Краткий курс лекций по дисциплине «Электрические железные дороги» специальность 180700

Вид материала

Курс лекций

Содержание 24. Процессы при изменении напряжения на двигателях 25. Применение ослабления возбуждения 25.1 Перерасчет характеристик полного поля на характеристики при ослаблении возбуждения 26. Внешняя характеристика преобразовательной установки 27. Способы регулирования скорости движения V = 5 ÷ 10В. Изменяя угол открытия тиристора 28. Осевые формулы ЭПС Контрольные вопросы

Подобный материал:

• Краткий курс лекций по дисциплине «Подвижной состав железнодорожного транспорта» специальность, 910.14kb.
• Открытое акционерное общество "российские железные дороги", 198.35kb.
• Методические указания: краткий курс лекций для студентов заочной формы обучения Санкт-Петербург, 1540.61kb.
• Краткий курс лекций, 182.24kb.
• Н. В. Рудаков Краткий курс лекций, 1552.23kb.
• Открытое акционерное общество "российские железные дороги", 1369.07kb.
• В. Б. Аксенов Краткий курс лекций, 1098.72kb.
• Краткий курс лекций по медицинской паразитологии Часть Клещи, 643.33kb.
• Краткий курс лекций по философии учебно-методическое пособие для студентов всех специальностей, 2261.57kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплины История английской литературы Специальность, 473.74kb.

24. Процессы при изменении напряжения на двигателях


Напряжение на двигателях изменяется при изменении схемы соединения двигателей (например, с «С» на «СП») или при изменении напряжения в контактной сети. При одном и том же токе I_дв:

; .

В мощных двигателях I_дв х R_дв составляет примерно 2÷4% и этими падениями напряжения можно пренебречь.

; .

На скоростной характеристике одного напряжения берем несколько точек по  I_дв и для каждой точки подсчитываем по V₁ и U_дв1, U_дв2 значение V₂. Получим, что при более высоком напряжении скоростная характеристика располагается выше.

Электротяговая характеристика зависимости F_к(I_дв) не зависит от величины напряжения.

Пересчет тяговой характеристики производится следующим образом: сила тяги при неизменном токе не зависит от напряжения, то при одной и той же силе тяги скорость определяется:

, и так далее для нескольких точек F_кi.

 Напряжение на ходовых позициях восьмиосных электровозов:



у шестиосных электровозов:



На электропоездах ЭР1, ЭР2 применяются две схемы соединения двигателе – последовательное и параллельное, и, соответственно напряжение:



На электропоезде ЭР22 двигатели на 750В соединяются только последовательно.

При работе по системе многих единиц (СМЕ) набор позиций и торможение производится медленнее.


25. Применение ослабления возбуждения


Скорость движения, кроме двух рассмотренных случаев, как изменение сопротивления реостата или изменение величины напряжения за счет изменения схем соединения двигателей, можно изменить за счет ослабления возбуждения (ОВ).

Ослабление возбуждения выполняется подключением параллельно обмотке возбуждения двигателя активного сопротивления. При этом, общее сопротивление цепи двигателя уменьшается, вызывая увеличение тока двигателя, и , значит, и силы тяги. Сила тяги оказывается больше сил сопротивления и скорость движения возрастает. По мере роста скорости движения противо эдс увеличивается, вызывая понижение тока.

.

В момент включения ОВ магнитный поток не меняется, т.к. U_дв = Е + I_дв х R_{дв общ}; I_дв х R_{дв общ} – величина малая, поэтому U_дв = Е или U_дв = С_Е х φ х V. Скорость движения мгновенно не меняется, поэтому в момент подключения R_ш остается постоянным φ. На ЭПС применяется несколько ступеней ОВ.

 Достоинством увеличения скорости движения за счет ОВ является то, что увеличение скорости происходит без увеличения напряжения на двигателе. Чрезмерное увеличение напряжения может вызвать нарушение изоляции.

Режим ОВ характеризуется коэффициентом регулирования возбуждения β, который показывает долю тока возбуждения от тока якоря.

;  ;  ;

Наименьшее допустимое значение β для каждого двигателя устанавливается заводом-изготовителем. Расчет величины сопротивления резистора производится через коэффициент регулирования возбуждения и сопротивления обмотки возбуждения.

