Электродвигатель трамвая работает при силе тока
Частота вращения вала реостатного контроллера назад выше, чем при пуске троллейбуса с остановки, т. Такой установкой на ЭПС могут служить электрохимическая аккумуляторная батарея, механический аккумулятор, теплоэлектрическая установка, батарея топливных элементов и т. Ну если тебе нравится ездить в трамваях образца 70х годов, с их отсутствием электроники и неэкономичностью При этом на каждый квадратный сантиметр боковой поверхности ротора получается усилие в несколько сотен граммов. Найти полную энергию теплового движения молекул в этих условиях.
Эти магнитные силы действуют не прямо в направлении движения — по касательной к ротору: у них имеются составляющие, направленные по радиусам, которые растягивают двигатель, не производя полезной работы. Полезное усилие, направленное по касательной к поверхности ротора, может составлять четверть, а то и десятую долю от полного усилия — т.
В стальных шестернях нагрузка на единицу поверхности в тысячи раз больше. Правда, в электродвигателе усилия магнитных линий приложены одновременно ко всей боковой поверхности ротора, а в зубчатой передаче в зацепление входит в каждый момент времени часть рабочей поверхности одного зубца, но и с учетом этого обстоятельства полное усилие, передаваемое зубчатой передачей, во много раз больше усилия, создаваемого электрическим двигателем, имеющим тот же вес.
В дизельных двигателях, в бензиновых моторах, в паровых машинах, в зубчатых передачах предел создаваемым усилиям ставит механическая прочность материалов, применяемых в конструкции. В электродвигателях магнитные линии, тянущиеся между ротором и статором, никогда не смогут создать таких усилий, чтобы исчерпать механическую прочность материалов. Скорее сгорят и расплавятся обмотки, чем хоть чуть-чуть погнутся зубцы на его статоре и роторе. В современных электродвигателях, работающих на принципе электромагнитной индукции, не используется полностью механическая прочность его активных материалов — меди и стали, хотя материалы эти, как правило, менее прочны, чем специальные сорта стали, применяемые в тепловых двигателях.
При равном создаваемом усилии механическая передача или тепловой мотор почти всегда могут быть сделаны легче электродвигателя. Медно-железные мышцы современной электроэнергетики близки к пределу своего возможного совершенства. Чем большую нагрузку магнитным потоком допускает сталь и чем при более высокой температуре может работать изоляция двигателя, тем он получается более легким и надежным. Прогресс электромашиностроения — это, в сущности, прогресс материалов.
Не видно, чтобы в ближайшие годы материалы электромашиностроения могли резко измениться. Следовательно, трудно ожидать резкого изменения и самих электродвигателей. Быть может, они станут чуть легче, чуть быстроходнее, чуть экономичнее. Ценное свойство электрической передачи по сравнению с механической заключается в том, что многие типы электродвигателей допускают плавную регулировку скорости, и такую регулировку можно осуществить вплоть до самых больших мощностей в тысячи киловатт.
Зубчатая же передача с переменным передаточным числом может быть выполнена на мощность самое большое несколько сотен киловатт, и добиться плавности регулировки при этом почти невозможно. Электродвигатель не требует такой высокой точности изготовления, как механическая передача. Зазор между ротором и статором в больших электродвигателях достигает нескольких миллиметров. Неточность размеров в десятую долю миллиметра и вовсе не сказывается на работе электродвигателя. В шестернях же рабочие поверхности должны быть обработаны с точностью до тысячных долей миллиметра.
Электродвигатели менее подвержены поломкам при перегрузках, случайных толчках и ударах, чем механические передачи. Магнитные линии создают неразрушаемую эластичную связь между ротором и статором. Во многих случаях механическая передача и электродвигатель гармонически дополняют друг друга. Заманчивым иногда кажется построить для привода тихоходного механизма такой же тихоходный электродвигатель и тем избежать лишних передач, лишних гнезд трения, лишних источников потерь.
Но чем быстроходнее электродвигатель, тем он легче. Меньший вес всей установки и меньшие потери получаются в случае применения быстроходного электродвигателя с механической передачей, понижающей число оборотов в минуту до требуемой величины.
В трамвае, например, можно было бы насадить якорь двигателя прямо на ось, на которой сидят колеса. Но трамвайные колеса вращаются сравнительно медленно, они делают не больше 2—3 сотен оборотов в минуту. Для уменьшения веса вагона трамвая берут более быстроходный двигатель и сцепляют его с колесами при помощи зубчатой передачи, понижающей скорость вращения.
Электрическая энергия бывает разных сортов: постоянного и переменного тока, низких и высоких частот. И для разных видов тока применяются разные типы двигателей. Выбор типа двигателя зависит от его назначения: одни задачи ставятся перед двигателем точных электрических часов, другие — перед двигателем большого прокатного стана, и дело здесь не только в мощности, как может показаться спервоначала.
Удобнее всего производить и распределять электрическую энергию в виде переменного тока. С валом турбины на центральной электростанции соединен ротор генератора переменного тока. В случае быстроходных турбин это — двухполюсный или четырехполюсный электромагнит.
В тихоходных гидрогенераторах на роторе часто делают несколько десятков полюсов. Обмотки полюсов ротора питаются током от специального вспомогательного генератора постоянного тока — возбудителя. Северные и южные полюсы попеременно проходят перед каждым из проводников обмотки статора и заставляют ток в них течь то в одну, то в другую сторону.
