Просмотр полной версии : Технический вопрос по эл. двигателям
makswelhouse
31.08.2010, 19:56
Вопрос состоит в том что я ну ни как не могу понять принцип увеличения мощности тягового двигателя при шунтировании обмотки возбуждения?:confused: Хоть на тепловозе, хоть на электровозе.
Кто поможет допетрить!?
Ромыч РЖДУЗ
31.08.2010, 20:35
Ну суть физики заключается в том, что при шунтировании обмотки, её магнитное поле ослабевает, а якорю становится легче раскручиваться, то есть насколько я понимаю, увеличивается комутация.
Но может я и не совсем правильно выразился.:confused:
...а якорю становится легче раскручиваться...Чего? :eek:
Damien Zhar
31.08.2010, 21:16
Ну там взяли наши дюжинные моряки якорь, раскрутили.. :) (Простите не мог удержатся)
Якорь в электродвигателе основная деталь, но "легче раскручиваться" это отжиг =)), вопрос по теме действительно интересный.
Попробуем объяснить так:
В ТЭДах электровозов и тепловозов обмотки якоря и возбуждения включены последовательно, а это значит ток в цепи (на полном возбуждении) будет одинаков. С ростом скорости растёт э.д.с. ,направленная против приложенного к ТЭДу напряжения - общий ток обмоток уменьшается, крутящий момент ТЭДов падает. И вот чтобы расширить динамический диапазон двигателей, параллельно к обмотке возбуждения подключают ("вешают") резисторы ОВ. Как известно при параллельном соединении резисторов ( обмотка тоже сопротивление) общее сопротивление этого участка уменьшается, а значит ток якоря увеличится, практически при неизменившемся токе обмотки возбуждения, крутящий момент двигателя увеличивается.
Или так: поднимаем напряжение на якоре электродвигателя, чтобы проталкивать ток через самоиндукцию (зависит от скорости вращения двигателя, ведь замыкаясь/размыкаясь коллектор создаёт в якорной катушке ни что иное, как переменный ток). Но слишком сильно поднять напряжение не получится, так как есть изоляция и есть искра между щётками и коллектором, которая может разрастись "от щётки до щётки" в обход якоря, с последующим разрушением коллектора.
Не имел дела с машинами постоянного тока, у нас везде были асинхронные переменного, но в теории ИМХО так:
При достижении определенной частоты вращения якоря при максимальном напряжении возникает противоэдс, двигатель теряет крутящий момент на валу, если еще увеличить скорость вращения начнется генераторный режим, применительно к ЖД рекуперативное торможение.
Поскольку напряжение поднимать уже некуда (уперлись в электрическую прочность изоляции), а ехать быстрее очень хочется начинают шунтировать ОВ, это приводит к снижению тока в обмотке и поля соответственно, что смещает точку генераторного режима и при той же скорости вращения и напряжении, на валу снова возникает крутящий момент, мощность двигателя возрастает.
А вот почему она возрастает интересно...
А вот почему она возрастает интересно...потому что катушки якоря создают тем большее реактивное сопротивление, чем больше частота проходящего по цепи тока. А частота равна числу раз замыкания-размыкания каждой из обмоток якоря за одну секунду (т.е. удвоенной частоте якоря)
начинают шунтировать ОВ, это приводит к снижению тока в обмоткесуммарный ток через обмотку и шунт наоборот, возрастает. Почему - написано выше.
А причем тут ослабление поля ОВ?
В ТЭДах электровозов и тепловозов обмотки якоря и возбуждения включены последовательно, а это значит ток в цепи (на полном возбуждении) будет одинаков. Как известно при параллельном соединении резисторов ( обмотка тоже сопротивление) общее сопротивление этого участка уменьшается, а значит ток якоря увеличится, практически при неизменившемся [или уменьшившемся] токе обмотки возбуждения [и появившемся токе через шунт]__
Вобщем, объясню так. В коллекторном двигателе есть такое понятие, как противоЭДС. Это так сказать, сопротивление якоря. Оно растёт с ослаблением поля якоря, т.к. последний начинает вращаться БЫСТРЕЕ. От чего начинают быстрее переключаться обмотки. От этого поле статора становится сильнее поля якоря, и возрастает противоЭДС, и как следствие активное сопротивление. Ток падает. А вот теперь мы подключили шунт к ОВ. Так вот шунт взял часть тока на себя, поле ослабло. Поле якоря стало сильнее, сопростивление упало, ток возрос. От этого Поднимается мощьность ТЭДа. А тепеь фишка.
Полезная мощьность ТЭД прямопропорциональна току якоря и обратна току статора. Так вот на ослабленном поле у ТЭДа максисальное КПД. Току тратится столько же, а вот полезная мощьность больше. Вот поэтому на шунтах ездить экономней. Проверенно. Но поле бесконечно ослаблять нельзя. Есть определённая кривая ТЭДа. Она зависит от конструкции ТЭД и железа из которого он сделан.
Поскольку напряжение поднимать уже некуда (уперлись в электрическую прочность изоляции), а ехать быстрее очень хочется начинают шунтировать ОВ
Напряжение на ТЭД не совсем падает. Просто от того что ты дал шунта резко увеличился ток и под действием тока и собственых потерь "просела" ВУ.
ЧТо я и сделал на ВЛ80С-985. Кстати на полном поле куда просче вынести движки при номинальном напряжении, чем на ослабленном, даже при небольшом перенапряжении
Это так сказать, сопротивление якоря. Оно растёт с ослаблением поля якоря, т.к. последний начинает вращаться БЫСТРЕЕ.пропущено звено "щётки всё на меньшее время задерживаются у пластин коллектора, и ток за это время всё меньше успевает нарости на катушках якоря". Иначе говоря, аналогия с компрессором, не успевающим полностью заполниться воздухом с ростом частоты.
