/
Текст
и. с ЕФРЕМОВ
А. П. пролыrин
ЮМ. АНДРЕЕВ
А.Б. МИНДЛИН
r1 !! I .P ':"'
1J8DrlUE5l :tIrr'rIr.II:IS r:II
ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ
тяrовоrо ПРИ ВОДА
ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
ПОД рtдакциtи
проф И.с.Ефрtмова
ДопУЩtllD
Mитlcт.epcтBo.If высшио и среднпо
cпel/UQAbI,OlO 06ра306они, СССР
R качест 1(- )'Чf!бн(uо посоБUIf
дл., СIl1)'дtIlЩО6 6)'106,
оБУЧОЮЩЦ),('!f по ,,,ецIнI,,ыlсIII.9АI
rородскоЙ , 'tктрuческuli тРОНСllорl/!"
j/ ,.ЭJlefo:тРIIЧt'СА.О.1 1/1.,2(1
и QКII/О.I,аmIlЗQI/U.f
тJl:rJtlы.-.: устройст,.
8ICp8t2:1, ,
МОСКВА
.ВЫСШАЯ ШКOnА
1984
и. с ЕФРЕМОВ
А.П. пролыrин
ЮМ. АНДРЕЕВ
А. Б. МИНДЛИН
I I
I , ' ;o; r :.dj
ТЕОРИЯ И РАСЧЕТ
тяrовоrо ПРИ ВОДА
ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ
ПОД рtдакциеи
проф. И.с.Ефрtмова
ДQI1УЩClIV
ЛllJ1l11стерствОJf r.blClllпo It cpeiJHt!ZQ
слt!fJuDАыI1оo О{;РОJО6DIiUЯ СССР
11 I(оче"'/II/(: )'чебно.'о посо6Шi
дл. Cт)"tJl"Iп/()B вузов.
()ОУ"ОЮЩI4ХС.Ч по ОIСЦllо.,,,ност.",о\j
..ropotJcKoii злсктРII'lf'с,шli трОНСllйрт"
11 "Э"СJ;tIIРIl'l('l:IШЧ III.Ч1Q
и авIllQ,I/отl/JIII/U!J
lII.1:0tJы.J!cтpolicl1l(J"
expert22 для http://rutracker.orQ
ф
МОСКВА
.ВЫСШАЯ ШКОЛА
1984
ББК 39.359
Е92
УДК 629.113.6
Реuензенты:
I(афедра rородскоrо эле1<ТРllческоrо транспорта
ХарЫЮВСI{оrо института инженеров коммунальноrо Хозяйства (зав. ЮlфедроД
канд_ TeXII. наук. доц. Э, И, КаРПУШИН); проф. н. А. Ротанон (8t't'СОJOЗНЫЙ заочный
J:!:НСТИТУТ желеэнодорожноrо транспорта).
Ефремов И. С., Пролыrин А. П., Аидреев Ю. М., МИНДЛИН А. Б.
Е92 Теория 11 расчет ТJlI'OBoro ПрlIDода .лектромобилеи' Учеб. по.
собие для вузов по спе1l. «1 ороДск()Й элеl{ТРl1ческий транспорт»
и «Электричесl<ая тяrа 11 автомаТII C1IШЯ ТЯI'ОВЫХ устройств»!
Под ред. И. С. Ефремова. М. : ПЫСIII. ""кола, 1984. 383 с., ил.
В пер.:J р. 20 к.
IIt,IIIIП' lт......М,lчJIIII,lю.I"\:>l I)TACJlbIlbIt: "('1,(',.;1"1"1>1 СIIЛlllю11 I erlll преоGРдзонаНШI 11 пере-
A:I"II .ЛI<'IН"111I, IIX СlюikПI1l 11 Х<1Рil1П<'jlIIСТIIКJI. "UlI1"УРЫ рсrУЛllрОnЗШIJl и системы 'I'flrOBOro
IIPIIIII'Ji:1 'JJI('IП!lIIмн(iI,.Ilri/. llPlIlll'Ao:'llN !'JJlIСШIIIJI (:I'LП'М Ilplillf1A{)B коИ!{ретиык ТИПОВ совре-
Ml:llllI-01Х .JJI"I{TjlOM061IJICi! 11 ДШIЫ npllM pbl nРОt'I("J'II)ЮIJllIIII.1 Т;IIЩХ" CIICTeM. Большое КОЛ"'II .
<11101 IHII"JI'l'LIMX II!ШМI'II()JI. ,"nзI]1IIКОIl 11 C ('M CllOCo(jCTIIVt'1' более пerl(OMY восприятию IJзла-
,ш'м..roJ МI!Тf'J1ШIJl;t
Е 0 203(10 01l::: 194 I{Б 3 1I
(101 (OI) B4
ББК 39.359
612.1
@ Иэда7СЛL>С1'DU «Высшая школа». 1984
expert22 ДЛЯ http://rutracker.oro
ПРЕДИСЛОВИЕ
Цель учебноrо noCOfillfJ ДаТЬ студентам ОСНОВЫ знаний в облаСТIJ
тяrовоrо электричеСКОfО оборудования электромобилеЙ. В nоия'mе
«электромобиль» вперр,ые в учебноЙ ли',ературе включены Все ОСНОВ-
ные безрельсовые 1 paHCrlopTHblt' средства с 9леl<трическим ПРИВОДОМ
ведущих KOJleC и автономноЙ эиерrоустаНQВКОЙ.
Высокие темпы раЗБИТИЯ 11 внедрения электрической тяrи в COBpe
менный автомобильным транспорт, начИная с освоения сравнительно
неоолыllхx автомобилеЙ rородскоrо типа и кончая автомобилями особо
(\ОJIЬШОЙ rрузоподъемности (до lBO т), вызвали необходимость оообще.
НИЯ НакоплеНноrо 1'еоретическоro и практическоro материала, 03Ha
комления с НИМ ШНрОI<ОfО Kpyra читатеJlей. в первую очередь студен-
тов аузов, изучающих электр"ческую тяry, а также проектироlЗЩИКОВ.
конструкторов, производствеННИI<ов н эксплуатационников. Пробле.
моЙ создания, производства, развития и эксплуатации электромобн.
леЙ занимаются также мноrие автомоБИЛИС1Ы. которые MorYT полу
чить в предлаrаемой книrе ПОJтезные сведения. Уровень изложения
матерl-Iала предполаrает знакомство читателей сэлеК1.РНЧескимн мв.
шинами и аппаратами, OCHOВ3MJ.i автоматнзированноrо тяrовоrо элек
трпческоrо привода и ero применения В пllеБмоколесном транспорте с
автономным источником энерrии
Задача создания, освоения и внедрения электромобилей включает
себн выбор ш:;точника электроэнерrии, разработку наиболее приемле-
моН системы тяrОБоrо электроприеода, автоматизацию проuессов pery.
JlllроваНИti взаимодействия пеРВИ'IНоrо ДБиrателя с reHepaTopoM илН
элеКТРОХlIмическоro источника энерrии с тяrовыми элеКТРОДlзиrателя
ми, расчет основных тяrовых и тормозных характеристик и показате
леЙ электромобилей в целом.
При подrотовке книrи к изданию учтены замечания н советы peцeH
3еНтОВ: кафедры rородскоro электрическоrо транспорта XapbKoBcKoro
института ииженеров KOMMYHaJlbHoro хозяйства 11 заведующеro Ka
федрой электрической тяrи Всесоюзноrо заочноrо IIнститута ннжене
ров железнодорожноrо -транспорта kpa техи наук, проф. Н. А. Рота-
нова, которым авторы выражают большую признательность.
Авторы понимают. что их работа, fI которой, по существу, впервые
сделана попЫтКа рассмотреть проблему тя rOBoro электрическоro обо.
рудования электромобилей в uелом, Не лишеН<1 недост.аткон, и с бла-
тодарностыо прнмут Все замечания qнтателей, которые следует направ,
Лять по адресу' IOJ430MocKBa. rCfl.4, Н."л"ннщ, ул., д. 29//4. "зда-
тельсmво «Высшая школй».
Аотuры
ВВЕДЕНИЕ
3<1 последние деСЯПIJlетия ЭЛf>I<трнчt't'I<ШI тяrа HHTf'HCIIHHO BHek
ряеТСSI на ПНеВМОКОJJесиые (безрельсовые) транспортные среДСТН(I.
СО3ШНН1t пнеВМOIЮJlесНых машин злекчюмобllлеit. оборудованных
Jlеl{триче('I{ИМ ПРНВОДDМ ведущих (шлее (ПЕК) н автономной эн{'рrе
ТllческоЙ устанorн{оЙ (ЭУ). вызвано слеДУЮЩIIМIt ОСНОЛНЫМИ ПрНЧИ
Н<lМИ. Значительное расшвреИJJt-' мж'штаБОА и унеЛJ1чение объемов
JlоБЫЧII полезных ископаемых открьпым 'пособом. интеНСllфИК2ШIЯ
..рузопереВОЗ0К R I'руднодоступны}( риltонз>, Западной и Восточной
Сибири, I<раЙиеrо Севера, СрелиеЙ Азии. не имеющих развнтой сети
железных дороr и дороr с твердым покрытием. ускорение темпов стро,
итеJ1ЬСТН8 КРУПНЫХ знерrетическнх КОМЛJl€J{СОВ. маrистр.альных нефте
rазопроводов, дорожной сети rосударственнOI.О значения потребовали
разработки высuкопроизводительных автосаМОСJШJIОР особо большой
rрузоподъемности (75 180 т и более), ПОJIНОIlРИВОДНЫХ аВ1'омобилеи
высокой ПрОХОДI1МОСТИ, МОЩНЫХ строительно д()рож ых 11 друrих
специ альных Маши н ОДНОАремен но бурныi';"j рост rородсноrо пасса
жирскоrо 11 rРУЗОБоrо автотранспорта привел к необходимости раз
работки машин, не заrрязняющих воздушные бассейны rорОДОF BЫ
х.тЮПНымН rазаМI1 двнrатеJ1ей BHYTpeHHero сrорания, имеК'.ЩИХ I И3КИЙ
уровень шума и проrреrсивныЕ' КОНСТРУНТIшные решt>нrlЯ, обеспе
ЧlIваЮЩие повышенную вместимость и КОМфОрТ салон.оР (автобусы,
маршрутные такси),
Если большеrрузные KapLepHыe автосамосвалы, полноприводные
автопоезда, СТРОlIтельно-дорожные машины, предусматривающие при.
мененне энерrОУСТёНОВОК еДИНlIЧtюй МОU1Но<:тью ВЫIШ:' 'ЮО БОО кВт,
весьма сложно выполнИтЬ на бl:l.зе шшестных мехаНl.lчеСIШХ и rидроме
хаНIIЧескИх передач (траисмиссиЙ), что в первую очередь и предопре'
деЛllЛО [IX перевод на электрическую ТЯI'у, ТО создание rородских
электромоБИJJей с электрохимнческими ЭУ обусловлеl10 важностью
комплексноrо решения проблем совершенствования TpaHcnopTHoro
хозяйства и улучшею-!я ЧИСТО1Ъ1 ВОЗДУШНЫХ n€lссеинов быстро paCTY
Щl1Х rородов.
XXVI съезд КПСС в Основных напраnлеtlllЯХ экономическоrо н co
цнальноrо развития СССР на 1981 1985 roды и на период до 1990 ro
да указал, что необходнмо освонть ВЫПУСК новых высокоэффектнвных
автосамосвалов особо большой rрузоnодъемности, создать конструкlI.ИИ
и начать ПРОИ3ВОДСТВО малотониажнЫх rpY30BblX электромобнлей с эф
фективНЫМИ источниками тока ДЛЯ внутриrородских переВОЗ0К.
Успешному внедрению на пневмоколесный транспорт тяrовоrо
5/лектропрнвода в значительной степени способствовали научно тех"
expert22 для httD: / / rutracker. ora
ИИЧf'CJше ДОСТIJЖefJlJЯ В области электромаШllностроеllllЯ, аппаратостр()
еВIIЯ, СIIЛОВОЙ IЮЛУПРОВОДНIIКОВОЙ (1 МJtКрО:lлеF.ТрОIlIfКИ, а Ti110Ke в co
верш€нствоваНIIII траДНЦIIОННЫХ и разработке новых IIСТОЧНlIl\ОВ Энtр
fllJt, [1О3ВОЛIlВШII праКТIIЧ€СКlI реализовать ero пр[[нцнпиаЛЫlые пре-
имущества перед мехапичеСКIIМIf 11 ПlДромехаНJlЧf:'СliJlМН передачам 11:
полное fJсполъзоваНIlf' свободноii (ОТIЮДIIМOI-j H I ТЯI'У) МОЩIЮСТII ЗУ
С возмuжностью .\Втоматическоrо выбора режима Il8нбuльшеfJ зКОНОМIIЧ
ности; плавное реrУЛllрование тяrовоrо усltJ1ИЯ ВО всем диапазоне CKO
pOt'Tf'i1 движения; упрощение 11 облеI'чение работы ВОД(lтеля в свя.зи
С Ilсключением операций переключения передач.
Прн выполнении ПВК по типу <<мотор колесо», К()fда в едпном ar
peraTe "i:OIIСТРУНТIIВНО объединены тяrовый элеКТРОДВllrатель (ТЭД).
меХШIIIЧ("t"I\аЯ передача, соединяющая ТЭД с I\ОЛf'('НЫМ ДВIIЖlIтелем, 11
соб<"'ТВNIlIO ДВIIЖlIтель, ТЯI'о[ыЙ электропривuд обеспечивает дополни
Т('ЛЫlые IIренмущества: маhСlIмалы-lO упрощается кинемаТИl.lеская схе-
ма ПРllвода веДУШIlХ колес. так как не требуется короБКll перемены
передач, муфт сцепления (фРИКЦIIОНОВ), карданных валов с дифферен
ЦIIЭЛ8МII и сопутствующих им друr.их механичеСКI1Х узлов; сущеС"l
венно упрощаются компоновочные решения ходовой чаСТlI маШIШЫ;
улучшаются тяrово сцепные свойства за счет ра.здельнurо реrулнруе-
Moro распределения энерrпн ЗУ между веДУЩIlМl1 колесами; облеrча
ется создание шарннрно сочлененных машин, а танже появляется
возможность выполнення полноприводных мноrозвенных автопоездов
с ПJJтаНJlем активных звеньев от одной ЭУ. устанаВ,/1IIваемои на ли.
дере
Ilарк современных электромобилей состоит из пнеВМОI<:Gлесных Ma
шин различноrо к:ласса и назначения rрузоподъемностью O,3 180 т
н более, в том чнсле rрузовоrо н пассажирсноrо rородскоrо. карьерно-
ro. внедорожноrо транспорта п т. д.
Расширение типажа электромобнлей иотребовало разработки и
внедреНI1Я ЭУ, имеющнх прннцнпиально разлнчные формы запасаНIIЯ
11 фl1311ческне процессы преобразования Toro пли IIHoro вида энерrии
в электричесную для питания тэд ПВК и наиболее полно отвечающих
назначению и условиям энсплуатаuнн электромобилей AaHHoro типа;
последнее ОПЮСIIТ('Я к реализаlПIИ кинематических схем н конструк-
TllВBbJX исполнеНIIЙ ПВК.
НаблюдаемыЙ резкий рост потребности в электромобвлях, предна.
значенных для работы во мноrих областях народноrо хозяйства, обус
ловливает непрерывное увеличение числа специалнстов, занятых ре-
шением комплекса БОПрОСОВ создания и освоения производства элек-
тромобилей. их отдельных arperaToB и сИстем.
Одна нз нанболее сложных научно технических задач это раз
работка собственно тяrовоrо электропривода, преобразующеro энер
rию И передающую ее ведущим колесам в соarветствин с требуемой l'Я
rовой характеристикой и технолurнчеСЮfМJI ЦllКламн транспортных
Qпераuнй, от параметров l<OTOpOro во MHorOM зависят эксплуаташюн
ные н технико экономичеСКl-1е показателlt 3ilектромобиля_
Краткий аналнз ТШlажа электромоБИЛСd, получивших доминирую
щее распространение, их условий эксплуатации, выполняемых ими
5
основных технолоrичесних операций (прежде Bcero транспортных) ПО--
казывает:
электромобили в зависимости ar назначения ЭhсnлуаТIlРУЮТСSJ в
существенно раЗЛIIЧIiЫХ условиях от ACipor с твердым ПОКрЫТlIем ДО
полноrо бездорожья (пересеченная местность), коrда момент СОПрО1'lIВ
ления вращению ведущих ко.леt IIзменяется ПО CJIучаiiному закону
11 имеет резкопеременны i характер. Режимы тяrовоrо приводи не заДа
ВЫ u функции временн. так нак ЗаВИсят от условиЙ работы ЭJlеr тромо
бllЛЯ. например чередования режнмов разrона, поворота, подъема в ro.
ру, торможения;
определяющие требования к конструктивному исполненпю ПВК,
типу ЭУ, системе автоматическоrо реrулирования (САР) и приводу
в цl:'ЛОМ различны и ДИКТУЮТСЯ в основном внеШНIIМИ фш(тораМII. обус
ловлеННЫМII назначением электромобиля, например соображениямп
ДIJнаМJlКИ. ЭКОНОМИЮI, проходимостью 11 др.. нередко НОСЯЩIIМIJ про
ТlIвореЧIlВЫЙ характер (пuлученне J-JaIlВЫСШIIХ энерrетичеСЩ-lХ IюкаЗ(l
телей ПРНВОД8 при минимальных массе 11 размерах ero СИЛОВЫХ arpe-
,атов);
быстрое раЗБитие и совершенствоваиие тяrОБоrо ПрIIБОД3 электро
мобилей предопределяет Бсе новые области их прпменеНIfЯ СО своими
специфическими УСЛОВIlЯМll эксплуатации. ДJlIПУЮЩИМI[. Б сною оче
редъ, новые требоваНIIЯ к электромобилю 11 ero приводу (ЭУ, ПВК, САР).
Можно с увереIiНОСТЬЮ проrнозировать. что в ближаЙшпе десяти
летня подобныЙ тип машин будет внедряться в праКТНЕУ транспортных
11 друrих операциЙ прн прокладке пефтеrазопроводон. строптельстве
шоссеЙных н Жf;'лезнодорожных маrистралей, возведении I-IррнrаЦllон
ных сооружениЙ в пустынных и заболоченных раrюнах. на ме l]иоратив
ных работах. лесоразработках, аэродромных КОМllлексах, t'ельском
хозяйстве 11 др. ОДН3IЮ выбор тяrовоrо привода дли ТШ'О ИЛIf lI1-юrо
электромобllЛЯ и ero ПРСХ=КТlJрование оБУСЛОВJlеиы 11 определяются не
только полнотой учета требованиЙ, диктуемых внешними фаl'\.ТОр8 ,Пi.
но и свойстваМII самих привадов мощностью, типом и параметраМIt
ЭУ. спеuифшюi1 физических процессов преобразовзния н передачи
энерrин в силовой цепи. реl'УЛIlРОВОЦНЫМИ свойствами тэд, IЮН('ТРУК
тIIвныII МОДJlфикаЦIIЯМН ПВК и др.
Автономность тяrовоrо привода электромобилеЙ. КОI'Д<:I IOЩНОСТЬ
ЭУ соизмерима С мощностью потреБН1елей элеКТрОДБllrа1елt'il ПВК,
требует комплексной, взаимосвязанноЙ опенки 11 расчета параМЕТрОВ
ОСНОВНЫХ arperaToB и КОНТУРОВ реrулироваНI-IЯ, четкоrо соrласов ния
харантеРНСТIJК злементоВ СИJIOВОЙ пели преобразования [[ пt:редаЧII
энерrии _
В научно технической литературе теuрllЯ тяrовоrо привuдз элек
тромобилей разработана неполно; она ВКJlючает rлавным образом
решения частных. локальных вопросов. В То же Rремя с;собенности
злентромобилеЙ разных классов l-I назначения. их УСЛОВИЙ эксплуата
ции и режимов работы, мноrообраЗllе сочетаниЙ в СllЛОВЫХ цепях БОЗ
можныx ТИПОВ ЭУ И тэд ПВК и, как следствие, существенно различ-
III.Н' ClioiIt"rB8 ПрllБОДОВ в целом ставЯт СБОI-l научно теХНII1.]есние зада
1111, о(JУ('JfOНJШJJL1Я ИХ решение специальными ме70Д8МЛ) адекватными
(;
ЭТl[М задачам. Поэтому актуалыюс'fЬ и своевремеНlюеfЬ рззработ \и
теореТlIческой базы тяrОБоrо ПРНВОД3 электромооплей как IЮЕоrо fI
быстро развивающеrося направления в электрической тяrе определя
ется. с одноЙ стороны, нуждами освоения ero промышленноrо выпуска
с одновременным совершенствоваНllем оборудоваНIIЯ, повышением JШ
деЖJlОСТIt 11 ресурса, с друrой необходимостью обоснования ел..ШIЫХ
Крllтериев для возможности солоставлеНIIЯ lJ сравнительноЙ оцеНЮI
ПРIJВОДОВ с раЗЛJIЧНЫМl1 пшамн ЗУ и ПВК применнтельно к коикрет
ному нлассу электромобилей. их оптимнsации 11 принятия персneJ{ТИВ
ных направлениЙ развития.
СОВРЕМЕННЫЕ
ЭЛ ЕI\ТРОМОБИЛИ
И ИХ СИСТЕМЫ тяrовоrо
ПРИВОДА
1.1. Основные признаки, xapal(Te
ризующие электромобиль и ef'O систему
тяrОВоrО привода
СовременныЙ злектРОАI06uль ЭТО пневмоколесное транспортное
средство с электрическим ПрИБDДDМ ведущих колес (1 автономной энер
rоустаНDВКОЙ. Исторически электромобнли как машины с ТЯrовыМ эле..
I\ТрОПрНВОДОМ появились раньше автомоБНJlей, однако терминолоrня
пр"меНlIтельно к таким тран.слортным средствам OI\ОНЧатеJ.ЬНО Не yc
ТВIювлена; существуют различные мнеШtЯ 11 ОТНОСlfтеJ1ЫЮ c8Moro по
НЯТНЯ «электромобиль». Например. НШlболее часто ПОД электромоби
лем по немецкой и американскоЙ терминолоrнп подразумеваются
траНСlIортные средства, у которых электрическпЙ привод ведущих 1{0
лес питается от автономных (ВОЗИМЫХ на маШllне) 3HeproycT8HOBOK на
основе электрохимических тяrовых аккумулятuрных батарей (ТАБ).
Прllмером элеl\тропр"вода T3Koro электромобиля является система,
rде тяrовыЙ электродвнrатеЛl:> передает вращающнiI момент rpynnoBo
му прнводу ведущих колес типа «мотор-ось» (рис. 1.1). В некоторых
случаях теРМIIН «электромобиль» применяют для хараl\терПСТIIКИ
траНСIlОРТНЫХ средств, имеющих ПВК с одновременным ПИТё:l.ние:\1 от
т АБ и контактноЙ сети.
Иноrда электромобилями называют Tp.aHCllopTHbIe средств.а t: KOM
бинирuв.анными привод.аМII, имеющими два (11 бол(:'е) потока энерrни от
энерrоуст.аНОВI\И к l3едущим колесам, при этом однн поток, как пр.а
вило, тр.ансформируется меХаническим ПР ИБОДОМ , а друrоЙ rю K.a
налу Э;\-' . ТЭД с I{елью расширения диапазона реrулнроваНI!Я тяrо.
Boro усилия и улучшення друrllХ показателеЙ (рис. 1.2 1.4). Схему,
представленную на рис. 1.2, можно Использовать для 3КПJВизвции
колес прнцепа или полуприцепа при прохождеюш тяжелы}., уч.астиов
пути (электропривод периодическоrо деЙствня). Здесь ДВ IП:IТель BHYT
peHHero сrорания ДВС через редуктор вращает дифференциальный
механизм в(Сдущеi'I оси и reHepaTop тяrОБоrо электролривода. Вал re-
нератора соединяется с валом редуктора муфтоЙ. В схеме, представ.
ленной на рис. 1.3. в режимах троrаиия и разrонз машнны механиче
скиЙ и электрическиЙ приводы работают IIЛИ СОЕМестно (СУММIIРУЮТСЯ
мех.аническ.ая энерrия, передаваемая через вал ТЭД, И электрнческая
энерrия Т АБ), или последовательно (р.аботает толЫ<о электричесиий
привод, а вал две отсоединен муфтоЙ от вала ТЭД; в режиме устано-
8
вившеИся скорости Aef'CTByeT механический привод). МОЩНОСTh две
МОЖНО также снизить или вообще (-IСJ{ЛЮЧИТЬ две ИЗ работы ПРlшода
в режимах троrания и раЗfОН8. используя лишь '9лектричесl(УЮ энер
fию ТАБ (рис. 1.4). вслеДСТБllе чеro уменьшается расход ТОllлива н
J{оличество Быхлолныx ra30B. Кроме тoro, в TIIX схеМах IIмеется B03
можиость подзаряда аккумуляторной батареи.
Совместная или последовательная работа мехаНIIчеСКОfО н электрн
чеекоru приводов предсТавлен rрафНкамн на рис. 1.5.
Рассматривая ПРJшеденные схемы, иллюстрирующие различное ТОЛ
коваНllе ПОНЯТИЯ «электромобиль», нетрудно поКазать. чТО только На
рис. 1.1 представлен привод, в котором тзд ПВI( является основным
и eAllHcTBeHHbIM arper.aTOM. обеспечивающим режим тяrи. При ЭТОМ
принuиn работы данноrо ПрИБDД8 не изменится от Toro, будет нсПОЛЬ
зоваться Т АБ ИЛИ друrая автономная энерrоустаНОБка для пптания
тзд. например сочетание две с [енератором или источннк 9нерrин
lIIюii ФIl..:Нlческой прпроды с ВЫХОДОМ на ПОСТОЯННUМ (lIеременном) TO
ке. На остальных схемах (см. рис. 1.2
1.5) сочетаются различные типы лриво
ДОВ меХ8ническоrо н элеКТрilческо
fO. rIPl-lНЦllпиально ВОЗМожнЫ н дpy
I'lIe комбинаЦltН приводов (трансмис
сиЙ) механическоrо и rидраВЛlfче
CKoro, злектрнческоrо н rндравлнче
сиоrо 11 др.
Отмеченное подтверждает важность
11 своевременность установления оП
редеЛЯЮЩIIХ пра3Н8КОВ COBpe:\1eHHOrO
электромобиля и ero тяrовоrо ПРlIвода.
без чеrо прантичеСКIJ невозможно БЫ.
работать еДИНЫl1 rюдход для выявле
НИЯ н клаССИФllхаЩН1 элеКТРО:\1Обилеi'I
и сравнительноrо исследования их
ПРИБОДОВ. Одновременно ЭТО ПОЗВОЛИТ
РIIС. 1..1 LXeMi\ траНСПОрflюi!
Мшшшы с элеКТРОХlfыпчеСlюi'f
:шерrоустаНОБкоii:
J ДIIФФСРСIII.tиальныil мехщшэм
веДущеЙ оси: 2 КардаНllыа Вёш;
3 ТЭД: 4 ТАб
рщ:. I _ Схема транспорнюii MCНllI111I.>! С
механическим ПIШVVДО/lI 11 ЭЛСIi:ТjJ()птlВО'
ДОМ пеl)ИОДII.'lеr.lшrо деlir.ТВIIЯ:
J ДllФФереllШIaJlьныil меХi1ИiIЗМ '1l'дущсii 0\:11:
2 rзд; 3 l{ардаШlыii ваЛ: J IНIЗД;IТО'1
Hblli редуктор, 5 двс; 6 муфт;!. 7 ТЯ
rOBbIi1 rellepaTop
'g&'
5 ;! !