Сколько полюсов пройдет, столько перемен испытает ток. Две перемены — это период. Если четырехполюсный ротор делает полторы тысячи оборотов в минуту или двухполюсный — три тысячи оборотов в минуту, то генератор вырабатывает ток с частотой 50 периодов в секунду или, как говорят короче, 50 герц.
Такая частота и принята за стандарт в Советском Союзе и по всей Европе. Если менять скорость вращения ротора, то одновременно, или, выражаясь греческим словом, синхронно, будет меняться частота тока, вырабатываемого генератором. Потому такие генераторы и называются «синхронными».
Каждый электрический машинный генератор может работать и как двигатель. Синхронные генераторы могут работать как синхронные двигатели. В них ротор выполняется -в виде электромагнита, возбуждаемого током от вспомогательной машины-возбудителя, или в виде постоянного магнита для мощностей до нескольких киловатт.
Иногда — в случае малых мощностей — ротор изготовляется из мягкого железа, не намагничиваемого заранее. Такие электродвигатели называют реактивными. И на холостом ходу, и при полной нагрузке синхронные двигатели вращаются с одинаковой скоростью, жестко связанной с частотой тока в питающей сети. Во многих случаях такое строгое постоянство числа оборотов в минуту независимо от изменения нагрузки очень ценно.
Синхронные двигатели применяются, например, для вращения звукозаписывающих и звуковоспроизводящих аппаратов кино, электропатефоны. Патефонный двигатель, подключенный к сети 50 герц, всегда будет делать 78 оборотов в минуту, обеспечивая этим отсутствие искажений тембра записи. Мощность патефонного двигателя — несколько ватт. Еще меньшие синхронные двигатели — на доли ватта — применяются в синхронных электрических часах.
А для привода больших турбонасосов на каналах, шлюзах, в водопроводе строятся синхронные двигатели мощностью в тысячи киловатт. Но во многих случаях жесткая связь скорости вращения с частотой питающего тока является крупным недостатком.
Синхронные двигатели неприменимы, например, в тяге, где всегда требуется постепенный разгон экипажа. В некоторых случаях можно изменять скорость вращения синхронного двигателя, переключая число полюсов в его обмотке. Но плавную регулировку числа оборотов в минуту можно получить, только меняя частоту питающего тока. Из других недостатков синхронных двигателей надо указать, что в большинстве своем они плохо берут с места. Электропатефон, например, недостаточно подключить к сети, чтобы он пошел в ход, требуется подтолкнуть пальцем его диск, довести его до скорости, близкой к синхронной, и уже тогда он сам втянется в работу.
Мощные синхронные двигатели снабжаются специальными вспомогательными приспособлениями для пуска в ход. Изо всех типов двигателей наибольшее распространение получили, пожалуй, асинхронные. Ротор в них также следует за переменами тока, питающего двигатель, но не жестко, не с постоянным числом оборотов в минуту.
В асинхронных двигателях скорость вращения ротора несколько отстает от числа перемен тока. Ротор этих двигателей имеет, как говорят электрик», некоторое скольжение. Например, четырехполюсный асинхронный двигатель при периодном токе делает не 1 оборотов в минуту синхронная скорость , а немногим менее: 1 —1 Этому соответствуют практически неизменная пусковая сила тяги Fп и постоянное ускорение ап.
Способы пуска тяговых электродвигателей В настоящее время применяют следующие системы пуска: - Плавный реостатный пуск, при котором в течение всего пуска поддерживается неизменный пусковой ток например, трамвайный вагон Т-3 ; - Ступенчатый пуск, при котором поддерживается неизменной средняя сила тяги с определенным припуском например, трамвайный вагон КТМ-5М-3, троллейбус ЗИУ-9 ; - Безреостатний пуск, осуществляемый с помощью электронных преобразователей трамвайный вагон Т-3М, троллейбусы ЗИУ, ТР.
Точка с соответствует моменту выхода на автоматическую характеристику. Плавная регулировка сопротивления пускового реостата обеспечивают системы пуска с клавишными или коллекторными контроллерами, например трамвайные вагоны «Татра». Плавные системы пуска достаточно сложные, так как регулирование пускового реостата связано с усложнением системы управления.
Для выбора люфтов в передаче в таких системах пуска используется способ перевода части ТЭД на ослабленное поле, уменьшая начальный момент.
Для плавного нарастания пускового тока дополнительно используются демпфирующие сопротивления. Конструкция ускорителя для плавного пуска также сложная, так как содержит большое количество пусковых реостатов и элементов их крепления. Плавный реостатный пуск Ступенчатой реостатный пуск Реостат разделяют на отдельные секции, количество которых значительно меньше чем при плавном реостатном пуске. Отпайки от каждой секции присоединят к контактам силового контроллера или к контактам реостатного контроллера.
По мере разгона подвижного состава отдельные секции пускового реостата закорачиваются. При таком пуска уже невозможно поддерживать постоянным пусковой ток, силу тяги и ускорения. В случае ступенчатого пуска пытаются ограничить колебания пускового тока. Поэтому чтобы обеспечить плавность пуска необходимо большее количество ступеней пускового реостата, а это ведет к усложнению схемы управления.
Максимальным значением пускового тока IПмах принимают наименьшее из следующих параметров: Iсц мах или Iком. При эксплуатации подвижного состава возможны изменения значения пускового тока в больших пределах за счет изменения напряжения в контактной сети или за счет быстрого вывода пусковых сопротивлений при неавтоматическом пуске.
