Мероприятия по улучшению работы двигателей пульсирующего тока
Уменьшение пульсаций тока за счет применения сглаживающих реакторов в цепи ТЭД.
Индуктивность выпрямленной цепи L
Обычно
Поэтому индуктивностью двигателя L д в
ориентировочных расчетах можно пренебречь. За счет применения сглаживающих реакторов удается реализовать коэффициент пульсации тока 0,2—0,25. При этом масса реакторов составляет порядка 4 т на электровоз. Дальнейшее снижение кпI таким путем невозможно. Кроме того, в реакторе имеются потери, что снижает КПД электровоза.
Рассмотрим, как влияет форма магнитной характеристики сглаживающего реактора на его индуктивность и коэффициент пульсации тока при изменении нагрузки двигателя (рис. 3.3). Штриховой линией показаны характеристики сглаживающего реактора без стального сердечника, а сплошной линией — для реактора со стальным сердечником.
Рис. 3.3. Характеристики сглаживающего реактора
Рис. 3.4 Схемы включения сглаживающего реактора: а — индивидуальная; б — групповая
Однако при этом насыщение сердечника сглаживающего реактора снижается вследствие уменьшения суммарного тока в его обмотке, и индуктивность Lp несколько увеличивается, что частично компенсирует уменьшение приведенной индуктивности. Несмотря на этот недостаток, групповая схема применяется чаще, так как при этом снижается суммарная масса сглаживающего реактора благодаря использованию общей магнитной системы.
Уменьшение пульсаций магнитного потока за счет шунтирования главных полюсов активным сопротивлением.
Выразим в комплексной форме переменные составляющие тока якоря 
и возбуждения 
:
Рис. 3.5. Шунтирование главных полюсов ТЭД:
а — схема; б — комплексный коэффициент ослабления
Выводы:
1. Уменьшение rш приводит к уменьшению модуля комплексного коэффициента ослабления возбуждения, что является положительным результатом, но при этом увеличивается отставание по фазе переменной составляющей тока возбуждения I~в от переменной составляющей тока якоря I~.
- В тяговых двигателях НБ-412М для электровозов ВЛ60 стремились подавить трансформаторную ЭДС и выбирали β = 0,85-0,90. При этом β~= 0,1 и пульсация магнитного потока была меньше. Но сдвиг по фазе между пульсациями токов якоря и возбуждения достигал 45°, что не давало возможности удовлетворительно компенсировать реактивную ЭДС за счет коммутирующей.
- Для современных ТЭД величину β принимают равной 0,95 - 0,97. При этом хотя увеличивается β до 0,3, но зато снижается α до 30°, что позволяет существенно улучшить взаимную компенсацию реактивной и коммутационной ЭДС.
Рис. 3.6. Шихтовка магнитных систем ТЭД пульсирующего тока:
а — ТЭД постоянного тока; б — шихтовка дополнительных полюсов; в — частичная шихтовка остова; г — применение компенсационной обмотки
Применение специальных конструкций магнитной системы тяговых двигателей.
Как известно, у двигателей постоянного тока шихтован якорь и сердечники главных полюсов (рис. 3.6, а). У двигателя AL 4846 dT (ЧС2Т) частично шихтован остов. Конструкция с частично шихтованным остовом оказалась нетехнологичной.
Задача уменьшения сдвига по фазе реактивной и коммутирующей ЭДС решалась различными путями:
а) шихтовка сердечников добавочных полюсов (НБ 412М) на электровозах ВЛ60 до №2045 (рис. 3.6, б);
б) шихтовка сердечников добавочных полюсов, а также частичная или полная шихтовка остова НБ-414 на электровозах ВЛ80к- 001 по ВЛ80к-059 (рис. 3.6, в);
в) компенсационная обмотка и шихтованные сердечники добавочных полюсов (НБ 418К) на электровозах ВЛ80к начиная с № 060, а также на всех последующих электровозах других серий (рис. 3.6, г).
На рис. 3.6 схематически показаны поперечные и продольные разрезы этих двигателей, причем шихтованные части магнитной системы выделены штриховкой.