Последовательно с сопротивлением ослабления возбуждения включается индуктивный шунт, исключающий резкий бросок тока при езде на ослаблении возбуждения при нестационарных режимах (При отрыве кратковременном полоза токоприемника от контактного провода во время движения) который может вызвать круговой огонь по коллектору. На последней ступени ослабления возбуждения индуктивный шунт выполняет роль сопротивления ослабления возбуждения.

25.1 Перерасчет характеристик полного поля на характеристики при ослаблении возбуждения:

Скоростной: берется точка а₁ на характеристике полного поля, при этом   определяется   V₁  и  I_двпп1,   определяем откладываем на оси тока и проводим вертикальную линию до пересечения с горизонталью v1 и получаем точку а1. Затем берем еще несколько точек, аналогично подсчитываем и получаем скоростную характеристику ослабления возбуждения. При этом не учитываем изменения падения напряжения в обмотках двигателя, но они незначительные и сильного влияния не оказывают.

 Электротяговой: берется точка а₁ на характеристике ПП и определяем F_кпп и I_двпп, пересчитываем и , получаем точку а₂ и так далее берем несколько точек и получаем F_кОВ(I_двОВ).

 

 Тяговой: берем произвольную точку, определяем V_ПП и F_кПП, подсчитываем, откладываем F_кОВ и получаем точку а₁ при той же V₁. Берем несколько точек и получаем характеристику F_кОВ(V).

 


На электровозе ВЛ10 β = 0,75; 0,55; 0,55; 0,43; 0,36.

На электровозе ВЛ22м, электропоездах ЭР1 и ЭР2 β = 0,67; 0,50.

На электропоезде ЭР22 β = 0,76; 0,60; 0,48; 0,40; 0,33; 0,29.


26. Внешняя характеристика преобразовательной установки


На ЭПС переменного тока тяговые двигатели получают напряжение от контактной сети через трансформатор и выпрямительные установки. Для сглаживания пульсаций выпрямительного тока включают сглаживающие реакторы. В целом все эти устройства называют преобразовательной установкой.

При неизменном напряжении контактной сети напряжение на тяговых двигателях при увеличении нагрузки понижается из-за увеличения падения напряжения в обмотках трансформатора и сглаживающих реакторах, а также и в выпрямительной установке.

Напряжение на тяговых двигателях или выпрямительное напряжение:

U_В = U_ВО – I_H · R_Э – ΔU_ВУ, где

U_ВО – выпрямительное напряжение при холостом ходе (I_H = 0)

R_Э – эквивалентное сопротивление обмоток трансформатора и сглаживающих реакторов, приведённое к одному тяговому двигателю

ΔU_ВУ - падение напряжения в выпрямительной установке (равное не более 0,7В на вентиль)

С учётом малого значения ΔU_ВУ, им можно пренебречь.

U_В = U_ВО – I_H · R_Э

Зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки тягового двигателя называется внешней характеристикой преобразовательной установки.

Внешняя характеристика преобразовательной установки имеет вид прямой наклонной линии.

В случае передачи напряжения на двигатель постоянного тока через преобразовательную установку изменяется вид скоростной электромеханической характеристики, т.к. при увеличении нагрузки величина напряжения на двигателе уже не будет оставаться постоянной, а будет понижаться из-за увеличения падения напряжения в преобразовательной установке. Это вызовет большое понижение частоты вращения якоря, но очень большое.

Зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки тягового двигателя с последовательным возбуждением

Зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки тягового двигателя с параллельным возбуждением

27. Способы регулирования скорости движения

на ЭПС переменного тока.

1. За счёт изменения величины напряжения, подаваемого на двигатели.

2. За счёт ослабления возбуждения тяговых двигателей, аналогично, как и на ЭПС постоянного тока.




На электровозах переменного тока «ЧС» величину напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, изменяют путём переключения на первичной высоковольтной обмотке силового трансформатора. Переключения происходят при малых токах, что не требует специальных дугогасительных устройств; но при высоком напряжении, поэтому переключение происходит в масляной ванне.