При ступенчатом пуске пусковые диаграммы имеют две стадии: начальную, в процессе которой ускорение нарастает, и следующую, в которой пуск происходит при среднем постоянном ускорении.
Значение ускорения выбирают для пуска нормально нагруженного подвижного состава на горизонтальной площадке с учетом ограничений по допустимым нагрузкам для двигателей или по условиям сцепления. Ступенчатой реостатный пуск Построение пусковой начинают обычно со второй стадии. При этом первые ступени пускового реостата должны обеспечить возможность пуска при наихудших условиях сцепления, то есть ограничить начальную силу тяги значением, что соответствует минимальному коэффициенту сцепления.
Диаграмма ступенчатого реостатного пуска одного двигателя Ступенчатой реостатный пуск С увеличением скорости выводятся отдельные ступени пускового реостата, пока он не окажется полностью выведенным точка а и двигатели не перейдут на работу на безреостатных характеристиках.
С увеличением скорости поезда ток постепенно уменьшается, и в момент, когда он снизится до минимального значения, выводится следующая секция реостата, в результате чего ток снова возрастает. Этот процесс продолжается до перехода на характеристику при последовательном соединении двигателей и полном возбуждении кривая 1.
Для дальнейшего разгона поезда тяговые двигатели переключаются с последовательного соединения на последовательно-параллельное. При этом общий ток всех двигателей удваивается. Чтобы избежать резкого толчка тока при удвоении напряжения в момент перехода на последовательно-параллельное соединение двигателей вновь вводится, а затем ступенями постепенно выводится часть отрезок cb пускового реостата для того, чтобы поддерживать заданные пределы колебаний тока.
Диаграмма ступенчатого реостатного пуска с последовательным и последовательно-параллельным включением четырех тяговых двигателей После достижения скорости, при которой допустим переход на естественную характеристику кривая 2 при полной напряжении и полном возбуждении, полностью выводится пусковой реостат точка d.
Если на ступенях ослабленного возбуждения поддерживать такие же колебания тока, как и при полном, то при ослабленном возбуждении уменьшится средняя сила тяги, а следовательно, и среднее ускорение.
Сохранить одинаковую силу тяги на всех ступенях пуска можно, увеличив ток на ступенях ослабленного возбуждения. Поэтому в тех случаях, когда максимальная пусковая сила тяги ограничена не самой допустимой нагрузкой двигателя, а сцеплением, целесообразно увеличивать пусковые токи на ступенях ослабленного возбуждения.
В случае больших ускорений, которые применяются для моторвагонной тяги, за время электрического переходного процесса, происходящего после вывода степени пускового реостата, скорость поезда успевает немного увеличиться.
Это смягчает толчки тока в моменты перехода с одной ступени на другую, особенно на ступенях регулирования возбуждения, при которых вследствие большой индуктивности обмоток возбуждения значительно замедляются переходные процессы. Безреостатный пуск с помощью импульсных преобразователей Реостатный пуск тяговых двигателей с контакторно-реостатной системой управления имеет существенные недостатки: значительные потери энергии, переключения групп тяговых двигателей, необходимость использования большого числа силовых контактов, разрывающие большие токи а следовательно, и специальных аппаратов, таких, как реостатный контроллер, контакторы для перегруппировки тяговых двигателей, линейные Наличие большого числа контактных элементов снижает надежность.
Большинство из этих недостатков устраняется при импульсном управлении, что обеспечивает возможность плавного безреостатного регулирования в широких пределах напряжения, которое подводится к тяговых двигателям.
При этом упрощается управление скоростью подвижного состава, упрощается автоматизация процессов движения поезда, улучшаются условия использования рекуперативного торможения. Принцип регулирования: ток поступает в цепь двигателя отдельными импульсами. Непрерывный ток ТЭД и контактной сети формируется с помощью реакторов и конденсаторов.
Изменяя соотношение между длительностью импульса и временем паузы, можно изменять среднее напряжение на двигателях и тем самым регулировать их скорость, осуществлять плавный безреостатний пуск и электрическое торможение в широком диапазоне скоростей.
Периодическое отключение и подключение контура нагрузки к источнику энергии обеспечивается тиристорным или транзисторным ключом. Безреостатный пуск с помощью импульсных преобразователей Для сглаживания пульсаций тока в контактной сети и в ТЭД, неизбежно возникающих при импульсном регулировании, предусматриваются специальные фильтры. Тиристорно-импульсный регулятор состоит из входного фильтра Lф-Сф тиристорноимпульсного прерывателя ТИП, реактора L и обратного диода V, который шунтирует последовательно включенные реактор L и обмотки машины М.
ТИП представляет собой ключ, имеющий два устойчивых состояния: замкнутое и разомкнутое. Он переключается с частотой f. В интервале каждого периода ключ замкнут в течении времени и разомкнутый в часть периода T-. Пренебрегая пульсациями напряжения на конденсаторе Сф, можно считать, что к цепи тяговой машины прикладываются прямоугольные импульсы напряжения амплитудой U и длительностью.
Энергия от внешнего источника питания подводится к цепи ТЭД импульсами. Однако преобразование электрической энергии в механическую в ТЭД происходит непрерывно независимо от состояния прерывателя, что обеспечивается использованием в рассматриваемой схеме обратного диода V и наличием накопительных элементов: реактора L и обмоток тяговой машины. Безреостатный пуск с помощью импульсных преобразователей За время энергия, поступающая от внешнего источника напряжения U, потребляется тяговой машиной полностью, частично запасаясь в накопительных элементах для последующего использования тяговой машиной в интервале периода T- , когда поступление энергии от внешнего источника питания отсутствует.