...Полезная мощьность ТЭД прямопропорциональна току якоря и обратна току статора...Видимо зависимость не жесткая, а зависит опять же от напряжения и скорости вращения якоря иначе только на шунтах бы и ездили, точнее их можно было бы выкинуть вовсе, ибо запитать ОВ пониженным напряжением не проблема.
Да. Упустил главное - возможность эта появляется только после опредёлёной скорости вращения якоря. Вот это важно.
И ещё - когда мы подключаем шунт - то искуственно уменяшаем сопротивление ОВ. А т.к. они (Оя и ОВ) соединины последовательно, то ток увеличивается во всей цепи. И через якорь тоже.
Кхм... Ни одного правильного ответа. В целом есть мысли, но от и до - нифига.
Значит так:
Наш объект исследований - один ТЭД электровоза (последовательно соединенные обмотка якоря (ОЯ) и обмотка возбуждения (ОВ) и, замыкающий цепь, включенный им последовательно источник напряжения (U = const).
Первое. Замыкаем цепь, электровоз стоит - частота вращения вала ТЭД нулевая (n = 0). Через двигатель пошел ток, определяемый только его сопротивлением (Rоя + Rов). У двигателя появился крутящий момент, равный:
M = с1*Iя*Ф;
где Iя - ток якоря (и на данный момент всего двигателя, т.е. и ОВ тоже);
Ф - магнитный поток обмотки возбуждения, который, грубо говоря пропорционален ее току;
с1 - постоянный коэффициент.
Т.е. чем больше токи ОВ и ОЯ, тем ТЭД сильнее тянет.
Второе. Появилась сила тяги (момент), электровоз поехал. И, так как любая электрическая машина обратима, то двигатель "стал" генератором, вернее пытается им стать .
ЭДС, вырабатываемая в ОЯ равна:
Eя = c2*Ф*n;
где n - частота вращения вала ТЭД (ну или скорость электровоза);
с2 - также постоянный коэффициент.
Следовательно напряжение, приложенное к сопротивлению обмоток ТЭД, снижается (ведь появилась генераторная ЭДС, направленная против напряжения, приложенного к двигателю). Ток двигателя начинает падать.
Вместе с ним падает магнитный поток ОВ (он же пропорционален току).
А еще вместе падает сила тяги - это же произведение Ф и Iя.
Наступает такой момент, когда сила тяги сровнялась с сопротивлением движению на данной скорости и ток больше не падает, а скорость не растет.
// Необольшое отступление: рассмотрен безреостатный пуск без перегруппировки. Камни не кидать - текст учебный. ))))
Что же делать?
Чтобы увеличить силу тяги надо увеличить ток ОЯ или Ф.
- Если увеличить Ф, то возрастет и ЭДС (см. вторую формулу) следовательно ток упадет. Плохо.
- Увеличить ток ОЯ сам по себе сложно (там же последовательное соединение ОЯ и ОВ).
А вот если уменьшить Ф? Шунтируем ОВ резистором. Часть тока пойдет через резистор и ток ОВ уменьшится. А вот ток ОЯ напротив увеличиться, ведь общее сопротивление движка стало меньше. Так как ток ОВ уменьшился, то уменьшился Ф.
Посмотрим по второй формуле: уменьшился магнитный поток ОВ, следовательно ЭДС якоря упала. Увеличивается общий ток и ток якоря двигателя. Момент на валу ТЭД начинает также увеличиваться. Увеличивается скорость... и т.д.
Если быть внимательным, то можно заметить, что при уменьшении магнитного потока Ф, которое достигается при шунтировании ОВ резистором (а это и есть ослабледние поля), один множитель формулы момента на валу растет (Iя), а другой уменьшается (Ф). Но из-за нелинейной зависимости Ф от Iов ток якоря растет сильнее, чем уменьшается магнитный поток, и, следовательно, ослабление поля позволяет увеличить силу тяги (и скорость) электровоза без дополнительного увеличения напряжения на ТЭД.
P.S. И еще маленькое замечание: коэффициенты с1 и с2 зависят от параметров тягового двигателя, а также от используемых единиц измерения. Если все мерить в системе СИ (даже частоту вращения в рад/сек), то эти коэффициенты равны между собой и рассчитываются исходя из параметров обмоток двигателя.
Просто и понятно, даже не интересно =)), Aleks, без обид :drinks:
Просто и понятно, даже не интересно =))
За просто и понятно спасибо. ;) Стараюсь объяснить так, чтобы те, кто хочет, поняли.
А вот за "даже не интересно" мне полагается обидется. :rofl:
Analytic
01.09.2010, 07:13
Тут рассмотрен простой случай, когда ОВ и ОЯ запитаны от одного источника напряжения. Но ведь шунтирование ОВ резистором, как ни крути, это потери. Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
На первый взгляд, это как минимум позволит избежать потерь на шунтирующем резисторе. А на второй взгляд, позволяет реализовать ещё несколько интересных моментов вроде рекуперации (или я заблуждаюсь и оно реализуется совсем не так?)
Хотелось бы столь же интересное, понятное описание и таких механизмов тоже. :o
Хочу добавить к сказанному Aleks'ом. Для лучшего восприятия.
Подключение сопротивления параллельно ОВ ТЭД правильнее называть не ослаблением поля, а увеличением тока якоря.
Замечу, что при одном токе якоря сила тяги ТЭД ниже при ослабленном поле.
Евгению: КПД двигателя в режиме ОВ ниже. Сопротивление в цепи ТЭД - оно что, КПД повышает?
Забору: ТЭД последовательного возбуждения не перейдёт автоматически в режим электрического торможения, если его раскрутить посильнее. Если на валу двигателя нет нагрузки, он пойдёт вразнос, пока не развалится (обычно разрывается бандаж якоря и разваливается его обмотка + круговой огонь).
