Принцип работы электродвигателя

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Режимы работы тягового двигателя ТЛ-2К.

 

Тяговые двигатели ТЛ-2К, как впрочем и другие электрические машины постоянного тока работают в трёх основных режимах; это пуск, рабочий режим и торможение. Рассмотрим эти режимы.

 

Пуск двигатетя.

 

 

 

 

Пуск двигателя постоянного тока прямым включением его на напряжение сети допустим только для двигателей небольшой мощности. При этом пик тока в начале пуска может быть порядка 4 — 6-кратного номинального. Прямой пуск двигателей постоянного тока значительной мощности совершенно недопустим, потому что начальный пик тока здесь будет равен 15 — 50-кратному номинальному. Поэтому пуск двигателей средних и больших мощностей производят при помощи пускового реостата, который ограничивает ток при пуске до допустимых по коммутации и механической прочности значений.

Пусковой реостат выполняется из провода или ленты с высоким удельным сопротивлением, разделенных на секции. Провода присоединяются к медным кнопочным или плоским контактам в местах перехода от одной секции к другой. По контактам перемещается медная щетка поворотного рычага реостата. Реостаты могут иметь и другое выполнение. Ток возбуждения при пуске двигателя с параллельным возбуждением устанавливается соответствующим нормальной работе, цепь возбуждения включается прямо на напряжение сети, чтобы не было уменьшения напряжения, обусловленного падением напряжения в реостате 

Необходимость иметь нормальный ток возбуждения связана с тем, что при пуске двигатель должен развивать возможно больший допустимый момент Мэм, необходимый для обеспечения быстрого разгона. Пуск двигателя постоянного тока производится при последовательном уменьшении сопротивления реостата, обычно — путем перевода рычага реостата с одного неподвижного контакта реостата на другой и выключения секций; уменьшение сопротивления может производиться и путем замыкания накоротко секций контакторами, срабатывающими по заданной программе.

Рабочий режим

С увеличением частоты вращения якоря пусковой ток должен уменьшиться, что позволит уменьшить и пусковое сопротивление; для этого переводят рычаг реостата на второй, затем на третий контакт и т. д., пока он не окажется на рабочем контакте (рычаг реостата нельзя долго держать на промежуточных контактах, так как пусковые реостаты рассчитаны на непродолжительное время работы и задержка их в таком режиме приводит к перегреву и выходу из строя).

В рабочем режиме сопротивление пускового реостата должно быть полностью выведено, так как оно рассчитано на кратковременный режим работы и при длительном прохождении тока выйдет из строя.

Электрическое торможение двигателя

Электрическое торможение основано на создании в двигателе тормозного момента, по направлению противоположного вращающемуся моменту, а при отключении двигателя моменту инерции.

 
         Применяются три вида электрического торможения: динамическое,когда энергия ТЭД гасится на пусковых сопративлениях. Рекуперативное , когда энергия вырабатываемая ТЭД отдаётся в контактную сеть. Торможение противовключением выполняется переполюсовкой двигателя.

Рассмотрим каждый вид отдельно

 

 

 

 

Электродинамическое торможение.

 Например, при переходе работающего двигателя в режим динамического (реостатного) торможения машина отключается от сети и включается на специальное нагрузочное сопротивление — тормозной реостат Rт .Идея состоит в том, что электродвигатель из режима двигателя переходит работать в режим генератора. В обмотке якоря индуктируются ЭДС Е, а поскольку цепь электродвигателя замкнута на тормозной реостат Rт, то в ней появляется генераторный тормозной ток Iт.

Iт = E / (Rя + Rт)   

Здесь следует отметить следующее. При рассматриваемом тормозном режиме направление вращения якоря сохраняется прежним. В этом случае необходимо переключить концы обмотки возбуждения, дабы при изменении направления тока с двигательного на генераторный машина не размагнитилась. Направления тока в обмотке возбуждения Iв и, следовательно, потока Ф сохранены прежними; при прежнем направлении вращения ЭДС Е также сохраняет свое направление, а ток якоря меняет свое направление.