Вследствие этого тяговая машина получает питание непрерывно: в интервале - от внешнего источника напряжения U, а часть периода 1- благодаря энергии, запасенной в накопительных элементах. Поэтому, несмотря на импульсный характер питания тяговой машины от внешнего источника питания, ток в ее цепи будет непрерывным. Одну часть периода ток нарастает, а другую уменьшается, замыкаясь под действием ЭДС. Это исключает появление перенапряжений на регуляторе, несмотря на то, что обмотки тяговой машины и реактор имеют большую индуктивность.
При работе импульсного прерывателя нельзя допускать также прерывания тока в контактной сети, которая имеет существенную индуктивность. Непрерывность тока в контактной сети при импульсном характере нагрузки обеспечивается Г-образным фильтром Lф-Сф.
В интервале периода 1- , несмотря на то, что тяговая машина отключена от контактной сети, происходит потребление электрической энергии от источника питания, которая не тратится, а запасается в конденсаторе. В интервале периода в цепь тяговой машины поступает энергия как от источника питания, так и от конденсатора, которая без учета потерь в элементах схемы равна энергии, поступившей от источника за весь период. При правильном выборе параметров фильтра Lф и Сф максимальные пульсации тока ограничивают на уровне Вся энергия, потребляемая от источника питания за исключением потерь в элементах схемы, используется тяговой машиной.
Импульсный регулятор можно считать трансформатором напряжения в цепях постоянного тока с регулируемым коэффициентом трансформации. Систему импульсного управления, при которой частота импульсов, а следовательно, и продолжительность периода неизменны, а меняется длительность импульса , называют широтноимпульсной, так как регулируется ширина импульса.
Если же длительность импульса сохраняется постоянной, для регулирования напряжения надо менять время Т, то есть частоту следования импульсов. Такая система получила название частотно-импульсной. Возможны, хотя и нашли меньшее распространение, комбинированные импульсные системы, в которых изменяется как Т, так и.
Применение импульсного регулятора напряжения позволяет изменять напряжение на тяговой машине в широком диапазоне, что позволяет отказаться от необходимости переключения тяговых машин с последовательного на последовательно-параллельное соединение и применять наиболее рациональную схему включения тяговых машин без перегруппировок в процессе пуска.
Схема соединения тяговых машин влияет на массо-габаритные показатели импульсного регулятора и тягово-энергетические показатели вагона. Последовательное соединение Тяговые машины объединены в одну группу, что, с одной стороны, обусловливает минимальное число и массу коммутационных аппаратов, а с другой - максимальные массо-габаритные показатели фильтрового конденсатора преобразователя, так как частота изменения напряжения на конденсаторе фильтра минимальная и равна частоте пульсаций тока в цепи тяговых машин.
При рассматриваемой схеме соединения ТЭД имеют повышенную склонность к буксовке, так как при потере сцепления с рельсом одной колесной пары напряжение на тяговой машине, связанной с этой колесный парой, растет, что и вызывает разносное буксование.
Последовательно-параллельное соединение Тяговые машины соединяют в две независимые группы, включенные параллельно. Каждая группа состоит из последовательно включенных двух тяговых машин и импульсного регулятора. Каждый регулятор работает с частотой f, причем последовательность импульсов одного регулятора смещена на половину периода относительно импульсов, создаваемых другим регулятором.
В результате частота пульсаций напряжения на конденсаторе фильтра удваивается по сравнению с частотой пульсаций тока в одной из групп тяговых машин, а масса и габаритные размеры фильтрового конденсатора значительно меньше, чем при последовательном соединении тяговых машин, где удвоения частоты на конденсаторе фильтра не происходит. Кроме того, в рассматриваемой схеме уменьшается опасность возникновения разносного буксования, что позволяет реализовать большую силу тяги при пуске.
При одинаковой мощности тяговых машин в схемах а и б мощность регулятора V1 и суммарная мощность регуляторов V11 и V12 также будут одинаковыми.
Параллельное соединение В этом случае образуются четыре независимые группы, в каждой из которых тяговая машина через преобразователь подключена к контактной сети. Нужна тяговая машина с номинальным напряжением, равным номинальному напряжению контактной сети в режиме тяги.
Рассматриваемой схеме присущи следующие недостатки по сравнению со схемами а и б: - значительное увеличение индуктивности, а, соответственно, и массы реакторов для ограничения пульсаций тока в цепи тяговой машины на допустимом уровне, - увеличение числа коммутационных аппаратов и обратных диодов V2; - импульсные регуляторы должны иметь больший диапазон регулирования, так как активное сопротивление цепи тяговой машины минимально.
Кроме того, практически вдвое возрастает масса импульсных регуляторов. Их число при параллельном соединении ТЭД в 2 раза больше, чем при последовательно-параллельном, а масса каждого преобразователя в обоих случаях примерно одинакова, так как элементы преобразователей рассчитывают на одинаковые максимальные напряжения и токи. Кроме того, увеличение индуктивности реакторов и числа импульсных регуляторов обуславливает значительное увеличение потерь энергии в этих элементах при параллельном соединении тяговых машин.