Аналитику: электрическое торможение и реализуется переключением ТЭДов с последовательного на независимое возбуждение. Беда в том, что получение требуемых характеристик ЭПС при этом требует довольно сложной аппаратуры и, желательно, электронного управления. Это стало возможным у нас не так давно, да и то ещё не совсем получается (пример - ЭС4К).
М. Иванов
01.09.2010, 09:28
Второе. Появилась сила тяги (момент), электровоз поехал. И, так как любая электрическая машина обратима, то двигатель "стал" генератором, вернее пытается им стать .
ЭДС, вырабатываемая в ОЯ равна:
Eя = c2*Ф*n;
Я бы здесь написал иначе: проводники обмотки якоря начинают двигаться в магнитном поле главных полюсов и в них, по закону электромагнитной индукции, что мы изучали еще в школе, возникает электродвижущая сила, направленная навстречу приложенному напряжению. И далее по тексту :)
Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам? Это называлось ВЛ12 и было дорого и сложно.
позволяет реализовать ещё несколько интересных моментов вроде рекуперации (или я заблуждаюсь и оно реализуется совсем не так?) Именно так. ОВ запитывается от возбудителя (или ВУВ на переменниках) с измененным относительно тяги направлением тока.
Подключение сопротивления параллельно ОВ ТЭД правильнее называть не ослаблением поля, а увеличением тока якоря. Правильнее как раз-таки "ослабление поля" или "ослабление возбуждения" (старый вариант). ГОСТ такой.
Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
Как будем получать напряжение для питания ОВ, применительно к постоянке?
Скажем, у электровоза ВЛ10 (движок ТЛ-2К) сопротивление ОВ одного ТЭД 0,025 Ом. При токе 500 А напряжение всего 12,5 В. На все 8 движков 100 В.
Откуда возьмем постоянное напряжение с такими параметрами?
Правильнее как раз-таки "ослабление поля" или "ослабление возбуждения" (старый вариант). ГОСТ такой.
Я имел ввиду физический смысл.
Чтобы разогнаться дальше - нужно увеличить силу тяги, для этого нужно увеличить ток якоря, для чего можно зашунтировать ОВ, чтобы снизить ЭДС вращения.
Дык я же не без нагрузки предлагал раскручивать, имелось в виду принудительное раскручивание вала при том же напряжении.
А кстати почему не перейдет в режим генератора?
Oleg Izmerov
01.09.2010, 18:20
. Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
Получится схема с независимым возбуждением.
В этом случае ослабление поля можно сделать плавным.
Дык я же не без нагрузки предлагал раскручивать, имелось в виду принудительное раскручивание вала при том же напряжении.
А кстати почему не перейдет в режим генератора?
Ну вот представьте: частота вращения двигателя постоянного тока
n=(U-IaR)/(CeФ);
где
U - напряжение, приложенное к цепи двигателя;
Ia - ток якоря;
R - суммарное сопротивление цепи якоря двигателя;
Ce - машинная постоянная;
Ф - магнитный поток главных полюсов.
Таким образом, частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки. При нагрузке на валу менее примерно 25% от номинальной и номинальном напряжении двигатель идёт вразнос.
Если же мы понизим напряжение и попытаемся подкрутить двигатель от внешнего источника мех. энергии, компенсируя потери на трение, ЭДС вращения будет увеличиваться до тех пор (одновременно ограничивая ток двигателя), пока потребление энергии двигателем не сведётся только к нагреву обмоток Ia^2*R. Частота вращения же может быть какой угодно.
В пределе (R=0) ЭДС вращения сравняется с напряжением питания и всё - тока нет, возбужения нет и взяться ему неоткуда.
Поэтому генератор последовательного возбуждения самостоятельно работать не может, всегда нужно начальное возбуждение. Да и по характеристикам такой никому не нужен.
Шунтируем ОВ резистором. Часть тока пойдет через резистор и ток ОВ уменьшится.
Имеется вопрос. ВЛ10 идёт на ПВ с током ТЭДов 300А. На сколько снизится ток обмотки возбуждения при включении позиции ОВ1 (75%)?
Oleg Izmerov
01.09.2010, 20:17
Поэтому генератор последовательного возбуждения самостоятельно работать не может, всегда нужно начальное возбуждение.
Может использоваться остаточный магнитный поток главных полюсов.
На ОПЭ1 был предусмотрен работы ТЭД в режиме реостатного торможения с самовозбуждением при отсутствии напряжения в КС,
Поэтому генератор последовательного возбуждения самостоятельно работать не может, всегда нужно начальное возбуждение.Пример 1: Я устранял неисправность на электровозе, токоприемник опущен, тормоза отпущены, собрана схема тяги. ЧМЭ3 не смог сдвинуть электровоз с места, пока я не отключил линейные контакторы.
Пример 2: В депо пригнали сгоревший электровоз спустя сутки после пожара. Некоторые ТЭД оказались разогреты до температуры свыше 100 градусов. На этих двигателях кабели оказались сварены между собой.
Пример 3: Во время передвижения по деповским путям разобранного электровоза без батарей и основного электрооборудования, в его кабине возникло задымление. При осмотре обнаружен обгоревший провод амперметра ТЭД, лежащий на корпусе.
Пример 4: Во время проследования сплотки из двух электровозов, дежурная по переезду сообщила о сильном искрении под колесом второго локомотива. При осмотре обнаружен "залипший" по неизвестной причине линейный контактор, а на соответствующем колесе - множество ползунов. (Кстати, к вопросу о невозможности наделать ползунов при реостатном торможении).
Имеется вопрос. ВЛ10 идёт на ПВ с током ТЭДов 300А. На сколько снизится ток обмотки возбуждения при включении позиции ОВ1 (75%)?
Ток возбуждения не изменится. Ток якоря увеличится до 400 А.
Может использоваться остаточный магнитный поток главных полюсов.
