Стислі теоретичні відомості

На вітчизняних тролейбусах використовуються тягові електродвигуни (ТЕД) постійного струму послідовного та змішаного збудження.

Основними складовими ТЕД (рис.1) є: станина з чотирма головними та чотирма додатковими полюсами, якір (ротор), колектор, щіткотримач, підшипникові щити з підшипниками качіння. ТЄД, які використовуються на тролейбусах, виконуються з само вентиляцією. У табл.1. наведені основні характеристики ТЕД тролейбусів ЗиУ та 14 Тр.

Рис. 1. Подовжній розріз тягового двигуна ДК-210А-3:

1 — вал якоря; 2, 4, 26, 27 — підшипникові кришки; 3 — роликовий підшипник; 5 — кільцева гайка; 6 — кронштейн щіткотримача; 7 — вентиляційний патрубок; 8, 24 — підшипникові щити; 9 — нажимна шайба; 10 — накладка; 11 — колекторна втулка; 12 — обойма щіткотримача; 13 — колекторна пластина; 14, 22— нажимні шайби; 15— кришки люка; 16— остову; 17, 18 — котушки головних полюсів; 19 — шпилька; 20 — обмотка якоря; 21 — пакет сердечника; 23 — вентиляційні вікна; 25 — вентилятор; 28 — кульковий підшипник; 29 — котушка додаткового полюса; 30 — сердечник додаткового полюса

Технічні характеристики ТЕД

Таблиця 1

Параметры	ЗиУ-682В	ЗиУ-682В1, ЗиУ-683	14Тр
ДК-210АЗ	ДК-211Б	9AL 2943 т
Напряжение
номинальное, В
Мощность	ПО
номинальная, кВт
Частота вращения
максимальная,
об/мин
Частота вращения
номинальная, об/мин
Ток часового режима,			—
А
Ток продолжительного
режима, А
Число щеток в
щеткодержателе, шт.
Размеры щеток, мм	16x33x50	16x33x50	—
Минимально
допустимая высота
щетки, мм
Нажатие на щетку, Н	20,0	20,0
Марка щетки	ЭГ-2А	ЭГ-84; ЭГ-2А	Е50Х
Масса ТЭД, кг			800 __

При запуску (розгоні) ТЕД використовується імпульсне регулювання підключення двигуна до джерела енергії. Принципова схема наведена на рис.2.

Рис.2. Спрощена схема регулювання (а) та графік зміни струму I та напруги U на ТЕД (б)

Вона включає в себе тиристорно-імпульсний перетворювач (ТІП) та вхідні та вихідні фільтри (L_ф,C_ф та L_д,D₀). ТІП перетворює постійну напругу контактної мережі (U_жив) у послідовні імпульси напруги. Вхідний фільтр (L_ф,C_ф) використовується для зниження перенапруги на ТІП при його запиранні і для згладження пульсацій струму у контактній мережі; вихідний фільтр (L_д,D₀) використовується для обмеження пульсацій струму у ТЕД і для проходження струму ТЕД після запирання ТІП. При відкритому ТІП до ТЕД у проміжок часу t_і прикладається напруга вхідного фільтра U_сф (рис.2б). Вона, якщо не враховувати падіння напруги на омічному опорі дроселя L_ф, дорівнює напрузі джерела живлення U_жив. При цьому струм у ТЕД зростає по експоненті до значення I_max.

При запиранні ТІП у обмотках ТЕД і дроселі L_д виникає електрорушійна сила самоіндукції, і, не дивлячись на відключення від джерела енергії (t_паузи) струм через ТЕД продовжує протікати у тому ж напрямку, замикаючись через діод D₀. Середня напруга на ТЕД (U_дв) за період регулювання Т визначається слідуючим виразом:

,

де - ширина імпульсу; - коефіцієнт заловлення.

Коефіцієнт заловлення визначається за формулою:

,

де - частота регулювання.

При зміні коефіцієнта заповнення системи керування поділяються:

- частотно-імпульсні ();

- широтно-імпульсні ();

- комбіновані ( та ).

На рис.3. представлена схема широтно-імпульсного переривача для регулювання напруги при без реостатному пуску двигуна постійного струму.

Рис.3. Схема широтно-імпульсного ТИП:

ТІ, Т2 — відповідно головний і допоміжний тиристори; С_к — комутуючий конденсатор; L_k — перезарядний дросель; Д_к — діод в ланцюзі комутуючого конденсатора; ДНІ, ДН2 — дроселі насичення; R, C — резистор і конденсатор ланцюгів захисту напівпровідникових приладів від комутаційних перенапружень; R1 — резистор; М — ТЕД; U_cф — напруга на конденсаторі фільтру; Д₀ — зворотний діод; ОВ — обмотка збудження; С_ф — конденсатор фільтру; I — струм через ТЕД; I_cф — струм з контактної мережі; L_д — індуктивність ТЕД; L_ф — дросель фільтру

Схема перетворювача включає в себе головний Т1 та допоміжний Т2 тиристори; комутуючий конденсатор С_к; перезарядний дросель L_K; діод Д_к; дроселі насичення ДН1, ДН2; RС-ланцюги, що захищають тиристори і діоди від комутаційних перенапружень. Дроселі ДН1 і ДН2 служать для створення затримки наростання струму на якийсь час, необхідне для відмикання р-n-перехода. Вони виконані таким чином, що після насичення сердечника їх індуктивність мала, і її можна не враховувати.

На початку роботи переривника першим подається відмикаючий імпульс на електрод тиристора Т2, що управляє. При відмиканні Т2 отримує живлення ТЕД, і відбувається заряд комутуючого конденсатора Q (з боку плюса: L_ф, L_K, C_K; з боку мінуса: Д₀, Д_к, L_K, С_к). При досягненні на затисках С_к напруги, рівної напрузі джерела, струм заряду С_к знижується до струму, який менше струму утримання тиристора у відкритому стані, унаслідок чого тиристор Т2 закривається.

Проте струм ТЕД не зникає, а за рахунок запасеної енергії в індуктивності ланцюга двигуна продовжує поступати в ТЕД через діод Д₀. При відмиканні головного тиристора Т1 поступає живлення на ТЕД, і відбувається перезаряд комутуючого конденсатора С_к на полярність, вказану в дужках. Перезаряд С_к здійснюється через діод Д_к. Після перезаряду С_к знову включають тиристор Т2. При цьому до головного тиристора ТІ під'єднується зворотна напруга конденсатора С_к, і тиристор закривається, а конденсатор С_к знову заряджає з полярністю без дужок. Далі процес повторюється. Ширина імпульсу t_и в цьому переривнику залежить від зміщення в часі подачі відмикаючого імпульсу на Т2 по відношенню до часу подачі відмикаючого імпульсу, що подається на ТІ.

При широтно-імпульсному регулюванні потрібні менші маса і габарити комутуючих конденсаторів і дроселів в порівнянні з ТИП для частотно-імпульсного регулювання. Це пояснюється тим, що через елементи комутуючого контура при широтному регулюванні проходить менша частка електроенергії, споживаною ТЕД. У цій схемі головний тиристор також навантажується струмом перезаряду комутуючого конденсатора.

Дата добавления: 2015-09-06