Электромеханические характеристики тягового электродвигателя

3 Электромеханические характеристики тягового электродвигателя

К электромеханическим характеристикам тягового электродвигателя относятся:

 1) скоростная характеристика, представляющая зависимость числа оборотов якоря от тока, потребляемого тяговым электродвигателем (рисунок 3.1), т.е.

;

2) моментная характеристика, представляющая  зависимость вращающего момента от тока, потребляемого тяговым электродвигателем, т. е

;

3) характеристика КПД, представляющая  зависимость КПД от тока, потребляемого тяговым электродвигателем, т. е.

Заметим  при этом, что указанные характеристики снимаются при постоянном  напряжении  U_д (U_кс)   и постоянной температуре обмоток.

При рассмотрении электромеханических характеристик примем следующие обозначения:

N – число проводников обмотки якоря;

2р – число полюсов (р – число пар полюсов);

2a – число параллельных ветвей обмотки (а – число пар ветвей обмотки).

Таким образом, если обмотка состоит из N проводников и образует 2а параллельных ветвей, то каждая ветвь состоит изпоследовательно соединенных проводников.

Как было отмечено выше, при движении проводника в магнитном поле в нём индуктируется противоЭДС (ЭДС самоиндукции)

                                                         (3.1)

При числе последовательно соединенных проводников результирующая противоЭДС Е_рез= Е_пр

Так как

, ,

а линейная скорость на поверхности якоря, м/с,

то

 .                                                       (3.2)

Откуда частота вращения якоря, об/мин,

                                                   (3.3)

где с_п=– конструктивная постоянная.

Уравнение (3.3) может быть также представлено в следующем виде (в соответствии с рисунком 3.1)

                                                           (3.4)

где R_д=R_я+R_в – сопротивление   обмоток  тягового  электродвигателя, Ом;

      R_я – сопротивление обмотки якоря, Ом;

      R_я – сопротивление обмотки возбуждения, Ом.

Следовательно,

                                                                (3.5)

Из выражений (3.3) и (3.5) следует, что уравнение скоростной характеристики тягового электродвигателя может быть представлено в следующем виде:

.                                                      (3.6)

Рисунок 3.1 – Схема  тягового электродвигателя с последовательным

возбуждением

Важно отметить, что при U_д = const, R_д = const число оборотов якоря тягового электродвигателя зависит от величины рабочего магнитного потока Ф и иока потребляемого тяговым электродвигателем.

Электромагнитный вращающий момент, действующий на якорь тягового электродвигателя,

                                                        (3.7)

Подставляя в уравнение (3.7) значение силы, действующей на провод якорной обмотки, из выражения (2.1), а так же имея в виду, что

 и ,

получим --------------------                               (3.8)

где  – конструктивная постоянная.

Уравнение    моментной    характеристики   и   общем   виде может быть, написано в следующем виде, Нּм:

                                         (3.9)

где  ΔМ – механические  и   магнитные   потери  вращающего момента в тяговом   электродвигателе, Нּм.

В процессе преобразования тяговыми электродвигателями  электрической  энергии  в  механическую  в  них теряется часть проводимой энергии. Эти потери слагаются:

1)  из потерь в меди обмоток (ΣI²R);

2)  потерь в щеточном контакте;

3)  механических потерь (потери от трения вала в подшипниках, щеток о коллектор, якоря о воздух);

4)  магнитных потерь или потерь холостого хода (потери
от гистерезиса и вихревых токов  в  якоре).

Коэффициент  полезного  действия  тягового  электродвигателя

                                                                 (3.10)

где Р₂ – мощность, отдаваемая тяговым электродвигате­лем, Вт;

Р₁ – мощность, подводимая к тяговому электродвигателю, Вт.

Мощность, отдаваемая тяговым электродвигателем,

                 ,                                                     (3.11)

где ΔР – суммарные потери мощности.

Мощность, подводимая к тяговому электродвигателю,

                                                              (3.12)

Следовательно,                    

.                                                       (3.13)

Суммарные потери ΔР определяются при испытании тягового электродвигателя на стенде или расчетным путем.