Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Уже сейчас железнодорожным транспортом предъявляются требования к дальнейшему повышению мощности на ось до 650- 7Ь0 кет с доведением коэффициента тяги до 0,22-:-0,24, скорости часового режима до 45ч-50 км/ч, максимальной до 110-4-120 км/ч, а удельной мощности до Щ~-Эбтт/т-
Столь высокие удельные мощности могут быть достигнуты не при любой системе электровоза переменного тока, причем для электровозов постоянного тока 3 000 в это также представляет серьезные трудности.
Рассмотрим- в какой степени удовлетворяют этим требованиям основные системы электровозов переменного тока пои современном уровне их развития.
§ 2. ЭЛЕКТРОВОЗЫ С КОЛЛЕКТОРНЫМИ ДРИГАТЕЛуШИ
Принципиальная схема этик электровозов наиболее проіта. Коллекторные тяговые электродвигатели последовательного возбуждения включаются на вторичную обмитку трансформатора. ІІуск и регулирование скорости осуществляются без пусковых сопротивлений - переключением ступеней тоансформатсра под нагрузкой.
Естественно, что эта простейшая схема в течение многих лет привлекала к себе внимание конструкторов электровозов. Поскольку не удавалось преодолеть трудности в создании коллекторного двигателя нормальной частоты, в ряде стран получила распространение система переменного тока пониженной частоты.
Как известно, эти трудности связаны с трансформаторной э.д.с., индуктируемой переменным потоком возбуждения в проводниках якоря. Под действием трансформаторной э.д.с. в коммутируемых витках обмотки якоря, замыкаемых щетками, возникает большой ток, ограниченный только малым сопротивлением витков, щеток и кон-таї .n? коллекторных пластин со щетками
рансформаторнал э.д.с. может быть компенсирована отстающей составляющей потока добавочных полюсов Но это возможно при вращении якоря, т. е. при движении электровоза, а при трогании электровоза с ме^та и разгоне до некоторой скорости трансформаторная э.д.с. не компенсируется
7
Поэтому необходимы специальные меры или уменьшающие величину трансформаторной з.д с. до допустимых значений, или увеличивающие сопротивление контура, замыкаемого щетками.
Основным средством снижения трансформаторной э.д.с. является увеличение числа полюсов машины с соответствующим уменьшением потока возбуждения полюса. Однако это возможно в известных пределах.
При частоте 50 гц увеличение числа полюсов не дает удовлетворительного решения вопроса, в связи с чем в начале развития электрической тяги пришлось прибегнуть к уменьшению частоты переменного тока, что при одинаковом потоке возбуждения полюсэ обеспечивает пропорциональное уменьшение трансформаторной э.д.с.
В последние годы в конструировании коллекторных тяговых двигателей имеются большие успехи, которые позволили осуществить двигатели этого типа для электровозов переменного тока 5(J гц с показателями, приближающимися к двигателям пониженной частоты, выполненным по старым принципам Этим достижениям способствовали новые схемы якорных оимоток (дЕукратнизамкнутые), обмотки с добавочными сопротивлениями и новейшие конструкции щеткодержателей, применение разрезных щеток, а также общий прогресс в электротехнических материалах.
Если в довоенные годы для опытного электровоза 50 гц фирмой Сименс-Шуккерт был построен коллекторный двигатель 246 кет с удельным весом 10.2 кг/кет, пшчем на каждой оси электровоза было установлено два таких двигат ел я, и если в первые годы после войны изучались конструкции коллекторных двигателей с двумя якорями на общем валу, то современные конструкции этих двигателей имеют мощность часового режима 500-=-700 mm и более в одном якоре при весе 5н-6 кг/кет
Несмотря на значительные достижения, коллекторные двигатели 50 гц не удовлетворяют современным требованиям.
Например, четырехосный электровоз со сцепным весом 84 т фирмы Жемон, построенный для участка Валеисьенн - Тионвилль железных дорог Франции, имеет четыре коллекторных тяговы, двигателя по 500 кет, 250 в, 3 000 а, 680 об!мин. Вес двигателя 4 350 кг, или 8,7 кг/кет. Приведенные данные яьляются номинальными При большем напряжении на зажимах двигатель способен развивать большую мощность. Однако эти параметры получены при высоких окрулшых скоростях якоря и коллектора, в результате чего максимальная скорость вращения двигателя сравнительно низка - 1 350 об/мин. Поэтому электровоз имеет скорость часового режима 53 км/ч при максимальной скорости по двигателям 105 км'ч и гя-говос усилие часового режима 13 600 кг, что соотьетствует коэффициенту тяги всего 0,162. Повышение коэффициента тяги за счет скорости часового режима невозможно, так как запас по максимальной скорости отсутствует.
Этот недостатик коллекторных двигателей является следствием того, что даже при использовании всех известных в настоящее
8
время средств повышение мощности двигателя достигается не за счет увеличения его вращающего момента, что требует увеличения потока возбуждения машины и вызывает рост трансформаторной э.д.с., а главным образом за счет повышения окружной скорости якоря и сближения номинальной скорости вращения с максимальной.