Рис. [.3_ Схс\ш транспортной М;ЗШИ
ны С меХCiНИ'lесКИМ ПрliВОДОМ и дo
полнительным электропрИDОДОI'II Д!lЯ
режимов Троrания и разrон;з-
J Д(lффереUЦIНIЛЫlыii меХоНillЗМ ne,!l.Y
щеП ос.н; :1 Iшрд.анныfi ваJl. ;, муф
та: 4 ТЭД ') Двс: G ТАБ; 7
блOf( уrJраплеflНЯ
РIIС. 1.4, Схемы тр.шспорпюii машины с меХЮШ'IССКПМ приводом и 9Леl\.
TpOnpl1DOAOM, имеЮЩllМ комбинированную энерrОУСТ<1НОВКУ:
tl I ДИФФСР{'IIЦЮ'lЛЫlыU ме":ВII11ЗМ ведущеii оси; 2 ТЭД; 3 IHJ.pAaJ:lfIbIii
тт; -l 6жщ упраlJ.леfIИЯ; 5 раЗДnТОЧf)ыii редуктор; 6 ДВС; 7 муфта;
8 тяrОl:lыii тенератор; !' ТДБ; 6 I Две 2 переДача с диффереf{
1{llaJJbIlblM меХВНlIЗМОМ; 3 ТЭД: 4 БJlОI( управлеНИЯ, 5 Т АВ; 6 тя
rOllbIi1 rellep3Top; 7 пршюд тяrОllоrо rенераторэ
а)
Р, 1т F эл (t}
)
t
Рис. 1.5. Зависимости мощностей меХ<1ничеСI<Qrо привода Р МеХ.П И ЭJjеКтрОПрlI
вода р ЭJJ И скорости ДВн>кеШIЯ маШfIНЫ v от времени t в течение транспорт.
нОТо циклз Прl( СОIЗместной (а) и последоватеЛЫfOii (6) l1а6отах
обосновать н сформулировать функциоиальное назначенпе arpeI'aTOB
силовоЙ цепи (rлавиым образом ЭУ и ПВК) с последующеЙ разработ
кой обобщеиноЙ структуры, наиболее полно отвечающей примеиеипю
как Р3ЗЛllЧНЫХ типов электроприводов веДУЩIIХ колес, так и авто.
JЮМНЫл JlСТОЧНИКОВ вне зависимости от форм запасаНIIЯ. хранеНIIЯ 11
преобразования в них энерrии_
Ан.аJШ3 результатов последних исследований в области автоиомной
электрическоЙ тяrll, а также отечественных и зарубежных пуБЛIlкацпЙ
показывает, что в качестве исходноЙ правомерно принить структуру
тяrовоrо ПРllвода (рис. 1.6), которая характеризует совремеиныЙ элек
7рОМоБIlЛЬ следующими rлавнЫМИ признакамп:
имеет МесТо только элеl{трпческнi1 привод ведущих колес, включаю
щиЙ тяrовый электродвиrатель (электродвиrатели) тэд и механиче-
скую передачу П, связывающую ПВК с пнеВМОКQлесным движителем.
Входными "араметраМII ПВК являются электрические параметры
ТЭД, а выходнымн момет "'1ПJ уrловая скорость ")п, заВllсящие
соответственно ОТ момента сопротивлення iVI(; и скорости ДВIIження
электромобиля и;
I{СПОЛЬЗУется автономная энерrоустановка для питання электро
ДВllrателеЙ ПВК. Эиерrия иа выходе эу электрическая вне завllСИ
10
мостп от вида запасеиной энер P
rии н спuсоба ее преобразона
иия. ДJ1Я ЗУ на основе преоб. '
разовзтеJ1ей энерrJlП ТоПЛlIва : пвх. Мд(Ыд) :
ее выходНое напряжеНllе .1.aBII ЗУ 1 I
сит от тока иаrРУЗКII ИЭ>I (13)1), I I
а дЛЯ ЗУ с аККУМУJJятораМII изу(1Jg,tJL JM
(паIШJJlJтелями) энерfJШ от Рпс. 1.6. Б-;зовая c1.PYKrypa CilcreMbr тяrопо
тока наrрузки н времеНIf He ro I1Iщв()да ЭJIсктромоGилн:
преРЫВlIОЙ работы UЭ)/ (/э)/, t); ,,;я I ; k : I :: l< л lе ; :
пр"меняется (l(aK правило) /ЭУ 1:I npJJ,H:elille 11 1-01;' эtlсрrО)'(:ТiIIЮВlШ. лr(!"
anntlp lTypa реrУЛllрования ")П' М.ц" (i)д. 1\11,11 Ф" lIIJi.\Щ:iЮЩllе MOM{'llTbJ l'
АР, ооеспечивающая COBMeCT 'irJIOBbLe (:М)IЮС1"l1 ВЫКОДllоrо II;1JJfI М{'\.illlllчеСl>:оlt
ную работу ЭУ If тэд ПВК IIСрСД3Ч1I, "леIС'rрОДош.зтеJ1Я 11 IШJJССП
при вьшолнеНИII раЗЛlIЧНЫХ транспортных режимов.
т 31ШМ образом. современныЙ электромобиль имеет Cllcme}..LY 11lЯZО
6020 привода (СТПЭ), предстаВJJЯЮЩУЮ собой СОВОКУПНОСТЬ ИСТОЧНIIка
энерпш различной физической природы с выходом на постоянном или
перемеином ТOI-;:е 1-1 элеlrrропривода ведущих колес, конструктивно
оформленноrо в виде мотор осеЙ (мотор колес). совместная работа KO
торых, определяемая аппаратурой реrулирования, направлена на pea
лизацпю заданных тяrовых н тормозных cnoflcrn электромобиля с Tpe
буемымп теХНИIЮ ЭI(QномИчеСI(ИМII показатеЛЯМII.
С учетом отмеченных Быше ПQЛожеНllи современное понятне «элеI(
тромоБИ.'IЫ> охватывает широкий тнпаж пнеВМОI(Qлесных транспортных
средств разЛlIчноrо назначения н rрузоподъемности, оборудованных
СТПЭ. Введение понятия СТПЭ предопределяет возможность обобще-
ния уже имеющихся частных теоретических Положении и практических
решеннil. а также, что особенно важно. разработку обоснованиой, бази
рующеiiся на едином ПОДХОде строЙной системЫ взrЛЯДОБ и понятий при
меНlfтельио к различным типам пневмОколесных транспортных средств
с :МСlпрuпрIfВОДОМ ведущих колес и автонОМНОй энерrОУСТ8НОВКОЙ.
3наЧIIтельное расширение типажа электромобилей, рост нх rрузо.
подъемности и ПРОХОДИhЮСТИ (см. введение) потребовали не Только
резкосо ПОВЫШения едн:ничной мощностн ЭУ. но И создания ЭУ со
,,'пецпальными свойствами и параметрами. что обусловило иа COBpe
менном этапе использование Clомимо электрохимических преобраЗ0ва
телей 11 ИСТОЧНИКuв энерrии раЗЛilЧНЫХ инершюнных. теплоэлектри
чеСI<;llХ ar'peraTOB 11 даже комбllнированных энерrоустаиовOIС
Пl'ищнение конкретной ЭУ в СТПЭ по MHorOM оБУСЛОВJJивает тех-
IllIIю ::нюномичеСКllе показвтели электромобиля н ero ' щсплуатаuион
lIые cBoikTBa II в значительной степени зависит от состояння И разви
....Iя Kal( Cblpbeвofo, Tal( и лромыШлеННОfО потенциала, определяющеrо
Ш )J{'пеJ{ТIJВУ мзссовоrо выпуска энерrоустановон даниоrо ТНпа. OДHa
1":0 использование той или IIНОЙ 9нерrоустановки не вносит принuн
IIIlальных различий в структуру и не изменяет особенностей работы
СТПЭ по сравнению с друrимн тиПаМII передач транспортных средств,
..1 JlИШЬ обусловливает спеЦИфИI(У соrласования параметров электродви
['атеJJеЙ ПВК н выходных параметl'ОВ эу,
11
Все последующпе решеl-lllЯ теоретJlчеl..'КIIХ 11 IIрактических задач oT
IIОСЯТСЯ К СТЛЭ, uпределяемым C'TPYI\Typuii рве. 1.6. В [.3 показаНО.
ЧТо J\lНJJШЯ СТРУIпура MO:iKeT быть Прllнята в Качестве базовоЙ для раз
раБОТЮI обобЩСШlOl1 СТРУIПУРЫ СТПЭ ПРllмt:l-Iптельно не только I\: cy
щеСТI3УЮЩIIМ, иu JI пеРСllективным 'J'lIrшм ,пеI\ТJ10мобилеЙ.
1.2. l'иIlы современных
ЭJlектромобилеи
В заВИСllМОСТII оТ назначеиия. УСЛОВIIII ЭКСПJ1уатащщ, характера
Техиолоrнческих циклов раБОfЫ злектромооили и присущие им систе
мы тяrовоrо привода имеют ряд существенных особенностей. оБУСJ10В
ЛlIваlOЩIIХ (с учетом сложпвшихся областеЙ ПРi"lменения) деление
элеКТРОh'lоБИJ1еЙ на rорОДСКllе. карьерные, землероЙно транспортные.
внутризаВОДСКllе н повыше'Нноu проходнмости.
rпродские электромоБИJIИ (rэм). Онн предназначеиы ДЛя ПасС'а
жирскИХ и rpузовых перевозок; rрузоподъеМНОС1"Ь лепювых и rрузо
вых rэм составляет, как правИJIO, 0,3 3,0 т, злектробусов до 8 т
(из расчета перевозки 7O 100 пассажиров). rэм зксплуатируют на
дороrах с усовершенствоваиным nOKpblTlleM (брусчатка, асфальт, бе
ТОН). имеющим полный Iшэффшtиент сопротивления движеlНIЮ 'ф ===:
0,014 7 0,016. Одио из основных требованиЙ к rэм обеспечение
BblCOI{flX тяrово дннамнческих СDОЙСТВ 11 средних скоростеЙ v ===: 30 ....;-.-
--:---- БО кмJч, что диктуется особеннuстями I1Х транспортных UliкЛОВ,
ДJrя которых характерны частые вынужденныс= uстановки (в среднем
через 1.0 2,5 км), IIIпеИСllВНЫЙ разrон после rрш'аНI1Я и выдерживание
устаиовленноЙ СКОрОСТИ ПОТOI(8 автомобилей в условиях реrуЛllруеllЮТО
уличноrо движеиия. Друrое существенное требоваНllе к rэм необ.
ходимость применения неТОКСlfЧНЫХ и обладающих ШIЗКlIМ ypoBHeh'l
шума энерroустановок. Эти требuвания 11 опредеJIIIЛI'I в настоящее ope
мя использование на rэм rлавным образом ЕшеКТРОХНМllчеСКIIХ aКl\Y
муляторов. а в перспеI{тиве элеКТРОХИМl1чеСI\ИХ 11СТQЧНИКОВ С' He
посредственным преобразоваиием энерrии ТОПЛlIва в элеКТРllчеСRУIO
(батареи топливных эJlе.....'сНтоВ). из за оrраничеиноrо запаса 3Heprl111
существующих типов Т АБ предпринимаются попытки внедрить на He
которые зкспеРJ.1ментальные образны электромобилей I{ОмбllНlfрован
ные энерrоустановки. состоящие. как праВI1JЮ, из ТАЕ и Теплоэлек
трических (HanpIlMep, Днзель.rенераторных) преобразователеii; ЭУ по
добноrо типа можно рассматривать в качестве I1ереходноrо BapllaHTa,
позволяющеrо резко увеличить пробеr rэм 11 одновременно значитель
но снизнть количество вредных выхлопНьtХ rазов от двс.
Анализ основных направлений по созданию отеЧественных и зару
бежных rЭJ\\ н IIХ систем тяrовоrо привода показывает, что разработка
СТПЭ с. неТОКСIIЧНЫМИ ЭУ в случае применения злеl\трохимичеСКI1Х
ТАБ 11 топливных элемеитов требует решеш", ряда фундаментальных
нроблем перспеl<.ТИВНОЙ знерrеТИКI-I l<.аК в научно теореТl-1чесl<.ОМ плане.
так II в плане те:хнолоrJllчеСl<.оrо переоснащення ряда производств в
соотвеТСТВУЮЩJIIХ отраслях промышлеННОСТtI. Кроме Tom, оценивая
теиденции развития rэм за рубежом, необходимо отметить. что до He
12 expert22 для httD:/ /rutracker.ora
давнеrо времеНII фирмы веЛII работы по созданию rэм в осншнюм В
рамках обособлеНI-IЫХ нрш'р.lММ, ФнпаНСllруемых отделыrЫМII (jрrаШf
зациями {например, ПОЧТОВЫМII beACMCtbalvll-l, коммунаЛЫ\ЫМf1 11 ТРСН-Н>
портными l{t)мШtнItЯМИ ({РУННЫХ rородов 11 Т. д.). Дальнейшее об()стре
нне энерrетичеСIШХ 11 31ЮЛОПlчеСIШХ проблем в промышленнu Iмзвн
тых I<3ШIТ<lЛriСТllчеСКIIХ СТр<ШiIХ, а также сложность caMoro Ilерехода
от траДlIцнонноrо 8HTOTpaHcnopra На МаШШ-IЫ с злеlприческоп l'яruii
объеКТIIВ'НО обус.JlОВИЛI!. IIOЯВЛ 'НlIе в этих страНах rосударственных
Н8ЦIюпаЛЫIЫХ npurpaMM раЗВllТПЯ rОрОДClюrо электромuбl-JЛеСТРОЕ'НIJЯ.
Несмотря на специФш{у, общеll для npurpaMM раЗВI1ТIIЯ и IlШрОКОfО
внед.решrя rЭNI является lю!щентr>аUШl УСНЛllii II средств на COBep
Ш€lIствоваl-lие сущ.ествующих ТАБ 11 разработку IIОВЫХ С ЛУЧШIIМI-I 3I-Iep
rС:ТllчеСКIIМII, CTOIlM(Jf:Tl-IbIМН ЛОIПIЗ:I'rеJJЯМII и низкоЙ матерналuемкостыо.
орrтшзаЦllЮ rородt'IЮЙ сети станциЙ оБСЛУЖlIвання с комплексом Clle
UШlЛl:..ноrо оборудования, обеспечивающим быстрыi-i подзаряд или смену
т АБ. Однако поиск и создание иовых перспективных злектрохи
МичесКих ИСТОЧШ1l<ОВ знерп-ш про.з.олжают оставаться rлавной научно
теХНllческоfJ заД;:Jчеil, ш решеНIЮСТЬ котороЙ сдеРЖIIВi:lет массовый BЫ
"ус", rэм.
На совремеином 9пше разрабопlНО свыше 100 моделеЙ rородских
электрuмобилей, мноrп€ из HI-IX выпускают серийно. ОсновноЙ объем
научно исследоВательских н ОПЫТНО КОНСТРУКТОРСКI-IХ работ прихо
Д[НеЯ На сuздание леrковых rэм двух модификаций малоrабарит-
нЫХ ДBYX (-{ четырехместных с собственной массой O,5 0.9 т, запасом
хода 6O 80 км. максимальноЙ скоростью 40 O км/ч и четырех- н пя-
тиместных с соБСТВ Н'НОЙ массой 1,2 2.0 т, запасом хода 120 150 км,
а также раЗВОЗIJЫХ электромобилеЙ-фурrонов rрузоподъемностью O.2
1,5 т. В последнее время в ряде стран (США, Фрr. Франции. Японии)
проходят опытную :JКсллуатаЦI-IЮ злектробусы с поЛной массой до 16 т,
запасом хода 80 150 км и вместимостью 20 70 пассажиров.
В приводах ведущих колес зарубежных rэм обычно пр именяют
ТЭЛ 'IOСТОЯНН010 тока [1], что объясняется двумя факторами: 1) у
электрохимических ЭУ выход'Ное напряжение постоянноrо тока; 2) CH
t:TeMbl реrУЛl1роваиия для таких Т3Д весьма ПростЫ и надежны.
В бальшинстве стран. выпускающих rэм. используют злектродвиrатели
последовательноrо, реже смешанноrо возбуждения. Имеются ПрИ1Iеры
установlШ rэд независимоrо возбуждения (например. в Фрr), а raK-
же КСIlеРllментальных образцов асинхронных. вентильных, униполяр
ных ТЭД и др.
Конструктивно привод ведущих колес 10РОДСКИХ электромобllлей
выполняют, как ПрЭВНJ10, по типу «MOTOP OCЬ»), В том числе и у rрузовых
rэ,\\. Разрабатывается motop-колеСlJЫЙ привод, прежде Всесо для элек-
тробусов, что позволяет отказаться от ведущих мостов с дифференциа-
лами. УЛУЧШIIТЬ компоновку салона, повЫсИть вместимость и КОМфQр
табель носТЬ.
Основные показателll зарубежных rэм приведеНbl в табл. 1.1.
В Советском Союзе изrотовлены onblTHbIe образuы rородскоro леr
КОВ010 электромобиля и развозноrо электромобиля фурrона; в ПВК
ПРIlменены :JЛеI<тродвш.атели ПОСТQЯННОfО и переменноrо тока соответ-
lЗ
:;
ТаБДllца 1.1
rрузоподьем с.корость З Ш IС x. )Дa I
нОСТЬ, Ki' ;при IЮ Щ }.. рОВ ень
Тип ЭJtектромобиля Полная масса. IH' \ вмеСтимОСТЬ. М ШСIJ:\lаJIЫfа Sl. 1I8J1hJ1OЙ CE_o Тип 8икумулятороr: разро60ТI'::Н
чел ! I.;:M/'-' ООСТll1. ю-.; I
.Ситикар», США; .Целле IООО ,
Италия; «Дайхаиу Коrе», Япония;
«Электрик Виикл ассосиэйшю),
США; «Энфилд 8000», Анrлия
.Трансформер I» EFP, TECH-I.
США
«Америкен .юторс», «Батроник Трак»,
США;«Тойо Коrе», «Ниссан Мотор»,
Япония; {(Сайлент Кариер». .Лукас»,
Анrлия; .Фольксваrен», ФРf-
«Электробус 20», «Отис Элевейтор»,
США
«Мицубиси мотор», EV5,
{(Нешнл бас компанш),
МАН, ФР[
Япония
Анrлия;
Леrковые электромобили
500 1500 (2 4) 40 80 50 1 00 Свинцово- Опытные
кислотные образuы,
промышлен-
ные партии
2300 2700 (4 51 90 120 lOо 190 СВIIНЦОВО- КI1СЛОТ- \ ;e.TKl1e про
ные, СВИНЦОВО Iышленные
кобальтовые партии
1300 3000
6000 8000
13 500 14 000
10 500+9500 .
16000+5190 .
Электромобили фурrоны
250 1780
60 90
50 80
Электробусы
(20 30)
60
40 60
(70)
(40 70)
60 70
60 70
80 140
100
expert22 для htto://rutracker.ora
Свинцово-
кислотные
То же
То же
»
Опытные
образцы
То же
Продолжение табл. 1.1
Электромобили с экспериментальными энерrоус ТallOвками
Леrковоif, Арrоннская национальная 1135 80 88 240 Литии-сульфид- Эксперимента-
лаборатория. США Же. езнЬ!е льный образец
rр)"зовой. "КраЙс. ер.» США; 6250 1780 64 160 НатриЙ-серные То же
"Клора;!д Текникл», Aнr лия
Леrковои. "Энерджи дивелопмент 110 330 Х. орно-цинковые »
аССОСИ."ПШН>J. США
Леrковоii. ЕУ lН. Япония 1467 (4) 96 260 (40) Комбинированные »
же. еЗ0-ВОЗДУШ-
вые, СВИНЦОВО
кислотные
Леrковой. EVIN, Япония 1427 (4) 10] 259 (401 Ннкель-же. езные "
Леrковоi!. EV2N, Японня 1467 (4) 83 455 (40) ]\ омбинироваННЬJе "
цннк-воздуш-
ные, СВIIНЦОВО-
КИС10тные
Леrковоi!, ЕУ2Р, Япония 1480 (4) 85 243 (401 СВИН[10ВО- »
Kl!c.10ТIJble
rрузовой. ЕУ3Р. Япония 1538 300 (2) 78 205 То же »
fрузовой. ЕУ4Н, Япония 3595 1000 (2) 90 496 КФlбинированные >J
ЦIIНК-DОЗДУШ
ные, CBIJНQOBO-
КИС.rIотные
fрузовой. ЕУ4Р. Япония 3620 1000 (2) 87 302 СвIIНЦОВО-
кисдотны:
с;; '" Масса аккумуляторнor'("\ лрицеП<:i.
expert22 для httD: 1/ rutracker .ora
СТЕ!(:'Н!-Ю с IIМНУJlЫ'ПЫМ 11 частотным управлеНJlеh'I, а в качестве Э-У IIC
ПОЛl J::оRаНЬ! CBIIIНI{JnO I\IICJlOTHblt:: IШI{еЛЬ Жt'лезиые 11 HI-!I(еЛkltнIIКО
вые aI\I{УМУЛЯТОрЫ. Ведутея шп нсивиые работы iiG оздаНIIЮ НОВЫХ
эффе({тшшых 3Л€I":ТРОХIIМIIЧt:'{'ЮfХ ffСТОЧНl-IJшв знерrии, систем IIрШ о
Да с :i.СIIНXJЮI-IИЫМII. веllТlIЛЫIЫМИ н друrllМl1 проrрессивныf.lШ ДЛЯ ПВК
тяrОВl,iМl1 злеКТРОДВllrатеЛЯМII. I\ОМIIлекс.II() отрабатываются иадежные
мал()rаuаРlIтиые :;)ЛFменты для системы управления прнводом
ОСllшшые Пок.8заТСJIII опы"rlыыx образuш разрабатываеi\'IЫХ отечест
венным rэм ПРllведены в тпбл. 1.2.
TaKIIM образом, можно tYfM€THTb следующие тендеНIIИН в развитии
rэм 11 еlIстем НХ тяrавоrо ПрllБода:
сериЙно ВЫПУСIШЮТСЯ с 3!{кумуляторнымн ЭУ лепювые rэм
маЛОПiБЩ)JIтные двyx и четыреХМЕстные с массоЙ O,5 ,9 т и запасом
хода 60 80 f{МJfчетырех и пяти местные с масСой 1,2 2,O т и запасом
хода 120 150 км; в оrраНl1чеШ-JЫХ количествах I-lзrотовляlOТ злектро
бусы с полиоЙ массоЙ до 16 т flмеСТПМОетЬЮ 20 70 пассажиров; для
БнутрнrОРОДСКIIХ перевозOl( с()здают rрузовые rэм неБОJII.,ШUЙ rрузо
подъемности;
СТПЭ. применяеl\lые на rЭlvi, преllмущественно постояиноrо тока
с rрупповым приводам типа «мотор--ось» И ТЭД мощностью до юо
120 кВт (злектробусы);
r лавные направления совершенствования СТПЭ 31'0 разработка
более энерrоемких (с шuювременным СнJlжеНllем стоимости) электрохи,
МИЧ2СКИХ источников энерrии, внедрение Ч,}СТ()Тlю управляемых тэд
nepeMeHHoro тока и совершенствование ТИрJlстorНIO ItМПУЛЬСНOI'О pery
лирования ТЭД постояниоrо тока.
l(apbeplibIe электромобили (I(ЭМ). Они появились в связи со зиа
чltтеЛЫiЫМ увеЛllчением объема добычи полезных ископаеМЫХ откры.
тым способом, что потребовало реЗIюrо повышения ПР(lИЗIюднте.пЬНОСТIf
на транспортных операциях по вывозу ropHoil lV1ассы. Их используют
также иа строитеJ!ьстве КРУПНЫХ rндрокомплексов и ПНЫХ работах,
связанных с перемещеliием на короткие раССТОЯIiИЯ больших rрузов.
В последние [оды пренм-ущественно распространены карьерные элеl(
тромобнли (самосвалы н самосвальные автопоезда) особо большой rpy
Т.абпиuа 1.2
ТИlI rРУЗОIЮ \
ro ЭJ\ектромо
6ИЛfJ
Полнаlo! I rрузоnодъсм I Скорость I у си I тип
\I1'1сса. Иf HOCTI.. J\f МaliСИМдЛ / Ь Iшлы-юil СКО- аккумvляторов
H1'IJI. "М '1 РОСТI1). К1>I
у ш 3000 500 70 70 (50) СВИlЩОВО КifС-
лотные
у АЗ 45IМ 3000 500 60 60 (45) ТО же
РАФ 22038 3000 630 75 65 (50) ,
РАФ 22037 3200 630 60 60(45) Никель желез
иые
EpA3 3732 2900 725 60 (50) ТО же
'1АМИ :3150 1000 65 (85) НикеЛЬ ЦIIНКО
ВЬ!Е'
16
ЗОШJД1>t'мносТIt (75 180 т и
иавю' шо 1500 кВт, что
теllлозлеI<ТРllчеС'КIIХ ЗУ.
вых 111
ЭЕСrlлуатацнонные услшшя примеиеИIIЯ КЭJ\\ оfiУСv'Iовлены TeXHOJIO'
rIlЧ('СI\ОЙ схемоЙ траНСПОРТЩЮН,НIIIЯ rО(1110Й масt'ы. а также ОрI'ВНIIза.
цнеii 1I0rРУЗОЧlю.рвзrруз()чиых рапот.
Необходимо выделить СJIt:'ДУIOЩII(' соста13ЛЯЮЩllе ОДIIOI'О TpallcnupT-
lюr() I1I1КЛ<l ,шрьерных элеКТРОМОUllлеii: lюrpузочные операШll1 (o...KH
ДBHH€'. маневрирование под поrрузку. rоб('твеНIIO norpY3Ka); )lJшжени€
с rрузом в забое по временным дороr8h'l. подъем ПО постоянным трассам
к месту разrРУЗКII после выеЗДа НЗ карьера; рсшrРУ:ЮЧIIЫt:' операiLIll1
(ОЖllдтше. M3HeBp"pUBBHlle под разrРУЗI\У. раЗI'ру.зJ\а); ДВllжеllllе в за
боii. Карьерные электромобили работают, как правило, на дороrах
с уклонами до IO 12 % и улучшенным покрытием. имеющим полныЙ
козффвuнент сопротивления ДВижению '1' 0,18 -7- 0,26. Совре"ениые
КЭМ характерпзуются удельноЙ МОШIIOСТЬЮ дизелей З,8 5.2 кВт/т
(полной массы); ItX ДЛlпельиоеОТНQсительное тю'овое УСllлие илIl ДlIна
МIfчеСlщlr фактор (отиошение суммарной силы тяrll к массе rруженоrо
элеlпромобиля) составляет n среднем 6.5 %, а при пуске до 20
22 ;'0; {'КОРОСТЬ движеЮ-IЯ в ДЛllтельном. режиме 15 25 км/ч, а МаJ\СИ
'J мальные эксплуаТ8ЩЮIIНые с'<орости 40 50 км/ч. В квчестве служеб
. HorO IIрименяют электрическое торможение с поrл()щеннем знерrии в
реЗlIсторах, удельная мощиость которых 6,5 7,O кВт/т.
В ряде случаен КЭМ жсплуаТIlРУЮТСЯ при перевозке сорной "ассы
на трассах (' положитеЛЬЯЫl\1 УI(ЛОНОМ (rрузовой поток сверху вниз).
