Регулирование скорости движения троллейбуса путем ослабления магнитного поля тяговых электродвигателей — Часть 3 из 4: Построение характеристик ослабленного поля

Получить характеристику ослабленного магнитного поля электродвигателя троллейбуса можно на основе характеристики полного магнитного поля при помощи следующего приближенного построения.

При схеме с одним электродвигателем троллейбуса и одной и той же скорости движения для полного и ослабленного магнитных полей можно получить:

Пренебрегая величинами (I_яr)_о.п, а также (I_яr)_п.п при одинаковой скорости получим:

и, следовательно:

Для электрической схемы с выключением части витков I_о.пw = I_п.пw, следовательно:

Подобное соотношение между электрическими токами характеристик полного и ослабленного магнитных полей электродвигателя троллейбуса при одних и тех же значениях скорости получается и в случае второго метода ослабления магнитного поля двигателя.

Данное простое соотношение дает возможность построить характеристику для ослабленного магнитного поля по точкам с помощью деления электрических токов по характеристике полного магнитного поля электродвигателя троллейбуса на величину (рис. 3):

По скоростным характеристикам электродвигателя троллейбуса при ослабленном магнитном поле (см. рисунок 3) можно получить характеристики для силы тяги P_к = f(I), понимая, что при одних и тех же значениях тока P_к.о.пv_о.п ≅ P_к.п.пv_п.п.

Рис. 3. Диаграмма построения характеристик для ослабленного магнитного поля электродвигателя троллейбуса.

Построить характеристики ослабленного магнитного поля электродвигателя троллейбуса более точно можно по нагрузочным характеристикам электрического двигателя с учетом реакции якоря двигателя, а также падения напряжения на обмотках. При коэффициенте α и данном токе I_я для этого определяют AW_о.п, значения (E/v)_о.п, E = U_c – (I_вr)_о.п.

Наиболее широкое распространение на отечественных троллейбусах получили электрические двигатели со смешанным возбуждением, ослабление магнитного поля у которых происходит более простым способом — с помощью регулирования электрического тока в цепи с обмоткой параллельного возбуждения. Получение нескольких ступеней ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса при этом не вызывает затруднений, а переключение ступеней ослабления магнитного поля также можно рассматривать как 2-ую стадию пускового процесса.

Выбор числа ступеней регулирования магнитного поля при электродвигателях троллейбуса смешанного возбуждения определяется, как и при реостатном пуске, допустимыми колебаниями тока и силы тяги при переходе со ступени на ступень. При этом следует иметь в виду, что принятые для реостатного пуска электродвигателя троллейбуса пределы колебания тока от I_мин до I_макс могут быть значительно увеличены на ступенях ослабления магнитного поля, как это показано на рис. 4.

Это возможно вследствие того, что нарастание тока в электродвигателе троллейбуса при изменении параллельного возбуждения происходит значительно медленнее, чем при переключении реостатной ступени, за счет большой индуктивности цепи параллельной обмотки и действия взаимной индукции между параллельной и последовательной обмотками возбуждения.

Рис. 4. Диаграмма к расчету ступеней ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса с параллельным возбуждением.

Время нарастания тока при переходе со ступени на ступень становится при ослаблении магнитного поля электродвигателя троллейбуса практически соизмеримым со временем нарастания скорости. При данном времени изменения тока указанное смягчающее действие тем больше, чем больше ускорение на данной ступени. При ускорениях порядка 1,3–1,5 м/сек² отношение теоретического изменения тока к действительному (см. рис. 4) можно принять равным около 2:

Построение ступеней ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса может быть произведено следующим приближенным способом.

Если известны пределы колебаний пускового тока от I_мин до I_макс на реостатных ступенях, то с учетом указанного выше отношения можно наметить теоретические пределы изменения тока от I_мин до I_макс на ступенях ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса.

Если пренебречь влиянием падения напряжения в обмотках двигателя, то можно считать, что его магнитный поток при одной и той же скорости будет одинаковым для точек А и Б, находящихся на разных характеристиках (например, полного магнитного поля и первой ступени ослабленного магнитного поля электродвигателя троллейбуса).

При равенстве магнитных потоков должно быть сохранено и равенство намагничивающей силы. Следовательно, AW_А = ΑW_Б, откуда:

Из этого выражения получим:

Таким образом можно определить ток в обмотке параллельного возбуждения на первой ступени ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса. Аналогичным методом можно определить и токи следующих ступеней, если за исходное значение принять ток предыдущей ступени. Если известны значения I_ш1 и I_ш2, то легко определить любую точку характеристики ступени ослабления магнитного поля электродвигателя троллейбуса. При одинаковой скорости v₁ будем иметь:

Все части: 1 | 2 | 3 | 4