Может. Только велико время нарастания тормозной силы. Кроме того, не среверсировались ОВ - и всё, пропало остаточное намагничивание. То есть, при несрабатывании схемы повторный сбор схемы не даст торможения. Не совсем надёжно.
Пример 1:
Пример 2:
Пример 3:
Пример 4:
Да-да! Это всё очень верно. Только вот когда не надо...
Для рабочего тормоза в большом диапазоне скоростей такая схема не приемлема.
Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
:o
Так это и реализовано на модернизированном электровозе со смешанным возбуждение вл80см
Так это и реализовано на модернизированном электровозе со смешанным возбуждение вл80смСмешанное возбуждение и независимое - разные вещи.
Смешанное возбуждение и независимое - разные вещи.
Так на нём как я понял можно ток возбуждения выбирать отдельно. или нет?
Так на нём как я понял можно ток возбуждения выбирать отдельно. или нет?Про ВЛ80см не могу точно сказать, но на ВЛ80С-СВ, также со смешанным возбуждением, имеется возможность подпитки последовательной обмотки возбуждения от отдельного регулируемого источника. Последовательное возбуждение при этом не прекращается.
Да-да! Это всё очень верно. Только вот когда не надо...Пример 5: При испытаниях электровоза после ТР-3 выявлено неправильное подключение одного ТЭД. Электровоз был отправлен в обкатку с отключенным ТЭД (выключен разъединитель ОД). В результате ТЭД сгорел.
Про ВЛ80см не могу точно сказать, но на ВЛ80С-СВ, также со смешанным возбуждением, имеется возможность
Ошибся :o , я имел ввиду ВЛ80С-СВ!
Пример 5:
(Хватается за голову и страшно кричит) Хватит! Довольно!...:crazy:
Вы хочете примеров? Их тоже есть у меня! Но не будем об этом...:)
Mr. Angelo
02.09.2010, 06:04
Вы хочете примеров?
Хочим. Можно в отдельную тему, если тут оффтоп.
(Хватается за голову и страшно кричит) Хватит! Довольно!...:crazy: Больше не буду! :o (Пошел вставать в угол.)
Ромыч РЖДУЗ
02.09.2010, 09:46
Я вообще физику ослабления поля в машине постоянного тока представлял себе темновато. Тоже не мог разобраться. Но вот почитав тему, что-то стало яснее.
В общем я понял так, когда напряжение статора (обмотки возбуждения) достигает максимального значения и упирается уже в электрическое сопротивление обмоток (то есть дальше уже некуда повышать), тогда мы параллельно к обмоткам возбуждения подключаем индуктивные шунты. В этом случает магнитное поле статора ослабевает, а ток якоря возрастает, двигатель тянет сильнее. Но при этом большего потребления электроэнергии двигателем, не наблюдается. Этим получается ещё и экономия электроэнергии.
Я правильно понял?;)
...напряжение статора (обмотки возбуждения) достигает максимального значения и упирается уже в электрическое сопротивление обмоток (то есть дальше уже некуда повышать)...Сопротивление обмоток здесь не при чем. Рост напряжения ограничен возможностями источника питания и прочностью изоляции.
...тогда мы параллельно к обмоткам возбуждения подключаем индуктивные шунты.Сопротивления ослабления поля. Индуктивные шунты играют вспомогательную роль - улучшают коммутацию и увеличивают индуктивное сопротивление цепи, шунтирующей обмотку возбуждения.
Но при этом большего потребления электроэнергии двигателем, не наблюдается. Этим получается ещё и экономия электроэнергии.Откуда экономия, если ток якоря растет при неизменном напряжении?
В общем я понял так, когда напряжение статора (обмотки возбуждения) достигает максимального значения и упирается уже в электрическое сопротивление обмоток (то есть дальше уже некуда повышать)
Нет, не совсем так. Вернее, совсем не так.
Падение напряжения на обмотках самого ТЭД - это примерно 4% от приложенного напряжения. Остальное - ЭДС вращения. Именно она ограничивает ток ТЭД.
Представьте ВЛ10 (или ЧС2 - на чём Вы работаете?), вышедший на С-соединение (безреостатную позицию). После скорости около 15 км/ч ток будет падать ниже длительного, т.к. электровоз разгоняется, напряжение не меняется (375 В на 1 ТЭД), а ЭДС вращения растёт с ростом скорости.
Вывод - мощность ТЭД (U*Ia) падает. При конструкционной скорости 100 км/ч ВЛ10 на полном поле развивал бы мощность менее 30% номинальной (в часовом режиме при скорости около 50 км/ч).
Повысить мощность ТЭД при том же напряжении можно, подняв ток ТЭД. Это можно сделать, снизив основное препятствие току - ЭДС вращения. Можно затормозить электровоз - но нам-то надо разгоняться дальше. Поэтому мы шунтируем обмотку возбуждения ТЭД сопротивлением, уменьшая ток через неё, снижая тем самым поток главных полюсов и ЭДС вращения. Тогда увеличится ток якоря, момент и мощность ТЭД, и электровоз будет дальше разгоняться.
Тут что надо понять.
"Ослабление поля" будет тогда, когда ток якоря будет таким же, как и до включения ОВ. Т.е. при ПВ у нас токи якоря и возбуждения были равны, а при ОВ и токе якоря таком же, как и при ПВ, ток ОВ будет ниже. При этом будет ниже сила тяги электровоза, но значительно выше его скорость и мощность (и потребление электроэнергии тоже).
А в момент включения ОВ вроде бы должнен упасть ток возбуждения при том же токе ТЭД (и якоря), т.к. ток якоря теперь делится между ОВ и шунтирующем сопротивлением?
Нет, ведь основным, что ограничивает ток, является ЭДС вращения, а мы её только что снизили (поскольку скорость электромагнитных процессов в цепях электровоза на порядки выше скорости механических процессов в системе поезда, считаем скорость неизменной).