ЧТО предъявляет повышенные требования к параметрам устроЙств злеl<Т
ричеrкоrо торможения, Отечественная It звруnежная ПРЭКТI-IКЭ СОЗ
даНJIЯ 11 9ксплуатации Iшрьерных леК1'ром()бllлей самосвалов JJредоп
редеЛIlла следующие тенденции развития КЭМ: планомериое поВыше.
иие срузоподъемности от 75 77 ДО 150 180 т 11 более при сохранении
клаССllческоЙ колесноЙ формулы 4 х 2; применение быстроходных
(1500 21O() об/мни) дизелей мощностью 700 18(){) кВт, крупиаrаба
ритных бескамерных шин и редукторов мотор колес с lIередаточиыJ.'\1
отношением 21,5 Зб,О: использоваиие crпэ ПОСТОЯннurо ТОIШ при
rрузоподъемности до 110 т и переменно постоянноrо TOl<a при большей
rрузоподъемности.
Важно подчеркнуть, что nыстрохuдиые дизели. тяrОВQ€ злектрообо
рудование, шины, редукторы мотор колес (1 друrИt:' аrреrэты н узлы
созданы специальио дЛЯ КЭМ С учетом спеUllфИЮI компон()вuчных pe
шений. транспортных циклов работы н условий эксплуатации, При
этом зарубеЖliые фирrvIbI ширOlЮ унифицируют электрооборудоваиие.
варьируя для моделей близкой rрузоподъеМНОСТJI мощностью. отводи-
мой на тяrу. размериостью шии и передаточным отношением rедукто
ра МОТОр l<олеса. Подобная унификация позвuляет быстро nереХОШ-!1Ъ
к выпуску КЭlvi нужноЙ rрузоподъемностп (по требованию :JКсплуа.
ТИРУЮЩIIХ rорнuдобываЮ W1Х компаний) без переСТрОЙIШ НРОllзводства.
Технические даН:-fые Hel(OTOpbIX BbInycl(aeMbIX н проектируемых моде.
лей зарубежиых КЭМ приведены в табл. 1.3.
более) Потребиая мощность 3HeprOYCTa-
преlI.опрrдеЛltло использование IШ НIIХ
rЛ8В1IЫМ <Jбразом lI.изель I't И(:'Р: Т ;Р
'-- 17 ,-,
. .:''1Я1 ,
Карьерные элентромоБИЛII rрузоподъемностью свыше 180 т с "олес
ной формулоЙ 4 Х 2 в настоящее время не выпускают из за сложности
компОИQВt<И такИХ машин. создания быстроходных дизелеЙ МОЩНО
сТьЮ 2200 2500 кВт, шин соответствующеii размерности, тяrовоrо
элентрооборудования 11 др. Поэтому некоторые зарубежиые фирмы,
разрабатывая эI{спернменталы-lеe образцы элентромобllлеЙ rрузоподъ
емно<:тью 200 ЗОО т. вынуждены увеличивать Ч(-IСЛО педущих колес
11 Прffменять ТlIхоходные тепловозные дизелъ rенервторные установки.
Например, фирма «Тереке» (США) шrОТОВИЛ8 КЭМ "РУЗОllодъемноетью
31б т (' колесноЙ формулой б )( 4, ИСПОnЬЗuВClВ тепловозныЙ ДlIзель
мощностью 2470 "Вт Прll 900 06/,,"н С reHepaтopoM AR 10 11 четыре
злектродвпrателя широкоrо назначения 079. Друrая амерщ\аН<, l\ая
фllрма (<<В""он МЭРIЮН») IIзrотовила КЭМ rрузоподъемноrтыо
227 т с колес'НоЙ формулой 8 х 6. иа KOTOpO установлены Дllзель
мощностью 2200 "Вт при 1100 оnlмин, ,енератор GT A.II и шесть тя-
[ОВЫХ злектродвиrателеЙ GE 772 (последние предl:l8значены для Ma
шин rрузоподъеМflОСТЬЮ 77 118 т). Подобные пронзводные модели
(применитеЛI)НО I{ КЭМ С IюлесноЙ формулоii 4 Х 2) носят rлаВИblМ
образом ПОНСlюво исследовательсtшй и рекламный хараl<тер. неведе.
НIlП, подтверждающих ИХ серийное пронзводство, Не имеется. Нельзя
_ не учитывать, что внедрение 200 300 TOIIHЫX карьерных злеl<ТроМО
билей На предприятиях rорнодобывающеЙ промышлеННОСТII TpefiyeT
ОдИовреh'lенноrо применения более ВЫСОl<опроизводнтельных ({,р8ВНИ
Н<ТIIМСIЮfШШ1(
rРУJоло",tъемность. 1
ДJ.J3t'.'1h
МОЩIIOСТЬ. I<BT
tШСТОНI вращеШJJ\,
об/МНИ
Обозна 1 jеЩlе ШИН
Система тяrовоrо при-
Бода
reHepaTop
Тяrовыii Лектr)()Jl.RII
ra тель
ПереДИТО'olllое ОЛI()ШС
НIJС редуктора M()
ТОр КоЛсса
Стадия разработки
18
МUДl'ЛlI зарубежfiыx КЭМ, (ф\lрма J1зrото(штель)
Таблица J.З
M 85, M I()O. М I:Ш.
М-3(1 f"'ЮIШТ pllr:o, СШАI,
120С ("Ба()liO:О. Сll!Л),
2771, ЮО I«,;эрт:». США>.
J.Jn.J20 f«I(ОМСЩУ:t, ЯПОНlI.\
77. 91 Ip9, I Щ 120
730 80
1900 2100
21.00 49; 24,OO. 49;
27,OO 49; ЗО.ОО 51;
33,OO 51
ПОСТ(JЯlIноrо. 1lсремен-
H() 110Cl ояиноrо ТОЮ!
GТ-б03; GT A.18.
П)J( r;620.4
Ш:.772, ТОК.8911А
M..J3. М.Зб
f«ЮtlIlТРlJnl.
I5'JI3, !7(1С
(",H:tUTi.O»);
(14(1!..Дзрт»).
я-по
IIJO"JIIJД:"j
M 200
{«IОIJIП
rт\-"j
м 1111
(<<Ююl'r
pllr:o)
13б, 15-1 180 180
1175 1810 1740
1900 900 1500
33.00 51. 40.00 57 40,OO 57
З6.о0 51
ПеремеllНО-IIOСТОS!iНюr() 1'0IШ
GTA 15 AR-5 I GTA-15E
GE 776 O 79 GE-777
M.o; :т. . 9,97 28, 85 44. 56
(:с.'!Jlliшос ПрОИ3ВОДСТБО
I I
ОпЫПlые
обрilзlt Ы
тельно с существующпмп) п()rрузочно разrрузочных комплеl<СОП. спе
IIИ:JЛЫIЫХ llopor () др
В Н2стоящее Время отечественНая промышленность полностью ()СБ()II
ла выпуск карьерных злектромобилеЙ БелАЗ 549 rРУЗОllодъем,юстью
75 т, внеЩJяется в пРОI!ЗВОДСТВО н Эl<сnлуаТ3!lIlЮ БелАЗ 7519 rрузо
подъеМ110СТЬЮ 110 1, нведеиы в опытную эксплуатаuию образны ЭJ1еI{
тромоGIIЛЯ БелАЗ 7521 !'РУЗОllодъеМliОСТЬЮ 180 т, Перечисленные MO
дели имеЮт колесную фuрмулу 4 х 2 (табл. 1.4), На OCliOBe КЭМ
БелА3 549 разработана и сеРИIШ,О изrтовляется производнзя IVк'щель
уrлевоз БелАЗ 7420 9590 rрузоподъемностью 120 т с колесноii фор
MYJlOii 6 х 4.
Обобщая даниые табл, 1.4, МОЖио резюмнровать: В сссР, кш, I! за
рубежом, базовые модели КЭМ IIмеют JшлеСliУЮ формулу 4 х 2; Ilре
ДУСМ:ПРlIвается IIСПUЛl->зощшnе трех ТlJЛоразмеров теплозлеи:тричеСI\II.Х
эу на OCliOBe быстроходных (1500 об/мин), 6 8 и 12 uилиидровых
дизелеI' ТИllа ДМ21; примеliЯЮТСЯ стпэ IlОСТОЯНIIоrо тока на КЭМ
rрузоподъемностью до 110 т 11 перемеНlю постоянноrо тока на моделях
большеЙ rрузоподъемиости.
Основные задачи дальнеЙшеrо совершенствования систем тяrовоrо
приво}!а КЭМ:
разработка и оПl1lмизация унифицированных (по схемным реше
НJlЯh'I, конструктнвнш.'у IIсполнению тяrовыХ электрических машин.
блоков и узлов, ИСllользоваlШЮ проrреССИВliОII элемеliтноf1 базы 11 др.)
СТПЭ ПОСТОЯlIliоrо 11 перемеliliо постояшюrо тока дЛЯ КЭМ COOTBeт
ствующеl' rрузолодъемности;
разработка (на базе лоследНИХ научно техничеСКlIХ достижений
в области силовой полупроводниковой 11 мнкрозлектроникн) перспек
тивных СТПЭ nepeMeHHoro тока С использоваиием бесколлекторных
ТЭД, обладающих повышеиной эксплуатационноЙ надежностью и по
lIиженным расходом остродефнцитиых электротехнических материалов
Та6лиuз 1.4
Наимеиовапи<,
Белд3 7521
МодеJllI отечестuеllНЫХ I{ЭМ
БелА3-549
Бе.пАЗ.7519
fрузоrюдъемность, 'I
Дизель:
марка
МОЩНОСТЬ. кВт
частота вращения, об/мин
Обозначеиие ШИН
Система тяrовorо ПрllБода
fel-JерзтОр
Тяrовыи электродвиrател.ь
Ilередаточное отношение редук-
тора мотор-колеса
Стадия разработки
75
БДМ21
175
1500
27,OO 49
ША 600
ДK 717A
21,5
Cepltf'1Hoe
ПрОИЗВОДСТ
ВО
110
ВДМ2'
955
1500
33,00 ,
Постояшюrо l'OK3
I'ПА 600
ДK 722
29,84
Выпуск пер ВОЙ
ПрОМhlшлен
ной ПарТИИ
180
12Д"l21
1540
1500
40,OO 57
Переменно.по
СlОЯИlюrо 101<8
rCA 1250
ДK 724
21,5
Испытания
опытных
образцов
19
3емлеройно транспортные ЭJlектромобнлн (3ТЭМ). Онн предназ-
начены для вьшолнеl.ШЯ Шllрокоrо н:руп'! опеРЗIЩЙ при разработке
(ЩJПаНllll у реЗ3НШI). перt:'мещешш 11 ТРШ-l('портнровшши rруитз В за
ВНСНМОСТIl ОТ ЭI{сnлуаТLlЦИОНIIЫХ f1Е'ЖIIМ()В ЗТЭ!'v\ МОЖНО условно шщ
vа.iДeJIlIТЬ На две rруrшы 12] с l'еХllолоrllчеСКIIМ ЦИКЛОМ:. включаЮЩIIМ:
1) резаНllе 11 набор rруитз. а таюи:е перев:пку rpYHT8 На определен.
ное расстояние с Бозвращеllllем н забоi.j ПОРОЖIfЯКО ,1 (копающие поrруз
ЧIIIШ, одно. И двухковнюные СI\реперы);
2) резание I( реЖII Ы неремещення пли разравнивания [рунта
(бvльдозеры. аllтоrрейде.ры, nлаНllрОВIЦНКII).
В t:ВЯЗII С раЗJШЧНЫМ харшпером выrюлняемых операциii работа
ЗТЭI-\!\ 11, следовательно. [iX СТПЭ IIмеет ряд ()соfiенностей ПО (,p AHe
пию с rэм 11 КЭМ.
Основная технолоrическая операция разработка rруитз Яll
ЛЯL'ТСЯ определяющей ДЛЯ ЗТЭМ 1I I1Х СТПЭ 1-1 представляет собоi-j сИЛо
BOII пронесс. характеРНЗУЮЩIlЙСЯ максимаЛЬНЫМl1 тяrОllЫМII УСIIЛНЯМII
н малой скоростью движеии" (2 8 км/ч). При резани" (копаНlIII),
коrда, например, rруит "меет твердые включен"", ЗТЭМ нередко
раб()тают в так называемом режиме «На упор», что предъявляет ПОВЫ
шенные требования к устройствам и аппаратуре аВТаМатичеекоrо orpa
ничении тяrовоrо усилия и защиты оборудования от переrрузок. Пере
мещение rруита, осуществляемое обычно волоком ПО поверхности раз
рабатываемоrо участка, также требует значительных тяrовыx усилнй,
близких В отдельных случаях к усилиям в реЖlIме резания, Короткие
Дистанции перемещения rpYHT8 в стесненных условиях предопределяют
(для сокращения времени рабочеrо никла) возврашение машины в за
бой заДНИ\1 ходом.
В режиме перевозки rpYHTa у ЗТЭМ первой rрУППhl (например. у
скреперов) тяrовое УСllлие ниже. чем при копании. 11 соответствует
УСIIЛШIМ, разшшаемым ПВI( карьерных "-Jлеl\:тромобllлей. а скорость
движения составляет ]O 25 км/ч с использоваИllем полной мощности
ЭУ. Максимальная скорость возвращения порожней маШIПIЫ в забой
и холостоrо neperoHa при изменении объектов работы может быть 4{}",-,,-
50 км/ч
При р"оте ЗТЭJ\\ иепрерывно чередуютс" режимы макси-
М;tЛЫIIJl"l) 1'))1'(1(1111"1) YCII.IIII)) 11 М;IКС'IIМа.льНой скорости ,ЕI,ля обеспеqеШIЯ
на нбuльшеii "РОII.ШОДIIТl'.III.llос..'ТII It(.'лсс..'о()fiР :1IЮ переходить от uдноrо
режима к друrому без раЗрЫВа ноток;! ";}lIеР"ШI в СТПЭ. ,ЕI,нна;\ошческие
наrрузки, действующие на ПРIIВОД 11 узлы ['Ш<IfХ элею'ромобl.Jлей, долж
Hы быть Не больше допусти\1ыx Отсюда ВОЗННI<ает требование об уп
равляемuй дииамнке, для праКПlческой реализации I{ОТUРОЙ Heo5xoJlIf
мо существенное усложнение САР.
РМ,J](,-'rоiilIl...Iе электромобили работают вне дороr и на оrраниченных
II./IIIIII..:I/tl\a\ 11 11('ррм('щаюrся по криволинейным траекториям с малыми
P;I'tll\,(';l1\111 "0"01'111.;1; 11\ ДlЩ,I<IIте.nи. взаимодеЙствуя (' неРОВНЫМII де-
фО(JМIIРУt.'МЫМII IIIНIt'I}\:IIII('IИI\1II. IIMPIOT существенно различные УI'ЛО
вые СIЮрОСТН, чтu ззrРУДlШf'I' IIIIПIМII.I:ЩIIIО ':)леlпромобllЛЯ ПО кю{()му
либо одному определенному I\pll н.'ршо (Мill\l"IIМ.iIЛЫIOМУ тяruвому уси
ДНЮ, мощности, кпд и т. д.).
O
в KatleCTBe ПРllмера одной ИЗ отечественных моделеЙ ЗТЭМ Mmi\HO
ПРllпеСТII скрепер ДЗ б7 с объемом ковша 25 м 3 , колеснOI':'! формулой
4 ;-: 4, I'РУ:iОlIодъеМНОСТl>Ю 45 т J.I полноЙ массой 110 т. Скрепер 060py
д.ОlJаН ЗУ. t'о{'тоящей ИЗ ДIfЗСЛЯ марЮI M 301 мощностью 630 кВт, Час
TOTOii враще""" 1500 об/мнн, сочлеllенноrо с rеператором rПА 600А
IIШ.ТОЯlllюrо тока мощностью БОа кВт; в качестве тяrовых используют
3J,е'<т!"ЦВllrатеЛII ДK 714 мощностью 120 кВт [21.
l tз зарубежных обраЗLlOll ЗТ-.-:3М можно назваТI) колесныii lюпаЮЩIIЙ
rюrРУЗЧIIК с объемом КОВШа 16,8 м 3 модеЛII L 1200 фllрМЫ «Ле Турно»
(США), предназначенный для работы в комплексе с КЭМ.
Следует отметить, что мощнос-тные покаЗаТ€Лll ЭУ и 1ЭД COBpeMeH
ных ЗТЭМ близки анзлоrНчнblМ ПOlшЗатеJIЯМ I(ЭМ Но указанные oco
беННОСТII условиЙ рзботы зтэм rребуют в рабочем диапазоне более
r лубокоrо реL'УЛПрОВ<1Н1tя как тяrовurо усилия, Т8I{ И скорости. Arpe.
raTbl тяrовоrо привода ЗТЭМ наиболее часто (сравнительно с СПIЭ
друrих ТИr1QВ электромобилей) подвержены воздеflствию случайных
резкопеременных наrрузOl{ и значнтельное время (для некоторых
ЗТЭМ практическн непрерывно) работают в переходных режимах.
ПерспеКТlшное напрапление развития систем тяrовоrо привода
ЗТ-.-:3М повышеНl1е единнчноЙ :\ЮЩНQСТlt ЭУ, fлавным образом с
целью Уllеличения rрузоподъемностu (объема ковша) 11 максимаЛьной
силы тяrll, а также разработка САР, обеспеЧlIвающих устойчивую и
надежиую работу arperaToB СТПЭ (lIрежде Bcero ТЭД) в переходных
режимах с высокими эиерrетичеСКИМl1 ПОI{азате.rxями.
Внутризаводские электромобили (В3:11.). Они предназначены для
перевозки rрузов в пределах предприятиЙ, штабелировання, поrРУЗIШ
и разrрузки материалов и изделий, Т. е. для выполнения транспортных
н технолоrическнх операциЙ.
ПО Функuиональным и конструктивным особенностям ВЭМ подраз
деляюl'СЯ на:
электропоrрузчики rрузоподъемностью до 4,5 т для поrрузки,
разrрузки 11 транспортирования нзделпй на расстояние до ]50 м;
электроштабелеры, LlмеЮЩllе аналоrичное с электропоrрузчика '1И
назначение 11 отличающиеся от послеДНlIХ конструкцией технолоrиче-
CKoro оборудования и меньшими расстояtlИЯ Ш транспортирования (до
50 м);
электротелеЖКII (электрокары) rрузоподъемностью до ]0 т для
транспортирования изделий иа расстояние до 500 1000 м;
электротш ачи для буксировании прицепных неактивных теле.
жеl{ на расстояние более ?ОО м при Значительных rрузопотоках.
В настоящее время ВЭМ оборудуются. как правило, crпэ ПОСТОЯ н-
Horo тока с аккумуляторными ЗУ на oCHUBe элеКТРОХИМltческих Т АБ
и работают только на транспортных линиях с усовершенствованным
покрытием (нередко ВЭМ называют «напольиый транспорт»). Следует
также отметить, что у всех моделей электропurрузчш(,QВ и электрошта-
белеров расход энерrии на технолоrические операции (подъем, опуска.
ние rруза н т. п.) соизмерим, а нноrда и превышает расход энерпlН
на транспортные операции последнее важно учитывать в процессе
проектиропаиия их crпэ.
2)
Дальнейшее развнтне ВЭМ, КаК и rородских элеl<тромобилеЙ, за
ключаеl'СЯ в СQзданип электрохимических ИСТQЧНИI<ОВ энерI'НП большей
удельноЙ емкости, совершенствовании систем ИМПУ '1ьсноrо реrУЛllрова
ння тяrовымн ЭЛЕКТрОДВllrатеДЯМJI ПВК постоянноrо тока и внедрения
ЭЛЕктродвиrаТf:'лей nepeMeHHOl'O тока с частотным управлением,
Элеl<тромоби.nи повышенной проходнмостн (ЭМПП). Потребность
в ЭЛ'1ПП спеЦllа.пьноrо назначения появилась сравнительно НЕдавно
в СIЗЯЗll С интенсивным ()своеНllем труднодоступных раЙонов (ПУСТЫНЬ,
ceB pa европеЙскоii и азиатскоЙ Частей нашеiI страны. АЛЯСКI[ н Т. д.),
БОI'c.lТЫХ нефтью, rаЗQМ и друrими полезными 1.!СlюпаеМЫМI1. УвеЛliЧИ
ВС1ющиися с каждЫМ rодом объем строительства нефтеrазопровоДов.
лшшii электропередач и различных промьшrлеННЬJ}: объеlПОВ требует
ПЮТI3f>тствующеrо роста rрузооборота. ОднаК(1 IIраКТllчеСКI1 полное
отсутствие в Данных районах аВТОi\lюбильных и железнодорожных TpaHC
ПО}JТНhlХ I{ОММУПlшациЙ значительно усложняет переВО31<У оборудова
НШ-l (пРt:'жле Bcero труб большоrо диаметра, неrабаРIIТНЫХ КОНСТРУЮlllЙ и
др.), СОЗДает дополнптельные трудности в их промышленном развитии.
Конструктнвно ЭМПП представляют собоЙ или мноrOlЮ '1есные пол
ноnrшводные шасси с И-НДIШИ..1.уальным электропршюдом ведущих ко.
лес, обычно дополняемые аКТИВНЫМII полуприцепами, или MHor03BeH
НЫЕ автопоезда, СОСТОЯЩНЕ 113 лидер 8 с знеРl'ОУСТ81ЮВКОI':i и 81<ТИВIIЫХ
звеньев (rрузовых платформ), что обеспечипает повышенную проходн
мос'ть в условиях бездорожья (песчаныЙ rpYHT, снежная целина, бо
ЛОТIIСТЫЙ наст и т. п.). В США изrотовлено несколько образцов MHoro
звеннЫХ электромобlшей, предназначеННbIХ для перевозки материалов
JI оборудования в такне районы. Они состоят из rоловноrо тяrача
(лидера), платформ с ЭУ н прнuепиых rрузовых модудеЙ с MOTOp I<O
леСЮ/1I1. Общее количество звеньев AocTHraeт 13, а чнсло ведущих KO
лес 52. Система управлення поворотом обеспечивает точное следо
ванне всех мотор колес прицепов по колее переДНIIХ мотор колее лиде
ра, а система автоматичеСlюrо реrУЛllровання СТПЭ обусловливает
автономную работу активных звеньев в ФУНI<ЦИИ теl<УЩИХ моментов co
противления двнжению каждоrо из них для нсключения разрыва
сцепиых механизмов и выдерживания заданноrп расстпяння между
звен ьями.
Пр" мощностях ЭУ одноrо ПОрЯДl<а с энерrоустаНОВl<ами КЭМ н
3ТЭМ (800 lOOO кВт н более) СТПЭ эдектромобилеЙ повышенной про
ходимости имеют ряд особенностеЙ:
одна пдн несколы<о ЭУ ПИтают значительное колнчество (КaI< пра
вило, более четырех) электродииrателей ПВК, наrрузка которых В один
и тот же момент времени может существенно отличаться;
мотор иолеса КОНСТРУКТИВНО выполняют, каи правило, закрытоrо
тнпа, что предопределяется необходимuстью преодоления заболочен
ных участков, снеЖНOI':i цеЛIlНbI, небольшнх водных IIperpaд и т. П.,
характерных ддя Эl<сплуатаuии ЭМПП в УСЛОВИЯХ бездорожья. В свою
очередь, это выдвнrает требование ми нимизаЦlI1I массы 11 размеров
электродвиrателей ПВ к;
сложные мноrосвязные системы автомаТllческоrо реrулирования
СТПЭ реа."нзуют работу всех эдектродвиrателей ПВ К в функuнп те-
22
КУЩIIХ значениЙ момента СОПРОТIIШlеНIlЯ их вращенпю с OДHOBpeMeH
lIЫМ управлением СIЮрОСТЬЮ двнжеНllЯ К8Ждоrо aKTIIBHoro звена в об
щеЙ сцеr!J<е мноrозвеиноrо ,автопоезда.
ЭлеКТРОl\rfоБШIIJ повышенной проходнмости новое и перспектнв
ное направление в создаНИll автономных транспортных средств с
стпэ.
Из всех рассмотренных ВЫше rpynn электромобилей, нмеющих
ФУIII{ЦНOI-I ЛЬНО различное назначение, наиболее быстрыми темпами
IЩК в нашеii стране, так н за рубежом развиваются КЭМ и rэм.
ТаКIIМ об}Jазом. актуалыlOСТЬ решеНIIЯ проблем перевода aBTOHOM
Horo ппевмоколесноrо транспорта на электрическую тяrу оБУСЛОЕле
На МН()ПIМII энерrеТllчеСI<ИМII 11 Эк()лОfllческими факторами, а Тё.l<.же
задачами дальнеliшеrо повышения эффеl<ТНВНОСТН и ЭКОНОМНЧНОСТIl
транспортных операuнй на. открытых [орных разработках, СТРОIlтель
стве rидротехнических сооружений, Прll освоении природных ресурсов
труднодоступны> районов и т. д. Несмотря на разнообразие эле/{тро-
мобилен и различня в их условиях эксплуатацин, все ОНИ пмеют
стпэ ОДНОЙ базовой СТРУ/{ТУРЬ!. включающей энерrоустанов/{у, пр"-
вод ведущи> Ко.,ес и аппаратуру реrулнроваНl1Я
Выбор стпэ дЛЯ ТОТО ил", Иноrо электромобиля 11 ее проеКТllрова-
нне, как показано ннже, оБУСJIOЕ '1ен If опредедяется не ТОЛbJЮ треб{)
ваниями. диктуеМЫМIl внеШНllми факторами. но 1I свойствами самих
СТПЭ мощностнымн покззатеЛЯМJI 11 родом тока, типом и паРЕмет-
рами ЭУ. особенностямн пополнения запаса энерrии. спеuификой фll-
зических проuессов преобразования 11 передачи знерrии в СII ЧОВОЙ це-
пн. реrулировочными свойствами злектродвиrателей пвк, KOHCTPYK
тнвнЫМИ модификаUИЯМII ПВI< и др.
J .3. Основные типы энерrоустановок
и приводов ведущих колес
С позициЙ обеспечения требуемых тяrово динамических. эксплуа
Таuионных и теХНИI{о экономических параметров электромобилей соз
дание собственно СТПЭ необходимо рассматривать как решенне MHoro
факторн()Й задачи, а осн()вные связи. подлежащие исследованию.
можНО представить следующей лоrнчеСI{Ol':'! цепью: условия эксплуата
ЦIIН и транспортные режимы работы тяrово динамические и техни-
ко экономнческие показатели лектромобилей"? СТПЭ .энерfети
ческие l1 ресурсные показатели тяrовоrо электрооборудования. (СИМ
вол * ознаЧает взаимовлияние факторов.)
Подобный ПОДХОД при исслсдованин сптэ 11 НХ структур noдразу-
мевает классификаuию эу и ПВК по определяющим (наиболее харак-
терным с ПОЗl,uий стпэ) признакам с последующей выработкой об
общениых критериев оценки н выявленне сопоставимых параметров
ОСНОВНЫХ элементов системы тяrовоrо прнвода электромобилей.
Развивая определение СТПЭ, данное в l.!, укаже'll. что под энер-
zоустановкой понимается совокупность устройств (arperaTOB). обеспе-
чивающих хранение 11 полный цнкл преобразования знерrии любой
физнческой природы в электрическую для питания ПВк. Привод
23
ведуIl.J.ИХ I\OJIff'.. ВКJlючаЮЩllii ТЭц 11 мехаНllческую передачу, осуществ
ляет Уllравляемое пре(Jбр поваllllе электрическоiJ :шерrии в МеХ<ННI
чеСI\УЮ в COOТIЗEI.CTBIJII '"' DЫnРШIНЫМII режимаМli работы злеl<"rромо-
пиля.