Сравнение показателей массы силового электрооборудования вагонов с импульсными регуляторами показывает, что наиболее рациональным является применение схемы с последовательно-параллельным соединением тяговых машин. Независимо от системы импульсных преобразователей различают два способа их применения. В первом из них преобразователь включают только в периоды пуска и электрического торможения. После достижения напряжения на двигателях, равном или близком к номинальному, импульсный преобразователь шунтируется контактором и двигатели присоединяются к сети.
Такая система возможна лишь в том случае, если тяговый двигатель или группа последовательно соединенных двигателей рассчитаны на работу при напряжении контактной сети.
При втором способе импульсные преобразователи остаются включенными в течение всего времени работы тяговых двигателей, при этом номинальное напряжение цепи двигателей может отличаться от напряжения тяговой сети. В этом случае импульсный преобразователь, который работает в течение всего времени включения двигателей, получается более тяжелым и дорогим, чем при использовании его только при пуске и электрическом торможении, но при этом более полно можно реализовать преимущества импульсного управления, устраняется влияние на тяговые двигатели колебаний напряжения и перенапряжений в тяговой сети.
Способы перегруппировки тяговых электродвигателей Наряду с использованием пусковых сопротивлений для изменения напряжения на ТЭД для многодвигательных схем применяют изменение группировки двигателей. Способы перехода отличаются друг от друга по количеству необходимых для их осуществления аппаратов и плавностью процесса перехода. Например, переход по схеме моста характеризуется изменениями сил тяги в процессе отдельных переключений, которые сопровождают этот переход.
Эти изменения по возможности должны быть минимальными. Указанные способы перехода рассчитаны на частичное или полное сохранение силы тяги в момент перехода. Переход коротким замыканием с отключением одного или нескольких ТЭД на современном электроподвижном составе не применяется вследствие тяжелых условий работы двигателей в режиме короткого замыкания и значительных потерь силы тяги. В схеме пусковые реостаты разделены на две группы.
Используются переключатели реостатов, показанные на схеме в виде переменных сопротивлений. Каждый двигатель в схеме может представлять группу последовательно включенных двигателей, которые не переключаются. На последней позиции последовательного соединения пусковые реостаты шунтированы контакторами 1, 3 и 4.
Необходимая последовательность действия контакторов осуществляется введением в их цепь управления взаимных блокировок. Перегруппировка двигателей шунтированием ТЭД резистором Ток и сила тяги при переходе способом шунтирования ТЭД резистором Переход происходит при относительно небольшом изменении силы тяги подвижного состава.
Такой переход способом шунтирования двигателя используют на современных электровозах постоянного тока с реостатным регулированием ТЭД. Последовательность перехода на параллельное соединение: - исходное состояние контакторы 1, 2, 3, и 4 замкнуты — ТЭД1 и ТЭД2 соединены последовательно; - размыкание контактора 7 — в цепь вводятся диод Д; - размыкание контактора 3 — в цепь двигателей вводится параллельно включены реостаты Rп1 и Rп2; - замыкаются контакторы 5 и 6 — переход на параллельное соединение.
Диод Д при этом обеспечивает разделение параллельных ветвей двигателей. При одновременном замыкании контакторов 5 и 6 снижение тока в силовой цепи связано только с предварительным введением реостатов.
Если эти контакторы замыкаются не одновременно, то ток в цепи этого двигателя снижается, однако наличие индуктивности уменьшает этот процесс и при небольшой разнице замыкания контакторов не происходит существенного изменения силы тяги.
Диод Д обозначает группу вентилей, включенных определенным образом с учетом тока и напряжения в этой цепи. При продолжительном режиме работы последовательно соединенного диода Д, он шунтируется контактором 7.
При вентильном переходе значительно упрощается силовая схема и операции перегруппировки ТЭД, а также уменьшаются потери силы тяги и продолжительность ее снижения. Обратный переход с параллельного на последовательное группировки двигателей осуществляется отключением контакторов 5 и 6, в результате чего автоматически восстанавливается цепь через диод Д. Этот способ перехода используется на электровозах постоянного тока и может быть применен на трамвайных вагонах при модернизации их электрических схем.
Перегруппировка двигателей с использованием диодов Перегруппировка двигателей по схеме моста Уменьшение силы тяги при переключении ТЭД можно свести к минимуму при использовании схемы моста во время перехода. Эта схема получила наибольшее распространение на моторных вагонах метрополитена и электропоездах постоянного тока, а также на пассажирских электровозах.
После выключения всех секций реостатов на последовательном соединении в схеме мостового перехода параллельно каждому ТЭД включается секция пускового реостата с одинаковым сопротивлением R; обе цепи двигателей и реостатов связаны между собой контактор М замкнут. После отключения контактора М выполняется переход на параллельное соединение с полностью введенными реостатами в цепи каждого ТЭД. При мостовой схеме ток от токоприемника протекает по двум цепям: через двигатели - ток I и через резисторы - ток Ir.
Если соблюдается равенство 2R U КC I , контактор М выключается, не разрывая тока, и переход на первую реостатного характеристику параллельного соединения происходит без изменения силы тока и тяги ТЭД. Но, это уравнение соответствует только определенному значению I и Uкм. Баланс токов моста соответствует точке переключения V 2 скоростных характеристик двигателя на безреостатной ступени последовательного соединения кривая 1 и первой позиции параллельного соединения кривая 2.
Управление возбуждением ТЭД Процесс пуска подвижного состава городского электрического транспорта можно разделить на две стадии: первую, при которой выводятся пусковые сопротивления, и вторую, когда изменяется величина возбуждения ТЭД. Подвижной состав городского электрического транспорта работает в режимах частых пусков и остановок. Величина потерь в пусковых реостатах зависит от величины пускового тока, ускорения и скорости выхода на естественную автоматическую характеристику.