Значит, ток ТЭД начинает возрастать до такой величины, чтобы ток ОВ был почти таким же, как и до включения ОВ, т.е. чтобы восстановить ЭДС вращения до прежней величины. Соответственно, вырастет мощность ТЭД, сила тяги, а также несколько упадёт КПД, т.к. электрические потери пропорциональны квадрату тока, да и на сопротивлении, шунтирующем ОВ, тоже что-то теряется.
Этим самым мы добились того, что ВЛ10 при 100 км/ч развивает уже не 30, а 74 % от номинальной мощности, следовательно, может тащить расчётный поезд с большей скоростью.
тогда мы параллельно к обмоткам возбуждения подключаем индуктивные шунты.
ИШ нужен для выравнивания индуктивного сопротивления ветви ОВ и ветви шунтировочного сопротивления при переходных процессах, возникающих при отрыве токоприёмника от КС.
Просто на некоторых ПС сопротивление ИШ достаточно велико, и на последней ступени ОВ остаётся подключённым параллельно ОВ только он. Пример - ЭР2Т и его клоны.
В этом случает магнитное поле статора ослабевает, а ток якоря возрастает, двигатель тянет сильнее.
Если уж называть статор статором, тогда якорь - ротор. Или же наоборот, статор будет индуктором. Что-то одно.
Замечу, что на тепловозах всё немного по-другому. Там ОВ не увеличивает мощность ТЭД, т.к. СУ возбуждением ГГ сразу снижает напряжение ГГ.
Там ОВ нужно для повторного использования гиперболического участка внешней характеристики ГГ, дабы съэкономить на меди, железе и габаритах ГГ.
ИШ нужен для выравнивания индуктивного сопротивления ветви ОВ и ветви шунтировочного сопротивления при переходных процессах, возникающих при отрыве токоприёмника от КС.А в остальных случаях он не влияет на индуктивное сопротивление? :)
Oleg Izmerov
02.09.2010, 11:09
Я правильно понял?;)
1. Когда электродвигатель вращается, то он одновременно, кроме двигателя является как бы еще и генератором. Только напряжение, которое он вырабатывает, меньше того, что на него подают, и называется оно - противо-эдс.
2. Противо-эдс действует так, как если бы напряжение на обмотке было равно напряжению питания за вычетом этого противо-эдс. Т.е. чем быстрее вращается двигатель, тем фактически ниже напряжение на нем, несмотря на то, что подаем мы столько же, и вольтметр на выводах покажет столько же.
3. Противо-эдс зависит от магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Чем поток выше, тем ниже противо-эдс.
4. Чтобы снизить противо-эдс, надо снизить ток через обмотку возбуждения.
5. Самый примитивный способ снизить ток в обмотке возбуждения - подключить параллельно ей сопротивление (обычное, не индуктивное). Часть тока пойдет через обмотку, часть - через сопротивление.
6. Это и обозвали ослаблением поля.
Ромыч РЖДУЗ
02.09.2010, 11:21
Ну кое что ясно, хотя всё равно не понимаю всего до конца. Надо разобраться, ведь интересно, спасибо за краткие уроки электротехники.:)
ИШ нужен для выравнивания индуктивного сопротивления ветви ОВ и ветви шунтировочного сопротивления при переходных процессах, возникающих при отрыве токоприёмника от КС.
Слесарь что-то я не понимаю, вы хотите сказать что индуктивные шутны, никакой роли не играют при включении ослабления поля???
3. Противо-эдс зависит от магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. Чем поток выше, тем ниже противо-эдс. Может, так: чем поток выше, тем выше противоЭДС?
Colonel_Abel
02.09.2010, 11:26
Слесарь что-то я не понимаю, вы хотите сказать что индуктивные шутны, никакой роли не играют при включении ослабления поля???
Индуктивные шунты служат защитой ТЭД на случай кратковременного пропадания и повторного появления напряжения, что бы не получилось очень глубокого ослабления поля и как следствие сильно возросший ток.
Vivan755
02.09.2010, 11:33
Да. Упустил главное - возможность эта появляется только после опредёлённой скорости вращения якоря. Вот это важно
Важно. На ослабленном поле характеристика двигателя более стоячая, чем на полном, иначе говоря, чем слабее поле, тем меньше сила тяги при трогании, но сильнее на скорости. Типа, как на разных передачах автомобиля
Поэтому на ВЛ10 средних и больших номеров, ВЛ11, электропоездах первая позиция — с сильно ослабленным возбуждением для плавного трогания. Со второй уже двигатель выходит на полное поле. На ВЛ82М позиций с ОП аж две, полное поле начинается с третьей
Но ведь шунтирование ОВ резистором, как ни крути, это потери. Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
Что у нас и тужатся сделать ещё с ВЛ12...
Скажем, у электровоза ВЛ10 (движок ТЛ-2К) сопротивление ОВ одного ТЭД 0,025 Ом. При токе 500 А напряжение всего 12,5 В. На все 8 движков 100 В.
Откуда возьмем постоянное напряжение с такими параметрами?
Делать ТЭД только под независимое возбуждение. Только в этом случае поимеем немало проблем на этапе внедрения
В этом случае ослабление поля можно сделать плавным
А также выкинуть из схемы электровоза тормозные переключатели и уменьшить массу меди кабелей питания ОВ
Oleg Izmerov
02.09.2010, 11:43
Может, так: чем поток выше, тем выше противоЭДС?
Да-да, конечно, это оговорка, сорри.
Чем выше поток, т.е. чем выше поле, тем выше противо-эдс и наоборот.
Потому что в движущемся в магнитном поле проводнике э.д.с. наводится всегда, прикладываем ли мы к нему внешнее напряжение или нет.