ЭнерrОУСТ8НО8КИ электромобилей. Как подчеркнва.1lOСЬ раиее-, ТII
пы Ilсrюльзуемых энерrОУСТ;:НJDВОН: весьма разнообразны (1 сущестпе(-l
но ОТЛliчают('я пр(щес('амн преобразования и сп()собом пополнения энер
ПIII. ДЛЯ последующеrо ашtлllза II систематизацин целесообразно клас
СllФIIЦllровать ЗУ но количеству типов ИСТОЧН!П{QВ (преобразователей).
прнменяемых в КОНI<ретной СТПЭ, а ТaI<же по принципу действия YCT
poi'Il TB. преuбразующих тот или шюЙ вид энерrии в ЭJIектрическую.
В первом случае энерrоустановки можно подразделить на OДHйТlHlНыe
11 IШ\.lбllllllрОВНННЫе
Б u д н u т и n н ы х Э запасеннаЯ на электромоБИ l]е энерrия
IIреобразуется в элеlПРИЧескую только ОДннм способом (за счет OДHO
I'() нроцесса), например с помощью теплоэлектрическоrо 8rperaTCI, C'o
С1'оящеrо из дизеля И СОЧлененноrо с ним reHepaTopa (осуществляется
двоЙное преuбразование ХНМlIчеСIЮЙ энерrин топлива), нли топлив
ных элементов. обеспечивающих непосредствеНIюе преобразОВ8ние хи
МИче кой энерrии топлива в электрическую.
В к о м б н н и р о в а н н ы х знерrоустаНОБках (кэу) сочетают
ся два типа источннка с целью Дополнеиия положительных свойств
lшждоrо нз них в конкретных режимах работы СТПЭ. Обычно это co
четание источника большой энерrоемкости, обеСr!ечивающеrодлитель
ный режим работы ПВК, п нсточника с ПОВЫшеннЫМИ МОЩностными
характеристиками, предназначенноrо для работы в кратковременных
форсированных режнмах наrружения ПВК
В СБОЮ очередь, однотипные ЭУ можно подразделить на две OCHOB
ные rруппы:
а) ЗУ с использованием ХиМИЧеской энерrllН ТОПЛJша топлнвные
энерrоустановки (ТЭ . основными определяющнми приэнаками KOTO
рых ЯВЛЯЮТСЯ:
получение электрической энерrии для пнтания ПВК с помощью пре
образовательных устройств (теплоэлектрнчес.кие arperaTbl. батареи
топливных элементов и т. п.);
независимость выходных параметров ТЭУ от времеии непрерывной
работы при иекотором неизменном режиме ПВК и постоянном расходе
тоПЛива. Это время в ряде случаев оrраничпвается лишь допустимымн
значеНIIЯМИ превышения температуры электрооборудования СТIlЭ.
поскольку периоднчность и продолжительность дозаправки электромо
бил я топливом невелики и MOryT не приниматься во вниманне;
невозможность рекуперации израсходованной энерrии;
б) эу с шшумулированнем энерrии (АЭ . основными ()пределяю
щнми признаками которых являются:
запасание энерrии дЛЯ питания ПВК в различноrо рода наКОПllТе
лях (аккумуляторах) элеКТРОХИМ(iческих, инерцнонных * и Т. п.;
* Инершюнные аккумуляторы используются для сочленениЯ с элеКТромаШИl
НЫМИ rенераторами, вырабатывающими злектрознерПIIО.
24
I JнереоустОllо{Jю/ стпз I
I
иар
и 8р
РIIС. 1.7 КЛllССИфИК81lИЯ SlHeproycTёiHOBOI{ SlлектромоБИJ1ей:
тд теrlловоfl ДВlIrстеJIЬ; r электрОМ8ШШ[IIЬJЙ rellepaTOp: НА II11еРЦИ0l1НЬJЙ сю<уму-
лятор (махOfНШ): ФЭП ФотоэлеКТРllчеСКI1U (lреоGр:lЗОВlIтель солнечноЙ энерrии; ТТ Д
rазотур6Иl111ЬJU ДВllrат('ль: ЕМ БЭ 6l1тuрея меПIJ[ЛО ВО3ДУШI1ЫХ элеМСI1ТОВ; Е Т Э 6i1T8-
рея топливных элеменТОВ
время, требующееся для пополиеlШЯ запаса энерrни в АЭУ 11 соиз
mepl-lм()е с временем рабочеrо цикла электромобиля;
снижеиие элеI<ТРllческой мощности по Мере расходования эиерrии,
отдаваемоii аккумуляторными ЭУ, чтооrраничивает пробеr электромо
биля; заВllСИМОСТЬ ИнтеНсивностИ изменення ВЫХОДНЫХ параметров
эу при непрерывной работе от режима ПВК;
возможность рекуперации израсходованноЙ энерrии.
Полная илаССИфllиаuня энерrоустановои представлена на рнс. 1.711).
ПРИНJIмая ВО внимание приведенную классификацню, рассмотрим
подробнее ОДнотнпные энерrоустановки, которые MorYT применяться
в стпэ.
Энерrоустановкн с использованием химическОй энерrни ТОПЛJrва
базируются или на теплоэлектрических машинных arperaTax (двоЙное
преобразовзние энерrии). ИЛН на элен:трохимнческих reHepaTopax,
объеднняемых в батареи топливных элементов.
В современных СТПЭ наиболее распространеиы теплоэлеl{rРllче
СI{ие знерrОУС'I3НОВКИ, состоящие из тепловоrо двиrателя (ТД) и co
членеиноrо с ним reHepaTopa (r). Энерrоустановки этоrо типа обеlле
чивают широкий диапазон ллаВНОfО реrУЛИРОВ8НИЯ напряжения Щ
expert22 для htto: 11 rutracker, ora
25
ЕЪiходе I'eHepaTopa в общем случае за счет уnравлеНIlЯ eru возnуждени.
ем 11 измененпя частоты вращения тд.
В качестве тепловых ДВllrателеfJ ПРlIменяюr дизельные 11 карбюра
торные две, j'взотурбинные ДВllr2ТеЛII (fTm, а также двиrатеЛII Бен.
I<еля. Стирлинrа, Раню-ша fj др. Но на электромобилях. ВЫПУСК(1еI\1ЫХ
промыlленностьюю в настоящее время, IIСIIОЛЬЗУЮТ rлавным образом
дизельные две, характерные модели которых nрнведены в табл. 1.5
(отечественные) и 1.6 (зарубежные).
В зависимости от мощности ТЭУ, частоты вращения ТД и друrих
факторов используют тяrовые [енераторы постоянноrо тока или син
хронные reHepaTopbI различных модифнкаUllll. В етпэ энерrия от СИН'
ХрШII-юru reHepaтopa для питания тэд постоянноrо ТOI<a передается
через неуправляемый выпрямнтель. функционально предстаВЛЯЮЩIIЙ
собой I<онечный преобразовательный злемент энерrоустановки. ПРIiН
uиппально MorYT нме1ъ место системы с управляемыми выпрямителями.
Разработка новЫХ типов ТЭУ с Ilепосредственным преобраЗ0вате
лем химической энерrии ТОШIНва в электрнчеLКУЮ обусловлена в lIep
вую очередь задачами повышения их кпд. Персrrективными с ЭТIIХ
позиций являются ОДНОТИШIЫС ЗУ на базе низкотемпературных TOll
ЛIIВНЫХ элементов (ТЭ) , обладающих следующимн nренмуществами:
сравнительно высоким кпд. д()стнrающим в выполненнЬL'"\ образцах
тэ значений О.б О.7, бесшумностью в работе, nочтн полным отсут'
ствием тuксИЧнЫх продуктов В процессе преобраЗ0вания ОДIlоrо вида
энерrИIl в друrой. простотой дозаправки топливом (В некоторых слу
Чаях Jt OIПIСЛlпелем). практичесни Ее отличающеЙся от ТРВДIlЦионных
способов заправки электромобилеЙ с теплоэлектрическими ЗУ.
Твблица 1.5
МОЩНОСТЬ Д1Jзеля. кВт
ТIffi дизеля
. ,.с7 0 я. 1
щее Dремя
в перспеj тнве при
МОЩliОСТl1 onHoro
цИЛИIiДРа
6 цилиндрuвый БДМ21
8 ци."шндрvвый 8ДМ21
12 uилиндровый 12ДМ21
775
955
1.26 кВт \
\ : g I
880
1175
1760
14.1<BT
ПРW1е'lйНlIе. ЧаСТОТ<J вращення дизелей (500 об/мин
Таблица I.б
Тип дизеля. фнрма изrОТОБнтелh
I ЧаСТОТaI I Мощность Дизеля. кВl'
DраЩенив. без фор- I с форси.
об/мин сирОDК:И рОБКОЙ
1 1900 I 735 I
1900 975
1500 1135
1500 1695
880
1175
1200
12V149Т\ Д . .
16VI49T/« етроит дизель»
8Р А4У200 ) ..
12PA4V200 «АЛЬСТО f Атлзнтик»
. Данные 113 KaTa.nOl 08 фlJрмы "Дженера.n Эпектрнк-.
.. Данные из каталоrОD фирмы ",Альстом Ат.nан'шк",
26.
В настоящее время ТЭУ с батареями НИЗI<оте'llпературны> ТЭ не
ПОЛУЧIlЛIl ШllрОI{оrо применения, так Ка!{ оБЛадают BbICOI{oli CTOIIMO
стью, НlI.ЗIШМlI масс()rабарИТНЫМlI показателЯ:МIl, СЛОЖНОСТЬЮ ЭКСIl.1J.у
8T8UIlII.. Более перспеКТIIВНЫМИ ЯВЛЯЮТСЯ ВОДОРОДН() НО3ДУlllные ТЭ,
ДЛЯ которых основной нерешеннои проблемои Остается хранение 11 за
ПВЦlНllе в энерrоустановке водорода. При решеНПII 'Лих ВОПрОСОВ IICh
СJrедуются ВОЗМОЖНОстlI IICпШIЬ3VIЗ3ШIЯ хи.мпчеСI{IIХ соеДIlнеЩlii, aд
сuрбнрующпх водород при IШ31.ЮМ давлени..н. в Ч8С1'НОСПI rllДрндов
11 IIН1'ерметаллов, а также IlepCfI{>KTIIB3 Вl-lедрения На элек-rромобllЛIl
<klтщ)еii метаноло воздушных ТЭ, несмотря на то ЧТ<J ОНII IIМt'Ют бо
JI.L-'€ Н113Юlе, Чем предыдущие ТUПЛIIВJlые элементы. IIОК(jза.I"t; ЛII_
Значения удельной мощности пекоторыx ТlIЛОВ 1 Э привсдеиы в
табл. 1.7.
В ЭУ с Н8IЮПllТелями эне-рПIII ПllIIменяют два Тllпа IIС1'ОЧНIII"О8:
элеl{ТРОХИМlIчеСКlIе Ш<I<УМУЛЯТОРЫ 11 инерционные аккумуляторы (ма-
ховш<и) в СUВUI<упностп С элекrромашиннымн преобразоватеЛЯМII по-
стоянноrо или nepeMeHHoro тока. Практнческое использоваНИе "-ан: в
отечествеRRОМ, так и в зарубежном элеI\Тромобllлестроении 1l0ЛУЧИЛИ
элеКТРОХНМilчеСЮ1е аЮ<УМУЛЯ1'орные батареи, rлавным оБР(1ЗОМ СВИН
цово кислarНЫе ТАЕ; в нашеЙ C'rpaHe достаточно ШJlрОl<О используют
и l!нке.%-железные ТАБ.
Зарубежные СВIlНЦОВО КlIслотные Т АБ имеют сраВНlIтельно боль-
шой срок службы и остаются пока единственными сериЙно выпускае
МЫмИ источниками для создания АЭУ rородских электромобнлеЙ, He
смотря на их низкую удельную энерrоеМКfJСТЬ (22 ЗО Вт . ч/кr). Не-
достаточв:ую удельную энерrоеМIЮСТЬ и мощность ЭТIIХ Т АБ стремятся
повысить, в часпюсти, применением более тонких ПЛаСТИН в al<KYMY
ляторных элементах, добиваясь увеличения рассматрнваемых показа
телей до значеЮIЙ З 40 Вт . ч/кr и 70 JOО BT/Kr при со>ранеНlIИ
Toro же 06ъем.а IJ массы, но срок службы аю<умуляторов в этом случае
существенно сокращается.
Для IЮDышения энерrетически:х показателей cobpemeHl-IblХ ЮJСЛОТ
JlЫ>' 11 щt'JlUtJНЫХ ТАБ IJX снабжают дополБнтельныии устройствами
1'<I:юотвода и автоматичеСlюrо поддержання уровня электролита, а
Т8l\же системами контроля и реrулирования теплоотдачи, степени за-
ряженностн н др. Однш<о оrраниченные возможносТИ упомянутых Т АБ
обусловливают необходимость создания новых перспективных элек
трохимнчеСI<ИХ анкумуляторных ЗУ со Зllачительно лучшнми xapaKTe
Рllстнкамн(уде.пьнойэнерroеМI<О Табля а 1.7
t"IЪЮ не ниже200 250 Вт. ч/кr). ц
Средн ряда НОВЫХ электрохи ..Д{!ЛЫШЯ
МllчеС1<ИХ аккумуляторов, разра- ТIIП 'l"ОПЛ1JВнurо элемеНТа МОW IХ С Ъ.
б"тываемы> для ЭУ электромоби-
JIСЙ, неоБХОДIIМО отметить ЛИТИЙ
( pHыe, натрнй серные BЫcOKO
н'мпературные Т АБ. >лор но-
ItllllKoBble, никель--цинковые
ТЛБ. работаЮЩllе при нор-
малыюй температуре. Приме-
Водородно и rидраз}!но кис
породные
BOДOPOДHO H rидразНlЮ ВОЗ.
душные
МетаНОЛО КЯСЛОРОДllые
Метаноло.воздущные
650 870
450 650
270 320
200 230
27
ненпе в такнх ТАЕ высокоаКТIIВНЬ1Х. Нf'совместимых с водными
растворамн электродов (литиевых, llaтриевых 11 др.) преДОПРf'деЛl1ЛО
Ш. пользоваНlIе электролитов на основе орrаllliческих раеТВОрIlТf'леii,
расплавленных солеii 11 даже твердых :мектрuлитов. НаЛРИI\'1ер, ЛIJ-
тий серные ТАЕ имеют положительиые элеhТРОДЫ ИЗ сульфида желе
за и отрнuательные ИЗ ЛИТlIЙ алюмшшевuru сплава; рабочая теМПf'ра
тура электролита, преДставляющеrо собоЙ расплавленную смесь солей
хлuристоrо ЛИТI'IЯ и ХЛОрllС1'оrо калия, составляет 400 450 ос. Поэ
тому энерrоустаноВКУ заключают в особый, обычно вакуумированныЙ
кnжух Н снабжают специальными подоrревателями для поддержаНlIЯ
необхuДимой температуры при длитеJIЫЮМ нерабочем состояюш. а
также системой Боздушноrо ОХ.'1аждеНIIЯ. Подобную ЭУ с литиii сер
НЫМII аккумуляторами, еоrласно зарубежноЙ информации, разраба
тъшвет АрroннсквЯ IJaUlIИI'ВJlЫIВЯ Jlвборвторня (США) дЛЯ ДBYXMeCT
Horo леrковоrо элеl{тромобиля с проrнозируемым запасом хода поряд
ка ?40 им. Однако ПРllведенныс данные свидетельствуют о том, что в
настоящее время Новые типы элеКТРUХИМllческнх аккумулятороl3 не
MorYT еще нспользоваться дЛЯ ЭУ ПрИ массоВом производстве электро
мобllлеi'r вследствие трудностей техннческоro и технолоrическоrо Xa
рактера. Параметры Hel{OTOpblX современных и персnективныx Т АВ
nредставлеllЫ в табл. 1.8.
Инерционные аккумулятuры с электромашннныии nреобразовате
ЛЯМII в качестве однотипных АЭУ практически Не используются. ДaH
Таблица 1.8
I P'oo''' I II ::,": e ) , Дельнан 1
Типы аl!:l\умулятороr. темлер ;:'Лем е l1те. 3Hep:.oeM
тура, сС В IЮС1Ъ. ВТ.Ч/I r
Дельная
МОЩНОСТЬ,
Вт/т
I Сро!'. службы
(',ШСЛО IШJ;
JlODJ
ПРЮ-\(:'ПЯР:\lwе в fla
стоящее время:
СВИНцовО I(ИСЛОТ 20 40 50 100 300
lIые 40 0 2,06 40 0 150 250 1000
Нlшель железные 0 40 1,40 ЗО 5 50 IOO 1500
45 0 IOО 200 2000
ннкель каДi\lИевые 40 60 1,30 20 0 200 500 1000
ПерспеКТlIвные: 60 100 150
60 2,1 65 150
хлорно uинковые 11O I15 lOo 155 500 2000
1,8 2.j 40 8O 15О 200
натрий-серные 200 00 150 200 тооо
литии сульфидже. 350 450 1,8 2,3 75 8O 50 230
леЗlJые 150 200 1050
1,7 40 70 1 00 200 200
никt'ДЬ UИl-Iковые 7O 90 200 300 700
Прuм.е'IQнuе. Б ЧIIСЛlпеJ1е даны значеl1l1Я ШJ.раМL--ТрО A('C'l'II('HyToro УРОВI1Я. 1> зl1аМеНаТеле......
ожидаемоro.
28
Рис. I.K l(Л<lССШ}Ш]{;IIlJl.J IljJlIlЮДОВ веД)'ЩIl КОJlес ЭJlекrРОМО()П.It::11
ное направление не вЫI1lЛО из стадШ1 поисковых работ. и неuеЛl;;:сооб.
разность дальнейшеrо подр()бноrо рассмотрения I1нершюнных aКliY
мулятuров uчеВIIДна.
Приводы ведущих колес электромобилей. Привод веДУЩIIХ колес
включает злектродвиrатель постоянноrо ИЛИ переменноrо тока и r-.H,: -
ханическую передачу. связывающую теК'Ipодвиrатель с l<олеСl1ЫМ
ДЕ нжнте lем.
На современном эпше развития СТПЭ распрuстранены ИНДIШИДУ'
аJJЬНЫЙ (мотор колесо) 11 rрупповоЙ (MOTOp ocь) ПВК, "оторые, в
свою очередь, MorYT иметь механическую передачу с ПОСТОЯННЫМ ИЛII
переМt>НIIЫМ передаточным отноШеНl1ем. Тппаж электродвиrателеi'l
IlBI( достаточно раЗIlOобразен, но в сер 1-1 ИНА выпускаемых электрш,IO И-
Л}!1\:, как правило. применяются тэд постоянноrо тока последователь-
И(Jrо возбуждения (компенсированные и некомпенсированные), реже
Т3Д незавнсимоrо возбуждения, в основном мощностью до 100 кБт.
Р,JЗрабатываются СПТЭ, у "оторых ПНК оборудованы тяrовыми асин-
ХРОННЫМИ 11 вентильными дниrателями. Класснфикация приводав [Je.
дущих колес прнведена на рис. 1.8.
Важнu подчеркнуть, что при наЛИЧllI1 в ПВК элеКТРUДВНJ'ателей
lIepeMeHHoro тока в силовую UеПЬ ЭУ ПВК включаются статическне
(веНТИJJьные) преuбразоватеJJИ (БП), упраВJJяющие в общем случае
аМПЛИТУДОl1 и частотой напряжения питания ТЭД незавнсимо от рода
тока на выходе ЭУ. Статические преобразователи (выпрямители), иак
отмечалuсь ВЬШlе, устанавл иваются также в системах, Kor да Э
с ВЫХОДОМ на переменном токе (наЩJI-Iмер, энерrоустановка «две
"IIНХРОННЫЙ reHepaTop»), а ПБК снабжен тэд постояиноrо ТОНа,
Выбор тoro ишl иноrо сочетания ЭУ и ПНК uБУСJJОВJJен рядом фан
"юров и МОЖет быть осуществлен только по результатам анализа CTPYK
expert22 для http://rutracker,ora
29
турных схем СНJIовой цепн преобра30вания и передачи энерrии СТПЭ
с различными типами 3HeproycTaHoBoK и приводuв ведущих кuлес. а
также после устанuвлеиия связей между их ВЫХОllНЫМИ И входными
параметраМlI.
1.4. Обобщенные структуры СТПЭ
Осиовные фуикциональные связи, имеющие место в СПТЭ corJlac-
но рис. 1.6, а также приведениые на рис. 1.7 и 1.8 классификации ЭУ
н ПВК дают возможиость перейти к построеиию и аналнзу конкретиых
струнтур СТПЭ на базе обобщенной структуры (рис. 1.9). В СООтвет.
стВ\ш с данной структурной схемой, независимо от способа запасания
и П(хщессов преобразования энерrии, СТПЭ электромобиля включает
в себя энерroустановку ЗУ, привод ведущих колес Л ВК и систему
автоматическоro реrулироваиия arperaToB силовой цепи САР. Пос-
ледняя объединяет соответствующие контуры реrулирования ЗУ и
Л ВК или реrуляторы эиерroустановки РЗУ н привода ведущих колес
РЛ. OpraHbl управления электромобилем ОУ. формируют сиrналы
управлеиия ау, и ау" поступающие в реrуляторы, а выходные сиrна-
лы Z, (t) и Z. (1) последних являются управляющими воздeikтвиями
дЛЯ ЗУ и ЛВК. Между реrуляторами MorYT быть введены межконтур-
ные обратные связи МС.
Электрическая мощность на выходе энерroустановки Рэу (1), про-
порциоиальная напряжению ИЭУ и току {эу, обеспечивает работу элек-
тродвнrа1'еля ПВК, а необходимая мощность иа ведущем колесе Р. (t),
реализуемая иа тяrу, определяется механической мощностью Р. (t) На
выходе привода ведущих колес, зависящей, в свою очередь, от текущих
значений момента М П1 уrловой скорости (оп И момеНТа сопротивления
движению М с .
В общем случае от энерrо-
установки получает питание
привод технолоrических меХа-
низмов ЛТМ. Реryлятор при-
вода технолоrических меха-
низмов Р ЛТ М может иметь
связи с САР (сиrнал ау, (t»,
что обусловлено назначеиием
электромобиля и ero режима-
ми работы. Потребная для
функционнроваиия исполни-
М (tj 1'ельноro механизма ИМ мощ-
8:Z(tJ: ность РПТМ (t), определяемая
р. (t ) текущими значеииями момента
им Мим и скорости перемещеНIIЯ
б им , зависит от момента сопро-
тивления движению механиз-
ма М СМ (1).
Рис. 1.9. Обобщенная структурн,н схеМа На оснОваНlш обобщениой
СТПЭ структуриой схемы реаЛllза-
80
ция суммарноro запаса энерrии А, в ЭУ, приведениоro К одному ТЭД
и одному ИМ, может быть записана выражением
/ щ щ щ т- щ
T Рэу(t)
'" P nТM (/) РИМ (t) МИМ (t) 6 им (t) _ Мс... (t) 6 им (t).
Символ _ в этом и IЮСЛедующих выражениях означает равновесие
моментов в установившемся режиме.
ТехнuлоrическиЙ прнвод в дальнейшем не рассматривается, так
как ЯВJIЯСТСЯ предметом отдельноrо изучения; целесообразность учета
работы ПТМ диктуется лишь соображениями расхода энерrии, В.1ИЯ-
ющеrо на энерrстическиЙ баланс СТПЭ rлавным образом с АЭУ.
Примснительно I{ СТПЭ при установившемся движении электромо-
биля в тяrовом режиме процесс реализаLLИИ энсрrии в силовоЙ LLепи
СТПЭ можно записать в виде
&оо щ щ т- щ
rlle РЭУ (t) иэу (t) /Э'II (t) мощность, потребляемая ПВК; Р n (t)
М д (t) "'д (t) '1пвк мощность на выходе ПВК; '1пвк КПД меха-
ническоЙ передачи ПВК; М д , "'д соответственно момент на валу и
уrдовая скорость ТЭД; Р, (t) М, (t) "'к (t) мощность на ведущем
колесе.
Korдa dA,,/dl сопsl и момент МС изменяется на t.M c , то возму-
щающее воздеЙствие от ведущеrо КоЛеса передается иа остал ьные
arperaTbl силовоЙ цепи crПЭ:
t.M, (t) _ t.M K (t) t.M n (t) t.M . (t) Ыэ'll (t);
это вызывает изменение реrулируемых параметров СОО113етственно на
t."'K' t.",п, t.ro A , t.иэ'II. Следовательно, внешнее возмущение, деЙствую.
щее на ИСПОДНИ1'€ЛЬНЫЙ орrаи, опредедяет основные внешние возму-
щения, действующие на остальиые arperaTbl силовой LLепи, обусловли-
вая взаимную заВИСИМОСтЬ всех реryлируемых параметров. В силу этоrо
каждую из основных подсистем сиабжают своим автономным Коитуро.\<
(системоЙ) автоматическоro (или неавтоматическоro) реrулирования.
Реrулирование автономными контурами соответствующих силовых
arperaToB LЮзволяет в итоrе реализовать заданный режим управлеиия
объекта реrулироваиия ТЭД приводв ведущих колес электромо-
биля.
Система реrулирования СТПЭ, включающая автономные контуры
и межконтурные обратные связи (нли nporpaMMHble устройства), обес-
печивает работу arperaToB силовой "епн КаК в функции упраВJIЯЮЩИХ
воздеЙсТl3ИЙ 2, (t), 2. (t), так и люБЫХ внешних возмущеиий У, (t),
У. (t), МС (t) (рис. 1.9). rлавная обратная связь в САР может осуществ-
ляться либо по уrловой скорости тяroвоro электродвиrаl'€ЛЯ ПВК,
либо по одному нз промежуточных параметров, от которых иепосред-
ственно зависят "'д И соответствующая ей уrловая скорость "'к ведущих
Колес 9J1ектромобипя.
В свою очередь, управляющие воздеЙствия 2, и 2. коитуров pery-
лирования являются функциями ряда параметров, определяемых как
типом ЭУ (например. расход энерrии dA,,/di, ток возбуждеиия электро-
31
САР
Рис. 1.10. СТРУКТУРШIП схем&:! СТПЭ с ТОПЛИВНОЙ энерrоустановкой, имеющеЙ
теЛЛОЗЛСI{трнчt.'Скиii nреобразопатель:
М Т д. ('11 Д 11 Рт Д nращаЮЩllЛ MOMe.JT, уrЛОНiJ.f! скорость 11 МDЩН()СТЬ ТСЛ'nОUIJI"О Дnll.
rа'lСJ1Я; ивп. /ЕЛ н Рвп liilлря.кСlше. ТОК 11 МОЩНОСТЬ lJе.lтильноrQ nрсоGРClз<щtlте.
ля: Р:!!. мощность 3ЛСКТрDдnиr.атеJ1Я
маШJfнноrо преобразоnателя J B ..., коэqкpициент схемы соединения топ
ливных злементов или аккумуляторных батарей), так и типом тяrоооrо
злектродииrателя и передаточным отношением П ВК (ток возбуждения
1..., передаточное отношение редукторов ПВ!( i n ).
Наличие системы рсrупирования дает возможность воздействопать
начальным управляющим сиrнаJlОМ от водителя 3J1ектромобиля (или
задающеro устройства) на оходные параметры практически любоrо из
асресатов силовой цепи с ПОС.lедующим автоматическим ресу." ирова-
ннем всех Остальных параметров.
Базируясь на обобщенной структуре (рис. 1.9), рассмотрим неко-
торые характерные особенности структурных схем СТПЭ с раЗJlИЧНЫМИ
типами ЭУ и пвк.
