содержание      ..     63      64      65      66     ..

Электровозы и электропоезда (В.К. Калинин) - часть 65

§ 82. Способы регулирования частоты вращения якорей тяговых двигателей постоянного тока и реостатный пуск

Способы регулирования частоты вращения. Частоту вращения якорей тяговых двигателей можно регулировать, изменяя напряжение Uд на зажимах двигателя или магнитный поток Ф, т. е. коэффициент возбуждения β. Напряжение Uд изменяют с помощью пускового реостата, включенного последовательно с двигателями, и тиристорных преобразователей, а также применением различных схем соединений тяговых двигателей.

Реостатный пуск. В момент пуска и разгона электровоза или моторного вагона электропоезда для увеличения напряжения на зажимах двигателя и поддержания необходимых тока и силы тяги выводят ступенями пусковой реостат, т. е. осуществляют реостатный пуск. Для длительной езды под током применяют различные соединения тяговых двигателей и ступени ослабления возбуждения. Скоростные характеристики v(I), соответствующие различным схемам соединения двигателей при выведенном пусковом реостате и коэффициентам возбуждения, называют экономическими (ходовыми), характеристики, соответствующие работе на различных ступенях реостатного пуска, — реостатными.

В период пуска и разгона поезда якоря тяговых двигателей должны развивать частоту вращения от нуля до значения, соответствующего выходу на без-реостатную характеристику. На электровозах, где пусковой режим машинист изменяет в широких пределах сообразно с весом поезда, профилем пути и условиями сцепления, чаше всего применяют неавтоматический ступенчатый реостатный пуск. Плавное изменение сопро-тивления пускового реостата, рассчитанного на большой ток, принципиально возможно при импульсном регулировании

С уменьшением числа ступеней упрощается аппаратура, но вместе с тем увеличиваются колебания тока при переходе с позиции на позицию, а это приводит к уменьшению использования сцепного веса при пуске и торможении и резким толчкам тягового усилия. Поэтому в каждом конкретном случае стремятся принять решение, удовлетворяющее в необходимой степени обоим требованиям. Каждому соединению двигателей соответствует несколько кривых, характеризующих зависимость скорости движения v от тока I при различных сопротивлениях г. Совокупность таких кривых с указанием перехода с одной кривой (характеристики) на другую при максимальном токе называют пусковой диаграммой.

Для ограничения начального ускорения во время пуска электровоза с низкими скоростями при маневрах, а также для плавного натяжения упряжных приборов при трогании локомотива с составом на первом соединении тяговых двигателей, кроме позиций, полученных из условий пуска с расчетными пределами тока, вводят еще маневровые позиции, при которых пусковое сопротивление больше сопротивления, соответствующего первой пусковой позиции. Число маневровых позиций для электровозов обычно выбирают от четырех до шести.

Первую маневровую позицию рассчитывают по начальному ускорению, равному 0,3—0,5 м/с2 при пуске электровоза без состава на площадке. Для электропоездов с ускорением 0,7—1,0 м/с2 при автоматическом пуске обычно предусматривают одну маневровую позицию, сопротивление которой рассчитывают исходя из начального ускорения 0,5—0,6 м/с2 при v = 0.

При малом пусковом токе переход на первую позицию второго соединения тяговых двигателей может сопровождаться значительным броском тока, для уменьшения которого на втором и последующих соединениях двигателей при ручном пуске добавляют две или три дополнительные реостатные позиции на электровозах и одну или две на моторных вагонах аналогично маневровым позициям на первом соединении

Для определения дополнительных ступеней, предшествующих первой позиции второго соединения двигателей, находят скорость, при которой бросок тока при переходе с предыдущей автоматической характеристики на первую реостатную следующего соединения был бы равен разности максимального и минимального пусковых токов.

§ 83. Регулирование частоты вращения якорей тяговых двигателей постоянного тока

Применение различных схем соединения тяговых двигателей. Количество применяемых схем соединения обмоток двигателей, а следовательно, и экономических характеристик получается наибольшим при напряжении

и четырех двигателях получают одну их группировку — последовательное соединение (электропоезда ЭР22В, ЭР2Т и ЭР2Р) — или две — последовательное и последовательно-параллельное соединения (электропоезд ЭР200), если предусмотрено электрическое соединение тяговых двигателей двух моторных вагонов. Это позволяет снизить массу комплекта тяговой аппаратуры, элементы которой размещают соответственно на двух вагонах.

Рис. 232 Схемы соединений обмоток тяговых двигателей 

Если на электровозе четырехосные секции могут работать по системе многих единиц (электровоз В Л11), тяговые двигатели каждой секции имеют два соединения (рис. 232):  последовательное (четыре двигателя) и последовательно-параллельное (две группы по два последовательно соединенных двигателя). На электровозе ВЛ11 предусмотрена также возможность последовательного соединения восьми тяговых двигателей при работе электровоза в составе двух секций и последовательное соединение 12 тяговых двигателей при работе в составе трех секций.

