Тема 2.4. Сравнение двигателей различных систем возбуждения.

Требования, предъявляемые к тяговым двигателям; электрическая устойчивость; механическая устойчивость; распределение нагрузок; склонность к возникновению боксования; воздействие на энергосистему; конструктивные показатели и оценка двигателей.

Литература 

Методические указания

При изучении данной темы учащиеся должны знать требования, предъявляемые к тяговым двигателям:

• электрическая устойчивость, т.е. способность автоматически стремиться к состоянию электрического равновесия при переходе с одного режима на другой;

• механическая устойчивость, т.е. способность автоматически приближаться к состоянию динамического равновесия;

• равномерное распределение нагрузок между параллельно работающими двигателями;

• максимальное использование сцепного веса;

• устойчивость коммутации;

• наименьшее воздействие на энергосистему;

• возможность плавного регулирования скорости и применения рекуперации;

• простота конструкции.

Анализ электрической устойчивости работы тяговых двигателей проводится при следующих допущениях:

• пренебрегаем вихревыми токами, возникающими в двигателе;

• рассматриваем только силовую цепь двигателя и считаем, что при случайных отклонениях от состояния равновесия в силовой цепи токи в параллельных ветвях остаются неизменными.

Разница электромеханических характеристик двигателей одного и того же типа приводит к тому, что скорости двигателей при одном и том же значении момента неодинаковы.

Эти различия характеристик приводят к неравномерному распределению нагрузок между двигателями и, как следствие этого, неодинаковому потреблению токов.

С точки зрения системы электроснабжения наиболее предпочтительными являются мягкие характеристики.

Регулирование скорости и рекуперация. С этой точки зрения двигатели параллельного и согласно-смешанного возбуждения имеют преимущества по сравнению с двигателем последовательного возбуждения. Одним из основных преимуществ этих двигателей является автоматический переход в генераторный режим, что позволяет легко осуществлять рекуперативное торможение.

Конструктивные показатели и оценка двигателей. В этом отношении двигатели последовательного возбуждения, имеющие простую обмотку возбуждения из обмоточной меди с большой площадью сечения, обладают значительными преимуществами по сравнению с двигателями параллельного и согласно-смешанного возбуждения, у которых параллельная обмотка, имеющая много витков из провода малой мощности сечения, ненадежна как в механическом, так и в электрическом отношении. Наличие параллельной обмотки в сою очередь приводит к увеличению габаритов и усложнению конструкции двигателя.

В результате сравнения двигателей различных систем возбуждения наиболее полно удовлетворяют условиям электрической тяги двигатели последовательного возбуждения. На трамваях и троллейбусах нашли применение двигатели согласно-смешанного возбуждения благодаря возможности простого регулирования скорости в широких пределах, а также простоте осуществления рекуперативного торможения. Двигатели параллельного возбуждения в электрической тяге используются редко.

При применении двигателей независимого возбуждения, получающих питание от управляемого тиристорного преобразователя, возможно получение любых характеристик – мягких или жестких. Недостатком такой системы является установка относительно мощного тиристорного преобразователя, обеспечивающего необходимую форсировку по току двигателя в переходных режимах.

Вопросы для самоконтроля

1. При каких допущениях проводится анализ электрической устойчивости?

2. К чему приводит различие характеристик двигателей, установленных на одном и том же подвижном составе?