Просто на некоторых ПС сопротивление ИШ достаточно велико, и на последней ступени ОВ остаётся подключённым параллельно ОВ только он. Пример - ЭР2Т и его клоны.Вот еще пример, ВЛ80:
http://s49.radikal.ru/i125/1009/33/da76d515d867t.jpg (http://radikal.ru/F/s49.radikal.ru/i125/1009/33/da76d515d867.jpg.html)
На последней ступени ослабления поля ОП3 контактор 75 полностью шунтирует сопротивление ОП 2Р, в цепи остается только ИШ (контактор 71 включен).
Кстати, интересный момент. На схеме мы видим сопротивление 2Р0, постоянно включенное параллельно ОВ ТЭД и ослабляющее поле на 5%. Как известно, на ПС переменного тока ТЭД питается выпрямленным пульсирующим током, т.е. постоянным током с переменной составляющей. Обмотка возбуждения ТЭД обладает довольно высоким индуктивным сопротивлением переменному току, а активное сопротивление, включенное параллельно - низким. Благодаря этому переменная составляющая тока течет через сопротивление 2Р0, минуя обмотку возбуждения. Вследствие чего уменьшается пульсация магнитного поля двигателя, что благоприятно сказывается на его работе, в частности, на коммутации.
Ток возбуждения не изменится. Ток якоря увеличится до 400 А.
А в момент включения ОВ вроде бы должнен упасть ток возбуждения при том же токе ТЭД (и якоря), т.к. ток якоря теперь делится между ОВ и шунтирующем сопротивлением?
Нет, ведь основным, что ограничивает ток, является ЭДС вращения, а мы её только что снизили (поскольку скорость электромагнитных процессов в цепях электровоза на порядки выше скорости механических процессов в системе поезда, считаем скорость неизменной).
4. Чтобы снизить противо-эдс, надо снизить ток через обмотку возбуждения.
5. Самый примитивный способ снизить ток в обмотке возбуждения - подключить параллельно ей сопротивление (обычное, не индуктивное). Часть тока пойдет через обмотку, часть - через сопротивление.
Что-то не сходится. Лично сам я считаю, что если при переходе на режимы ОВ ток в обмотке ОВ и снизится, то всего на 2-3 ампера. Якоря возрастёт значительно. Сила тяги тоже увеличится. Но если теперь ещё к току якоря добавить ток возбуждения (восстановить ПВ) - сила тяги увеличится ещё больше. Так какой смысл упоминать и бороться с противо-ЭДС?
Контактор 63 - реверс двигателя?
Colonel_Abel
02.09.2010, 13:32
Контактор 63 - реверс двигателя?
Судя по схеме, да.
А в остальных случаях он не влияет на индуктивное сопротивление? :)
Влияет, конечно. Однако в рабочей ситуации управления поездом переходный процесс при включении ОВ не опасен для ТЭД. А вот в аварийном режиме, когда уже при режиме ОВ пропадает и появляется напряжение КС, наличие ИШ с магнитной характеристикой, подобной характеристике магнитной системы ТЭД, играет очень важную роль.
Слесарь что-то я не понимаю, вы хотите сказать что индуктивные шутны, никакой роли не играют при включении ослабления поля???
Играют, конечно, но не сильно значительную. ЭПС может эксплуатироваться и без них. У нас в лихие 90-е с ЭР2 почти везде шунты были уворованы.
Что-то не сходится. Лично сам я считаю, что если при переходе на режимы ОВ ток в обмотке ОВ и снизится, то всего на 2-3 ампера. Якоря возрастёт значительно. Сила тяги тоже увеличится.
Всё сходится. Вы задали конкретный вопрос и получили конкретный ответ.
Считать лично не надо, нужно просто считать. Естественно, переходной процесс при включении ОВ будет, возможно, иметь в первые микросекунды и некоторую просадку тока возбуждения (при длительности всего процесса, измеряемой десятыми долями секунды). Мы же говорим о теории, о принципе. При токах в сотни ампер ваши единицы никто не увидит, это ниже приборной погрешности.
Ток якоря, как уже было сказано, возрастёт до 400 А.
Как возрастёт сила тяги - надо смотреть ЭМХ ТЭД.
Но если теперь ещё к току якоря добавить ток возбуждения (восстановить ПВ) - сила тяги увеличится ещё больше.
Это как?:eek:
То есть, простым набором и тут же сбросом ступени ОВ я увеличиваю мощность электровоза? А если ещё раз набрать и сбросить?
Так какой смысл упоминать и бороться с противо-ЭДС?
Потому что понятие ЭДС вращения ключевое для понимания принципа работы электрической машины постоянного тока. И бороться с ней не надо...:)
Что-то не сходится. Лично сам я считаю, что если при переходе на режимы ОВ ток в обмотке ОВ и снизится, то всего на 2-3 ампера. Якоря возрастёт значительно. Сила тяги тоже увеличится. Но если теперь ещё к току якоря добавить ток возбуждения (восстановить ПВ) - сила тяги увеличится ещё больше. Так какой смысл упоминать и бороться с противо-ЭДС?Если параллельно ОВ подключить сопротивление, равное по величине сопротивлению ОВ, ток в последней снизится вдвое (если считать частоту вращения двигателя неизменной).
Далее, при восстановлении полного поля увеличится противоЭДС якоря, и ток якоря уменьшится.
Важно. На ослабленном поле характеристика двигателя более стоячая, чем на полном, иначе говоря, чем слабее поле, тем меньше сила тяги при трогании, но сильнее на скорости.
Тоже важно. Естественные характеристики ТЭД на ПВ и ОВ не пересекаются.
Характеристика ОВ пересекает характеристику ПВ только на реостатных позициях, и то - только тогда, когда на ЭДС вращения ТЭД приходится менее половины подведённого к ТЭД напряжения.
Поэтому эффект снижения силы тяги при включении ОВ на реостатных позициях возможен только при трогании, на первых позициях КМ.
Поэтому на ВЛ10 средних и больших номеров, ВЛ11, электропоездах первая позиция — с сильно ослабленным возбуждением для плавного трогания.