Возможно следующее взаимное расположение обмоток якорей и возбуждения тяговых двигателей: обмотки возбуждения включены за их якорями со стороны земли (рис. 232, а, б, в) обмотки якорей и возбуждения собраны в группы (рис 232, г), обмотки возбуждения собраны в одну группу и включены между якорями (на вагонах Д метрополитенов)

Чередование обмоток якорей и возбуждения (см. рис. 232, а, б, в) позволяет упростить схему, сократить количество аппаратуры и повысить надежность локомотива. Однако при этом существенно усложняется переход на электрическое торможение, при котором обычно применяют независимое возбуждение (см. § 94). Кроме того, в случае замыкания какой-либо точки цепи на землю (например, точки А) сопротивления двигателей, находящихся между местом к. з. и источником энергии, могут значительно ограничить ток к з., и обычная защита от перегрузки не обеспечит быстрого отключения их, особенно если не предусмотрена дифференциальная защита Исключается также возможность понижения сопротивления изоляции обмоток возбуждения и реверсора по отношению к земле Однако благодаря простоте подобные схемы включения обмоток и якорей получили широкое распространение на э. д с без электрического торможения.

При включении обмоток по схеме рис. 232, в несколько усложняются цепи, увеличивается число контакторов, осуществляющих переход с одного соединения на другое, так как необходимо отдельно переключать обмотки возбуждения и обмотки якорей. Переход же от тяги к электрическому торможению существенно упрощается. Замыкание на землю в пределах якорей приводит к потере возбуждения всеми двигателями, короткому замыканию и быстрому отключению цепи. Схема рис. 232, в позволяет уменьшить стоимость изоляции обмоток возбуждения двигателей и реверсора по отношению к земле

В большинстве случаев при выборе взаимного расположения обмоток решающее значение имеет простота реверсирования, перехода с одного соединения двигателей на другое и переключения в режим электрического торможения.

Изменение коэффициента возбуждения. Такой способ регулирования частоты вращения якорей применяют для увеличения числа экономических (ходовых) позиций, а при реостатном пуске (вначале) для снижения массы пусковых резисторов Осуществляют его выключением части витков катушек главных полюсов двигателей, шунтированием обмоток возбуждения резистором, импульсным регулированием возбуждения и автоматическим регулированием тока возбуждения на э. п. с. с двигателями независимого возбуждения

Чем больше диапазон колебаний напряжения на тяговых двигателях, тем больше отстает скорость изменения их э д. с. от скорости изменения напряжения сети. В наиболее тяжелых случаях, например, при отрыве токоприемника от контактного провода и последующем соприкосновении их указанное явление может привести к такому нарастанию тока в якорях тяговых двигателей, которое вызовет круговой огонь по коллектору. Поэтому цепь витков W2 необходимо размыкать. 

Рис. 233. Схемы регулирования частоты вращения якорей тяговых двигателей изменением коэффициента возбуждения 

При одной ступени ослабления возбуждения обмотка на каждом полюсе разделена на две катушки, что усложняет конструкцию тягового двигателя. Поэтому такой способ регулирования коэффициента возбуждения не получил распространения.

При нескольких ступенях ослабления возбуждения шунтирование обмотки ОВ двигателя может быть выполнено по схемам рис. 233, б—г.

В схеме рис. 233, 6 обычно применяют индивидуальные контакторы 1—5, при этом с дугогашением выполняют только контактор 1. Если предусмотрена буферная защита (см. § 95), то для перехода с ослабленного возбуждения на полное в случае перегрузки достаточно иметь только один контакт реле перегрузки и отключать контактор 1 независимо от того, на какой ступени ослабления возбуждения работал двигатель. В схеме рис. 233, в требуется ввести контакты реле перегрузки в цепи катушек вентилей всех индивидуальных контакторов 1—5. Эту схему целесообразно применять при групповых контакторах.

В схеме рис. 233, г четыре ступени оставления возбуждения получают, используя три контактора 1—3. Во избежание разрыва шунтирующей цепи при переходе с 1-й ступени на 2-ю контактор 1 нужно выключать после включения контактора 2. Если привод контакторов 1—3 групповой, то последовательность их включения обеспечивается соответствующей разверткой кулачкового вала. При индивидуальном приводе необходимая последовательность работы контакторов 1, 2 и 3 обеспечивается блок-контактами одного из контакторов, например контактора 1 (рис. 233, д)
 

содержание      ..     63      64      65      66     ..