Определение электромеханических характеристик тягового электродвигателя постоянного тока, страница 2

Тяговая характеристика электродвигателя тепловоза.

            По электромеханическим характеристикам (2.7),(2.8) ТЭД можно получить зависимость силы тяги развиваемой одной или всеми колесными парами тепловоза, от его скорости движения и построить тяговую характеристику тепловоза.

           

            Зная число движущих осей , сила тяги будет равна:

                                                                                                      (2.10)

            Вычислив значение при полученных величинах скорости, можно найти координаты тяговой характеристики тепловоза.

            2.2 Описание метода взаимной нагрузки для испытания ТЭД

            Испытания ТЭД в том числе снятие электромеханических характеристик проводят на стендах, работающих по экономному методу взаимной нагрузки. Схема стенда приведена на рис. 2.1.

             Суть метода основано на свойстве обратимости электрических машин постоянного тока: любая электрическая машина может работать в режиме двигателя или генератора. На стенде устанавливают два испытуемых однотипных двигателя, один из которых Д работает в режиме двигателя, а второй Г – в режиме генератора. Обе электрические машины взаимно нагружаются друг на друга (механические, с помощью муфт, и электрические). Потери, возникающие в контуре взаимной нагрузки, покрываются из сети через асинхронный двигатель АД, вращающий генераторы линейный ЛГ и вольтодобавочный ВДГ. Отметим, что каждый из генераторов может быть подключен к ,,своему” АД.

Рис. 2.1. Схема метода взаимной нагрузки для испытаний ТЭД.

            Из внешней сети стенд потребляет только, то количество энергии, которая необходимо для покрытия потерь в электрических машинах, что на много меньше мощности испытуемого двигателя.

            Требуемый режим работы двигателя Д по напряжению и току нагрузки устанавливается посредствам главного регулирования двух токов возбуждения (и - регулировочные резисторы цепи возбуждения ЛГ и ВДГ). Линейный генератор ЛГ предназначен для регулирования напряжения подводимого к Д, а следовательно частоты вращения его якоря. Он выравнивает баланс моментов между Д и Г, и компенсирует магнитные, механические и часть добавочных потерь обеих машин Д и Г .

            Вольтодобавочный генератор ВДГ включен последовательно с Г и предназначен для регулирования тока нагрузки Д . Он выравнивает баланс напряжений между Д и Г, и компенсирует электрические и часть добавочных потерь.

            Такие испытательные стенды широко используются на заводе-изготовителе ТЭД, ремонтных заводах и в локомотивных депо.

            С развитием полупроводниковой технике в схеме стенда взаимной нагрузки произошли важные изменения: в замен ЛГ и ВДГ использованы более экономичные и менее инерционные тиристорные трехфазные мостовые выпрямители В1 и В2. (Рис. 2.2). Такие выпрямители обладают малыми пульсациями  выпрямленного напряжения и обеспечивают надежную коммутацию машин постоянного тока  Д и Г. Управление работой выпрямителей осуществляется системами управления СУ1 и СУ2. Требуемый режим работы стенда устанавливается посредством регулирования угла отпирания тиристоров.

Рис. 2.2. Схема стенда взаимной нагрузки с использованием выпрямителей.

            2.3 Анализ электромеханических характеристик.

            Постановка вопроса.

            Прежде чем проводить эксперимент, целесообразно сделать следующее:

            - теоретически определить вид электромеханических характеристик 

            ; ;  и построить их          

            качественные зависимости;

            - проанализировать тенденцию изменения частоты вращения ,     

            момента и КПД  от величины тока нагрузки , а также от  

            подведенного напряжения  и коэффициента ослабления тока

            возбуждения : , , ;

            - определить рациональный диапазон изменения тока нагрузки .

            Рассмотрим отдельно каждую из характеристик.

            Характеристика . Данная электромеханическая характеристика называется также скоростной характеристикой.

            В общем случае частота вращения якоря ТЭД постоянного тока :

                                   (2.11)

изменяется путем регулирования напряжения подводимого к ТЭД ; магнитного потока полюсов  и падение напряжения цепи якоря (), где - сопротивление пусковых резисторов.

            На тепловозах применяются только первые два способа. Третий способ связан с большими потерями энергии, применяется на электроподвижном составе и ниже не рассматривается.

            В ТЭД с последовательным возбуждением ток возбуждения . При малых и средних нагрузках магнитную цепь двигателя можно считать ненасыщенной, в этом случае  (- коэффициент пропорциональности) и следовательно,

                                                                   (2.12)

            где - новый коэффициент.

            Из (2.12) видно, что скоростная характеристика имеет гиперболический характер. Характеристики такого вида называются мягкими.

            По мере увеличения тока двигатель насыщается сильнее, и характеристика становится более полной постепенно переходя в прямую линию.

Рис. 2.3. Электромеханическая (скоростная) характеристика ТЭД  .

             Влияние напряжения  с увеличением напряжения  частота вращения возрастает (2.12). Чем больше величина напряжения , тем скоростная характеристика  располагается выше (рис. 2.3.).

             Влияние коэффициента ослабления тока возбуждения . С уменьшением тока возбуждения (магнитного потока) частота вращения возрастает (2.12). Чем меньше коэффициент ослабления тока возбуждения , тем скоростная характеристика  располагается выше (рис. 2.3.).