ТЯГОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Регулирование крутящего
момента
При
низкой
скорости
крутя-
щий момент двигателя теоретиче-
ски может быть больше, чем пере-
даваемый при взаимодействии ко-
леса и рельса. Однако это привело
бы к перегрузке двигателя, поэто-
му таких режимов следует избегать
посредством соответствующих дей-
ствий машиниста или электронной
системы управления.
Ранее
для
управления
тяговы-
ми
двигателями
постоянного
то-
ка применялось регулирование на-
пряжения посредством изменения
схемы
их
соединения
с
последо-
вательного
на
параллельное
и
ре-
гулирование
тока
с
помощью
пу-
скотормозных
резисторов.
На
со-
временном подвижном составе для
управления
как
коллекторными
двигателями постоянного тока, так
и
синхронными
и
асинхронными
двигателями переменного тока ис-
пользуются электронные системы,
обеспечивающие изменение напря-
жения или как напряжения, так и ча-
стоты. Применяемые ныне системы
тягового электропривода позволяют
Рис. 6. Принцип работы асинхронного
двигателя с короткозамкнутым ротором
достичь качественного управления
во всем диапазоне скорости при от-
носительно
простых
алгоритмах
регулирования.
Регулирование СДПМ позволя-
ет достаточно легко достичь требуе-
мых характеристик в зоне постоян-
ного
крутящего
момента,
однако
для
регулирования
в
зоне
посто-
янной мощности требуются более
сложные алгоритмы.
Двигатели переменного и посто-
янного тока, как и СДПМ, по суще-
ству работают на основе одних и тех
же
физических
законов.
Поэтому
принципы управления ими до неко-
торой степени подобны. В электри-
ческих
машинах всех
видов крутя-
щий момент возникает при взаимо-
действии двух магнитных полей. Для
появления
крутящего момента
ме-
жду векторами напряженности этих
магнитных полей должен быть опре-
деленный угол, в идеальном случае
равный 90 эл. град. Упомянутые по-
ля могут быть созданы токами, про-
текающими по обмоткам двигателя,
или постоянными магнитами.
В
настоящее
время
в
тяговом
приводе находят применение глав-
ным
образом
трехфазные
асин-
хронные двигатели. Тем не менее
весьма важно понимать природу и
поведение магнитных полей стато-
ра и ротора электрических машин
других типов.
В традиционном двигателе
по-
стоянного тока северные и южные
полюса поля статора всегда ориен-
тированы в одном и том же направ-
лении, в то время как поле якоря
(ротора)
сдвинуто
на
90
эл.
град
вследствие использования коллек-
тора. В двигателе последовательно-
го возбуждения один и тот же ток
проходит как через обмотку стато-
ра, так и через обмотку ротора, то-
гда как в случае использования дви-
гателя независимого возбуждения
имеется
возможность независимо
управлять полями ротора и статора.
В
традиционном
трехфазном
синхронном
двигателе
магнит-
ное
поле
ротора
создается
током.
протекающим
по
его
обмотке,
а
ориентация поля определяется фи-
зическим положением обмотки ро-
тора. Поле статора создается током,
протекающим по его обмотке, и вра-
щается со скоростью, определяемой
частотой
инвертора,
от
которого
получает питание обмотка статора.
Угол между полями статора и рото-
ра увеличивается в зависимости от
крутящего момента, а частоты вра-
щения ротора и поля статора оди-
наковы. Когда угол становится от-
рицательным, двигатель переходит
в тормозной режим.
В трехфазном асинхронном дви-
гателе магнитное поле статора ин-
дуцирует
в
обмотке
ротора
ток
(рис. 6), который, в свою очередь,
генерирует
магнитное
поле.
По-
следнее,
взаимодействуя
с
полем
статора, создает тяговый или тор-
мозной момент. В режиме тяги ча-
стота вращения ротора ниже часто-
ты
вращения поля статора, задан-
ной
преобразователем,
а
в
режи-
ме торможения — выше. Крутящий
момент не возникает, если частоты
вращения равны. Соотношение ча-
стот вращения ротора и поля стато-
ра характеризуется величиной, на-
зываемой скольжением.
В СДПМ поле ротора создается
магнитами,
которые либо распре-
делены по поверхности ротора, ли-
бо размещены в его пазах (рис. 7).
В последнем случае обеспечивается
большая механическая прочность и
меньшие потери на вихревые токи
в роторе. В качестве материала для
постоянных магнитов получил рас-
пространение сплав неодим-желе-
зо-бор ( М 2РемВ) благодаря его оп-
тимальным магнитным свойствам.
Магнитное поле статора создается с
помощью трехфазной многополюс-
ной обмотки, размещенной в пазах
шихтованного сердечника.
Во всех электрических машинах
вращающееся магнитное поле гене-
рирует ЭДС, противоположную по
направлению питающему напряже-
нию — так называемую противо-ЭДС.
При нулевой частоте вращения она
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2011, №6
предыдущая страница 41 Железные дороги мира 2011 06 читать онлайн следующая страница 43 Железные дороги мира 2011 06 читать онлайн Домой Выключить/включить текст