Регулирование скорости движения изменением магнитного потока

Степень изменения магнитного потока тягового электродвигателя характеризует коэффициент регулирования возбуждения (степень ослабления возбуждения ОВ, также называемая степень ослабления поля ОП), равный отношению магнитодвижущей силы главных полюсов при ослабленном возбуждении к магнитодвижущей силе главных полюсов при полном возбуждении :

. (23)

В случае шунтирования обмотки возбуждения электродвигателя последовательного возбуждения ток возбуждения меньше тока якоря , а число витков обмотки возбуждения неизменно, поэтому коэффициент равен отношению тока в обмотке возбуждения к току якоря :

. (24)

Степень ослабления возбуждения может быть допущена до определенного предела, ниже которого нарушается нормальная коммутация на коллекторе тягового электродвигателя, что может привести к круговому огню. Обычно наименьший коэффициент регулирования возбуждения на электровозах составляет 0,3…0,5. В электродвигателях с компенсационной обмоткой можно допустить более глубокое ослабление магнитного потока до 0,2…0,25. Как правило, на э.п.с. используется несколько ступеней ослабления возбуждения (рисунок 12), что позволяет получить большее число ходовых позиций контроллера.

Рисунок 12. Управление изменением магнитного потока на э.п.с.

ОВ – обмотка возбуждения; ИШ – индуктивный шунт; R_Ш1 – R_Ш4, сопротивления шунтировки.

Для того чтобы понять, как изменится характеристика тягового двигателя при включении ступени ослабления возбуждения, примем, что включении ступени ослабления возбуждения, благодаря инерционным свойствам подвижного состава, скорость движения (частота вращения) практически не изменилась, т.е.

(25)

Пользуясь выражением (2.5) с учетом того, напряжение постоянного получим следующее выражение:

. (26)

Как уже указывалось ранее, падение напряжения в цепи тягового электродвигателя составляет 2-4% от напряжения приложенного к его зажимам, следовательно, с достаточной точностью можно записать:

. (27)

Т.е. при той же частоте вращения вала тягового электродвигателя при включении ослабления поля (напряжение постоянно) магнитный поток должен оставаться неизменным:

. (28)

Следовательно, неизменным должен оставаться и ток в обмотке возбуждения тягового электродвигателя:

. (29)

Определим, как при включении ослабления возбуждения изменится ток якоря тягового электродвигателя. Для этого в выражение (29) подставим ток двигателя из (24):

. (30)

В более удобной для восприятия форме выражение примет вид:

. (31)

Пользуясь выражением для электромагнитного момента (6) и выражениями (27) и (31), после ряда элементарных подстановок получим:

. (32)

Т.е. при той же частоте вращения (скорости движения) электромагнитный момент (сила тяги) окажется в раз больше чем при полном возбуждении. Тяговая характеристика э.п.с. с двигателями последовательного возбуждения, при различных значениях ослабления возбуждения и постоянном подведенном напряжении будет иметь вид, показанный на рисунке 13.

Рисунок 13. Тяговая характеристика э.п.с. при различных ступенях ослабления поля.

1 – тяговая характеристика при полном поле; 2 – тяговая характеристика при ослаблении поля ; 3 – тяговая характеристика при ослаблении поля ; 4 – тяговая характеристика при ослаблении поля ; 5 – тяговая характеристика при ослаблении поля ; 6 – ограничение по сцеплению колес с рельсами; .