Системы управления ЭПС - Реостатное торможение с последовательным возбуждением ТЭМ

4.3. Реостатное торможение с последовательным возбуждением ТЭМ

Условия самовозбуждения тяговой машины.

Рассмотрим направление токов и ЭДС в тяговой машине постоянного тока в двигательном режиме (рис. 4.9, а).
После отключения от сети сохраняется остаточный поток Ф0 и остаточная ЭДС вращения E0 (рис. 4.9, б).
При замыкании тормозного контура на сопротивление rТ (рис. 4.9, в) ЭДС Е0 создаст ток I0, направление которого в обмотке возбуждения оказывается противоположным по сравнению с двигательным режимом. Поэтому ток такого направления приводит к тому, что магнитный потоктяговая машина размагничивается и .
Для самовозбуждения такой электрической машины необходимо изменить направление тока либо в обмотке возбуждения (рис. 4.9, г), либо в обмотке якоря (рис. 4.9, д).
Процесс нарастания тока при самовозбуждении в цепи (рис. 4.10, а) определяется нелинейным уравнением:
 которое решается графически (рис. 4.10, б). При этом ток I0 будет увеличивать магнитный поток Φ0, что приведет к возрастанию ЭДС Е0. В результате Еу и Iy возрастут до установившихся значений Еу и Iy.

Рис. 4.9. Условия самовозбуждения тяговой машины при реостатном торможении

Время нарастания тока при самовозбуждении электрической машины определяется в основном тремя факторами:

1. индуктивностью обмотки якоря Lя;
2. влиянием вихревых токов в остове тягового двигателя;
3. величиной начального магнитного потока Ф0.

С учетом этих факторов процесс нарастания тока при самовозбуждении имеет вид, показанный на рис. 4.10, в, и продолжается 1,5—2,0 с.
Процесс самовозбуждения сокращается до 0, 5с при наличии в тяговой электрической машине дополнительной обмотки независимого возбуждения с намагничивающей силой около 10 %. На рис. 4.10, в это показано штриховой линией. Так сделано на вагонах метрополитена, где торможения повторяются особенно часто.

Рис. 4.10. Процесс нарастания тока при самовозбуждении тяговой машины
В последующем при вычерчивании электрических схем реостатного торможения будем подразумевать, что переключение концов обмотки возбуждения или якоря уже выполнено, и специально изображать на схеме его не будем. В тех случаях, когда схема электрического торможения построена так, что переключение концов обмотки якоря или возбуждения не требуется, об этом будет сказано особо.

Влияние скорости и сопротивления тормозного резистора на режим торможения с последовательным возбуждением.

Работа тяговой машины в режиме реостатного торможения с последовательным возбуждением описывается уравнением

Выводы:

1. Установившийся режим торможения возможен только при насыщенном состоянии магнитной системы тягового двигателя. В ненасыщенной зоне имеет место безразличное равновесие — критический режим, при котором торможение не может быть гарантировано.
2. Критическая скорость и критическое сопротивление соответствуют совпадению прямолинейной части кривой намагничивания с прямой. Торможение при скорости ниже критической и при сопротивлении больше критического невозможно.

Рис. 4.11. Влияние скорости и сопротивления тормозного резистора на тормозной ток при реостатном торможении с последовательном возбуждением

1. Для поддержания постоянства тормозной силы и тормозного тока по мере снижения скорости необходимо соответственно снижать сопротивление тормозного резистора rт.
2. Минимальная скорость реостатного торможения равна критической скорости при rт = 0.

Характеристики реостатного торможения с последовательным возбуждением.

Тормозной характеристикой называется зависимость тормозной силы В от скорости V.
При реостатном торможении тормозную характеристику определяют две зависимости:

Рис. 4.12. К построению тормозных характеристик (начало):

Рис. 4.12. К построению тормозных характеристик (окончание): в—ограничение тормозных характеристик

Для поднятия ограничения по VUmax в зоне высоких скоростей целесообразно применить ослабленное возбуждение (ОВ). При низких скоростях нужно работать на полном возбуждении (ПВ), так как при этом тормозная сила будет реализована при меньшем токе в якоре и тормозном резисторе;

1. ограничение по самовозбуждению — устойчивая работа в режиме реостатного торможения возможна только при насыщении тяговой машины;
2. ограничение по нагреванию тормозных резисторов зависит от сечения проводников и условий охлаждения тормозного резистора.

Возможные способы охлаждения тормозных резисторов:

1. естественная конвекция;
2. встречным потоком воздуха при движении поезда;
3. принудительная вентиляция с постоянной интенсивностью (мотор-вентилятор подключен к сети);
4. принудительная вентиляция с интенсивностью пропорциональной тормозному току (мотор-вентилятор постоянного тока подключен на секцию тормозного резистора).