Технический вопрос по эл. двигателям

[alexcat]

Сообщение от Слесарь

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.

[Слесарь]

Сообщение от alexcat

Пример 5:

(Хватается за голову и страшно кричит) Хватит! Довольно!...

Вы хочете примеров? Их тоже есть у меня! Но не будем об этом...

[alexcat]

Сообщение от Слесарь

(Хватается за голову и страшно кричит) Хватит! Довольно!...

Больше не буду! (Пошел вставать в угол.)

[Ромыч РЖДУЗ]

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?

[alexcat]

Сообщение от Ромыч РЖДУЗ

...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?

[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?

[Oleg Izmerov]

Сообщение от Ромыч РЖДУЗ

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]

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???

[Colonel_Abel]

Сообщение от Ромыч РЖДУЗ

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.

[alexcat]

Сообщение от Oleg Izmerov

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?

[Oleg Izmerov]

Сообщение от alexcat

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.