На рис. 1.10 представлена структура СТПЭ с ТЭУ с двойным пре-
образованием энерrии, осуществляемым в теплоэлектрических ю'рс.
raTax. Тепловой .дииrатель ТД, работающий с удельным расходом q,
топлива, СОЧ.lенен с reHepaTopoM r, который питает ТЭД; электродви-
rатель через ОДНОCI<оростную (мноroскоростную) п<'редачу П связан с
ведущим Колесом злектромобиля. Соответствующие контуры реrули-
роваиия теПЛОВОI'О двш-ателя РТ д, reHepaTopa pr, злектродвиrате-
ля Р Д и переКJlючатель передачи привода П 11 (косда нмеет место мно-
. rоскоростной редуктор) обеспечивают рабатуСТПЭ в фуикции сиrна,10В
орсанов управления ОУ, " при воздействии внешних возмущений
31'0 предопределяет необходнмость введения в САР межкоитурных об-
рашых связей МС.
Рассмотрим более подробно системы тяroвоro привода 9лектромо-
билей, ЭУ которых включает ДВС и сенератор, т. е. теПЛО9лектриче-
ский IIреofiразопатеЛI, (ТЭП). СТПЭ с ТЭП МОЖНО выполнить на посто-
янном, 110СТОИНllо пер менном. леремеНflО IЮСТОЯИНОМ ИJ]И перемЕ.'ННОМ
ТОКе в СООтнетствии с родом тона reHcpaтopOB и тяrовых 3Лf'ктродвиrа-
телей Пвк. Тот или иной привод выбирают, исходя нз l'ребованнй,
32
PJJC. 1.11. С"РУКТУРllая схема СТПЭ постоянноrо ТОКа с ТЭП:
м две. ШДВС 11 РДБС 8р щаЮЩIIII момент. уrJlО1Н.Я скорОСТЬ 11 мощность Дlшrате.
JIЯ ШlутреНliеrо Сl'ОР.ШИЯ; Ul" lr н Pr 1-JаПРШМ'IIIIС. ТОК 11 МОЩНОСТЬ reHepaTopa:
. РДВС реl'уJ1ЯТОр J!.EIIlrаТt'J1Я НlIYTpt'flllero сrораll1lЯ
предъявляемых к элеl(тромобилю, (j также на ОСНОВе технико экономи
ЧескиХ исследований, которые должны учитывать уровень завершен-
ности разработки тяroВО1'о электрооборудования и ОР1'анизацию е1'О
промышленио1'О выпуска. При этом следует дополнительно принимать
во внимание такие важиые факторы, как, например, простота техниче
СКО1'о воплощения, унификация, сроки внедрения и др. Отметим также,
что, во-первых, для любой системы ТЯ1'ОВО1'О привода электромобилей
с ТЭП можно использовать один и тот же ДВИ1'атель внутренне1'О С1'о-
рания (в иастоящее время, как правило, дизель), в то время как со-
члененные с ним 1'снераторы МО1'УТ иметь весьма различные конструк-
тивиые и электрома1'ннтные параметры. Во-вторых, только в crпэ
с ТЭП постuянноrо тока и персменноrо тока с полюсно-переключаемы
ми Машинами имеет место непосредственное Ilодключеиие тэд к зажи
мам 1'енератора; в остальных случаях в силовую электрическую LLепь
вводят вентильные преобразовательные устроЙства ВЛ.
Привод поеrоянноro тока, содержащий 1'енератор r ЛТ и электро-
ДВИ1'атели ДЛТ ПОСТОЯННО1'О тока (рис. 1.11), в настоящее время полу-
чил наибольшее распространение иа существующих отечестВенных и
зарубежных электромобилях. Результаты исследований, проведенных
рядом научно-исследовательских и проектно-конструкторских opra-
низаций, а также опыт ведущих зарубежных фирм подтверждают пере-
пективность СТПЭ с ТЭП ПОСТОЯнноro тока для некоторых KJlaCCOB
электромобилей и в последующие 1'оды. Однако присущие приводам
постоянноrо тока недостатки (значительная масса и размеры силовоro
электрооборудования, повышениые расходы на обслуживание и ре-
монт ТЯ1'овых электрических Машин Из-за наличия щеточно-коллектор-
иоro узла и пр.) вызывают в ряде случаев необходимость применения
ДРУ1'их типоВ СТПЭ с ТЭП.
I ( 158
33
САР
IБJ
Рис. 1.12. Структурная схема СТПЭ переМСН1:1О-ПОС1'оянноrо тока:
ВН lIеупраВJlяемый выпрямнте.пь: и d' J d' Р d выпрямленные IlsпряжеНllе, ТОК 11
1oI0ЩIНJСТЬ
Привод переменно-пocrоянноrо тока (рис. 1.12) Включает ДЛТ,
питание которых осуществляется, как правило, от синхронноro [ене-
ратора cr и может выполняться с rрупповым или индивидуальным для
каждоrо ДЛТ выпрямителем. В последнем случае (особенио для мно-
roколесных полиоприводных транспортных средств повышенной про-
ходимостн) рационально использовать управляемые выпрямители,
обеспечивающие реrулирование напряжения злектродвиrателя в функ-
ции текущих значений ero уrловой скорости и наrрузки. Приводы Пе-
ременно-постоянноrо тока по массоrабаритным показателям не усту-
пают приводам постояниоro тока, а при мощностях энерrоустановкн
свыше 1000 кВт превосходят их. По мере совершенствования полупро-
водниковых приборов И внедреиия высокоскоростных турбоrенератор-
ных установок применение систем переменно-постояниоro тока ста-
новится целесообразным и при меньших мощностях.
Привод постоянно-перемснноrо тока, включающий источник по-
стоянноro тока, инверторы с реrулирусмой частотой и ТЭД перемен-
Horo тока, для электромобилей с теплоэлектриче<:кой энерroустановкой
не перспективен, позтому в дальнейшем он не рассматривается.
С позиций минимизаuии массы и размеров тяrовоro электрооборудо-
вания и резкоrо повышения ero дииичной мощности наиболее перспек-
тивиы СТПЭ с ТЭП nepeMeHHoro тока, содержащне reHepaTop и ТЭД
перемеиноrо тока; уrловая скорость последних реrулируется ,шбо
преобразователями частоты, либо переключением полюсов электриче-
ских машин.
Для СТПЭ с ТЭП и частотно-управляемЬL\1И ТЭД иаибольшее рас-
пространение получили преобразователи частоты (ПЧ) с явно выра-
женным звеиом постоянноrо тока (ПЧПТ), состоящие из неуправляе-
Moro выпрямителя ВН и иивертора И, и ЛЧ с непосредственной связью
источиика энерrии с наrрузкой (НПЧ). Данные СТПЭ (рис. J .13 и
1.14) имеют следующие преимущества:
з4
САР
[!Б]
Рис. 1.13. СТРУl{турНtш cxeM С1ПЭ nepeMeHHoro тока с ПЧПТ;
СlIН С1!стема уnр.ШЛСJ!ИЯ инверТОроМ; ,д Ч8.СТQТlIток.аСТ8тора ТЭД: P 1A МОЩНОСТЬ.
rютреr>.ПЯl;>мая тэд
PIIC. 1,14. С'fРУК1'УРllая схема СТПЭ переменноrо тока с НПЧ:
clln', СlI<:УС'МI УIIРЩIЛСIIIIJI НПЧ: и ! 11 /1 IllI.приженне н ТОК стаТора эпектро-
двнrатели
тяrовые cr и частотно-управляемые ТЭД (в качестве последних
мосут примеияться асиихроиные, сиихрониые и друrие электродвиrате-
ли) обычно рассчитываются иа повышенную максимальиую Уi'ЛОВУЮ
CI<OpOCTb, которая оrраничивается в осиовном механической проч-
Iюстью ротора и работоспособностью подшипииковых узлов; ЭТО дает
I10Зможиость значительно снизить удельиые объем и массу тиrовых
9лектрических машии (ТЭМ);
ТЭМ переменноrо тока MorYT ВЫПОЛИЯться бескоитактиыми, что по-
Jlышает их эксплуатационную надежность и снижает трудоемкость об-
служиваиия,
Системы тиroвоro привода ЭJlектромобиля с полюсно-переключае-
мыми ТЭМ обеспечивают сравнительно небольшой диапаЗQН реryлиро-
JlВJlИИ уrловой скорости ТЭД даже с учетом изменения скорости Двс.
Кроме Toro, ТЭД персменноrо тока в приводах, ПВ!( которых конст,
1.
85
Рис. 1.15. Структурная схема СТПЭ с топливными злементаМl1:
РБТЭ МОЩliCIСТЬ Б ТЗ
руктивно выполиены по типу .мотор колесо», требуют иидивидуаль-
иоro реrулирования частоты питающеro напряжения во избежание зна-
чительноro расхождения иаrрузок как при прямолинейном движеЮIII,
так и при повороте. Однако требуемое реrулирование практически не-
возможно, Korдa используются полюсно-переключаемые машины. По
этим причинам применение приводов с такими ТЭМ на безрельсовом
транспорте сущесmенно оrраничено, они MorYT окаэаться целесообраз-
ными лишь для некоторых специальных электромобилей с мотор осями.
Структурная схема СТПЭ с непосредствениым преобразователем
химической энерrии батареей топливных элементов (БТЭ) пред-
ставлена на рис. 1.15. Особениостью данной структуры (в сравнении
с рассмотренной выше) ивляется то, что ТЭУ может иметь запасы жид-
Koro окислителя С удельным расходом qOK, а реrулятор РЭJI помимо
осиовных фуикций дозирования расхода топлива и окислителя в соот'
ветсmии с режимами транспортной рабarы электромобиля, переК.1Ю
чает блоки топливных элементов для изменении соarношения между
напряжением U Етэ и током [ЕТЗ на выходе БТЭ.
Управлеиие электродnиrателями Л ВК осуществляется в этих схемах
импульсными преобразователями (реrуляторами) постоянноro напря-
жения ИЛ II Н, включаемыми в силовую цепь преобразования и пеrе.
дачи эиерrии.
В СТПЭ с АЭУ в настоящее время наибольшее распространение,
ошбенио для rэм, получили системы с электрохимическими аккуму-
ляторами кислотиыми, щелочными и др., реже используют СТПЭ
с мехаиическими накопителями инерционными аккумуляторами
(ИА), сочлеиенными с электромашинными rеиераторами.
В СТПЭ с ТАБ (рис. 1.16) реrулятор РЭJI осуществляет функции
переключателя схемы соедииения аккумуляторов; в СТПЭ с ИА
(рис. 1.17) маховик раскручивается внешним источником во время ос-
таноВКИ электромобиля, однако MorYT быть и системы, использующие
энерrию элеI<трическоro торможения для раскручивания маховнка с re-
нератором, работающим в режиме электродаиrателя.
аб
Рис 1.16. Структурная схема СТПЭ с электрохимической аккумуляторной ба-
тареей:
и"ЛR' JТДБ 11 РТАБ Нi'!пряжсине, ТОК 11 мощность тяrовоА 8ККУМУЛJ\ТQРИОЙ батареи
О!lэ
1'111'. 1.17. с....)уКтурНая схема СТПЭ с инерuионным зккумупятором ИА:
11111,,\, '''111\ 11 /'11/\ IlfНlщающий моиент. yr.пOBaJ\ скорость и мощность Иllерииоиноrо
.аfo' VМУЛЯТnрil
Ilр.шuды uедущих колес сист"" тяrовоro привода С АЭУ структур-
"1> ;1II11J11>rI1ЧНЫ ПВК в СТПЭ с ТЭУ. Их можно выполнять с rруппо-
IIIdM IIJI1I ,ШДlшидуальным ПВК с применеиием тех же типов тяrовых
""""ТI'UЛllllrателей. Поэтому прииципиальиые отличия СТПЭ с ТЭУ
11 ,. ЛЭУ I>буслоnлены спецификой внутренних свойств и внешиих ха-
/l1II(.'..../I"СТI" сuбственно энерroустаноnoк (см. rл. 2).
l( нскоторым электромобилям предъявляются весьма протнворечявые
''''IIJ,уатационные требования в части поnышенной динамики разroна,
11I"lлю',еIllIЯ заrрязнения окружающей среды продуктами сrорания
"""л,,,ш, увелнчения дальиости пробеrа без noсстановлеllИЯ рас-
Хl>ДУСМОЙ эиерrии н др. (см. 1.2). Полностью удовлетворить эти тре-
(\ЩШШIИ за счет какоrо-либо одноrо типа эиерroустановки в ряде
"JIУ'ШСИ крайие трудно. Оrраничеиные возможиости однотипных ЭУ
l'I"'I>ДОJIевают объединеннем двух различных источников энерrии с не-
Ilr,ХIJДIIМЫМИ свойcrna.\ш в общую комбинированную устаиовку. Обыч-
37
САР
[!Б]
Рис. 1.18. Структурная CXeM(:I СТПЭ постоянноrо ТОКа с комбинированной 3Hep
rоустанuвкой:
ПАВ..... IIС1)еК,ilю..а'l'епь схемы соединения вККУМУJlЯТОров: Р8П.З Р МОЩНОСТЬ 8нешиеrо
IIСТОЧНIIК8 заряда ТАЕ
ио это сочетаиие источииков, один ИЗ которых при разrоне электромо-
биля способен кратковременно развивать максимальную мощность
(пусковой источник), а друruй обеспечивает длительный расход энер-
rни в режиме движения с устаиовившейся скоростью (тяrовыЙ источ-
иик). Второй нсточннк можно также нспользоватьдля пополнения (вос-
становления) запаса энерrин первоrо. При этом воэможны два осиов-
ных сочетання: 1) оба нсточиика ТАБ различных типов; 2) пуско-
вой нсточннк ТАБ, тяrовый теплоэлектрнческнй преобразователь.
В качестве примера на рис. 1.18 предстаВJlена структурная схема
СТПЭ, имеющей КЭУ со вторым сочетаннем источннков. Электрохи-
мнческая ТАЕ развнвает за нремя То пуска н разroиа электромобиля
требуемую макснмальную мощиость Р ТАЬ (1). Мощность Р, (1), необхо-
днмая в длительном режиме работы электромобнля, нырабатывается
ТЭП. Напряжения U ТАБ и и . обоих источннков (и, естестненно, их
мощностн) суммируются В блоке ЕС н подводятся к зажимам тяrовоro
электродвиrателя ПВК Система реrулироliа:/lИ обеспечивает также
подзаряд Т А Е за счет нзбыточной мощиости Р,. nР теплоэлектрическо-
[о arperaTa. Одновременно блок ЕС может (при необходимости) вы-
полнять ФУНКЦИИ ВП (ИППН).
!i 1.5. Схемы подключения приводов
ведущих КОлес к энерrоустаиовкам
Силовую цепь СТПЭ ПОСТОЯННоrо и перемснно-постояниоrо тока можно ВЫПOJI-
Я::и мl п ::= ::М о: ::н :Итэlfе вдк З эО:Нп (:I8 Вб I с в:а
чаев преДПОЧТИТeJlьнее, так как в процессе перСКЛlOчений в силовой цепи Moryт
эв
быть бопьшие броски ТОКа и резкие изменения тяrовоrо усилия; кроме Toro. схема
СТПЭ упрощается, ибо отсутствует ДОПOJIннтеЛЬН<1Я коммутационная аппаратура.
ТЭД постоянноro тока соединяют последовательно, парЗJIJIeJIЬНО или параJlпель--
tю.пuсдеДователuно (11 паРМЛeJIьные rРУППhl с nОС.1едова7ельно включенными :;мек-
тродвиrатмSJМИ в каждой rруппе).
Последовательнос соединение всех тэд ооеспечивает "'1 одинаковую наrрузку
по TBKcr. : OB a t: e OC;:; B'n ;:: ::T a ; : ::e тзJiе Т: I; :
пястсн ПРОПОРЦИОШlJlЫЮ их уrловоЙ скорости. ПоЭ10МУ В CJJучае потери сuепления
с rpYH70M одним из МОТОр КОЛСС. которое нерсдко наблюдается. например. в rОJlОJIеД
или npll движении 110 мокрому fЛИНИСТОМУ l'PYHTY. напряжение на зажимах тэд
:7TOrO колеса резко Dозрастает, ЧТО может ПрИБести к режиму «разносноrо» буксоnа а
иия. В результате полное напряженне ЭУ подводится к одному электродвиrателю,
вращающий момент ТЭД остальных колес спадает практически до нуля, а 6ЛеКТрО-
двнrатель 6уксующсro колеса выходит из строя. l1рименение устройств защиты,
предотвраЩiJ.IOЩИХ буксоваНllе мотор-колес, значительно усложняет стf1Э.
Во-вторых, последовательное сосдинение п к тяrовых электродвиrа-reлеf1 преду-
сматривает выполнение ЭllерrоустаllCJВКИ с номинальным напряжением и ЭУн' Б nl(
раз (jольшим номинальноrо напряжен)!я U Д.Н ТЭД. Если дЛЯ СТПЭ с ТЭП напря-
жение U Д.Н достиrает 500 700 В, то ДЛЯ электромобилей даже с ДВУМЯ ведущими
нолесами необходимо выб)!рать U ['.Н в пределах 1000 1500 В. Создать rПТ большой
мощности ДЛЯ КЭМ с и[',н == 1500 В при частоте вращения n r Н == 1500 об/мин за-
ТРУДИИ7eJIЬНО по условиям коммутации и Tpe yeMoA НCiдежности. СШlжение напряже.
НИЯ U Д.Н вдвое означает удвоен не тока ТЭД, что потребует удлинения КОЛJlеIПора
в полтора раз.а и более последнее существенно уменьшит надежность, повысит
расход коллеКТОРllоi\ меди и усложнит размеЩl;'ние эле.ктродвиrате.1Я в мотор-колесе.
Здесь 11 далее ИНдекс «н» означает 1I0минапьное значение параметра.
В СТПЭ перемснно-постоянноrо тока при испо..1Lзоuании синхронных rCHcpa-
торов оrраничения по reHepaTopy сннмаются. ЕCJJИ приме1ШТЬ cr с пф раздельными
трехфазными статорными о(jмотнами. то можно обсспечить работу силовой цепи.
выполненвой по схеме «ТЭД выпрямитель ... ТЭД выпрямитель) (пф
раз). тде каждый ВЫПРЯМИТeJIЬ подключен к отдельной обмике cr. Такая схема
обладает большим ДОСТОИВСТПОМ осуществляется поддержание равснства враЩiJ.
ющих моментов ТЭД (так I!азываемый электрический диффереНllна 1). а потенциаль.
ные условия на коллекторах электродвиrателей в рабочих режимах практически
не ОТв : :С, а lл :: r е иен и T дп Ь o Oa::; д ";o колеса тяrовые
че е О :н: Л: т ; : ; Я в :а:е:у l:е :Ч :: :
просто. Нсдостатки паралпeJIьноrо соединевия большое чиспо коммутационных
аппаратов, особенно дЛЯ ТЭД П('lспедовате.1ьноrо воз6ужде1iИЯ со ступснчатым рету-
JIированием ТОКа lо.д' Н неравномерное распре.деление наrрузок между э.пектродви-
rаТeJIЯМИ.
Параллсльно-поспедоватепьное соединение ТЭД по сра1!нению с параллельным
дает ВОЗМОЖ}IQСТЬ уменьшить количество коммутационных аппаратов, но опаС}JОСТЬ
.разносноrо» бунсования выше. Одиако еСJlИ 3JIектромоБИJIЬ имеет четное число
пар мотор-колес. то последоватсльнос соединен не Дlшrателя переднerо колеса одноrо
борта с двиrатt:щем задиеro колеса друrоrо борта ПОЗБОЛЯет уменьшить верОЯТНОС"l'ь
цозникновсния указанноrо режима, ибо одновременная пmеря сц.епления с rруи-
том несоосных колес разных бортов практически ИСl<Jlючена. Нетрудно уCiедIiТЬСЯ.
'ITO в ПОДoCiных схемах иаrруэки между ТЭД раСllреДeJIЯЮТСЯ болсе равномеР1Ю,
'ICM при параллельном соединенин. и, кроме Toro. снижается неравиомерность распре.
дслеНJ1Я наrрузок в режиме ПОБорота электромoCiиля, так как в каждой послсдова.
'l\!льной цепи ВКJIJОЧСНЫ злектродвиrатели колес внутрениеrо 11 наружноrо по тно-
IllеllИЮ к uellTPY ПОБорота бортов
"ЭД B: }P нf : :} Йно::чн ::Кi: ;;. : : в :::ш о: е::;:;е
IIИt' свойства аrреrаТОБ силовой цепи стпэ, так и внешние факторы колесная
фЩJмула, условия эксплуатации и др. Практика отечественноrо и зарубженоrо
I/IСI(l'ромобилестроения покаЗЬ1Dает, что дЛЯ КЭМ, у которых от одной ЭУ получают
39
I
Рис. 1.19. Схемы силовой цепи crnэ постояниоrо (с 9леКТРОХИМИ1,Jff-
КИМИ 8ккмуляторами) н переыеНJIO постоянноrо токов:
а с vБЩIIN ВП; б с rРУllПQВЫМII ВП; о с IIНДll811ДУВI1ЫJЫМИ вп
e)
Рис. 1.20_ Схемы силовоil цепи crnэ lIеременнOI'О тока.
а с IfПЧ; J!;;Л J! J! со u;;r:; Лf:;:::;: ="-;:;м :I f Q"BbIM" UblI1PR
Шlтаllие два ИЛИ четыре тэд. J'Р('ДПОЧ7И7ельмьrr.1 ОК2ЭL1Dае1Сfl ИХ параллсльное со-
единение; l'Л}1 9леК1Р(JмобилеА с С50J/l.>ШИМ ЧИСЛОМ NC':"op J(cпec и MaJ!bJM р;шиус(]м поnо
pOl'i:I можнu рскомендовать IШJ>..IJlJlСJll.,но послеДUВi'1теJlьное соединение тэд, 1,Jтобы
разtlИЦ.а уrлоных скоростей nнутреНlIИХ 1\ Щ!.РУЖНЫХ колес в реЖJlме поворота не
=::::::.a знаЧИТf'льноrо воздеiiствия на распределсние flаrрузок Me электродом.
Систему тяrовоrо привода электромобиля перемеlilю-постоянноrо тока можно
выполнять с oCSЩИМ, rруппоР.ыМи ИЛи иIiди'IшдувлыIыии ВЛ (7. е. ВН ИЛII ВУ).
Схема подключения ТЭД J( ЭУ влияет н на выбор оС5щero. ['рупповых или
Iшдивидуальных ВЛ (т. е. ВН. НУ. ИПЛН) н СТПЭ Пf'ремеIlНО ПОСТОЯllноrо тока
с ТЭIl. а такжс в crnЭ l1остоянноrо тока с ЕТЭ И ТАЕ (рис. 1.19). Для всех УПОМЯ
НУТЫХ СТnЭ прeдnОЧТИТf'льно иметь в силовой цепJ.! такое ЧI:IСЛО ВЛ. чтобы коли
честно веНТИЛеА в ИХ I1леЧ8Х было МJ.!IlI:Iмальным.
Обосноваl1иЕ ра11.иональноrо колнчесТВ2 выпрямителсй в CПlЭ перемеНlЮro
ток.а с пчпт «(1ИС. 1.20) ПреДПОJl8rаст учет ф.аКТО(10В. отмеченных выше.
40
1.6. Предпосылки реализации
заданной тяrовой характеристики
электромобиля
ПрII создании CTIB IIервоuчередными задаЧ"МII являются установ-
nеииt:' СВЯЗИ эксплуатационных ПОК8зателеЙ и заданной тяrовой Xap K
теРНСТlIкlt злектромобиля с параметрами и характеристиками Э ' и
1ЭД ПЕК, составляющих осиову силовой цеlIИ IIреобразования и пере-
дачи энерrии. а также обоснование выбора номинальных данных. pac
четной МОЩНОСТИ, диапазона реrУЛИРОВ8НИЯ напряжения, маrНитноrо
потока и друrих величИН.
Обобщенные структуры СТПЭ облеrчают "ереход к рассмотрению
уравнеНIIЙ связи между входными и выходными п"р"метрами ПЕК и
ЭУ, а также к определению требуемых характеристик силовоrо элек-
трооборудования, обеспечивающих выполнение тяrовой характерис
тИки F (v), с одновременным учетом иХ влИяния на энерrетические и
теХНИКО ЭКОНомИческие показатели электромобиля.
rлавные эксплуатационные показатели электромобиля, оказываю
щие влияние на выбор параметров arperaТOB СТПЭ, это полн"я мас-
са rpужеиоm электромобиля 0",,_<" (кс), свободная (отводимая на ти-
су) мощность энерmустаиовки РЭУ (Вт), количество ведущих колес т.,
длительная (или номинальн"я) суммариая сила тяrи F и (Н) при ско-
рости V и (м/с), максималЬНbIе сила тиrи р"." (Н) и скорость ""'КС (м/с).
Персчисленные величины. обычно указываемые в задании на разработ
ку СТПЭ, устанавливаются либо по результатам анализа планируе-
мых технолоrnческих циклов транспортной рабоThI проектируемоm
электромоБИJIЯ 7 условиЙ ero эксплуатации и обобщенных теХНИКО-ЭКО
номических расчетов, J1Ибо подтверждаются опытом промышленноro
использования подобных (или близких по назначению) транспортных
средств.
Предельную завИсимость F (v) электромобиля раССЧИТbIвают по
ФОР"уле
F Рэу.rIЕ/V, (1.1)
rде 'rjE КПД силовой цепи преобразования и передачи энерши, вклю-
чая кпд движителя.
Соrласно ЗавиСИМОСТИ F (v), определяют требуеМbIе краТIIОСТИ MaK
симальной скорости движения 'iлектромоБИJ1Я k;: == v Ш1кс /v и и макси
мальной СИЛЫ Тflrll kF === FM8KC/FIII а также тяroВУЮ характеристику oд
Horo колеса р к (v), сде PK F/т и (rлаВНbIМ образом дЛЯ КОНСТРУК11IВНОЙ
М!щИфIlК"lЩИ ПЕК в виде мотор-колес) ОбbI'IНО диапазОНbI измене-
ния тяrОВЫJ{ усилий и скоростеЙ достаточно большие и в зависимости
от типа электромобиля MorYT достиraтьзначеиий k F '== З...;-.- 4, k;: == 3 ...;--
..;-.. 6_ Соответственно изменяются при i I1 СОП5.t МОМеНТ На валу и
уrлован скорость ТЭД ПЕК
Следовательно, все ВОЗМОЖНbIе реЖИМbI рабоТbI ЭУ и ПВК осра-
ничеllbI CJlедующими параметрами предельной заIJI!СИМОСТИ F (v): мак-
СИМВJlЫlOи F M81 (C И НОМИНШ1ЫЮИ FJi СИJ18МИ тяrll, номинВJlЫЮЙ МоЩ
НQСТЬЮ РЭУli. маКСIIМальной скоростью V N8K (" при НСRОТОрОЙ силе тяrи
FМИf\. 3а ном.uналыюе значение силы тяrи F н при нимают такое, которое
41
обеспечивает электромобилю с полной расчетной массой G эJl . rр за.дан
ную скорость v. на усредненном, нанболее чосто Бстречающемсн профн
ле пути. Отметим, что параметр Е. ИСПОЛЬЗУЮТ только при проекти
рОБании -q>анспортных средств с электрическим ПРИБОДОМ Бе.пущих
Ко.пес, поскольку именно F н предопределяет выбор номниальиоrо МО-
Мента ТЭД и возможиость длнтельиой рабин электродвитателе!\ (по
УСЛОБИЯМ НaJТ 'ания).
