их увеличения снижают температуру нагрева обмоток тягового электродвигателя принудительным их охлаждением от мотор-вентиляторов.

Часовой ток. Часовой ток это такой ток, который, протекая по обмоткам тягового электродвигателя в течение одного часа, нагревает их от холодного состояния до предельно-допустимой температуры для данного класса изоляции. Для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 он равен 480 А.

Длительный ток. Длительный ток это такой ток, который, протекая по обмоткам тягового электродвигателя длительно (не менее 8 часов) и нагревает их от холодного состояний до предельно-допустимой температуры для данного класса изоляции и не превысит её при любой продолжительности прохождения этого тока. Для тягового электродвигателя он равен 410 А.

Реверсирование тяговых двигателей. Реверсирование тяговых двигателей применяется для изменения направления движения электровоза. Оно выполняется изменением направления тока в обмотках возбуждения или в обмотках якорей. На электровозах последних серий – изменением направления тока в обмотках якорей. Для изменения направления тока реверсивно-селективная рукоятка контроллера машиниста переводится из положения Вперед в положение Назад. При этом получает питание катушка соответствующего вентиля реверсора ПкР и его кулачковые элементы производят переключения в цепи обмоток якорей (рис.4).

Рис.4. Схема реверсирования тяговых двигателей.

Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей выполняется путем перевода тормозной рукоятки контроллера машиниста на позиции ОП1, ОП2, ОП3 или ОП4.

Рис.5. Схема ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.

При этом параллельно двум обмоткам возбуждения тяговых двигателей подключается резистор ослабления возбуждения Rов (рис.5), имеющий четыре секции: 1-2, 2-3, 3-4, 4-6. Ток, пройдя по обмоткам якоря, протекает по обмоткам возбуждения и параллельно через соответствующую секцию резистора Rов, подключенную контакторами К1 на ОП1, К1 и К2 на ОП2, К1 и К3 на ОП3 и К1 и К4 на ОП4. Степень ослабления возбуждения на позиции ОП1 =75%, на ОП2 = 55%, на ОП3 = 43% и на ОП4 = 36%, т.е. на каждой из позиций ОП по обмоткам возбуждения протекает ток, равный части тока якоря в процентном отношении указанном выше. Остальная же часть тока якоря протекает по резистору ослабления возбуждения.

Свойство обратимости. Свойство обратимости заключаются в том, что если якорь тягового двигателя внешних механических сил привести во вращение и сохранить магнитное поле главных полюсов, то в его проводниках, пересекающих магнитное поле главных полюсов, возникает э.д.с. При замыкании якоря на внешнюю цепь, то ней потечёт ток. Это свойство двигателя называется обратимостью электрической машины, то есть двигатель может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора, превращая механическую энергию в электрическую. Свойство обратимости двигателя используется при электрическом торможении.

ПОНЯТИЕ О КОММУТАЦИИ.