Технический вопрос по эл. двигателям

[makswelhouse]

Вопрос состоит в том что я ну ни как не могу понять принцип увеличения мощности тягового двигателя при шунтировании обмотки возбуждения? Хоть на тепловозе, хоть на электровозе.
Кто поможет допетрить!?

[Ромыч РЖДУЗ]

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.

[Zabor]

...а якорю становится легче раскручиваться...

Чего?

[Damien Zhar]

Ну там взяли наши дюжинные моряки якорь, раскрутили.. (Простите не мог удержатся)

[Zabor]

Якорь в электродвигателе основная деталь, но "легче раскручиваться" это отжиг =)), вопрос по теме действительно интересный.

[ПИОНЕР]

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.

[TRam_]

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.

[Zabor]

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...

[TRam_]

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 обмотке

суммарный ток через обмотку и шунт наоборот, возрастает. Почему - написано выше.

[Zabor]

А причем тут ослабление поля ОВ?

[TRam_]

Сообщение от ПИОНЕР

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]

__

[Evgenyi]

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

[TRam_]

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.

[Zabor]

...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.

[Evgenyi]

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.