motoare de tracțiune

Cele mai utilizate pe scară largă în industrie sunt motoare electrice de două tipuri: AC - asincrone cu trei faze și DC - colector cu diferite metode de excitație. Care dintre ele este mai bine să se folosească locomotiva?
Motoarele care pot fi folosite ca tracțiune pe locomotivă trebuie să îndeplinească cel puțin două cerințe. În primul rând, acestea trebuie să fie împuternicit să controleze o gamă largă de frecvență de rotație. Acest lucru vă permite să schimbați viteza trenului. În plus, este necesar să fie în măsură să reglementeze o gamă largă de împingere, adică. E. Cuplul de motor. Astfel, motorul electric de tracțiune ar trebui să ofere semnificativă în timpul unui tren trăgându, accelerația lui, în timp ce depășirea urcușuri abrupte și mai mult. N. și de a reduce-o la un condiții de conducere mai ușoare.
Din punctul de vedere al organizării mișcării, ar fi de dorit să se antreneze, indiferent de schimbările în rezistența la mișcarea parcursă la o viteză constantă, sau această viteză ar fi scăzut ușor. În acest caz, raportul dintre forța de tracțiune F și viteza și mișcarea (Fig. 11, precum și) ar reprezenta o formă dreptunghiulară axe de coordonate verticale drepte linia 1 paralelă cu axa F, sau ușor înclinată linia 2. Relația dintre forța de împingere generat de motorul locomotivei și Viteza mișcării sale este numită tracțiune caracteristică și reprezentăm grafic așa cum se arată în Fig. 11 sau în tabele.

Se arată în Fig. 11 (a), caracteristicile de tracțiune sunt rigide. În cazul motoarelor electrice consumate specificațiile rigide și egală cu produsul vitezei de tracțiune, de exemplu, pe pante abrupte, crește proporțional cu forțele de tracțiune (produsul este mult mai puțin V1F1 V2F2, vezi. Fig. 11, de asemenea). Creșterea bruscă a consumului de energie duce la o necesitate de a crește puterea atât a motorului și stațiile de tracțiune, mai mare aria secțiunii transversale a suspensiei de contact din cauza costurilor de numerar și materiale rare. Acest lucru poate fi evitat prin asigurarea caracteristicilor motorului la care odată cu creșterea rezistenței la mișcarea trenului reduce automat viteza, adică. E. Așa numita moale caracteristică (fig. 11 b). Ea are forma unei curbe numit hiperbolă. Motor cu o caracteristică de tracțiune ar funcționa la putere constantă (V1F1 = V2F2). Cu toate acestea, atunci când se deplasează de compuși grele pe pante abrupte, atunci când o forță de tracțiune mare, un tren s-ar deplasa cu o viteză foarte scăzută, astfel limitând drastic capacitatea secțiunii de cale ferată. Aproximativ locomotivelor au o astfel de caracteristică, deoarece puterea motoarelor de tracțiune este limitată de capacitatea unui motor diesel. Acest lucru este valabil și pentru aburul-alimentat, în care puterea este capacitatea limitată a cazanului.
Puterea dezvoltată de motoare electrice de tracțiune, aproape nelimitată sursă de energie capacitate. După ce a primit energie electrică prin catenară și tracțiune substații ale sistemelor de putere de obicei, au capacități de energie electrică în mod disproporționat de mare. Prin urmare, atunci când se creează electric căuta caracteristică prezentată în Fig. 11, (b) linia punctată. Motoarele electrice echipate cu această caracteristică, se poate dezvolta o forță considerabilă de tracțiune pe pante abrupte, la o viteză relativ ridicată. Desigur, puterea consumată de motoarele de tracțiune într-o forță de tracțiune mare este crescută (V1'F1 ușor mai V1F1), dar aceasta nu duce la suprasolicitarea bruscă a sistemului de alimentare.