Эта скорость, при прочих равных условиях, обратно пропорциональна магнитному потоку двигателей. Поэтому на подвижном составе городского электрического транспорта нашли применение ТЭД с широким диапазоном регулирования скорости путем изменения магнитного потока. Они выполняются с малым насыщением магнитной цепи при номинальном режиме и с большим воздушным зазором.
При одинаковой силе тяги в области высоких скоростей и ослабленном поле они позволяют получить более низко расположенную скоростную характеристику при полном поле. Режим полного поля ТЭД обычно кратковременный, поэтому обмотка возбуждения в этом режиме может быть рассчитана на работу с перегрузкой. В двигателях смешанного возбуждения при полном поле создаются перегрузки обмотки параллельного возбуждения.
Регулирование скорости при ослаблении поля можно выполнять одним из следующих способов: - отключением части витков обмотки последовательного возбуждения; - параллельным присоединением к обмотке последовательного возбуждения шунтирующих резисторов; - регулированием величины тока в обмотке параллельного возбуждения в ТЭД смешанного возбуждения ; - комбинацией первых двух способов; - регулированием возбуждения с помощью специального возбудителя; - импульсным регулированием возбуждения при использовании преобразователей.
В результате будет задерживаться процесс изменения магнитного потока и при резких колебаниях напряжения в контактной сети может быть нарушены нормальная коммутация и возникнуть круговой огонь на коллекторе ТЭД.
Способ регулирования скорости отключением части витков ОВ применяют обычно при относительно неглубоком ослаблении поля, когда ослабление выполняется одной степенью. При многодвигательных схемах можно уменьшить процесс колебания силы тяги, если выполнять отключения обмоток по очереди. При этом если двигатели соединены последовательно - будет значительная разница в напряжениях якорей, а если параллельно, то возникает разность токовых нагрузок.
Здесь первая степень ослабления поля используется как переходная. Управление возбуждением ТЭД ТЕД Выполняя определенным образом переключения в ОВ и подбирая определенное число витков в секциях, можно достичь регулирования ослабления поля в достаточно широком диапазоне.
На второй ступени ослабления поля обмотки включены параллельно с контакторами 2 и 3. На третий ступени отключается контактором 2 первая секция обмотки. С помощью дополнительных контакторов можно получить практически любое число ступеней ослабления поля. Указанные способы регулирования возбуждения имеют следующие недостатки: - При регулировании поля с использованием переключения обмоток ТЕД ТЭД необходимо иметь дополнительные выводы от ОВ, что приводит к некоторому увеличению радиальных размеров, веса и усложнению конструкции ТЭД.
Но при использовании секционирования обмоток получаются более стабильные скоростные и тяговые характеристики ТЭД, так как на степень ослабления поля R в практически не влияет температура ОВ; - При регулировании поля с использованием активных сопротивлений кроме резисторов и контакторов нужны дополнительные аппараты - индуктивные шунты.
Но при использовании шунтирующих резисторов на отклонение характеристик от расчетных влияет температура обмоток, сопротивление контактов и проводов в силовой цепи, а также допуски на шунтирующие сопротивления.
Изменяя возбуждение возбудителя, можно изменять ток возбуждения двигателя. Такой возбудитель может быть как электромагнитный, так и полупроводниковый. Эта схема нашла применение при необходимости изменения возбуждения двигателей последовательного возбуждения в режиме рекуперации. Резистор R необходим, чтобы от одного возбудителя можно осуществлять питание нескольких обмоток возбуждения параллельно включенных ТЭД.
Благодаря своему быстродействию импульсный регулятор позволяет сохранить четкое распределение тока якоря между ОВ и регуляторов переходных режимов, что важно для хорошей коммутации ТЭД. Способ регулирования магнитного потока для ТЭД смешанного возбуждения зависит от его выполнения. При преобладании намагничивающей силы параллельной ОВ ослабление поля осуществляется уменьшением тока в ней путем введения в ее цепь сопротивления.
При преобладании намагничивающей силы последовательной ОВ обычно первая степень ослабления поля выполняется отключением шунтирующей обмотки, а следующие степени - путем шунтирования сериесной обмотки активным сопротивлением троллейбус ЗИУ Назначение и выбор параметров индуктивного шунта При шунтировании обмоток последовательного возбуждения ТЭД только активным сопротивлением появляются нежелательные переходные процессы при резких колебаниях напряжения в контактной сети.
Особенно опасны переходные процессы возникают при кратковременных отрывах токоприемников или ошибочном проезде под током изоляционных вставок контактной сети.
При этом происходит потеря питания с последующим восстановлением напряжения. В этом случае в первый момент после восстановления напряжения большая часть тока якоря проходит по шунтирующим сопротивлениям, потому что ОВ имеет значительное индуктивное сопротивление. При этом величина магнитного потока незначительна и происходит резкое увеличение тока якоря. Следует отметить, что при переходном процессе коэффициент ослабления поля значительно меньше, чем в стационарном режиме.
Резкое увеличение тока якоря по сравнению с током в ОВ главных и добавочных полюсов приводит к ухудшению условий коммутации, что может вызвать вспышку под щетками и образование кругового огня.
