Технический вопрос по эл. двигателям

[Слесарь]

Сообщение от Ромыч РЖДУЗ

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.

[alexcat]

Сообщение от Слесарь

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?

[Слесарь]

Сообщение от alexcat

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.

Сообщение от Ромыч РЖДУЗ

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.

Сообщение от ПИОНЕР

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?

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...

[alexcat]

Сообщение от Слесарь

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:



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.

[ПИОНЕР]

Сообщение от Слесарь

Ток возбуждения не изменится. Ток якоря увеличится до 400 А.

Сообщение от Слесарь

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).

Сообщение от Oleg Izmerov

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?

[alexcat]

Сообщение от ПИОНЕР

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.

[Слесарь]

Сообщение от alexcat

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.

[alexcat]

Сообщение от Слесарь

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.

[ПИОНЕР]

Сообщение от Слесарь

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.

Сообщение от Слесарь

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 .

Сообщение от Evgenyi

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%).