Б сВою очеl' Ь' реализация зависимосте!\ F (v) обеспеЧИБается со-
mветствующим реrУЛИРОБаиием yrЛОБОЙ СКОРОС11l <Од Н момеита М д
на Балу электродвитателе!\ ПБК Б широких пределах ББерх и БНИЗ
ur номинальных значений. Так как кратность максимальной скорости
klJ равна кратности максимальной уrловой скорости kliJ == (од fJKcl Ш д If,
кратность максимальной силы ТЯПI kF равна кратиости максимальноrо
момента kM == MD."' Kc/MJt.I' ТО kliJ === 3 ---: б, а пусковой момеит может
ДОХОДИТЬ до (3 7 4) М д .. При этом ТЭД, БП и ЭУ имеют, как пра
ВИЛО, соизмеримые установлениые мощности.
ТЯТОБая харак7еристика электромобиля Б общем Биде может быть
Быражена фуНКЦlleii
Fvx == сопst,
(1.2)
rде % коэффициент жесткости.
При работе С1ТIЭ, напраБленной на обеспечение заданното днаПа
зоиа изr.Iенения тяrов()rо усилия F н скорости движения V, значеНия
коэффициента %, как правило, ие остаются постоянными и зависят от
мнотих прични. Не анализируя кажIlый из БОЗМОЖНЫХ факТОРОR (Ta
кой анализ проводится в последующих ro!laBax). необходимо отметить,
что большое мняиие на значение коэфРllциента )( и, (ледовательно,
на фОРМИРОБаиие заБИСИМОСТИ F (v) оказыaIoтT помимО реryЛИРОБОЧНЫХ
СБОЙСrn н показателей ТЭД ПБК параметры и Бнешняя характеристи
ка энертоустаНОБОК. Например, при питаиии ТЭД от ТЭП ОСНОБиые
оrраничения на значенИе коэффициента)( накладываются со стороны
дизеля, имеющето существенно низкую переrpузочную способность,
что предопределяет реrУЛИРОБание на Быходе тенератора постояисrnа
отбираемой мощности. Б случае применения АЭУ прева.пирующее ВЛИ
яние имеют не мощностныеР"" (из>" J э >,), а энертетические COQТНОше--
н!! Аэ (иэ , Jэ , f). СтепеиЬБоздеЙСТБИЯ иа коэффициен'r % парамет
рОБ l(ЭУ обусловлена свойствами и ВнеШНИМИ характеристиками КаЖ
дай ИЗ ВХОДЯЩИХ в нееоднотипных ЗУ, а также совместной или последа.
вательной их работой на соuтветсrnующих участках заБИСИМОСТИ F (v).
Зиачения козффициента % определяюrся способами Б3аИМОСБЯЗ
ното реrУЛИРОБаиия ЭУ и ТЭД (управленне Нlшряжением на выходе
ЭУ, переключение трупп ИСТОЧНИКОБ и преобраэователе!\ энерrnи,
управленнемаrнитным потоком ТЭД и др.), прниятыии для реализации
конкретных учаСТКОБ кривой F (v). Можно нспользовать MHOTOCKopOCT
иые передачи ПБК (i" var) н друrие схемно.конструктивные модифи
кации узлов (arperaToB), БХОДЯЩИХ в СТПЭ и дополнительно влияю-
щих на 'rЯТОБУЮ харак-reристику.
Таким образом, Быполнение задаиной заБИСИМОСТИ F (v) злектро.
мобиля обусловлеио свойствами и параметрами практически всех
42
erperaTOB силовой цепи нреобразования и передачи энерrии. а тзкже
принятыми способами их реrулирования. Поэтому ОДllоЙ из пероооче-
рсдных эадач создаиия СТПЭ является устаиовление связей между п&-
раме1рами ТЭД ПВК и параметрами остальных arperaTOB (rлавиым об-
разом ЭУ) с последующим обоснованием н выбором их номинальных
даниых, расчетом характеристик, определеннем способов реrулирова-
ния. ()беспечивающих реализацию зависимости М Д «((IJ]) н в конечном
итоrе F (v).
1.7. 3ависимосm междУ входиыми
и ВЫХОДИЫМИ параметрами СИJ10ВЫХ
arperaTOB СТПЭ
Предварительно уточним некоторые вопросы методолоrическоrо
подхода к расчету характеристик ТЭД, вп и ЭУ в СТПЭ электромобн-
леи. вытекающие из ПQCтавленных выше задач.
До Н8СТGящеrо времени проектирование тяrовых приводов постоян
иоrо тока нередко проводится по сложившеfIся традиции в направле-
нии от ЭУ к элек n"двиrателям пвк Такой подход, заимствоваииый
из практики разр ')тКИ электропередач тепловозов, в некоторых науч-
ио--техничеСКIIХ публикациях рекомеlЩYется для проектироваиия но-
ВЫХ типов СТПЭ. в частности пер менно постоянноrо и перемениоrо
'Тока. НаJ1ичие в силовой цепи указаииых прпводов вентидьных пре-
образователе!\ Зllачительно снижает эффективиос1Ъ применения данио-
ro подхода из-за необходимости использоваиня rромоздкоrо и трудо-
eMKoro метода последовательных прнближений при расчете xapaKтe
ристик ЭУ, вп и ТЭД и усложняет оптимизацию СТПЭ.
Б иекоторых случаях, l{Оrда невозможно задать тяroвую характе.
рисmку F (v) электромобиля, приведениую к одиому ведущему колесу,
а по условиям унификацин ми .--уrим причинам выбор эиерrоустанов-
КИ осуществлен, т. е. задана св(}wдная мациостьЭУ, отводимая на тя.
ry, проектирование «от ЭУ К ТЭД» является единственно возможным.
Б иастоящее время накоплен достаточный статисrnческий материм
и опыт разработки сmэ для э.лектромобилей различноrо класса и н&-
значениSl, что IЮЗВОJ1яет по результатам анализа Dланирvемых техноло
rnчеСКIIХ циклов и условий ЭКСПЛУE.lТ8ции ЭJ1ектромо fIЯ уже в иа..
Ч8J1ЬНОЙ стадии ero создаиия иаметить наиболее рациональную зави
CIIмость F (v), на базе которо!\ о сновать общие требования к сило-
вому электрооборудованию С IЭ. В этом случае целесообразно вести
проеКТllроваиие «от ТЭД к ЭУ", т. е. определить необходимые харак-
теристики ТЭД, вп и ЭУ, исходиые данные для их расчета или вы-
бора. а также наметить энерr€'шческие и теХIшко экономическне пока
затели. Такое проектироваиие. основаиНое иа непосредственном уче
те назиачения и задаиных эксnлуатациониых показателей 9лектромо
биля. методолоrичеrк" более оправдаио. Кроме Toro, в процессе раз-
работкн СТПЭ (ОСОI !нО ПРИБОДОВ nеремеино-постоянноrо И перемеи-
Horo тока) это nозво.ляет свести к мииимуму количество варнантов рас-
четов и исключить РЯД неопределениостей. затрудиs щих обеспечен не
тр (емой тяrовой характеристики.
13
На основании ВЫlllеизложешюrо преде.пьную мех.аНItЧt'СКУЮ ха-
рпктсристику М д (,Од) ТЭД с реrулитором (носледн!!>] >lВЛИсТС>l 3"'{()-
нам реrулироваИIIИ тиrовоrОЭЛCI<ТРОДВllrатеЛ>l) находят нспосредстаен-
но по заШIСIIМОСТII F (v), а электромш'ннтный момент М (Н . м) н yr-
:IIШУЮ скорость "'д (с') '''' соотношениЙ
М R"FI(т.JnЧ.,i'1IlВК'Ij,J; (1.3)
Ш д iпv/R., (1.4)
IД_ R", радиус качения Iшлеса, м; IIMC!\ КПД, учитывающий только
Механические потери в ТЭД; Ч. КПД, учитывающиЙ потери на про-
СI{Щ1ьзывание колеса и смятие шин.
В соответствии с k. и kp зависимости F (v) rакже ОДНОЗllачно опре-
деляются (прн i п cOllsI) кратностямн максимальной уrловой скоросш
k,,) И маКСИМН.ilьноrо пусковоrо момента kM. Ниже показано. ЧТО пара
метры реrулирования k., и kM непосредственно влияют на расчетную
мощность и rабариты не только ТЭД, ио и ВП и ЭУ.
Пользуясь ИЗВеСТНЬ1\i1И соотношениями, зависимость М ((J.)1I.) МОЖ
но преобразовать в Ид (/ д). у различных типов ТЭД завнсимости
Ид (l,j идентичиы. ДЛя двиrателей постоянноrо тока (ДПТ)
1. М/(kФд); Е д kшдФд; И. Е д + 'дУД д ' (1.5)
rде // конструктивный коэффициент двиrате,1Я; Фд маrНIIТНЫЙ по-
ток, Вб; Е д ПРОТИDO-ЭДС ДПТ. В; 'f.Rn суммарное сопротивле-
ние цели ЯИОр 1, Ом.
Для асинхронных короткозамкиутых двнrателей (АД)
I д М/(kФд со' 'I'д); Е д kШдФд!(l s); }
U . Е" + I д 2 д . (1.6)
rде '1'. уrол сдвиrа фаз между первыми rармоническими составляю-
ЩИМИ тока и напряжения; s относительное скольжение: ZlJ I\ОМП.
лексное сопротивлеиие обмотки статора, Ом.
Для веитильных двиrателей (ВД), выполненных на основе синхрои-
HOro двиrателя сиивертором,
I д =:. М/(kФд cos '1'.); Е. kш.Ф.k ; }
U. Е. + 1.2., (1.7)
rде ktJ коэффицнент, зависящий от уrла опережеиия иивертора ;
Z. комплексное сопротивление обмоток статора (дли ие,IВИOlIOЛЮС-
ной машины Zд =: ra + jxc; ДЛЯ ЯВlЮlю..1ЮСНОЙ машины Zд == 'а + jXq);
'а актнвное сопротивление обмотки статора, Ом; Хс, X Q СИНХРШ'J.
вые индуктивные сопротивления неНВНОПОJ1ЮСНОЙ и явноПОЛЮСНОЙ Ma
ШИН, ОМ.
Определив зависимость И.I/.) (в СТПЭ перемеННО-ПОСТО>lниоrо и
переменноrо тока ее можно рассматривать как характеристику
И вп (/вп) на выходе ВП), переходят к внешией характеристике ЭУ с
реryлятором Из>! (/э>!), которую ои" должна иметь в соиrветствии с
заданной тяrовой характеристикой электромобиля. д.,я наиболее 06-
щеrо случая (в силовую цепь ВКJlючеиы ВП)
Иэ>! uPдiku; IЭII тKI,j(п.kl), (1.8)
44
F
F,.,uKc А 8
м А В
МНи,.,С
,
I
1
I
С
1 ,
II
II
I 1
F Mt1H r r
11 в -и н 'U""UI<C 11'
Рис. 1.21. Тяrоная xapi.1I<Yc,
рнстика F (v) электромобиля
с СТПЭ, имеlOщеii ТСПЛО Jlеl{Т.
рический прсоGра3013i1тель
1
1
6"1
,
1,
! : D
, ,
м мин l -t
О (дАВ Ш д н (Uoд.I'IUKC Ш д
Рш::. 1.22 МСХi1lш t IССI{Шl Xi.I'
рllКl'СрИI.:ТllКд М(ыд) тяrавоrо
3J1еЮ'рОДВIIП1ТСЛЯ u СТ пэ с
l'СI1JЮ3J1{'1';1"lJllче('I<ИМ прсобра
ЗОl3аТелем
I'Д" "и. ", соответственно передаточные коэффицненты ВП по напря
ЖI'I!НЮ н току (при подключении ТЭД непосредствеино к зажимам
:'JY "и ", 1); "" '1ИС,10 последовате.%НО соедииениых ТЭД.
Выражения связи (1.3) (1.8) характеристик атретатов Clмовой
11"1111 СТПЭ с тяrовоЙ характеристикой позволяют определить пара-
м..,.,,,., ТЭД (а также ВП и ЭУ), соответствующне нанболее важным
II.II':ом,'трам зависимости F (и). Покажем это на примере СТПЭ nостоян-
11111'0 ТоКа С теПЛОЭJlектрическим преобразоватслем.
11:0 р11С. 1.21 предстаплена тяrовая характеристика F (и) электро-
I\IIIIIII.II I. состоящая ИЗ трех участков, соответствующих постоянству
," '11.1 1'111'11 (линия АВ), постоянству мощности на зажимах rПТ в ин-
lI'I'II;I,fl" Сlшростей движения от VN до VN",KC (линия BCD) и максимальной
1'1\111'111'1'11 V"ШКС (пунктирная линия DL). Точка С соответствует номиналь.
11'.'" "11.11" тяrи и скорости. На рис. 1.22 nриведеиа механическая харак-
11'1"""'111'" ТЭД с реrулятором, а на рис. 1.23 зависимость Ид (/.),
",,;; 111"11 ,,,,,. 11" :iявИСIIМОСТИ F (и) соrласно (1.3) (1.5).
IIJllIIlIIM:leM I(ООРJII-НШТЫ ТОЧКИ С зависимости И (/д) в качестве
IIIII\IIIII;1.11I.III.1X :ИI:l1Н.'llllii 1I::JlJрнжения и тока (Иде == И д . н , J Ae == I n . H ).
11I11 a Д.lI}1 рс..'АШМUП работы ДПТ, соответствующих точкам В и D,
И дВ И д . мии ЕдиblдВ.Фдв. + kмtJ.Ид.,'/ФдВ.; }
IJ IID Ид. макс ЕдиblдD.ФдD, + М"и".tJ.Ид.и/ФдU., (1.9)
1'11 1'1'111+: (J)nB!W n . H ; (J)nD. === WAD!W n .. == WAMalic!WA.H === k w ; Фд.и.. ==
IJttIlФ'III' ФдD.==ФдDIФд.нi М\lин.==М",инIМ 11 ; WnB и Фдв уrло-
1111" I ,,"PIIl'"I'I. И маrнитный поток ДПТ в режиме, соответствующем
111111\1' /t СiШllСИМОСТИ М (wJ на рнс. 1.22; WnD, ФдD то же, ДЛЯ
IIIIII IJ /); М. 1 1111 ЗНачение мамента ДПТ в точке D; 6И д . н == Jn.,,";i.R/J.
'1II\'I'I"'IIII\ч.' IIмение напряжения ДПТ в номинальиом режиме.
I} I"'I, 11 далее инде((с «*» соответствует относительному значению
111111.11\11'1'(1;1, т. е. отношению тскущсrо значения к номинальному, OTMe
III'IIIIIIMY IIIlДексом «и».
1';0 IД".IIIIII обе части выражениЙ (1.9) на И д." и учитывая, что Е д . и
(11'" ли A.II, ПОЛУЧИi\1
Ид. ми". Ид.мииlUд.и (1 tJ.Ид.и/Ид.,JWдв.ФдВ. +
ехреп22 для httD://rutracker.ora
45
+ (kм/ФдВ.) (t.И ..иlU. и);
и Д.маКС8 === и д.",аl<с/и Д.Н ===
(1 t.И ..иЮ ..Н) k"'Ф.D. +
+ (М"ин./Ф.D.Нt.И..нlU д . н ). (1.11)
Анализ выражений (1.10) и (1.\1) от-
носительно параметров kM и k., дает возмож-
(юсть оценить прнемлемые способы управ-
лення ДПТ для реализацни закона реrул и-
рuвания М (w.) и, следовательно, тяrовой
характериствки F (v).
Управление электродвиrателем в дна-
Пазоие уrловых скоростей Ы. < W.. H осу-
ществляется за счет снижения напряжения, подводимоro к ero за-
ЖИМаМ. Одновременно, как правило, увеJJИЧlIвают ток возбуждення,
а зиачит, и Маrнитиый ПОТШ{, значение ({OTOpOro оrраничивается в
основном степеиью насыщения ДПТ и не nревышает Ф. В . 1,2 +
+ 1,3. Получение максимальных скоростей достиrается уменьше-
нием потока и поддержанием постоянства напряжения И.;;':
;;.: И.. Н , при этом знаЧеНие Ф. и . лимитируется прежде Bcero потен-
циально-коммутационными условиями иа коллеюоре ДПТ. При чрез-
мерном снижении маrнитноro потока ТЭД напряжение между сосед-
ними коллекторными пластинами максимально и реактивная ЭДС мо-
жет превысить предедьно допустимые значения. Обычно мииимал ьное
значение маrнитиоrо потока ФдD. 0,25+0,3. Если k", 4+6, то
напряжение на зажнмах ДПТ повышают до И.... НО . 1,4+1,5. в об-
щем случае соотношение между параметрами ФдD. и И д....с. опреде-
ляется заданной кратиостыо максимальиой уrловой скорости, сооб-
ражеииями зкономичиости и требованиями минимизаuии массы и раз-
меров ТЭД и ЭУ.
Сказаниое выше справеддиво и дЛЯ ТЭД перемениоrо тока С той
лишь разницей, ЧТО у АД напряжеиие И... окс . устаиавливается с уче-
том обеспечеиия необходимой переrрузочиой способности А > 1 на
уrловых скоростях, бдизких к максимальным.
Реrулированне уrловой скорости и напряжения в широком диапа-
зоне вверх и вниз 01' ИОМИlJальных значений обусловливает соответ-
ствующий подход к выбору расчетиой мощности тяrовоro электрообо-
рудования. Значения I ll,M3liC Jf и д.МIJ....I:.. соответствующие точкаМ В и D
заВIIСИМОСТИ U. (1.), характерны дЛЯ СТ11Э с любым тиnoм эиерroуста-
иовки. Так, расчетиая мощность ТЭД определяется ero номиналыюй
мощностью Рдн, которая находится по механической характеристике
М (w.) соrласно заданному дднтелыюму режиму работы электромоби-
ля, и кратностью максимальной уrловой скорости k",:
Рll.Р8(;Ч == Рд..нk{JJ МНЫ ДМ 81\С, (1.12)
rде Р д . н :::= M l1 . lt (Oll,H::::::: МнЫд.н,
В процессе проектирования (или выбора) ТЭД иеобходимо учиты-
вать значеНие максимапыюrо тока наrрузки J д.макс. == 1 д.мвмс/ I А н ::::1
kм/Ф.в, И влияиие высших rармOIШЧеских и субrаРМOIшческих
и. L
l1д. aKc
D
UД.NlIН
и.. Н
6'
Д
l д . нин lд.н IA.MDKc IA
Рис.I.23.Зависимоеть ид(/д)
7яrовоrо элеК7рОДDиrЗ1'еля в
СТПЭ с 1'еПЛО3ЛеКТрJ1Чески
преобразоввте.1ем
46
(1.10)
соcrавляющих напряжения и тока, имеющих место в пр"водах с ВП
и ухудшающих выходиые параметры элекТРОдВиrателя, особенио при
yr ловых скоростях W . > "'д,и'
Расчетная МОЩНОСТЬ РВЛрасч веНТИJ1ЬНОro преобразователя зависит
от предельных зиачений иапряжения и тока, которые можно найти нз
характеристики Ивп (/вп). Для схем, коrда от одноro преобразовате
ля питается т.. дВиrателей, расчетная мощиость ВП пропорциоиальна
количеству ведущих колес, максимальным напряжению и току ТЭД:
РВПР8СЧ == ткРд.нUд.макс",lд.макс"" (1.13)
Расчетную мощиость РЗ .." энерroустаиовки выбирают из условия
реализации требуемой мощности n длительиом режиме с учетом при
HHTOro закона реrулирования напряжения на ее зажимах. При этом
ЭУ должна кратковременно выдерживать токи наrрузки Iэ"...с. Так
К3({ наибольшее ДЛl1тепьиое значение тока имеет место в номинальном
режиме, то расчетная мощность РЭ"..С' пропорциональна максималь-
IЮМУ напряжеиию ИЭ"..'С" Соrласио (1.8) запишем выражения, поз-
lюляющие рассчитать максимаЛЫJые значения иапряжения и тока ЭУ:
UЭ'lмзr..С8 == UЭ'lfol8КС/UЭ'VН == Uд.макс.lkUD.; }
Iэ"...с. IЭ"...с!lэ,," Iд,ы..с./k,в., (1.14)
"/ ' II(/D. kUD/kuи; k'B. k'B/k'H; kUD, k/B соответственно переда
"IJ'lIIые коэффициенты ВП по напряжеиию и току, определяемые ero
I II\IJ""'Й в точках D н В зависимости Ид(lд) ИЛИ Ивп(/ вп ).
ТIII'Д"
Рэ .ас. РЭ>lнИЭ"...со Рэ иИд,,,,",./(kUD:f.D), (1.15)
1'/\" )(". коэффициент мощности преобразовательной наrрузки «ВП
T:'l/l. " режиме, соответcrвующем точке D зависимости Ид (/д)'
11 СТl1Э постоянноro тока )( 1.
IlJllr 9лектрохимических источников энерrии (Т АБ, БТЭ) РЭ рас.
.. /';"':/11' 'l'Ш{ как Ид MaK '" == 1, kv == 1. Х == 1.
ТШ<llМ оuрвзом, рассмотренные уравнения связи между осиовиыми
I'IIII/Iм""рами ТЭД, ВП и ЭУ позволяют определить величины k",. kM,
1/'1.'<11..'... 'AMiJKC., расчетные МОЩНОСТИ arperaTOB силовой цепи и дру"
111" ",,)щметры, обуслоnленные режимами рабarы СТПЭ электромоби-
JIIJ" у ЮI:НlIIные велИЧИНЫ существенно влияют на эиерrетичес({ие и
"1-"'11111\'1 'ЖOlIOМичес(ше показатепи, а также На выбор конструктивно-
1.. ""IIIII''''II11Я, номинальных данных и внутренних параметров ТЭД,
11/ 111 :., , Одна из основных задач при этом состоит в обосновании ра-
1IIIIIItПJII,IIЫХ методов нх выбора и соrласовання, выявлеиия путей опти-
M" IIIIIIII 1II'!>craToB для получеиия заданиых (или желательных) энерrе-
"II'II""ШХ 11 технико-экономнческих покаЗателей как СТПЭ. так и элек-
"I'II/,Шn'IJIII.
47
1.8. Особенности соrласования
пара метров и характеристик
arperaTOB СИJIовоii цепи в СТПЭ
с вентильными преобразователями
Нз аШlllllза ураБнениil (1.8). (1.14) н (1.15) следует. что н.апичиевсиловой цепи
СТПЭ DeIIТИJlЬНЫХ преобразователей усложняет соrлаСОВ8ние парамеТРО8 и xapalr
TepllCTllK тэд ПВК с соаfБСТСТ8УIОЩИМИ параметрами и Хl!р8ктерИС1'ИК8МИ ЭУ.
: : ы;е : п. Р: ичС:;::Ьпо': : :J И cO; T(:: :ce:o:
раСlJетную мощность ЭУ. коэффиuиент мощности преобр.азов.ательной наrрузкн.
КrШ. и мехаlШ"lескую характеристику тэд).
В НТИЛЫlые преоuразОВ8тели уcrаН.3Iшивают в прнводах пос'roЯlшо.псремен-
I-юrо. персмеНl-Ю ПОСТОJlнн()rо и псременноrо токов (см. 1.4). Однако в иrе<'есТlзенной
и заруuежноil првктикс элсктромооипестроClIИЯ системы ПОС'fоянно перемеllНоrо тока
ПРВКТНlJ.ески не применяют. а системы перемеНIlОro постоянноl"О и перемеНноrо тока.
как правило. выполняют с использованием энерl"оустаН080К с синхронными ("eHepa
торами (например. теПЛОЭJ1ектрические преобразователи дВс.........сr. 8ККУМУЛЯТОРflые
ЗУ типа инерц1tОНlюrо lIакопитмя маховика. связанноl"О с Cr). Таким образом.
и настоящее время npaBOMepllO и целесоо{jразно рассматривать работу ВП и таких
П;с:е;: : ё пr у ЭЕЫ с силопыми цепями. включаюшими последователь.
КвазиустаНОnИ8шиеся режимы работы cr и ТЭД в приводах с вп. Х2рактери-
зующиеся периодическим чередованием процсссов коммутации тока в фазах тяrовых
электрических маШИII, n которых происходит естественное измененис токов и напря:
жеllИЙ. оБУСJlO8J1еиы тольКо параметрами самих ТЭМ, cXCMufl силовой части ВП и
принятым заКOIIQМ формирования el"O ВЫХОДНОl"о напряжения. Поэтому при опреде-
лwии кrщ и коэффициента МОЩНОСТИ необходимо оперировать ПIРМОНИЧеским со-
ссавом токов И напряжений. кривые MI"HOBeHHbIX значений которых рассчитываЮ1
с учетом их реалыюl"О изменения под ВJlliЯНИем процессов КОМl\.1УТ.аuии. В то же
время электромеханичесКliе характеристики рационально рассчитыввть по дейст-
вующим знаЧСlIиям OCHOBltblX I"армоничсских токов и наПрЯЖе1ll1И. ПОЛУ'lСНIIЫХ
раз.пожеllИ€М типовых кривых. построенных без учета процессов коммутации и.llи
с УllрощеШIЫМ учетом ЭТиХ процеССQВ Кроме ТOI"O, совокушюсть указанных выше
факторов решающим ооразом влияет на передаточные коэффициенты преобразова-
теля k 1 и k и . посредством КОТОРЫХ связаны значения ТОКа и напряжения на зажимах
cr и 1'ЭД, и на коэффициент МощНОСТИ преобразовательноА наl"РУЗКИ Х. от KOToporo
зависит раС'1еТНаЯ мощность er.
Рассмотрим некоторые основные вопросы расчета коэффициентов k,. k и Ii Х
ДЛЯ ОСНОВIIЫХ типов ВП. применяемых в етпэ.
В етт псремеННО ПОСТОJшноrо тока ЭНСрl"ия от cr К ДПТ персдаетСJl 'lереэ
упра8J1яемые (ВУ) или IIсуправляемые (ВН) выпрямители. Известно. что электро-
маrнитные процессы в ВН полностыо идентичны процессам. протекаlОЩИМ в вУ.
если в послеДllИХ уrол реrУЛf1рования == О. Поэтому здесь и в дальнейшем будем
рассматРИlзать работу ВВ как 'lастный случаи работы ВУ
ЭлеКТРОМё:!l"нитные процессы в ВУ. возникающие при пер.юДlfЧеских J<OMMyra.
циях вентилсй. анаJlИТИ'lССКИ описыв2.!ОТСЯ уравнениями. ("де .аРl"ументами иссле--
дусмых ФУНКII,ИЙ входных н выходных токов и напряжений являются уrол
включения а == ар + ао (ас Уl"ол задержки CCTeCТBeHIiOI"O включения) и уroл
коммутаuии вентилеij ". Если ар независимая переменная. задаваеМё:!Я системой
управления. ("О ао 1'1 ,, функции тока наl"РУЗКИ и параметров цепи коммутации
(эде и liНДУКТ.шных сопротивлеlЩЙ ТЭМ) Выражения ДЛЯ рвсчета входных и
выходных TOI<OB И напряжениА B . питающихся от ИСТО'lflИка о:бесконечнпй. мощ.
HOCTII СМ. В [3]. е опрсделенными допущениями. Ilесущеcrвенно влияющими на "Соч-
ность результатов. эти выражения применимы и для соответствующих расчетов
в автономных системах er ВУ ДПТ, т. е. в етпэ перСМСIIНО-ПОСТОJlННОI"О тока.