По мере затормаживания число оборотов двигателя падает снижается величина ЭДС и тока якоря, а следовательно, уменьшается и тормозной момент. Тогда для поддержания величины тока якоря и тормозного момента необходимо тормозное сопротивление делать секционированным, и постепенно выводить одну секцию за другой по мере уменьшения скорости.

Рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение основано на переходе двигателя в генераторный режим. Оно отличается от динамического тем что электрическая энергия, преобразованная при торможении из механической, не гасится бесполезно в тормозном реостате нагревая его а отдается обратно в сеть. 
Чтобы двигатель последовательного возбуждения стал работать генератором, отдающим энергию в сеть, необходимо выполнить два условия: во-первых, противо-ЭДС электродвигателя Е, сохраняя свое направление, должна стать по величине больше напряжения сети U, т. е. Е > U(только тогда ток якоря изменит свое направление и станет рекуперативным генераторным током), во-вторых, при переходе к торможению ток в обмотке возбуждения не должен менять своего направления, чтобы электродвигатель не размагнитился.

 

 
Для этих целей машина переводится на независимое возбуждение Цепь обмотки возбуждения содержит регулировочный реостат Rвр и получает питание от специального возбудительного агрегата постоянного тока. Изменением величины сопротивления Rвр регулируют ток обмотки возбуждения Iв и, следовательно, величину магнитного потока Ф. От величины потока Ф зависят ЭДС Е рекуперирующего электродвигателя и рекуперативный ток якоря Iрек = (Е - U) /Rя, а также величина тормозного электромагнитного момента Мт = смIрекФ. Регулирования тока рекуперации и, следовательно, интенсивности торможения может производится весьма плавно и в достаточно широком диапазоне. 

Торможение противовключением

 

 

  Технически это осуществляется так. Пусть электромашина работает двигателем Для осуществления торможения переключим концы обмотки якоря, подведя к ней напряжение U обратной полярности но сохраним неизменным направление тока в обмотке возбуждения Iв и, следовательно, неизменным направление магнитного потока Ф. Так как направление вращения якоря также остается пока прежним, то и ЭДС машины Е остается прежнего направления, оказываясь действующей согласованно с приложенным напряжением U. Величина тока в якоре машины теперь будет Iя = (E + U)/Rя, а направление этого тока будет обратным по сравнению с тем, которое он имел при работе машины до торможения. Изменение направления тока Iя при неизменном направлении магнитного потока Ф приводит к изменению направления момента электродвигателя М, который вместо движущегося становится тормозным.

Таким образом, якорь двигателя затормаживается. 
Во избежание чрезмерного возрастания тока двигателя в начале торможения, когда к нему приложено повышенное напряжение Е + U, в его цепь включают ограничительное добавочное сопротивление Rод, снижая этим ток до допустимой величины.

 
         Торможение  противовключением обеспечивает  быструю остановку двигателя ввиду большого тормозного момента. При этом, однако, двигатель должен быть своевременно выключен, чтобы он после остановки не приобрел обратного вращения.

 

 

Вывод.

В данной работе рассмотрели принцип действия, назначение, конструкцию тягового двигателя ТЛ-2к его применение, достоинства и недостатки, а также режимы его включения.

ТЛ-2к используется на Ж/Д транспорте в качестве тягового двигателя электровозов ВЛ-10, ВЛ-10у и  ВЛ-11 всех разновидностей.

На ряду с его достоинствами и хорошими характеристиками у него также много недостатков, в частности сложность конструкции и необходимость применения постоянного тока. Также нужно признать что эти двигатели технически устарели, потому что на современных локомотивах устанавливаются синхронные двигатели, которые во многом превосходят ТЛ-2к, но как бы там не было они еще надёжно работают и достойны внимания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература.

 

 

 

 

1.  Электрические машины Ж/Д транспорта   В.А. Винокуров     Д.А. Попов.

 

               2.  Эксплуатация электровозов ВЛ-10, ВЛ-10у   В.О. Кикнадзе.

 

               3.   Интернет.