Регулирование частоты вращения якоря тягового двигателя и изменение направления его вращения

Способы регулирования частоты вращения якоря. Из формулы (1) следует, что частота вращения якоря двигателя постоянного тока зависит от питающего напряжения ?/, падения напряжения 1_яг_я в цепи обмотки якоря и магнитного потока Ф. Поэтому ее можно регулировать тремя способами:

изменением питающего напряжения 11\

включением реостата в цепь обмотки якоря;

изменением магнитного потока Ф.

Так как напряжение в контактной сети метрополитена постоянное, то изменить питающее напряжение тяговых двигателей можно их перегруппировкой. Для того чтобы получить минимальную скорость вагона, к каждому из четырех тяговых двигателей подводится минимальное напряжение, что обеспечивается тогда, когда двигатели соединены последовательно (рис. 48, а). При таком соединении напряжение, подводимое к одному двигателю, в 4 раза меньше напряжения в контактном рельсе.

Соединение тяговых двигателей 1-4 в две параллельные группы (рис. 48, б) по два последовательно включенных в каждой условно называют параллельным. В этом случае напряжение, подводимое к каждому двигателю, будет в 2 раза меньше напряжения в контактном рельсе, и частота вращения якоря двигателя увеличится вдвое по сравнению с частотой вращения при последовательном соединении.

При включении реостата напряжение питающей сети распределяется между тяговыми двигателями и реостатом. По мере выведения ступеней реостата увеличивается напряжение на зажимах двигателей и соответственно частота вращения якорей двигателей.

Такой способ регулирования прост и позволяет плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне. Однако при этом возникают большие потери энергии в реостате.

Рис. 48. Схемы последовательного (а) и последовательно-параллельного (б) соединения тяговых двигателей

Для регулирования частоты вращения якоря изменением магнитного потока шунтируют обмотки главных полюсов - обмотки возбуждения (рис. 49, а). В этом случае параллельно обмоткам возбуждения включают резистор 7?_ш, и через обмотку возбуждения будет протекать только часть тока обмотки якоря (другая часть этого тока в точке О ответвляется в шунтирующий резистор), что приводит к ослаблению возбуждения тягового двигателя и возрастанию частоты вращения его якоря.

Степень ослабления возбуждения зависит от сопротивления шунтирующего резистора. На подвижном составе метрополитена для плавного изменения частоты вращения якоря применяют несколько ступеней ослабления возбуждения.

Рассмотрим пример ослабления возбуждения двумя ступенями (рис. 49, б). При включении только контактора 7 образуется первая ступень, при которой параллельно обмотке возбуждения включаются две последовательно соединенные секции шунтирующего резистора. При включенных контакторах 7 и 2 получают вторую ступень ослабления возбуждения, при которой параллельно обмотке возбуждения включена одна секция шунтирующего резистора (вторая замкнута контактором 2).

Скоростные ходовые характеристики, показанные на рис. 50, соответствуют последовательному (С) и параллельному (77) соединениям тяговых двигателей с различными ступенями ослабления возбуждения. При полном возбуждении (#77) последовательно соединенных тяговых двигателей вагон имеет определенную скорость. Включив первую ступень ослабления возбуждения (ОП1), получают новую возросшую скорость движения. Второй ступени ослабления возбуждения (0772) соответствует еще одна скорость движения вагона при последовательном соединении тяговых двигателей. То же самое можно сделать и при параллельном соединении тяговых двигателей (77).

Если в тяговом режиме для увеличения частоты вращения якоря возбуждение тяговой машины уменьшают, то в тормозном режиме для уменьшения частоты вращения якоря возбуждение увеличивают.

Назначение индуктивного шунта. Обмотка возбуждения тягового двигателя обладает большой индуктивностью, поскольку через ее витки протекает большой ток, а сердечник имеет большую массу. В цепях же с большой индуктивностью при изменении или отключении тока и его последующем включении (например, при отрыве токоприемника от контактного рельса) возникает значительная э. д. с. самоиндукции. Так как э. д. с. направлена против тока и препятствует его протеканию по обмотке возбуждения, то большая часть тока пойдет по шунтирующему резистору, что приведет к нарушению принятого распределения токов 1 и /_ш в параллельных ветвях и к недопустимому ослаблению магнитного потока тягового двигателя.

Для того чтобы избежать чрезмерного ослабления магнитного потока тягового двигателя при резком изменении тока, что может привести к возникновению кругового огня на коллекторе, последовательно с шунтирующим резистором включают катушку индуктивности ИШ, называемую индуктивным шунтом (рис. 49, в). Изменение тока в цепи двигателя будет вызывать возникновение э. д. с. самоиндукции как в обмотке возбуждения, так и в индуктивном шунте. При этом индуктивность шунта выбирают близкой к индуктивности обмотки возбуждения, чтобы э.д.с. самоиндукции не нарушала принятого распределения токов 1 и /_ш между обмоткой возбуждения и шунтирующей цепью.

Изменение направления вращения якоря. Для изменения направления вращения якоря (реверсирования) двигателя нужно изменить или направление магнитного потока главных полюсов машины, или направление тока в обмотке якоря. Одновременное изменение магнитного потока и тока якоря не приведет к изменению направления вращения, в чем можно убедиться, применив правило левой руки.

Рис. 50. Скоростные характеристики тягового двигателя

Рис. 51 Схемы изменения направления вращения якоря тягового двигателя

Для упрощения силовых цепей реверсирование двигателей осуществляют, изменяя направление тока в обмотках якорей (рис. 51, а и б)

Реверсируют тяговые двигатели аппаратами, называемыми реверсорами, в которых в зависимости от задаваемого направления вращения включаются контакторы Вперед или Назад.

Контрольные вопросы 1. Какими способами регулируют частоту вращения якоря тягового двигателя?

2. Каким образом осуществляется ослабление возбуждения двигателя?

3. Какими способами можно менять напряжение на зажимах тягового двигателя?

4. Как изменяют направление вращения вала тягового двигателя?