На отечественных электровозах и электропоездах величина напряжения подаваемого на тяговые двигатели изменяются за счёт изменения коэффициента трансформации силового трансформатора (за счёт изменения рабочих витков вторичной  обмотки силового трансформатора) путём переключения выводов вторичной обмотки силового трансформатора. Переключения происходят при относительно невысоком напряжении, но больших токах, поэтому требуется применение специальных дугогасительных устройств. Вторичная обмотка силового трансформатора состоит из регулируемой части, разделённой на несколько секций, и нерегулируемой части, напряжение на которой больше напряжения  регулируемой части. Применяется встречно-согласное соединение этих частей вторичной обмотки силового трансформатора, что позволяет увеличить количество позиций при меньшем количестве выводов вторичной обмотки трансформатора.

Переключение выводов вторичной обмотки силового трансформатора должно происходить без разрыва электрической цепи тяговых двигателей и исключить короткие замыкания переключаемых секций вторичной обмотки силового трансформатора.

На электровозах для этого используется переходный реактор. В случае замыкания на секцию вторичной обмотки силового трансформатора переходный реактор выполняет роль делителя напряжения – делит напряжение замкнутой секции пополам. В таком положении переходного реактора не допускается длительная езда для исключения его перегрева. Переходный реактор алюминиевый и не имеет принудительного охлаждения. В случае подключения к одному выводу вторичной обмотки силового трансформатора переходный реактор выполняет роль делителя тока – по его двум половинам проходят равные токи, переходный реактор не оказывает индуктивного сопротивления. В таком положении переходного реактора допускается длительное езда – ходовое позиция. Более подробнее об этом будет рассмотрено при выполнении курсовой работы.

На электропоездах переменного тока при переключении выводов вторичной обмотки силового трансформатора используется вентильный переход.



Вентили исключают короткие замыкания переключаемых секций. И при переходе с одной позиции на другую обеспечивается при этом повышение напряжения на половину напряжения одной секции.

При замкнутом только контакторе 1 напряжение на двигатель только подается в один полупериод (при направлении ЭДС во вторичной обмотке трансформатора слева - направо) и от первой секции.

 

На следующей позиции замыкается контактор 9 и на двигатель будет подаваться напряжение в оба полупериода от первой секции.

Затем дополнительно замыкается контактор 2. При направлении ЭДС во вторичной обмотке силового трансформатора слева – направо напряжение на тяговые двигатели подаётся от двух секций. В другой полупериод – только от первой секции. В целом за период напряжения возросло на 0,5 напряжения второй секции.

При переходе на четвёртую позицию замыкается контактор 10, размыкается контактор 9. В оба полупериода напряжение на тяговые двигатели подаётся от двух секций вторичной обмотки трансформатора. И так далее.

В рассмотренных случаях подаваемое напряжения на тяговые двигатели изменяется скачкообразно, значит скачкообразно изменяется величина тока и сила тяги. От величины скачкообразного изменения величины напряжения зависит плавность движения поезда.

В качестве выпрямителей на электровозах стали использоваться тиристоры. Тиристор – это управляемый вентиль. Вентиль – значит пропускает ток только в одном направлении. Управляемый – начинает пропускать ток только в случае подачи сигнала на управляющей электрод тиристора. С применением тиристоров можно выполнить плавное изменение подачи напряжения подаваемого, на тяговые двигатели, а, значений, и будет плавное изменение величины тока, силы тяги и не будет толчков при движении поезда.




 Импульс подачи напряжения на открытие тиристора 0,001сек, V = 5 ÷ 10В.

Изменяя угол открытия тиристора (или время задержки открытия тиристора tз) и меняется величина подаваемого напряжения на тяговые двигатели.


28. Осевые формулы ЭПС


Осевая формула ЭПС определяет количество движущих и бегунковых колесных пар,   способ передачи   тяговых усилий.   Например, осевое формула З_о + З_о – электровоз шестиосный, имеет две трёхосные тележки, тележки сочленены (знак «+») и, значит, тяговые и тормозные усилия передаются через рамы тележек); все колесные пары движущие (знак «о»). Бегунковые колесные пары служат для передачи веса локомотива на железнодорожный путь и для лучшего вписывания локомотива в кривые участки пути.

