Иногда думают, что достаточно знать мощность двигателя, чтобы оценить его работоспособность. Однако этого недостаточно, поскольку он работает в условиях резко меняющихся режимов. Для правильной эксплуатации важно знать характеристики электрической машины.

Так, на основе рабочих характеристик оценивают тяговые качества электропоезда. На графиках (рис. 40), например, видно, что повышение скорости сопровождается уменьшением тока I и силы тяги Г Снижение

скорости приводит к их увеличению. Зависимость частоты вращения п от нагрузки на валу двигателя называют механической характеристикой. Ток нагрузки (ток обмотки якоря) определяют как разность между питающим напряжением и и э.д.с. Е, вырабатываемой двигателем, разделенную на сопротивление двигателя;

1 = (и-Е)/гя

Нагрузка, т.е. момент сопротивления на валу двигателя, постоянно меняется. На нее влияют масса электропоезда, профиль пути, число остановок, ветер, все виды трения. В зависимости от соотношения момента сопротивления и вращающего момента якорь вращается с постоянной или переменной скоростью.

Рис. 40. Основные характеристики тяговых двигателей

С увеличением нагрузки на валу возрастает потребляемая мощность. Тогда обязательно увеличится ток, а скорость уменьшится. Уменьшение частоты вращения при росте тока объясняется одновременным увеличением падения напряжения на внутреннем сопротивлении двигателя и ростом его магнитного потока Ф. Это иллюстрируют основные формулы. Приложенное напряжение и уравновешивается его э.д.с. Е и падением напряжения внутри двигателя: и = Е + 1гя=СпФ + 1тя

Число оборотов п определяют из выражения:

п = (и-1тя)/С-Ф.

Действительно, при росте тока разность (U - 1гя) будет уменьшаться, а магнитный поток Ф — увеличиваться. Поэтому уменьшится величина п.

С увеличением момента сопротивления за счет, роста тока (следовательно, и магнитного потока) автоматически возрастает вращающий момент до тех пор, пока при определенном числе оборотов не наступит равенство моментов. Иными словами, каждой нагрузке соответствует определенная частота вращения. Вращающий момент двигателя описывается формулой: М = см -1я Ф,

где см — коэффициент пропорциональности, постоянная величина двигателя.

Напомним, если машина работает генератором, то при наличии нагрузки (тока в обмотке якоря) этот момент будет тормозным, при ее работе двигателем он будет вращающим.

Нередко эксплуатационный персонал использует скоростные характеристики, например, при анализе пусковой диаграммы. Скоростная характеристика имеет вид гиперболы (на рис. 40 она показана жирной линией). Это — естественная безреостатная кривая, характеризующая работу двигателя при определенном напряжении, когда из внешней цепи выведены все токоограничивающие резисторы.

Если в цепь якоря ввести резисторы разной величины, то получится ряд кривых, похожих на основную, но расположенных ниже. Причем, чем большее сопротивление введено в цепь двигателя, тем ниже лежит кривая (на рис. 40 они показаны тонкими линиями). Характеристики режима ослабления возбуждения находятся выше основной кривой (показаны пунктирными линиями).

В процессе работы двигателя часть энергии, потребляемой из контактной сети, рассеивается в виде тепла. Общие потери составляют 8 — 10 %, поэтому к.п.д. двигателя будет 90 — 92 %. Он характеризует экономичность данной электрической машины. Опыт показывает, что наибольший к.п.д. в зоне средних токов (приблизительно 200 — 250 А). Причем, изменяя конструкцию двигателя, можно смещать кривую к.п.д. вправо или влево.

Двигатели с последовательным возбуждением | Электропоезда постоянного тока | Электрическое торможение и особенности схемы