Înfășurarea de excitație poate fi conectat în paralel cu înfășurarea armăturii (Fig. 12a) și în serie cu ea (fig. 12b). Aceste motoare sunt denumite motoare respectiv paralele și excitație secvențială. Motoarele sunt, de asemenea, utilizate în care există două domeniu de lichidare - paralel și în serie. Ele sunt numite motoare de excitație mixte (Fig. 12c). .. Dacă câmpul bobinaj incluse în, adică ele creează fluxuri magnetice sunt adăugate, astfel de motoare sunt numite motor în funcție de excitație; În cazul în care fluxurile sunt scăzute, avem un motoarele contra-drive. Se aplică și excitație separată. bobina de excitație alimentat de o (independent), sursa de alimentare autonomă (Fig. 12 g).
Pentru a evalua posibilitatea de control al vitezei motorului DC amintesc că în timpul rotirii într-un câmp magnetic al conductoarelor armătură bobinajul motorului are loc în acesta (indus) forța electromotoare (e. G. S). direcția sa este determinată, folosind bine-cunoscut regula dreapta. În acest caz, curentul care curge prin conductorii armături dintr-o sursă de alimentare, în regia oppositely inductibil e. d. a. Tensiune Ud, care este pus în motor este echilibrat prin e. d. a. indusă în înfășurarea armăturii și căderea de tensiune în motorul obmot-Kah:

în cazul în care I - motor de curent continuu; r ef - impedanța echivalentă a înfășurărilor motorului.
Valoarea e. d. a. E este proporțională cu fluxul magnetic și viteza cu care conductorii intersectează liniile de forță magnetică, adică. E.

în care C1 - coeficient luând în considerare caracteristicile de proiectare ale motorului (numărul de perechi de poli, numărul de conductoare active ale armăturii de bobinaj și numărul de ramuri paralele ale înfășurării armăturii) și a valorilor dimensiuni utilizate în formulă; F - flux magnetic; n - cu motor pentru armături viteza de rotație. atunci

Această formulă permite determinarea relației dintre frecvența de rotație și a fluxului la o valoare constantă a tensiunii aplicate. Rezistența echivalentă a înfășurărilor motorului este mică și este de obicei mai mică de o zecime ohm. Prin urmare, fără erori apreciabilă, puteți presupune că n. Ud. C1F.
Prin urmare, viteza motorului de curent continuu poate fi reglat prin modificarea tensiunii furnizate acesteia (direct proporționale) sau un flux de câmp magnetic (invers proporționalitate). Ambele metode de control al vitezei sunt folosite pe locomotive.
Cum cuplul de la curentul de armatură? În cazul în care conductorii de conectare a armăturii înfășurărilor motorului la sursa de alimentare, curentul care curge prin ele, care interacționează cu câmpul magnetic al polilor, va forța care acționează pe fiecare conductor parcurs de curent. Efectul combinat al acestor forțe creează un M de cuplu, care este proporțională cu curentul de armătură și polii F fluxului magnetic, adică. E.

A se vedea, în care - coeficientul care ia în considerare dimensiunea cantităților în formulă, numărul de conductoare de bobinaj a armăturii și ceilalți parametrii motorului.
Din această formulă se poate observa că cuplul nu depinde de tensiunea aplicată.
Pentru a construi o caracteristică de tracțiune a motorului de curent continuu, este necesar să se stabilească n viteză de variație și cuplul M ca funcție a curentului la motoare diferite metode de excitație. Odată cu creșterea sarcinii motorului, de exemplu, în cazul depășirii de ridicare la o tensiune constantă Ud va crește, iar curentul armatură, astfel încât să depășească o sarcină suplimentară, motorul trebuie să dezvolte forța de tracțiune mare, și, prin urmare, puterea (așa cum este bine cunoscut, P = Udi).
Pentru motoarele cu șunt poate fi considerat că curentul de excitație nu variază cu sarcina. În consecință, nici o modificare, și a fluxului magnetic. Deoarece rezistența r ef armătura înfășurării este mică, atunci, în conformitate cu ecuația (3) nu va crește în mod semnificativ produsul IRD la constant Ud și F. Aceasta înseamnă că viteza motorului cu șuntul când sarcina crește scade oarecum (Fig. 13a), și cuplul crește proporțional cu curent, care este reprezentat grafic printr-o linie dreaptă care trece prin origine.
Aproximativ aceeași performanță vor fi motoarele cu excitație independente, cu excepția cazului se schimbă curentul de excitație.