Для устранения этих явлений в цепи шунтирующего сопротивления вводится индуктивность в виде катушки со стальным сердечником. При этом, для того, чтобы ток при переходном режиме равномерно распределялся между индуктивным шунтом и ОВ ТЭД, необходимо, чтобы постоянная времени этих цепей была одинаковой, то есть L L Ш rШ В rВ При переходных процессах изменение магнитного потока зависит от действия вихревых токов, возникающих в сердечниках главных и дополнительных полюсов.
Поэтому индуктивность шунта рекомендуется выбирать из практического соотношения: Lш 0,5 0,75 Lв Для двигателей с глубоким ослаблением поля рекомендуется большее значение. Собственный активное сопротивление индуктивного шунта должен быть rпш rш min rш min - сопротивление цепи индуктивного шунта ходовой позиции при максимальном ослаблении поля.
Назначение и выбор параметров индуктивного шунта По мере ослабления поля намагничивающая сила индуктивного шунта возрастает, а намагничивающего сила ТЭД уменьшается происходит снижение насыщения двигателя. Поэтому, чтобы при перегрузке не происходило значительное снижение постоянной времени индуктивной шунта, целесообразно его выполнять с большим воздушным зазором.
Индуктивный шунт представляет собой одну или несколько катушек, размещенных на стальном сердечнике. Если индуктивный шунт выполняют для нескольких групп двигателей, то катушки включают таким образом, чтобы их намагничивающей силы суммировались.
За счет этого индуктивность шунта возрастает. Для подвижного состава городского электрического транспорта индуктивные шунты выполняют со стержневым сердечником, набранным из расслоенной электротехнической стали.
Условия работы поездов на линии при электровозной тяге и в промышленном транспорте существенно отличаются от условий работы городского, пригородного транспорта и метрополитена. На городском, пригородном транспорте и метрополитене, для которых характерны короткие перегоны между остановками, большая часть электроэнергии тратится при пуске и торможении.
Тормозные и пусковые потери здесь составляют При электровозной тяге составляющая пусковых и тормозных потерь невелика и не превышает Основная же часть электрической энергии тратится на преодоление основного сопротивления движению и подтормаживание на вредных спусках. Наименьший расход электрической энергии имеет место на грузовых поездах при движении на равнинных двухпутных участках.
Расход энергии на движение ЭПС На пассажирских поездах дальнего следования, где скорости движения выше, чем на грузовых поездах, удельный расход энергии составляет На электропоездах пригородного движения удельный расход электроэнергии составляет При использовании рекуперативного торможения удельный расход энергии снижается до На сверхскоростных поездах удельный расход электрической энергии возрастает до На электропоездах метрополитена удельный расход энергии достаточно высок - Это объясняется небольшими расстояниями между остановками и увеличением основного сопротивления при движении в тоннеле.
При использовании тиристорно-импульсных преобразователей на подвижном составе и применении рекуперативного торможения удельный расход электроэнергии удается снизить до На городском электрическом транспорте скорости движения невелики, но имеют место короткие перегоны, дополнительные торможения и пуски в условиях уличного движения.
В связи с этим удельный расход электроэнергии на городском электрическом транспорте выше, чем на пригородных участках с мотор-вагонной тягой. На трамвайных вагонах удельный расход энергии колеблется в широких пределах На безрельсовом городском электротранспорте - троллейбусе и электромобиле - удельный расход электроэнергии резко возрастает до В основном все способы снижения расхода электрической энергии на движение ЭПС заключаются в уменьшении основного сопротивления движению посредством правильного содержания подвижного состава и пути, увеличения КПД ЭПС, уменьшения пусковых и тормозных потерь, уменьшения потерь энергии в контактной сети и на тяговых подстанциях.
Расход энергии на движение ЭПС Потери в ДПТ можно уменьшить, широко используя ослабленное возбуждение, так как в зоне средних и больших нагрузок заметную роль играют электрические потери в цепи возбуждения. Уменьшая сопротивление цепи возбуждения, можно добиться сокращения электрических потерь и соответственно увеличения КПД. Следует избегать езды на последовательном соединении тяговых двигателей или на позициях пониженного напряжения ЭПС с преобразователями, так как работа в режиме пониженного напряжения значительно ухудшает КПД двигателей и преобразователей.
Уменьшению расхода электрической энергии способствует экономия энергии на собственные нужды поезда. Регулируя частоту вращения вентиляторов, можно сократить количество потребляемой ими энергии.
В пассажирских вагонах значительное количество энергии тратится на электрическое отопление и кондиционирование воздуха. Для снижения этой составляющей большую роль играет правильное автоматическое регулирование температуры, хорошая термоизоляция. В грузовом движении при неполной загрузке поезда снижается средний КПД тяговых двигателей, особенно КПД преобразовательного электроподвижного состава.
Одновременно увеличивается удельное основное сопротивление движению, в основном, из-за увеличения сопротивления воздушной среды.
Заметная экономия энергии достигается при правильном вождении поездов. Поезд следует вести таким образом, чтобы тормозные потери Ат были минимальными. Это особенно важно при коротких перегонах, которые имеют место при мотор-вагонной тяге. Расход энергии на движение ЭПС Как при электровозной, так и при мотор-вагонной тяге включая метрополитен, трамвай, троллейбус, маневровый транспорт, электромобили и т.
Для использования избыточной энергии рекуперации возможны следующие технические решения: установка на тяговых подстанциях инверторных агрегатов или использование на электроподвижном составе или в системе электроснабжения накопителей энергии. Первый вариант нашел применение на магистральном транспорте. Второй вариант также позволяет улучшить энергетические показатели электрической рекуперации включая и для автономного ЭПС при установке накопителей непосредственно на подвижной состав, так и сглаживание неравномерности электропотребления при установке накопителей в системе электроснабжения.