При этом удобно представлять дпт в виде наl"руэКИ с эквивалентным переменным
<.'ОпрОТliВJJенисм,
В теории выпрямителей известны режимы прерывиcrых ТОКОВ Н8l"рузки. КОl"ла
ВУ ВКЛЮ<IСН на НCТQЧIIИК с противо эде. В ПВК с ДПТ смешанноrо ИЛII незаВИСИ 4
48
'-1oro возбуждения подобные режимы MorYT иметь место только при малых токах
элеКТрОДБllrателя и уrловых скоростях. БJ1ИЗКИХ К МаксимаЛЫIЫМ, если cro проти
во.эде nреВЫСIП мпювенное значение ф.С\зноii эде ["енератора в момент подачи
управляющеrо сиrнала 118 КОММУ"'JlруеМI>IИ вентиль. Последний откроется с НСКОТО-
рым заШШjlЫШIНIIeJ\! В::=: arcsil1 (ЕдIЕ rт ). ["де Erl1l аМПЛИТУДllое ЗНilЧСliие фазной
эде C1JНXpOlIНOro rellepl:\"fOpll Таи как етnэ имеют замкнутые системы реrуЛИрОliа
(111М 1-1, К81": правило. маКСИМ8ЛЬШ:IЯ уrЛОШ\JI CJ{0POCTb достиrается посредством умень-
llIеНlIЯ маrllИТlюrо потока ДПТ. то рассматриваемый режим М8ЛО8СрОJl'fен. а ero
ВJlJIяние на рilботу ВУ в дальнсilшем Не учитывается.
Рi1ССМОТРИМ СТNЭ nepcмeHHora тона с двумя типами прсобраЗОП2тепеfl час.тасы
(ПЧПТ 11 111 14). ПреобрC'lЗОШ3ТCJ1Ь частоты со звеl-ЮМ ПОС70я.шоrо TOK<I можно пред
СТШШТL> Б виде ПОСЛ ДОВC'lТСЛl,ноii IL{'ПlI ВН Ф АI1 (Ф ИНДУКТIIШIO еМК()СТlIЫЙ
фIIJILoТР; АИ автономный инвер'юр); ro П('реда"roЧllые коэффициенты /lи и 11t paBIIbl
ПрOllзведеНIIЮ соответСТВУIOЩllХ КОSlффициентов ВН и АИ. Если в приводе напряже-
ние реrУJJИРУется не "а заЖИМilХ ("енератора, а управлением В n. необходимо paCCMa
ТРlшать ["llcreMbl ВУ Ф АИ. НалиtJ.ие фliл....Тра в звене постоянноrо тока. tJ.срез
KOIOpwil Зilмыкаe-t.ся ре<lктивная 9нерrИЯ тэд. позволяет пренебрсчь ВЛИЯllИем
9лектромаПIИТIIЫХ процессов в звене Ф АI1 ТЭД .Ia работу выпрямителя и С1lН
1 е: П r :;Н А 1д= а ;: а :н д ::r ь teB ::
дннение 3B HьeB er BH и Ф АИ тэд. из которых послсднее обладаcr детеКПI-
РУIOЩИМli свойствами. Если представить звсно Ф АИ тэд 8 виде наrрузкн
с ЭКВllв..,лентным переменНым сопротивлением. то напряжение и ток er будут опре.-
деляться передаточными коэффиuиентами ВН (аналоrично тому. как и в етт
ПСР{'МNJllо-постоянноrо тока)_ IlреДСТC'lВЛЕ'Н.lе звена Ф А(;! ТЭД зквивалентной
IlаrрузкоИ выпрямителя. в свою очередь. связано с ВЫ"lИслением передаточных коэф"
фициеllТОВ по току 11 IIВПрЯЖСНI1IО инвертора. З.1шисящих от длительности OTKpMroro
СОСТОЯIШЯ тиристора (yrпa От) и yrпa Iюммутации у; соответствующие козффиuи нты
фильтра из рассмотреllИЯ целесообразно исключить. ибо они праКТИ"lескн не зави
сят от наrрузки 11 БЛИЗI{И I( еДl'lllИuе.
ИНВ РТОРIlУIO часть пчпт можно выполнить на ОСНОВС автономных инверторов
тока (АИl1 или напряжения (АИН). Например, nля тяrовых приводов с корико.
заМКI-IУТЫМИ АД преДПОЧТl1ТСЛЫlbl АИН с компенсацией РСВКТИВIЮЙ мощности дви
rателя 38 счет обмена 31 ерrией между фазами и возврата ее в зве.ю IIОСТОЯННОro
тока с ПОМОlllЬЮ ДИОДНоrо обратноrо моста (см rл. б)_ Такие инверторы работают
обычно с уrлами от == 120. 150, 180°, их передаточный коэффициент по напряжению
праКТIltJ.ССКИ постоянен во всем диапазоне измснения частоты и наrрузки. а пере.
ДЗТО<lныii КOSIффициент по току обратно пропорционален ко.эффиuненту мощности
АД. Следопательно, для приводов с инверторами напряжения и асинхронными
двиrателями представление звена Ф АИН АД в виде зквивментно&:i наrрузкн
с переменным сопротивлеllием прввомерно.
ПреобраЗ0ватели частоты с непосредственной СВJI3ЬЮ, примеllиемые с етпэ.
J,юrут иметь раЗllые схемы силовой части и системы управления: 18 вентипьные
нулевые, 3б вентипьныс с искусственнпr\ или естествеННllоА коммутацией, с nporpaMM.
IIЫМ упрввлеНltем или управлеНИем с ПОСТОЯНIIЫМ уrлом <Хр_ Однако процессы.
протекающие D них и влияющие на передаТОЧllые коэффиuиеНТI.! /lи и h, по всем
диапаЗOllе изменеllИЯ "Jастпты 11 н.аrрузки, ООУCJIОНЛСllbl ОДНИМI'I и теми жр факто-
рами_
Наиболее полно перечисленным требованиям 110 сравнительной простоте, на-
дежности и устойчивости ФУНКI1ИОНИРОВВIIИЯ В широком диапазоне реrулирования
частоты напряжения при возможных ЗНВ"IИТельных I1ЗМ енениях наrрузки удовлетво-
ряет 3б венти.nЬНLoIii НПЧ с естественной КОММУТВll.иеii и раздельным питани м фаз
АД. Лреnбр.азоваТeJIЬ частоты 3Toro типа может быть представлен для каЖдОЙ фазы
АД системой двух ВУ, один из которых формирует положительную, друrой отри-
uзтельную ПОЛУВОJlНЫ фаЗlюrо напряжения. Кривая 9Тоrn НC'lпряжеllИЯ состоит 1'13
ПOnУВОJ]Н фазных эде ["енератора. "JИСЛО которых пропорципнапьно отношению
'1,1/1' ("де '1. и,. частотЫ тока статора er и АД. В отличие {JТ ВУ 8 НПЧ наряду
1 r еЯ:I I ь; :о е:о М:;;а ак р е и V:;(=::lи ес: I =; ТОК
Длительность I-11l8ерТОрноrо режима и, следовательно, зна"1СНИЯ yrJloB и VII зави
СJlТ от коэффициента мощности двиrателя. ТяrОВI>IЙ АД работает в етпэ, как
49
Основиая из иих СИИЖенне отдаваемой в силовую цепь СТПЭ мощ
ности в процессе работы ТЭД ПВК, причем измеиеиие выходных пара
метров ТАБ является нелинейной функцией режимов наrрузкн элек-
тродвиrателей. Последнее значительно усложияет расчет тяrовых ха-
рактеристик СТПЭ.
Применеиие Toro или иноrо типа ЭУ обусловливает и соответствую-
щнй выбор определяющеrо критерия, позволяющеrо иаиболее полно
отразить специфические особенности и возможности используемой
энерrоустаиовки и в известиой степени уровень ее техническоrо совер-
шенства.
Уравнение мощностноrо баланса источников эиерrии и ее потре-
бителей в СТПЭ имеет вид
kэу т к
L РЭ>l Р./('1"'l.) + tJ.Рстпэ + Р в . о , (2.1)
I I
rде kЭ>I количество ЭУ на электромобиле; Рэ> мощность еДИНIIЧ-
ной ЭУ; tJ.Рстпэ суммариые потери в crПЭ; Р в . о мощность, рас-
ходуемая иа вспомоrательные нужды электромобиля и привода.
Современные электромобили нмеют, как правило, одиу ЭУ. Тоrда
из (2.1) при kЭ>l 1 получим мощность ЭУ, отводимую на тяrу:
РЭ>lсв m.P,J('1o'1.) + tJ.Р стпэ . (2.2)
Напрнмер, для привода постоянноrо тока с ТЭП выраженне (2.2)
принимает вид
"
Р СН == Pr/1Ir == тl(PK!rJl:. J
I
(2.3)
rде qr количество reHepaтopoB, приводимых во вращение ДВС; Р,
мощность тяrовос'J reHepaтopa.
Энерrетическая Р2а"изация соотнош ния (2.3) может быть следую-
щей: q, т. каждый ТЭД питается от отдельноrо reHe,JaTOpJ; q,
m./(2k"..) каждый reHepJТOp питает k." пар ТЭД (k"" 1,2,3, ...;
k M . K ';;; т./2); q, I один reHepaTop питает все ТЭД, т. е.
Р,'В P,/Тj, mKPJ'1 . (2.4)
Виешняя характеристика ЭУ в общем виде может быть записаиа
системой уравнений
Иэ> ИЭ>l. (/Э>, () dUЭ>I (/э);, 1); }
dUЭ>I (1Э>I, () дUЭ>I (t)/д/Э>I + дИэ); (/Э>I)/дt. (2.5)
Введение переменных /Э> И t в систему уравненнй (2.5) позволяет
учитывать взаимовлнянне режимов наrружения ЭУ и измеиение Иа
чальиоro уровня запасенной энерrии. Особенности пополнения, пре
образования и расхода энерrии в конкретной ЭУ требуют примеllения
тех или ииых rраничных условий для члеиов в правых частях урав-
иений (2.5).
52 expert22 для http://rutracker.ora
2.2. Топливные энсрrоустаиовки
Для ТЭУ система уравнения (2.5) имеет вид
иэ I (Iэ , t) сопst; дИэ (Iэ )lдt о; дИэ (t)lдlэ cOllSI; }
/Э':I Е IlЭVМIIН; IЭУf<\:lI,I;:]; t Е (t шJч ; t ofil. (2.6)
('Д lнач. [1(05:1 моменты времени начала и шшнчання работы пвк при
IIитании оТ ЭУ; СИмlJUЛ "Е» означает интервал изменеиия параметров.
Предельная внещняя характеРllстика ТЭП оБУСЛОlJленв rЛавНЫМ
образом удельным расходом топлива, переrрузочной способностью
ДВС и параметрами rеНБратора. Вследствие низкой переrрузочиой спо-
собности ДВС ЗавИсимость И, (/,) БЛО13l<а к характеристике постоян-
("твз МОЩНОСТII, Т. е.
Ртэп (q, макс) Р, И,I,. "=,,const, (2.7)
l'IIe Р ТЭll выходиая мощность ТЭП; при наличии reHepaтopa перемеа-
lIoro тока в (2.7) следует учитывать число фаз reHepaTopa т. и коэф-
фrщиент мощности )(,.
На рис. 2.1 представлеиы предельная (Р, Р,..) и частичная (Р,
, Р,,) внешине характеристикн ТЭП, а на рис. 2.2 зависимости
1', (/,). Предельная характеристика cooТl.eтcTByeT удельиому расходу
'11JIIЛНва qT== Цт.макс. а частИчная qT== qT' < Цт.макс, Здесь н далее пара
м,'тры предельной характеристики имеют индекс «пред», а частичиой
Iшдекс «1». J\.арактеристики, соответствующие реализации частичной
МОЩНОСТИ две. обеспечиваются ({ан изменением подачи топлива, таи
11 рсrулировзнием тока возбуждения reHepaтopa I p.r. Значения 1 r MI'KCf.
'..MIIIIf. Ur.М8кСi. U r . Mltнl MorYT быть меньше или равны значеНIIЯМ
'.,"',lll,c.npeA.l r.МИlt.преДI Ur.MaKc.npeA. Ur.мин.nреДI ЧТО обусловлено лишь
ЩIIIIIЯТОЙ систеМой автоматическоrо реrулироваиия СТПЭ.
ClleTeMY уравнеинй (2.6) для ТЭП можно записать в виде
И,,, (1" t) const; дИ, (I,.)lдt о; дИ, (t)lдl, const; }
1, Е [/,..,".; I,...."c]; t Е [/.,,; /,,".1. (2.8)
ФУlIкциоиальная связь между параметрами И" 1" / предельиой
1lII"Шllеii характеристики ТЭП представлеиа в трехмериом прастраист
"1'1 ш....ояиий на рис, 2.3 поверхностью АlliJ'JВна...Dна...LНiI...LкоиDконВконАкон_
1IIIIII'IIXllOCТb А Iнu..Вlна...Dlна...LllUJчLIК(Jt!DIКОНВ'IoIОIIА IKOH характеризует COOT
U1'Il'ТIIУlOщие связи параметров ЧастИЧНЫХ внешних характеристи({.
11 :-JY с электрохимическими rеиераторами, состоящими, например,
111 r'aI'щ>ей топливиых элемеитов (БТЭ), внешняя характеристика
//,., . (1""" qT) имеет падающий характер, причем значение динами-
IIJJI'IIIIIII сопротивления обусловливается удельным расходом peareH
11111 1I'IJIIJшва qT и окислителя qOKI если ЭТО ие I<ИСЛОРОД воздуха) и pea
111"V"M"ii мощностью иа ведущих колесах. В рабочем днапазоие тока
II"II'V 11<11 lотэ Е [Jвтэм..; Iвтэм""с] виешияя характеристика ЭУ ЭТQrо
1111111 М"",,'Т быть аппроксимироваиа уравнением
И 6тэ И 6ТЗ , (q,.) , ",/6ТЭ, (2.9)
r/lll 111.,.." (//.,) напряжеиие ЗУ при 1 6 [э о; r., коэффициеит жест-
MIA'III 11II"Шllей характеристики ЭУ. определяемый динамическим
53
и,
1I r. Ma/{c.пp A
D
и,мйкс;.
Ут; NUlf.пpeA
Ur./1l1иi
lr.MfJH-[ IrNlIН.Пр д
Рис. 2.1. СемсflСТВд DНСШН1IХ характе-
ристик эл.еКТрОМ8ШIfЮЮI'О сснератора
с реrУЛЯ70РОМ:
P r . H > Pri
и,
L Haq
Р,
Pr.H
!r.ниl/.пр д !r.M3A-с. п реll
l'MVHi Ir.MOI!:cl /,
Рис. 2.2. Характеристики Р. (/r)
энсрrоусr3НОВКII с rсnлозлеК"fрll1.Jе-
СКИМ преоl5разователс.'I'1
А хон
Рис. 2.3. Пространство состояний Рис. 2.4. Внешние характеристики энерrоус.
энерrоусr8НQВКИ с теПJlоэ ']ектриче- тановки с ТОПЛИВНЫМИ элементами
СЮ!М преобразователer...1
сопротивлением и соответствующий удельному расходу топлива qT'
Указанные характеристики представлеиы на рис. 2.4 кривыми D,B,
(предельная qT qT,MaKc) И D 2 B 2 (частичная qT qT' < QT.MaKc).
Чтобы исключить превышение допустимой наrрузки на едииичный
элемеит БТЭ и вместе с тем обеспечить необходимый диапазон изме-
иения тока lыэ. применяют последовательно-параллельиое переклю-
чение элементов или их rрупп. Тоrда если ЭУ содержит Bcero n эле-
ментов, то виешние хараК1'СРИСТИКИ DIB, и D 2 B 2 (рис. 2.4) соответ-
ствуют их последовательному соединению: U втэ uыэ1"1 (JвТЗ,Qт), а
характернстики DзВ з (предельная. QT QT.M.KC) и D.B. (частичиая,
QT < QT.MaKc) параллельному соединению элемеитов в т ветвей с
n/т последовательно В(\Jlючеиными элементами в каждой ветви: UВТЭ ::::::
UВТЗ(,,/т) (/втэ. QT)' В этом случае внешиие характеристики ЭУ. со.
стоящей из топливных элементов U вrэ (/ыэ. QT' n, т). записываются
уравнениями:
54
ml
М,
М,
I6r3NIIH{пJmI 1613
JEТJNIiH(пJ IsrJMoK&(п} 16тана/(&(tl/тl
Рис 2.5. Характеристики Р БТЭ (1 БТЭ)
IIIсрrОУСТ3ИОВКII с ТОПЛИВНЫМИ эле.\lен-
там"
и нз
А кон
Рис. 2.6. Пространство состояний
9нерrоустаНQВКИ с топливными эле-
ментами
ДЛЯ "ривых D,B, и D 2 B 2
U ВТЭ UВТЭln, nU ТЭ ' (/втэ, qT) ,.т/втэ;
Е [lтэ мин; lТЭNаксj;
U втэ UВТЭln) Е [о; nUэт NИ..];
дЛЯ "р ивых D.B3 И D .в.
n n дU тэ
U втэ UВТЭln/т, т UТЭО (/втэ. q.) т д/ТЭ Iвтэ;
lвтэ == т/тз Е (т/тз мнн; тJтэ макс];
Uвтэ == UВТЭlщтJ Е [о; -itt UТЭм1!н (qT)l; /БТЭ == т/тз макс,
"(" lI,э, I тэ иапряжеиие и то" единичиоro элемеНТа при удельиом
)1'11' 'ШД топлива QT'
1 "'JII' переключение осуществляется во время работы, то предель-
11.111 11 частичная внешние характеристики изображаются кривыми
",/I,IJ,I/"A и D2B2Q2B.A.
11.. I'"с. 2.5 представлены зависимости РВТЭ(/ВТЭ) энерrоустановки
I IIIII,IIIIIIIIЫМИ :темеиТаМИ. Здесь кривые N 1 M 11 N 2 M 2 соответствуют
',II'"'""I'"сти"ам D,B" D 2 B 2 на рис. 2.4; прямые М'М2 и М.М. суть
11111 llllllt'IIШl МОЩНОСТИ В ФУНКЦИИ QT' n, т. При перекпючении элемен.
'11" Ilш'ледовательноrо На параплельное соединеиие кривые
N,",'i,M", N,M2K,M. (рис. 2.5) соответствуют внешиим характери-
1'111"'1'1 tJ,/!/J,B з , D,B,Q,B. (см. рис. 2.4).
tJl IIII1lIЮllальная СНЯЗЬ в БТЭ между параметрамн U'>ТЭ, I втэ , t
NlI " IVIIII\'II с/т:::::::' Чт.макс И Чт < Чт.макс изображается поверхностями
"""'III"'II '1IIIщf)IКUНВlконАКОfl и АН81JВ2НClчD2НCI...D2кuиВ2КQнАКQН В трехмерном
11,,",'1111111""1''''' "ОСТОЯIШЙ (рис. 2.6). Для этих связей также справедли-
... I"'IIIOIII""IIIЛ (2.6).
Iвтэ IтэЕ }
(2.10)
/втэ == [тз макс;
(2.11)
55
Таким образом. независимо от вида преобразоваНIIЙ энерпlИ в ТЭУ
их онешние характеРИСТИКII И ЗУ (/ зу ) 11 зависнмосТII РЭУ (/зу) Bapь
ируют только с Ilзменением Ш:l.раметров управления. а IIменно: QT'
In.r n ТЭП. Чт (IIЛII чoJ. N. 111 В БТЭ; в интервале токов иаrрузки
lэ.... Е [(); Iэ"," мi1кс 1 D течение Rремени t Е [t H ",,,; t KOH 1 Rce оrраничения Вllеш
ннх характеристик QCтаЮТСfl неизменными. т. е. они инварнаllТНЫ КО-
лпчеству запасенной или пзрасходоваиной энерrии.
2.3. Аккумуляторные
энерrоустановки
К 9ЛСКТРОХИМllЧеским аккумуляторным батареям в С1ТIЭ предъяв
ляют ряд ТRебований. Они должны быть B3pЫВO И пожаробезопаспы
ми. npOCTblMl1 в обслуживании. механически ПРОЧНЫМII. высокО"'
надежlIыII.. IIметь мннимальные массоrабаРllтные и стонмостные
поквзатели. высокиi, срок службы и хранения. малое внутреннее
сопротивленпе. широкий диапазон рабочих температур. ВЫСОКУЮ
удельную Эllерrоемкость. мннимальный саморазряд. высокий КПП
заряда и разряда. минимум токснчных rвзовыделеннй и др.
Тяroвые аККУМУJJяторные батареи весьма сложная 9JIектрохимичеСК8Я си
creM8 с непрерывно меняющимися параметрами. За период разряда аЮ{УМУJJЯТОРОВ
в них происходит распад исходных и образование Iювыx химических соединений,
:; ac.rrt : : ф;:. :=:а,в;: = е и:м: .аэ я Э е : :
ры и пр_
В УСо10ВJlЯХ эксплуатации в СТflЭ Т АВ ра(:ютают в неУСТ8НОВIIВШIIХСЯ ПрерЫВИС
тых реЖIIМ8Х разряда (а при наличии реКУllеР8ТИВIJоrо торможения и кра'ТJЮ"
временных подзарядов) с изменяющимся зна 1 lением раэрядноro (эаРЯДIIОro) 'Тока.
В связи с пим аналитические выражения. связыБющllеe парамстры Т АВ (.сок. вре.
мя разряда. eмl{()CТb. напряжение б8тареи и др.). наА7И весьма сложно; их можно
получить только для конкретных типов аККУМУJJЯТОРОВ и определеннЫХ режимов и
УСЛОВIIЙ их работы в неудобноА для практическоro применения форме. Лоэтому дЛЯ
ТАЕ целесообразно ПOJ]ьзоваться схемой замсщения и rрафичес.кими зависимостями.
Наllбо.пее общеА является СХЕма замещения Т АВ. ПОl<азанная на рис_ 2.7. а.
rДе Е тлв ЭДС Т АВ. изменяющаяся В функцни степени разряженности aI<KYMY
ЛЯторОD Qp; Ro аl<ТИDНое СОПРОТllВление Т АВ. зависящее от степени разряжен
ност" Qp аККУМ}'JlЯТОРОВ " температуры 3JlЕКТРOJJита t; !.тАВ сооственная ИНДУI<
TllВHOCТb Т АВ. имеющая тенденцию 1< СНllжению при Бысокочаcтmных ИМП}'JJI.сных
реЖ1Iмах р8зряда вследСТВИЕ nOBepxlloCTHoro эффекта; RtCt. .... RmC m цепи.
характеризующие ЭДС поляризаЦИIl аl{КУМУЛЯТОРОВ и ее изменение (значение ЭДС
зависит от степени разряжеНlIОСТИ Т АВ 11 температуры электролита. а характер
и СКОрОСТЬ ее изменеНllЯ от тока i TAB ); Rp СОПрОТIIIЗJIеllие. характеризующее
процесс саМVРi1ЗРЯда аЮ{УМУJJЯТОРОВ и зависящее ar БрСМeJlИ разряда. температуры
,меl<ТРОЛlIта и срока службы аКI{УМУЛЯТОРОБ. Пользоваться такоil схемой весьма
трудно. 110 ЮI ее ()СlюваЮIИ можно определить расчетную схему замещеНIIЯ 6атарен
для I<аждпr., xapaKTepHoro режима разрЯда.
Электродвижущаяся CllJJa ТАВ большинства IIЗВСС':ТНЫХ элеКТрОХИМичесКJIХ
аккумуJJЯТОРОВ Ile зависит от температуры электролита 11 окружающеЙ среды и за
время ПО 'ШOl-О разряда батареи снижается Ila 1O 15 % от начальной ВСJIIIЧIIIIЫ.
Так как при проеКТИРОВ3Н1IИ СТПЭ МОЖНО )'СТ8НОВIIТЬ. К31{ое значеНие Е тАв (Mi1KCU
М8JlЬНое. МИНlIмальное и пр.) является определЯЮЩIIМ для выбора параметров
5IJlеl{трооБОРУДОВ3I1ИJ\ ТЯJ-ОВOI"О ПрИ130да. то за ЭДС батареи следует IфllНЯ7Ь et' фllК
СJlрОШ111.Н(){' значеlше. соответствующее расчетном}' реЖIIМУ. это положеllие отно-
СИ1СJj также к ВlIутреннему 8КТIIВIЮМУ сопрО'rИВJIеlШЮ Ro.
56
Значением Ro в ряде CJlучаеВ Rp
МОЖtю пренебре'lf. BВlIДY erOMaJ1OC a
ти (0.7. 1O 3........з 10-------3 ОМ Н8 3JIe f R, R m
мент). Однако, есЛlf СОПрОПIВЛеНJlе ТАБ Ro L ТАБ
наrРУЗКlI СOllзмериl\tо IIЛИ меньше...... C 1 С т .
a T T J (TgH e= 7 = ; IO Е ТАБ R ТАБ r
: % r;цll ::СД:;I I +
ТАВ СОПРОТllвление Ru увеличивает- Rr)
ся с Dозр стаНllем степени разря ЕТАБ Ro L ТАБ
:; ; : II lжением TeM Сп +
В IIМnУЛЬСНОМ режмме Т АВ Е ТАБ
Ь n :;Ь: Д: :Ов:;: : +
СОПрОТllDл еНllе. модуль KOT OpOro
ZTAB ,/ R Б+(ХLТАВ ' .12) Fllc. 2.7. cx : e ; JВЫX aI<I\YMY
:;. R:::;,, :: ; ':KT::: ;:f. , ji; = i: :gf Ё :: i
ПрО7ив.пеllИЯ ТАЕ,
ИНДУI<Тlшн()е COnpOТIIВJI€Hlle обусловлено reoMcтplleil ТАЕ и nростраНСТDеlIllOН
()ри€нтаПlll'fl ТOI<опроводящих 9JJE'МeJ.ITOB, обраЗУЮЩII3< контуры с IIIfДУКт(IВНQCiЬЮ
O.2 I MI<rH на OДlIН 9лемеН1 Емк0С7НО(> СОПраПlВJIеНllе опредеЛllСТСЯ npOll( aMII
ПО '1ЯРllзаIЩll 9JIeKTpOJIIITa. naдCНlle напряжения на СОПРОТIIJJ.l1еШIИ Rrr. === Ri
I
на3ЫБается ЭДС поляризации. состаВJlЯющеil 3 IO % (Jf Е тАв - Вр мя полноrо
УСТВlIоnлеЮIЯ ЭДС Щ1JIяризаЦJIИ ДОСТИI'ает несКOJIЫ<ИХ десятков секунд. ОднаlЮ
практически прм токах Т АВ свыше 200 А уже через 1 с отклонение ЭДС lIолярмза
UIШ от УСТВНОВИDшеl"ОСЯ ЗllаqеШIЯ не IIревышает 3 5 %.
Следует УЧlrn.m.зТt, ЯВJIеlше IlellpepblBHoro саморазряда ТАВ. происходящеro
DCJIеДСiВllе выдеЛеНия IШCJIорода на положитe.nьном 9J1eKTpOne и из за КОllечноl'O
3Нi!lJенllЯ сопрОТМВJlеНllЯ IIЗOnЯЦIIII. За первые сутки хранения в заряжеllllОМ СОСТОil
IIIIИ npll температуре окружающей среды 20 (>С за clJeт саморазряда запасенная э"ер
ПIЯ ТАЕ уменьШа я nриблllзитеJlI.JНО на 5 %. npll двJ1ыlйшемM храllении скорость
самораЗрЯД 1 падает_
ТаЮIМ обраЗ0М. ЗIШЯ значеНllЯ и диапазоны изменеlШЯ парамеТРОБ общей схемы
ЭilмещеlШЯ ТАБ 11 допуская степень разряженности 11 теМllературу ЭJlектрOJlJlта по.
