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.