Вот насчёт электропоездов не понял... Это на каких это на первой позиции реостатного контроллера включено ОВ?
Для электропоездов, наоборот, номинальным является как раз режим ослабленного возбуждения. А пуск происходит при так называемом "усиленном поле", т.е. ПВ.
Если параллельно ОВ подключить сопротивление, равное по величине сопротивлению ОВ, ток в последней снизится вдвое (если считать частоту вращения двигателя неизменной).
Вот как раз неверно. Ток в ОВ не упадёт, вдвое возрастёт ток якоря, а в ОВ останется таким же, каким и был. В дальнейшем, при возрастании скорости, токи будут падать.
Вот как раз неверно. Ток в ОВ не упадёт, вдвое возрастёт ток якоря, а в ОВ останется таким же, каким и был. В дальнейшем, при возрастании скорости, токи будут падать.Да-да, согласен. Я не учел возрастание тока якоря. :o
Евгению: КПД двигателя в режиме ОВ ниже. Сопротивление в цепи ТЭД - оно что, КПД повышает?
Нет! Просто на ослабленном поле ТЭД развивает мааксимальное КПД. Проверенно. В одну и туже сторону сначала ехал почти бз шунтирования, разгонялся плавно. А в другой раз -максимально ослаблял поле. В итоге сжёг меньше чем при первом варианте. Но в этом случае большие реакции у сцепок - поезд весь дргался как женщина в постеле.
Хочим. Можно в отдельную тему, если тут оффтоп.
Собственно, я как-то уже упоминал такое... Дело, в общем-то, обычное.
Любой ПС с ТЭД постоянного тока может войти в режим генератора с последовательным возбуждением, если будет замкнута по какой-то причине цепь якоря (собрана силовая схема, "земля" в силовой цепи электровоза или электропоезда, неправильно собранные кабели в силовой схеме), и ПС будут тащить в том же направлении, в каком он ехал до того (это необходимо для того, чтобы остаточный магнитный поток полюсов не размагнитился тут от генераторного ражима).
Когда я работал на ПТО МВС, мы часто делали манёвры с электропоездами, выцепляя-вцепляя по различным причинам вагоны. Так вот во время манёвров тепловозом или электровозом очень хорошо видно, где что не так: вагон тянут в одну сторону, а одна или две КП из четырёх или стоят, или вообще в обратную сторону вращаются. А тепловоз впереди надрывается - тяжело ему, да и выбега нет... Обычно это из-за неправильно подцепленных кабелей ТЭД было.
А если пересылаешь вагоны в холодном, особенно из-за пробитых ТЭД, обязательно закладываешь изоляцию под силовые контакты реверсора и под контакторы ТП6, ТП9 тормозного переключателя (если на ЭР2Т), тем самым разъединяя якоря и ОВ ТЭД.
В обкатке тепловоза ТЭМ2, отправляемого на АТРЗ (с подменёнными ТЭД), как-то сильно нагрелись 2 из 6-ти ТЭДов. Кабели, которые соединяют ТЭД в тележке, соединять не стали, а просто подвесили их на шпильки клиц. На кабелях загорелась изоляция, а до самих ТЭД было не дотронуться - рука не терпела. Это всего за полчаса поездки со скоростью около 60 км/ч (а больше ведущий тепловоз не мог разогнаться - "электрическое торможение" мешало).
Ещё один случай.
Зачинял я как-то поездной контактор на ТО-2. Чтобы освободить стойло, мой тепловоз решили отбросить. Я уже контактор дособирал, только вентиль осталось подцепить, и случайно в движении задел якорь вентиля, тут же его отпустив. Поездной рванул такую дугу, что у меня зайчики запрыгали в глазах, и тепловоз как на стенку наехал. А скорость -то километров, может, 5-7 была...
Когда я работал на ПТО МВС, мы часто делали манёвры с электропоездами, выцепляя-вцепляя по различным причинам вагоны. Так вот во время манёвров тепловозом или электровозом очень хорошо видно, где что не так: вагон тянут в одну сторону, а одна или две КП из четырёх или стоят, или вообще в обратную сторону вращаются. А тепловоз впереди надрывается - тяжело ему, да и выбега нет... Обычно это из-за неправильно подцепленных кабелей ТЭД было
Живой пример. Когда к нам на балтику, когда там работал, пришла ЭР2Р-7083 с завода, то при попытке тронуться било БВ на одном вагоне. Посмотрели -оказалось эти олени с ОЭВРЗ включили крестом тележки, и одна тележка пытается ехать вперёд, а другая - назад.
А если пересылаешь вагоны в холодном, особенно из-за пробитых ТЭД, обязательно закладываешь изоляцию под силовые контакты реверсора и под контакторы ТП6, ТП9 тормозного переключателя (если на ЭР2Т), тем самым разъединяя якоря и ОВ ТЭД.
А зачем под ТП? Ненадо :). Под В2 и В4 подложил на реверсореи всё, ОВ подвешаны в воздух :).
Нет! Просто на ослабленном поле ТЭД развивает мааксимальное КПД. Проверенно. В одну и туже сторону сначала ехал почти бз шунтирования, разгонялся плавно. А в другой раз -максимально ослаблял поле. В итоге сжёг меньше чем при первом варианте.
Ойген, КПД ТЭД в режиме ОВ ниже, чем при ПВ.
Экономить на электропоезде постоянного тока можно только при пуске, дольше разгоняясь на позициях ослабления поля. Но это сравнение затянутого реостатного пуска и разгона на шунтах. Некорректно. Мы же говорим о режимах ТЭД...
Ваша практика тут неприменима. Вернее, ограниченно применима. Секции - это настолько частный случай...
А зачем под ТП? Ненадо :). Под В2 и В4 подложил на реверсореи всё, ОВ подвешаны в воздух :).