Luați în considerare aceeași performanță pentru un motor cu excitație serie (vezi. Fig. 12b). Un astfel de flux magnetic un motor depinde de sarcina, deoarece înfășurarea fluxurilor actuale armături de excitație. Frecvența de rotație a armăturii așa cum se vede din formula (4) și este invers proporțională cu debitul cu creșterea curentului I armătură, și deci F flux magnetic, a scăzut brusc (Fig. 13b). Cuplul motorului, dimpotrivă, crește brusc în creștere ca în același timp curent armătură și depinde de fluxul magnetic de excitație.
Pentru sarcini mici magnetice mãreºte flux proporțional cu curentul și cuplul, rezultă din formula (5), - pătratul curentului pentru armături. În cazul în care sarcina crește în mod semnificativ, curentul motorului va crește într-o asemenea măsură încât este vorba sistem magnetic de saturație. Acest lucru va determina ca viteza de rotație va fi redusă într-o măsură mai mică. Dar apoi începe să crească curent mai intensă, și, prin urmare, consumul de energie al rețelei. Viteza trenului oarecum stabilizat. În funcție de armătură viteza de rotație n, cuplul M și eficiență. din curentul motorului I se numește caracteristicile electromecanice ale arborelui motorului de tracțiune la o tensiune constantă Ud. furnizată motorului de tracțiune, și o temperatură constantă înfășurări clorhidrici 115 ° C (GOST 2582-81).
Conform caracteristicilor electro-mecanice ale motorului se poate construi de tracțiune. Pentru a face acest lucru, să ia o serie de valori curente și de a determina caracteristicile viteza și cuplul corespunzător. Pe măsură ce turația motorului este ușor pentru a calcula viteza trenului, cunoscut sub numele de raportul de transmisie i D și un diametru al osiei montate unelte de echitatie roți:

Ca viteza de tracțiune teoria dimensiunilor utilizată a armăturii motor de tracțiune, exprimată în rotații / min și se măsoară viteza trenului în km / h, cu formula (6), cu raportul de potrivire aceste dimensiuni ia forma

... Știind un cuplu pe arborele motorului, precum și pierderi în transmisia cuplului de la arborele motorului perechii roată de tracțiune, care se caracterizează printr-o transmisie eficienta poate fi primită și forța de tracțiune forță dezvoltă una, și apoi toate perechile de roți electrice:

NKD în care - numărul motoarelor de tracțiune ale perechilor de roți de locomotivă sau de conducere.
Datele obținute sunt construirea unui răspuns de tracțiune (vezi. Fig. 11).
În tracțiunea electrică feroviară la fel ca în majoritatea cazurilor, utilizarea de motoare de curent continuu excitație serie. având caracteristica de tracțiune moale. Astfel de motoare, după cum sa menționat mai sus, la sarcini mari din cauza reducerii vitezei consumă mai puțină energie de la sistemul de alimentare cu energie.
Motoarele de tractiune sunt de excitație secvențială și alte avantaje în comparație cu motoarele șunt. În special, în construcția motoarelor de tracțiune montate pe toleranțele de fabricație de precizie, compoziția chimică a materialelor pentru motoare și m. P. Creați motoare cu caracteristici absolut identice, este practic imposibil. Datorită diferențelor caracteristicilor motoarelor de tracțiune, montat pe o locomotiva la perceput sarcina inegale. De-a lungul sarcinii distribuite în mod egal între motoarele excitație serie, deoarece acestea au caracteristici de tracțiune moale.
Cu toate acestea motoarele excitație serie au un dezavantaj foarte serios - locomotive cu astfel de motoare sunt predispuse la locomotiva roflilor, uneori, în versatil de rulare. Acest neajuns este deosebit de puternic manifestat după ce trenul când masa a fost limitată la coeficientul calculat de aderență. caracteristic rigid într-o măsură mult mai mare ajută la stoparea roflilor locomotiva, ca și în acest caz, forța de tracțiune este drastic redusă chiar și cu un tobogan mic și o șansă mai mare de ambreiaj de recuperare. Motorul de tracțiune dezavantaje de excitație serie se aplică faptul că acestea nu pot trece automat în modul de frânare electric: este necesar să se schimbe în prealabil metoda de antrenare a motorului de tracțiune.