2_о-2_о→ВЛЧ0, ВЛЧ1

3_о+3_о→ВЛ19, ВЛ22, ВЛ22М, ВЛ23

3_о-3_о→ВЛ60, ВЛ60^к

2_о+2_о+2_о+2_о или 2(2_о+2_о) →ВЛ8

2(2_о-2_о)→ВЛ10,ВЛ11,ВЛ12,ВЛ80,ВЛ80^к,ВЛ80^а,ВЛ80^р,ВЛ80^т, ВЛ80^в,

ВЛ80^с,ВЛ82,ВЛ82^м

2(2_о-2_о-2_о) →ВЛ15, ВЛ85, ВЛ86.

В европейских странах цифра 3 заменяется буквой “С“, цифра 2 – буквой D в осевых формулах электроподвижного состава.

В США в осевых формулах электроподвижного состава указывается не количество осей, а количество колес.

Составность электропоездов:

ЭР1÷ЭР9→2Г+5М+3П(Г+2М+П+М+П+М+П+М+Г)

ЭР22→2(ГМ+2П+ГМ)

Г - головной, М - моторный, П - прицепной, Гм-головной моторный.

  Овчинников Н.И.

доцент НФ РГОТУПС

28 августа 2008г.


Контрольные вопросы

по дисциплине «Электрические железные дороги»

для специальности 181400

«Электрический транспорт железных дорог» (ЭПС)

1. Осевые формулы ЭПС.
   
2. Общая схема внешнего электроснабжения.
   
3. Общая схема тягового электроснабжения.
   
4. Основные элементы контактной сети и и
   
5. Структурная схема силовой цепи ЭПС переменного тока и элементы, входящие в нее. х разновидности.
   
6. Структурная схема силовой цепи ЭПС постоянного тока и элементы, входящие в нее.
   
7. Рамы тележек, их назначение, условия работы и классификация.
   
8. Устройство, формирование, условия работы колесных пар ЭПС.
   
9. Назначение, устройство и условия работы буксовых узлов ЭПС.
   
10. Назначение, устройство и условия работы рессорного подвешивания ЭПС. Жесткость пружин и рессор.
    
11. Назначение, классификация и принцип работы гасителей колебаний ЭПС.
    
12. Способы подвешивания тяговых двигателей. Назначение и условия работы тягового привода.
    
13. Основные требования к расположению электрооборудования на ЭПС.
    
14. Назначение и принцип действия токоприемника.
    
15. Назначение и принцип действия быстродействующего выключателя.
    
16. Назначение и принцип действия главного выключателя.
    
17. Назначение и принцип действия электромагнитного контактора.
    
18. Назначение и принцип действия электропневматического контактора.
    
19. Тяговые аппараты ЭПС переменного тока.
    
20. Аппараты защиты ЭПС переменного тока.
    
21. Процесс изменения скорости движения ЭПС постоянного тока. Особенности реостатного пуска.
    
22. Расчет ступеней пускового реостата и построение пусковой диаграммы.
    
23. Способы регулирования скорости движения ЭПС постоянного тока.
    
24. Схемы выпрямления переменного тока.
    
25. Внешняя характеристика преобразовательной установки.
    
26. Способы регулирования скорости движения ЭПС переменного тока.
    
27. Регулирование возбуждения тяговых двигателей ЭПС. Принцип расчета сопротивления шунтирующих резисторов.
    
28. Влияние изменения диаметра бандажей движущих
    
29. Перерасчет электротяговых и тяговой характеристик с НВ на ОВ.
    
30. Влияние изменения величины напряжения тяговых двигателей на электротяговые и тяговую характеристики.
    
31. Влияние изменения передаточного отношения зубчатой передачи на электротяговые и тяговую характеристики. колесных пар на электротяговые и тяговую характеристики.
    
32. Образование силы тяги, развиваемой колесной парой.
    
33. Механическое торможение поезда.
    
34. Сопротивления движению поезда.
    
35. Уравнение движения поезда и его анализ.
    
36. Расчет и построение диаграмм удельных ускоряющих и замедляющих сил.
    
37. Методы решения уравнения движения поезда.
    
38. Решение уравнения движения поезда аналитическим методом.
    
39. Решение уравнения движения поезда графическим методом.
    
40. Решение уравнения движения поезда методом установившихся скоростей.