ТП9 отключает цепь якорей ТЭД через обратные диоды, ТП6 - самый ближний к якорям, т.е. отрубает наибольшую часть цепи.
Это как?
То есть, простым набором и тут же сбросом ступени ОВ я увеличиваю мощность электровоза? А если ещё раз набрать и сбросить?
Не, не так. ВЛ10, скорость 40, 27-я позиция, ПВ, тяга 10т, ток 180А (все цифры примерно). Решили ускорится - ставим ОВ2 (55%), получаем: Iя 330А, тяга 17т. Вдруг передумали:) . Сбросили ОВ, перешли на П соединение, набрали 31ую, теперь: ПВ, общий ток 330А, тяга 24т. Примерно так.
Потому что понятие ЭДС вращения ключевое для понимания принципа работы электрической машины постоянного тока. И бороться с ней не надо...:)
Я имел ввиду противо-ЭДС в конкретном случае. Что касается объяснения снижния мощности ТЭДов с ростом оборотов, то понятно. Но в случае с ослаблением поля, мне кажется, это понятия вносит лишь путаницу: на ОВ "повесили" шунт - ура-а! - снизили противо-ЭДС, да, но потребляемый ток возрос, КПД снизилось - какая выгода? Вот если противо-ЭДС просто снизилась бы:) , тогда другое дело:) .
Проверенно. В одну и туже сторону сначала ехал почти бз шунтирования, разгонялся плавно. А в другой раз -максимально ослаблял поле. В итоге сжёг меньше чем при первом варианте. Но в этом случае большие реакции у сцепок - поезд весь дргался как женщина в постеле.
Применение позиций ОВ на локомотиве, позволяет экономить электроэнергию вот по какой причине: разгон с ослаблением поля, позволяет в дальнейшем переходить с соединения С на СП и с СП на П с минимальным временем работы на пусковых резисторах, которые жгут энергию будь здоров (~25%).
Вдруг передумали:) . Сбросили ОВ, перешли на П соединение...
Дык, ёптыть...:eek: Слона-то я и не приметил!:)
Так ведь перейдя на другое соединение, мы вдвое повысили напряжение на ТЭД! Как же можно сравнивать?
Вот если противо-ЭДС просто снизилась бы:) , тогда другое дело:) .Просто снизить противоЭДС можно. Например, применением независимого возбуждения с плавным регулированием.
Так ведь перейдя на другое соединение, мы вдвое повысили напряжение на ТЭД! Как же можно сравнивать?
Но условие то выполнили:) , по другому всё равно никак:) .
Просто снизить противоЭДС можно. Например, применением независимого возбуждения с плавным регулированием.
Но это совсем другая история. Ну ладно. Плавно увеличиваем напряжение обмотки возбуждения - мощность плавно увеличивается.Хорошо. Обороты ТЭДов растут и противо-ЭДС увеличивается. Что делаем дальше? Или ток якоря тоже отдельно плавно регулируется?
Плавно увеличиваем напряжение обмотки возбуждения - мощность плавно увеличивается.Хорошо. Обороты ТЭДов растут и противо-ЭДС увеличивается. Что делаем дальше? Или ток якоря тоже отдельно плавно регулируется?Я вижу процесс несколько иначе. Ток якоря также регулируется, например, импульсным регулятором. При пуске поле максимальное, по мере разгона напряжение на якоре увеличиваем, а ток обмотки возбуждения уменьшаем с целью приблизить механическую характеристику нашего двигателя к характеристике двигателя с последовательным возбуждения.
Я вижу процесс несколько иначе. Ток якоря также регулируется, например, импульсным регулятором. При пуске поле максимальное, по мере разгона напряжение на якоре увеличиваем, а ток обмотки возбуждения уменьшаем с целью приблизить механическую характеристику нашего двигателя к характеристике двигателя с последовательным возбуждения.
Да, при таком раскладе, конечно, можно добиться оптимальной работы режимов ТЭДов. А ещё немного "поколдовав" над схемой, приладить асинхронники.:cool:
Vivan755
03.09.2010, 11:29
Контактор 63 - реверс двигателя?
063 — реверсор передней тележки, 064 — задней. Они кулачковые
мааксимальное КПД
КПД — коэффициент, слово мужского рода. «Максимальный КПД»
Проверенно
С одной «Н»
с минимальным временем работы на пусковых резисторах, которые жгут энергию будь здоров (~25%)
Никогда не верил, что на них столько горит. За разгон — может быть, а за всю поездку — никоим образом
Это и есть ВЛ12. Дорого
Сейчас это уже есть 2ЭС6 и инвалид 2ЭС4К
Никогда не верил, что на них столько горит. За разгон — может быть, а за всю поездку — никоим образом
Нет, ну конечно же перед выходом на ходовую. Кстати, наверное прикинуть расход не сложно.
Сейчас это уже есть 2ЭС6 и инвалид 2ЭС4К
Неужели как на 12ом, всё раздельно и плавно регулируется?
Могу добавить, что шунты электроэнергию тоже жрут неплохо, и используются как раз для разгона, для поддержания скорости чаще используются безреостатные "чистые" соединения и в крайних случаях - шунты.
Нет, ну конечно же перед выходом на ходовую. Кстати, наверное прикинуть расход не сложно.
Несложно и уже давно посчитано.
Потери в пусковых резисторах при 4-х ТЭД и одноступенчатом пуске - 50% (ЭР2Т и его клоны, ЭР200) от общего потребления энергии, при двухступенчатом - 25% (ЭР2, ВЛ11).
Потери при трёхступенчатом пуске и 6-ти ТЭД - 16,7% (ВЛ22, ВЛ23, ВЛ15, ЧС2), при 8-ми - 18,75% (ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11М) от общего потребления энергии.
ЗЫ: Количество ступеней пуска - это количество соединений ТЭД.
vBulletin® v3.8.12 by vBS, Copyright ©2000-2025, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot