直流牵引电动机的启动和速度控制方法
在本文中,我们将了解用于启动和控制直流串励电动机速度的各种方法。
电阻调速
采用电阻启动的基本牵引电动机电路如下图所示。
直流串励电动机可以通过在电动机主电路中串联一个外部电阻来启动。在启动瞬间,电动机产生的反电动势为零,因此与电动机串联的电阻最大,其值为在额定满载电流下其上的电压降等于电源电压。随着电动机速度的提高,电动机的反电动势增加,因此,为了在整个启动和加速期间保持电流恒定,逐渐减小外部电阻。
在这种直流牵引电动机速度启动和控制方法中,外部电路存在相当大的能量损失。这种方法中使用的电阻是为短时间额定设计的,而不是为连续额定设计的。这是因为,它们仅在电动机启动期间需要承载电流。因此,电动机只能具有一个速度特性。
串并联控制
当有两个或多个直流牵引电动机时,串并联方法可以部分克服电阻调速中电能浪费的主要缺点。
步骤一
考虑两个直流串励电动机,这两个电动机首先彼此串联,并与一个启动或控制电阻串联,如图 (a) 所示。随着电动机达到速度,控制器逐渐切除控制电阻,最终控制电阻完全从电路中移除,然后每个电动机在其两端具有线路电压的一半,如图 (b) 所示。这样就获得了电动机的第一运行位置。在此位置,对于任何给定的电枢电流值,每个电动机都将以其正常速度的一半运行。
这里需要注意的是,电路中没有外部电阻。因此,没有能量浪费,因此电动机的效率几乎等于每个电动机端子上具有全线电压时可获得的效率。
步骤二
在第二步中,两个电动机并联连接,并与一个外部可变电阻串联,如图 (c) 所示。随着电动机达到速度,逐渐切除此电阻,最终此电阻完全从电路中移除,如图 (d) 所示。这样就获得了第二个运行位置,在此位置,每个电动机都连接到全线电压上。
磁场控制
由于直流串励电动机的速度与磁通成反比,假设线路电压恒定。因此,可以通过改变磁通来改变电动机的速度。对于直流串励电动机,可以改变直流串励电动机的磁通 -
通过在串励绕组与并联连接一个可变电阻(称为分流电阻),参见图 1。
通过切除一些串励绕组匝数,参见图 2。
由于在上述两种情况下,磁通只能减小,因此此方法也称为**磁场削弱法**。通过这种方法,可以获得高于正常速度的速度,并且可以将速度提高到正常速度的 15% 到 30%。
实际上,磁场控制方法不适用于启动目的。此方法仅在电动机通过串并联控制方法达到最大可能速度时,才能用于将牵引电动机的速度提高 10% 到 15%。
电动机-发电机机车控制
电动机-发电机组由一台单相同步电动机驱动一个或两个直流发电机和一台位于同一轴上的励磁机组成。M-G 组通常由启动电动机启动并加速到速度,并在达到速度时自动同步。
可以通过励磁机的磁场控制来调节发电机电压。因此,牵引电动机供电电路中不需要额外的电阻,也不需要串并联控制来获得经济的运行速度。此外,它还可以节省牵引电动机控制中的电阻损耗。