В качестве накопителей могут быть электрохимические, индуктивные, емкостные, инерционные маховичные, электромеханические, электродинамические генераторы. Сравнение разных типов накопителей показывает, что пока лучшими массогабаритными показателями обладают маховичные накопители энергии.
Однако практическую реализацию находят электрохимические и емкостные накопители. Накопитель энергии позволяет не только накапливать энергию рекуперации, но и отдавать ее в двигатель в период тяги. Рассмотренные методы можно использовать и для снижения расхода энергии и топлива автономным электрическим подвижным составом.
К ним относятся, например, способы уменьшения тормозных потерь для аккумуляторного подвижного состава, связанные с использованием рекуперативного торможения. Использование накопителей энергии на магистральном автономном транспорте нереально из-за больших массогабаритных показателей накопителей для этих видов ЭПС, но для маневровых локомотивов вполне возможна рекуперация энергии торможения в накопитель, установленный на самом локомотиве.
Тяговая характеристика ЭПС с накопителем энергии Поэтому следует избегать длительной езды на последовательных и последовательно-параллельных позициях для аккумуляторного ЭПС, и при низком напряжении тягового генератора тепловозов.
Ухудшение среднего КПД имеет место также при недоиспользовании мощности двигателей, так как в области малых нагрузок КПД резко падает. Особенно неэкономична работа при малых нагрузках для аккумуляторного состава с преобразователями. Расход электроэнергии на собственные нужды ЭПС составляет сравнительно небольшой процент общего расхода, однако и его надо стремиться снижать.
Например, значительное количество электроэнергии можно сэкономить, если правильно отрегулировать терморегуляторы, включающие отопление вагонов. Расход топлива тепловозом определяется также и экономичностью дизеля. Известно, что КПД дизеля при разгоне и низких скоростях движения поезда невелик. Кроме того, экономичность работы теплоэлектрического подвижного состава зависит от положения контроллера машиниста.
Известно, что дизели на подвижном составе сравнительно большое время работают на холостом ходу и частичных нагрузках. Поэтому при изменяющихся условиях движения очень важна своевременная установка контроллера машиниста в наиболее экономичный режим работы дизеля, что обеспечит минимальный расход топлива. Наиболее целесообразно использование систем автоматического регулирования мощности в соответствии с наибольшей экономичностью работы дизеля. Для повышения экономичности теплоэлектрического подвижного состава, имеющего две или более теплоэлектрических установок например, тепловоз с двумя секциями , на сравнительно легких участках пути можно выключать одну установку вместе с тяговыми электродвигателями, питающимися от нее.
При этом КПД дизеля и тяговых электродвигателей, оставшихся в работе, повысится, поскольку они будут работать с большей нагрузкой. Для экономии топлива, расходуемого на тягу поездов, нужно умело использовать кинетическую энергию движущегося поезда, зависящую от массы поезда и квадрата скорости движения.
Так, при движении по спуску необходимо тормозами поезда управлять с таким расчетом, чтобы к концу его достигалась наибольшая скорость движения. Накопленный запас энергии в дальнейшем будет использован для движения по горизонтальному пути или по подъему с меньшими затратами топлива. Наиболее экономичным является движение поезда с минимальным использованием тормозов. Официальное открытие состоялось в июне года. В настоящее время на маршрутах города можно встретить трамваи типа: - Татра Т-3 вагонов с г.
Трамвай типа Татра Т-3 Трамвай типа К-1 Трамвай типа Татра Т-3 Трамвайный вагон Т-3 приводится в движение четырьмя тяговыми двигателями ТЕ с последовательным возбуждением мощностью по 44 кВт при номинальном напряжении В.
Двигатели закрытого типа имеют независимую вентиляцию. Тяговые двигатели на вагоне соединены постоянно последовательно-параллельно. Вагон оборудован плавной автоматической системой управления. Переключения в цепях тяговых двигателей выполняются индивидуальными контакторами 19 контакторов и ускорителями имеющими 75 пусковых и 99 тормозных позиций.
Вагон Т-3 управляется контроллером управления, состоящим из двух аппаратов, смонтированных в общем блоке: контроллера хода JK и тормозного контроллера BK; каждый аппарат имеет свой педальный привод, а также реверсором, имеющим ручное управление. В случае если водителю нужно оставить пост управления при стоянке вагона в депо или на остановке, следует тормозную педаль поставить на защелку — вагон будет заторможен колодочными тормозами.
Трамвай типа Татра Т-3 Контроллер управления Н устанавливается в кабине под пультом управления и имеет педальный привод через рычаги 12 и 3.
Помогите найти ответы на вопросы по учебнику истории за 9 класс алексашкина!. Ребят, помогите плиз, я по поводу химии, у меня завтра зачет письменный, одна из которых задач, наверняка попадется в варианте, прост реально не понимаю химию, не моё это друзья, ну если конечно вы не против помочь мне! Понимаю очень объемно расписал, ну хотя бы 1-ые две задачки! Заранее благодарю! II - 2-х валентность. Определите массовую долю в процентах нитрата калия в полученном растворе.
К раствору, содержащему 12,6г азотной кислоты, добавили раствор, содержащий 7,2г гидроксида натрия. Сколько соли при этом образуется? Какое вещество останется в избытке? Какова его масса?
