Конструкция тяговых двигателей вагона должна обеспечить:
наименьшие размеры из-за ограниченного места на тележке вагона при
достаточной механической 'прочности деталей и узлов;
плотное прилегание подшипниковых щитов и коллекторных крышек для
исключения попадания внутрь двигателя снега, воды я Пыли;
нормальную работу при различных частотах вращения якоря, .перегрузках и
частых пусках;
широкую зону безыскровой коммутации при вращении двигателя в разные
стороны;
высокую электрическую прочность изоляции.
На трамвайных вагонах устанавливают тяговые электродвигатели постоянного
тока напряжением 550—275 В.
При последовательном возбуждении через якорь и обмотки возбуждения
(катушки главных полюсов) проходит одинаковый ток, вследствие чего для
создания необходимого магнитного потока катушки изготавливают из провода
большого сечения с малым числом витков. В двигателе с параллельным или
независимым возбуждением ток якоря значительно превосходит ток ;в
обмотке возбуждения, следовательно, для создания необходимого потока
катушки изготавливают из провода малого сечения с большим числом витков.
Двигатели со смешанным возбуждением по своим свойствам .приближаются к
первым двум типам в зависимости от соотношения намагничивающих сил
последовательных и независимых обмоток возбуждения. Ранее наибольшее
применение имели двигатели с последовательным возбуждением. До широкого
применения двигателей со смешанным возбуждением на вагонах устанавливали
промежуточный тип двигателя (ДК-255Г, ДК.-257А, ДК-258А) с
последовательным возбуждением и катушками подмагничивания, включаемыми в
контактную сеть параллельно цепи двигателя (якоря и обмотки
последовательного возбуждения).
26. Технические данные и электромеханические
характеристики тяговых электродвигателей трамвайного вагона ЛМ-68
На трамвайных вагонах устанавливают быстроходные двигатели, имеющие
стальные остовы цилиндрической формы, .которые в отличие от старых типов
двигателей с опорно-осевой (трамвайной) подвеской имеют опорно-рамную
(независимую) подвеску на тележке.
В 1970 г. закончена работа .по унификации тяговых электродвигателей. Для
трамвайных вагонов JIM-68 применяют двигатели со смешанным возбуждением
ДК-259Г-7 с кремнийорганической изоляцией. Выпущена также партия
двигателей с изоляцией катушек «Монолит-2». Технические данные тяговых
электродвигателей приведены в табл. 2.
(Скоростные характеристики двигателей отличаются друг от друга в
зависимости от способа присоединения обмоток возбуждения двигателя к
якорю. При вращении двигателя в якоре возникает противоэлектродвижущая
сила, имеющая направление против приложенного напряжения. Значение ее
зависит от частоты вращения якоря, .магнитного потока и параметров
двигателя:
Е=СпФ.
Следовательно, частота вращения якоря, от которой зависит скорость
движения вагона,
п=Е/(СФ),
где С — постоянная величина, зависящая от
параметров двигателя; Ф — магнитный поток главного .полюса.
Основной магнитный поток для создания вращающего момента якоря создается
током независимой обмотки главных полюсов. Кроме четырех главных
полюсов, в двигателе имеются четыре дополнительных полюса. Ток в их
обмотках .создает магнитный поток, 'компенсирующий реакцию якоря и
уменьшающий искрение щеток на коллекторе. В двигателях с
последовательным возбуждением магнитный поток катушек главных полюсов и
ток якоря изменяются с изменением нагрузки. Вследствие этого частота
вращения вала двигателя сильно меняется с изменением нагрузки. Однако
при этом уменьшается опасность перегрузки двигателя, так как рост
нагрузки одновременно с увеличением тока якоря вызывает рост тока и в
катушках, что приводит к увеличению магнитного потока и уменьшению
частоты вращения якоря и скорости движения вагона. При уменьшении
нагрузки на двигатель частота вращения его вала возрастает. Если
полностью снять .нагрузку с двигателя, магнитный поток его практически
будет равен нулю (если пренебречь остаточным магнетизмом) и двигатель
разовьет большую частоту вращения. Подобное явление на практике называют
«разносом» двигателя. Опасность чрезмерного увеличения частоты .вращения
с уменьшением нагрузки отсутствует, так как вал двигателя через зубчатую
передачу связан с колесными парами подвижного состава. Двигатель может
развить чрезмерно большую частоту вращения вала только при повреждении
зубчатой передачи. У двигателей с параллельным возбуждением частота
вращения якоря практически не зависит от нагрузки, так как ток в
катушках, а следовательно, и магнитный поток зависят только от
напряжения контактной сети.
Таблица 2
Рост вращающего момента и силы тяги двигателей с
последовательным возбуждением при движении поезда «а подъеме вызывает
значительное снижение частоты вращения, что приводит к малому росту
отдаваемой двигателем мощности и не вызывает перегрузку его. Имеет место
автоматическое регулирование мощности при изменении нагрузки. У
двигателей с параллельным возбуждением рост вращающего момента при
незначительном изменении частоты вращения вызывает рост отдаваемой
двигателем мощности и вызывает его перегрузку.
Для изменения частоты вращения вала двигателя с независимым возбуждением
регулируют ток в обмотке возбуждения реостатом, включенным
последовательно в ее цепь. Это свойство широко используют у двигателей
со смешанным возбуждением. В тяговом режиме направление тока в катушках
последовательного и (независимого возбуждения одинаково и магнитные
потоки .их складываются. Варьируя соотношением
намагничивающих сил в последовательной и независимой обмотках, можно
достичь плавного изменения частоты вращения с меньшей зависимостью от
напряжения контактной сети и способностью к перегрузкам. Как правило, в
двигателях со смешанным возбуждением большая часть магнитного потока
создается током в обмотках независимого возбуждения.
Электромеханическими характеристикамb тяговых
электродвигателей называют кривые зависимости изменения силы тяги F,
скорости движения v и коэффициента полезного действия n двигателя от тока якоря I при постоянном значении приложенного
напряжения U. Характер кривых зависит от системы возбуждения двигателей,
особо резко отличаются скоростные характеристики двигателей с
последовательным и независимым возбуждением. Из электромеханических
характеристик тягового электродвигателя ДК-259Г-7 (рис. 46) видно, что
он имеет так называемую низколежащую скоростную характеристику.
Двигатели с низколежащей характеристикой позволяют осуществлять выход на
автоматическую характеристику при низких скоростях движения около 17
км/ч, применяя постоянное соединение двигателей (одноступенчатый пуск).
Расход энергии в реостатах сохраняется примерно таким же, как при пуске
с последовательным и последовательно-параллельным соединениями
двигателей.
Рис. 46. Электромеханические характеристики
тягового двигателя ДК-259Г-7