СТОЯННЫМИ ДJlJ! каждою характеРIЮI"() реЖilМВ. можно выбрать расчетllУЮ схему
замещения (рис. 2.7,6-.......z). Так. npll иепрерьmном токе ТАВ с неизменным или ПJli'lВ--
110 меняющимся знаlJением uеJlесooGразно пользоваться сх мои plIC. 2.7.6. IIpll JIM
II)'ЛЬСНQМ р.'ЖJlме cxeMoii plIC. 2.7. в, Имп}'льсное реl)'ЛJlрОБЭНllе напряжеlilfЯ
(jilтзреи и ВIU1lОчеllllе на ее Выходе сrлаЖIlВающеrо фllлыра ПО3ВОЛЯет доби'rься п 'шв-
IlOro изменеШIЯ Уока ТАВ. СОlIзмерllмоrо с BpeMelleм устаноВJI€НИЯ ЭДС 110ЛЯрll
:ШЦИJ.!. что дает возможность ПРllмеllИТЬ схему рис. 2.7.2.
ДЛЯ ТАЕ НЮlболее важными являются внешние характерИСТIIК1I
V ТАБ (/ТАБ) при различных зпачениях степенизаряженности Q (рис. 2.8).
:пll характеРИСТIIКИ KOHKpeTlloro тнпа ТАЕ не завИСЯТ m режима
рllзряда. Энерrия, отдаваемая ТАЕ, напротив, обусловлена режимами
рнзряда. OrношеНllе полезной энерrии А тАБnол , отданной батарееЙ за
;U1я ;з :: t ряда. к начальному запасу энерrии АТАБн.н есть
'lJТАБр АТАБпол/АТАБна. 1 liАтАБ/АТАБн>.. (2.13)
111" liАТАБ потери энерrии иа внутреннем сопротивлении батареи.
57
и 7А6 ,8
40 -
20 О
1 7A6J A
Рис.т :; Ш72ЭЖН fЯУ ТИКИ
Р : :рНа:;и ре.
Рис. 2.9. Зависимости МОЩНОСТИ ОТ
тока ТАБ типа 72ЭЖНТ-160У2 при
различной степени разряженности
20
/6
12
Полезная мощность батареи Р ТАБ является функцней разрядноrо
тока и формы ero кривой, степени разряжеНlЮСТИ, температуры элек-
ТРOJlнта и определяется выраженнем
Р ТАБ ЕТАБiТАБ RТАвi АБ. (2.14)
На рнс. 2.9 представлены зависимостн Р ТАБ (/ТАВ) при разлнчной
,тепенн заряженности для ТАВ тнпа 72ЭЖНТ-160У2. Дифференци-
руя (2.14) и приравнивая результат нулю, получим предельный мак-
симальный пусковой ток, соответствующий наибольшей мощности Р ты ;,
которая обусловливает динамическне показатели электромобиля:
[ТАБ ".КС о;;;; Е;АВ NНK/(2RTABNНKC)' (2.15)
Так как по мере разряда батареи уменьшается ЭДС и возрастает
внутреинее соnротивдение, ТО максимальный пусковой ТОК следует вы-
ЧIIСЛЯТЬ для Q 20 -;-- 25 %. Например, для батареи указаииоrо типа
максимальнЫй пусковой ток не должен превышать 420 А.
Для внешннх характернстик АЭУ с электрохимическимн аккумуля-
торамн система уравиеннй (2.5) нмеет в правой части члены, прнн-
цнпнально отличные от (2.6):
UTAвo(ITAB, t) var; дUТАБ ([ТАв)/дt:/= о; дUтАв(t)/дIТАВ var; }
[ТАБЕ[/ТАБ"нк; [ТАБNНК.]; tE[t K ..; t KOH ]' (2.16)
Такнм образом, при измеиении разрядноrо тока [ТАБ Е [ITAB мкн;
[ТАЬ","с] в течение времени tE[t H ..; t KOK ] виешНие характеристики ТАБ
представляют собой функцию двух персменных, т. е. UТАБ (/ТАВ, t).
Если заданы максимальный ТОК J т АВ I.ШJ<С И минимально допустимое
для данноrо типа Т АВ напряжеиие разряда U ТАБ мнн, то можно найти
и фактическое время t KOH t OH' соответствующее этому режиму. Про-
странство состояний Т АВ на рис. 2.10 оrраиичеио плоскостями
Dнn..TQD vlj, Вtw..SВ: щl , TSB OHD"QIiQ, DНВ<jВЫ.l"SТ' nроходяшими через
линии, соответствующие зиачениям [ТЫ3 == /ТАБ мин, [ТАЕ == /ТАБ МДi\С,
5
иТI\П ::::= U ТАБ MIIH, t::::= t НаЧ1 а также
IIUneрхностью DН<JчВначВ \ОнDКОI1D:iOН'
Каждое сечение этой поверхиости
ПЛОСТНQСТЯ lИ, параллельными
D 1,11 " TQD""rJHI определяет изменение
lIапряжеиия разряда во времени при
I1el\OTopbIX токах /ТАБi == сопst.
Запас энерrии, обеспечивающий
fie:< подзаряд"и ТАБ работу ПВК в
течеиие времени t Е [tН<lЧ; t l (OI1] при из-
менении разрядноrо тока [ТА" Е
Е I'тлв мин; J ТАБ макс], опрсделяется
1I IIpUCTpaHCтвe состОЯниИ объемом, Pl[C. 2.10. Пространство l'OCTOSltlllli
: ;: оск ::че: по== : энерrоуcrUн : у К;t: lмичеСI(IJ lll
I )IШ'IПUl}'IВ;ШIIDI,онD Оt). Эиерrию определяют по формуле
А ТАБ 'т UТАБ (1) iТАБ (1) dl.
'на.
(2.17)
При [ТАБ const
Il\rJH
АТАБ [ТАБ S UТАБ (1) dl.
'иа..
IIОСI<lJЛЬКУ зависимость U ТАБ (lТАБ. 1) описывает семейство кривых
1""I)Jlща ТАБ, ее мощность есть функция не только ТО"а наrрузки, но
11 1I\I<'ме"ш\я функция, обусловлеииая степеиью разряженности, кото-
"У'" можио оцеиИ'lЪ по отдаваемой эиерrии или по емкости ТАБ.
1I""II1I1ЯЯ характеристика Т АБ в момеит времени 1 1, описывает-
(')1 УР:ШШ'IIШIМII
/1, дI, 11-, Лl,Нi r д; (I;) [ТАП; }
UТЛJjllj =---= U ТЛШ1 I rдi (t 1 ) !'I'АБlI; t Е [t нач ; tl{OH].
I'JI" UТАШJ< условное иапряжеиие Т АБ при лииейной аппроксимации
IIIl1'ШlIсii характеристики и иулевом токс; rAf(I,) ;:: (I;) коэф-
v О,ач V о' : р И: Т р :ОСТ ;
ИОН ,
В на вующий полному внутренне-
N в' динамическо сопротив-
,ан Окон лению Т АБ в момеит време-
ни tt; UТАБlll JTABli иа.
пряженне и ток разряда в
точке VкривойD1iа'.JVD rJLiD"он
И кривой V N на развер-
нутых коордияатиых плос-
костях UтАБОI и UтАБOIТдБ
(2.18)
":1,,,,
'''''I'J
',Ап
... I 'A HaKC 1 ТАЕ нин О tl/P ti t KoH
IJII\-, 2.11. Внешние характеристики энерrоуста-
110111<11 с электрохимическими аккумуляторами и
1111IЩ,'ИМОСТИ их напряжения от времени разряда
59
(рис. 2.11). Значение Т д ' В 9ТОТ момент определяется при построении
разрядных кривых ИтлБ(I), соответствующих тока'l /ТАЬ.,,", consl и
lТАБ МНН == солst (кривые DIНlчVD:".IuнDкон 1-1 ВиачNВ он). Координаты точек
V и N виешней характеристики Т АБ в момент времени 1, можно иай-
ти, если провести в пространстве состояний (рис. 2. \О) через точку
I [, сопв! плоскость, параллельную осям координат ИТАБ и /ТАБ.
например ПЛОСКОСТЬ DU8чВt1iJ.IJSТ.
!i 2.4. Комбинироваиные
энерrоустановкн
Внешияя характеристика комбииированиой 9нерrоустаиовки с пер-
вым сочетанием источников 9иерrни (см. rл. 1), коrда используют два
различных тнпа ТАБ, обусловлена их свойствами и представляет собой
нелинейную функцию наrрузки ТЭД и времеии работы привода в ре-
жимах тяrи и рекуперативноrо торможения. Поэтому определяющим
критерием при оценке СТПЭ с подобной 9нерrоустановкой остается
обеспечение максималыюrо пробеrа 9ЛектромоБИJIЯ при иаиболее pa
циональном использовании запасеиной энерrни. В КЭУ СО вторым соче-
танием источников, rде пусковой источник Т АБ, а тяrовый теп-
Л09лектрический преобразователь, аккумуляториая батарея работает
иепродолжительиое время, имеет сравиительио небольшой заПас 9Hep
rии и обеспечивает в основном требуемую дннамику разrона 9Лектро-
мобиля, а ero общий пробеr за транспортный цикл осуществляется за
счет эиерrии ТЭП, у Koтoporo способы ПОПOJIнения запаса 9нерrии (топ-
лива) и влияиие режимов на виешиие характеристики не ЯВляются on
ределяющими показателями.. Иначе: внешние характеристнки КЭУ
обусловлены нан типом применяемых ИСТОЧНИКОВ и ИХ режимами в те.
чеиие траиспортиоrо цикла электромобиля. так и соответствующим
сочетанием свойств и характеристик каждоrо нз них.
Внешние характеристики двух указаиных типов КЭУ приведены иа
рис. 2.12 и 2.13 (для упрощеиия характеристики ТАБ поКазаны
линейными). Аналитически их МОЖНО записать уравнениями ви"
да (2.5):
И Э 1l1 ИЭllOl (/Эlll, 11) dИ Э1l1 (/Эlll. 11); I
dИЭ1l1 (/Э1l1, 1,) дИЭ1l1 (1 1 )/д/ Эll + дИ Э1l1 (/Эlll)/дl;
Иэ"" ИЭ1I02(/Э1l2, 1.) dИЭ1l2(/Э1l2. t.); r (2.19)
dИ э "" (/Э1l2. 1.) дИ эll , (1,)/д/Эll + дИ Э1l2 (/Э1l2)/дl;
11 + 1, Т..
rде иидексами 1 и 2 обозначены параметры соответственно nycKoBoro
и тяrовоrо источников КЭУ; Т. время траиспортноrо цикла.
На рис. 2.12 н 2.13 виешиие характеристики Т АБ и КЭУ показаиы
для иачала I н " н конца I"он цикла. В рабочем интервале токов /кэ, Е
Е [lКЭУМIШ; [КЭ" макс] характеристики nYCKoвoro источника А.ВIН<l"Dlиаlj
И АtВlионDtкоu; тяrовых ИСТОЧНИНОВ: аккумулятора А2В2И<J..D2нач И
А.в2,онD 2 ,он. темозлектрическоrо преобразователя A.B,D.. При выборе
Ь()
,
1I(J:JNlIH [891,211ОII
lJ91,2HQ"
PIIC. 2.13, Внешние характеристики
U ЭJl (lэуJ комбинированной знерrоус.
таиовки, использующеft в качестве ПУа
CKOBoro ИСТОЧШlка Т АВ, а 8 качестве
тяrовоrо источника тап, н зависимости
РЗ>l (/З>I)
пусковото источника следует обеспечивать выполнеиие условия
lЭJllмаlo;С > lКЭJl ыо...с; запас по току (/з" IМIIЩ' lКЭJl ...8I<С) должен быть
таким, чтобы Прll пуске электромобиля на зажимах КЭУ было необ.
ходимое иапряжеиие UКЭ>l, соответствующее ординатам точек 81.'"'"
и 81.2"0" (рис. 2.12 и 2.13). Torдa внеШllие характеристики КЭУ
суть кривые АIВI.2на..Д1J8чD2Н11Ч. А]В1,2НUЧСIi8чD2 В Момент t Н8Ч И кривые
А181,2моиСконD2КОН, A 1 B 1 ,'-'KOHC KOН D 2 B момент t KaH .
На рис. 2.12 и 2.13 привсдены а}
также зависимости РЗJ/(/З>I), со. Р,,,,
О1веТСТВУlCщие началу и концу
1'ранспортното цикла.
В С:ТПЭ с КЭУ источники о
ЭШ.'рПIII МOI'ут питать тэд СОВ- r:t:
Mt'CTIIO JlЛИ последовательно. При
,'овместной работе (рис. 2.14, а)
Щ\llН IIЗ источников знерrии (здесь
т:-)п) функционирует непрерыв.
111> при постоянной мощиости re-
IlcpaTopa Pr. Требуемая в тече-
IIIIС времени Т п пуска и разrона -I!,
МШ,СИМ3JIьная МОЩНОСТЬ РКЭ:I мак(
До('тнrается суммированием мощ. r;".,:':
IIIIС'ТИ Pr И разрядной мощности 'J
PIIC. 2.14. Зависимости мощности не- Q. ct-
"(I'(IIИКОВ знерrии КЭУ и скорости ДОИ.
JI f.!IIIHI 3Jlектромобиля от времени в те.
111'1111(' TpallCnOpTHoro цикла при сов-
1Мt'C'11ЮЙ (а) и послеДОВВ7f1ЛЬНОЙ (6) ра.
tioтe ИСТQIIННКОВ
Рис. 2.12. Внешние характеристики
U зу (/эу) комбинированной энсрrоус-
таНQВКИ, состоящей из двух т АБ раз.
личных типов и зависимости Рэу (/ зу)
UЭ!l Р3У
L,
U J !102.
61
аккумуляторной батареи Р1'ЛБ (f),
обеспечивая энерrию А", расхо-
дуемую на разrон электромuбиля
до установнвшейся СIЮрОСТII
V (f) иу,т const. По окuнча-
иии разrонз в момент времени
/ t, ТАБ отключают; поддер-
жание постоянной скорост" ДВII-
жения в течение времени Т уС.
осуществляется за счет части
МОЩIIости reHepaTopa Р,.ует, обус-
ловливая рае ход энерrии Ауе..
В момеит t /2 электромобиль
переводят в режим выбеrа в тече-
иие времени Т". Далее за время
Т. "дет процесс торможения.
Энерr\lЯ А.. р , которую дает reHe-
ратор, расходуется на подзаряд
батареи: за время Туст за счет МОЩНОСТИ Рr_ЗдР == Р,. P r . YCT . а за
время Т. + Т. + То за счет мощности Р,.
Пря последовательной работе источяиков (рис. 2.14, б) в течение
времени Т" работает только ТАБ и при достижении скорости V ye . вклю-
Чают второй источиик, а батарею ОТКJIючают. Мошиость Р, за время
Туе. расходуется как на поддержание заданной скорости, так и на под-
заряд ТАБ, а за время Т.+ Т.+ ТО тольк() на восстановление запа-
са энерrии батареи.
В зависимости от типов применяемых в КЭУ nycKoBoro 11 тяrовоrо
источников, а также от тoro, работают ли ЭТ\l источиики иа ПВК сов-
местно или последовательно, правые части первых четырех уравиений
системы (2.19) в соответствующих интервалах IЭУI Е [JЭУIМ"Н; IЭ>'lмнксl,
t 1 Е [iIHB'l; IIJ<ОИ] и IЭУ2 Е Il ЭУ 2МНН; Iэ '2!>шкс]; 12 Е [t2HB'1; t 2нои ] принимают
вид, определяемый системаМII (2.6) и (2.16), что обусловит, в свою
очередь, сочетание поверхностей при интерпретации рабочеrо состоя-
иия КЭУ в трехмерном пространстве Напрнмер, коrда пусковой (ТАБ)
\1 тяrовый (ТЭП) источннки работают совместно, то для предельной
внешней характеРНСТИКII КЭУ связь между параметрам" Uэу, lэ>., /
соответствует поверхности Sr-Ш\JВ1'IдЧСНllчDнuчLначLlшнD"ОНСКОНВIЮIISКQН
(рис. 2.15). Здесь отрезки А",,"Sнач AKOHSHOH соответствуют напряже-
нию UТАБмин,
и эу
Lf/C'I
А хон
Рис. 2.15. Пространство состояниil КQмби.
НlIрОВВННОЙ ЭliерrоуетаНQВКИ
2.5. Энерrетические и мощностные
пара метры энерrоустановок
Определим основные энерrетические соотношения в силовых цепях
СТПЭ с учетом транспортных режимов работы электромобилей, обору-
дованных различными типами ЭУ.
Все возможные режимы ДБllжения допустимо условно разделить на
две rpYnnbI, одна из которых характеризуется циклнчеСКНМ\I. т. е.
периодическн повторяющимися, режимами, при сущими ЗТЭМ, КЭМ,
62
большинству rэм, а вторая
апериодическими. т. е. случай РаУнакс
иыии сочетаниями режимов, f.PK.MUt(C
описываемых вероятностными
Законами распределения и
присущих rлавиым образом
ЭМПП н в меиьшеЙ степеии
ВЭМ. Однако, иезависимо от
назначения электромобиля и
условий ero эксплуатацин в
теченне общеrо времен н Т..
транспортной работы (цнкла)
система тяrовоro привода pea
ЛIIЗУет слеДУЮЩllе режимы
(""". 2.16) [IJ:
:1) J IНlЖ{'Шlе с pacxoдoвa
11111'111 1;III;lП'1I110ii в ЭУ эиерrии (режимы пуска, разrоиа и устаНОВИВ-
1111'/1"'1 "'''''''''''''11). Режим пуска и разrона характеризуется затратами
"""'1""1111 A,,:I;I "I"'м,, Т" О + 11 для придания электромобилю ускоре.
IIШI (/lJ11I/t/l До I"..хода lIа устаНОВИБШУЮСЯ скорость V yeT . Указанный
IJIJCJI t'('t. Мс)ЖIIIIIJ'IIIС';I"!"I. \'JI<'ДУIOЩИМИЗ8ВИСИМОСТЯМИ:
1111 t111( /)I, 11, 1); }
PI,.II . : JJI( 111(; 1..1111" (1 I ,\,), dVпl/dt, 'Ф],
P,v
Т п
t, Т с,
То,
t,,}"o t s t
Т"'
Рис. 2.16. Зависимости Р (t) .1 V (l) ДЛЯ элект.
ромобилей при движении с периодически по-
вторяюшимися траНСПОрПШМJI иИКЛВМ}J
(2.20)
Ijt" ':::./1. .11 - ('YMM:lIIII;HI МОЩlюt"IЪ IIiI IJРJtУЩIlХ колесах D режнме пусн:а;
(j ,JI 11' М;"'(':'I I'IJУ>Ш'II(JI'О '-)JI( I(ТIJ(Jм()GIIJI)l; (1 I ",) lюэффициент IIнер-
111111 НРНЩillOЩllХt'JI МЖ'С.
I-"ЖIIМ УС'I'ШЮВlшшеися Сl<ОроСТИ VYC"i' при расходе энерrин Аус,. за
11111'0111 Ту"", 1,+ 1, характеризуется уравнеииями
А"т А уот СЕР".уот, 1); }
:ЕР".уот :ЕР" УСТ (О.п.,р, (1 + '1'), 1jJ), (2.21)
1 )[1' /JII \', I . суммарная мощность иа ведущих колесах в устаиовив.
1111'1\1")1 P"')f(IIMe;
,.) 1I111111<Clllle без реалнзации ПВК запасенной энерrии, Данному
1111,IIIIMY "IЮТНt.'ТстВует естественное замедленне электромобиля в про-
1..1."'" Ш,I(jСI'П за время Тв==' [ 2 + t з
':;'; d 10тр, (1 + '1'), 1jJJ; (2.22)
11) lI11I1ЖСШlе с управляемым замедлением dv T ,/d1 за время ТТ 1, +
. '" I\СJ"l'()lюе обеспечивается реrулируемым поrлощением I<мнети-
ЧIII'",,,I\ "'Ш'Р"'''' электромобиля A. 0,".,prl;,/2, rде и т , скорость дви
"' IIIIII 11 "'рмозном режиме, либо в механических тормозных устрой
"fMN . ""(,,, 11 электрических устройствах (электрическое торможение,
UI'vщr"'"II"""'М" переводом ТЭД в rенераторный режим и рассеиваиием
"1 '111'1111111 11 резисторах, подключаемых к эажимам элеКТРОДВllrате-
".n). "111(''', rJIII СТПЭ имеет АЭУ, за счет рекуперативноrо торможе-
63
,-
ния С возвратом части эиер-
rии в накопители (aKKYMY
ляторы).
В качестВе при мера иа
рис. 2.17, а, б пр"ведеиы
усредиеиные rрафики ос.
новных режимов работы
КЭМ и ЭМПП. Следует от.
метить, что зависимости
РЭ (1), :ЕР. (1) и v (1)
(рис. 2.16) достаточно nOk
но характеризуют TpaHC
портный цикл rэм, в час.....
иости электробусов.
Влияние Бсеrо комплек
'са факторов на энерrетиче
ские показателн СТПЭ мож
но учитывать введением в
рассмотрение эксплуатаци
oHHoro (или эиерrетическо
Рис. 2.17. Зависимости :!:Р. (t) и v (t) карьериых ro) КПД '1.., под которым
электромобил n(аJ : де: .;;.о )ей повышен- понимается отношение по.
р лезной эиерrии А тр , реали
зоваиной ПВ К для преодоления электромобилем сил сопротивления
движенню, к общему расходу энерrии А. за транспортиый цикл (1):
.'1
1: "v ДВижение и' ..60Я
EPf(ttJ
ДВиЖf!НIIl! В зооои
БJ
ЕР,ри
ЕР.т
. I1'
v(t)
T yc1J
Т..-:
Т"С1Э' Туи,.
"11 "и "о -'11
'1.. :Е ATP/ Ао I :Е м/:Е Ао,
1 I I I
rде ....А ....Аэ + ....А пш , суммарный расход энерrии на комnеисацию
потерь в ЭУ (....Аэ ) и ПВК (....Апвк) за II ц траиспортых циклов.
Значеиие полезной энерrии за транспортный цикл, равное А тр
Ао + А уст . вычисляют с учетом (2.20) и (2.21).
Составляющие А., ....А э >.. ....А НВк и соответствующий им кпд '1..
изменяются в зависимости от расчетноrо цикла, типа ЗУ и схемы пе
редачи энерrин на ведущие колеса. Для СТПЭ с теплоэлектрическим
преобразователем (см. рис. 1.10) общая потенциальная эиерrня, за-
пасенная в топливе с теплотворной способностью gT и обеспечивающая
работу электромобиля в течение одноrо траиспортноrо цикла,
Ап gTGT'
(2.23)
(2.24)
rде а т масса топлива;
суммарный расход эиерrни на компенсацию потерь в ДВС ....РдВс
и rеиераторе :Е....Р,
n 1п+ Т "'С1
....Аэ 11" I (....РдВс + :Е....Р.) dt; (2.25)
I .
суммарный расход эиерrии на компеисацию потерь в ПВК
т
....АНвк n.)" (....РсАР + :Е....Р + ....Р М . п ) dl, (2.26)
64
тде М САР , ');/!.Р., /!.Р" л соответствеино потери мощиости В САР,
ТЭД и механических передачах (редукторах) пвк.
Для етпэ с батареей топливных элементов (см. рис. 1.15) общая
потенпиальная энерrllЯ, запасенная в виде топлива и окислителя,
А" g,G, + go,G OK . (2.27)
rде gOKJ О ОК окислительная способность и масса окислителя;
суммариый расход энерrин на компенсаuию потерь /!.Р ыэ в БТ"
., lu
/!.Аэу п ц S /!'Рнтэdl. (2.28;
1 "
Затраты энерrии иа кuмnеиса!lИЮ потерь в пвк рассчитывают со.
rласно (2.26)
Для етпэ с электрохимической ТАБ (см. рнс. 1.16) энерrш
Т АБ, определяемая [10 ее заряду в течеиие времеии 1."" мощиостьк
Р ТЛБ 'i8D С кпд 1)ТАБ 'tap,
ATAf) 'iiJ11 == Р ТАЬ '!Jрl: ljр'fjТАБ : p; (2.29:
суммарный расход знерrии на комnеисацию потерь прн разряд!
Т АБ за время То разrона и Т уст установившеrоея движения
r1ц Тп+Т ус '
. /!.АТА" п . S /!'PTABdl. (2.30
I "
Энерrию на компенсаuию потерь в пвк рассчитывают соrласн!
(2.26).
ДЛЯ СТПЭ с КЭУ (см. рнс. 1.18) потеН!lиальная энерrия
А. g,G, + РТАБ ..р/..р'1ТАБ "р; (2.31
суммарный расход эиерrии на компенсацию потерь в КЭУ
');ДА кэ > n Ц I S (/!.Рдвс + ');l1P,)dl + S (ДРдве..р + P,...p)dl +
о h
+ 1 /!.PTAEdl + l. /!.Р ТАЕ ,.pdt J . (2.32
rде /!.Р две и ДРдве.ар потери мощностн в две при работе на тяr)
и подзаряд ТАБ (см. рис. 2.14, б); ');/!.Р., Р,...р то же, в reHepaтope
/!.Р ТАЕ . /!.РТАБ"р ТО же, в ТАБ;
суммарный расход эиертии на компеисацию потерь в пвк
" ц
/!.А пвк nц(/!.А еАР + /!.А. + /!.А м . п ).
I
(2.33
тде суммарные потери В САР
ДА сАр S ДРр[dl + S /!.P p2 dt + S l1P p .. 2 dt; (2.34
u u
8 Н58
б1
10' 10' z
Рис. 2.18. Удельные МОЩНОСТliые н
9lIсрreтическиС' показаТeJlII '5IHeproYCTa
IЮБОК rэм
:: ;::: хаtэ е и 'fэм I ;;: :10 1I
:!iлектр06ус: 4 рвзыздноiA !ilлеКТрОМООIIJIЬ
! t ;!.:
1;P :=Н'::::O K: '::T ::O: " :: rv::":
вые 8ККУNУl1ИТОРЬС 13 1114 ЦIIltИ()В() IJОЭ-
Aywllыe " топливные !ilлеМI!IIТLI; 15 .вJШу
МУI1ЯТОРЫ с орr1l1l111,lССИIIr.1 9Jl1!'(ТРОЛIIТQМ:
16 IIыoKoтellJnepaTypllLIee IIJШУМУЛЯТnР'о1
p;UJYjJ., Br/Kr
10'
б \\
/0'
в
10'
в
l!.Ppl, l!.P p >, l!.P p ..> потери мощ
ности В САР, коща работает CO
ответственно TOJlbKO rlервыЙ IIC
ТОЧНИI< (теПJюэлектрический ar-
peraT), только второЙ ИСТОЧНИК
(электрохимическая ТА Б) и обес
(2.35)
rде };М д(I). };l!.P Pl.2) потери МОЩНОСТИ в ТЭД при работе только от
первоrо и только (1f второто источников;
потери энерrни в механической передаче ПВК
, ,
l!.A M ." J l!.PM.n\dJ + r l!.PM.",dl. (2.36)
выш П::РЭI:е е ; o 9ДI Br/Kr
найти значения эксплуата- б
циониоrо кпд '1),. ДЛЯ 6
СТПЭ электромоБИJIей раэ
JlИЧНorо класса и НаЗНаче-
пия С конкретными расчет
ными циклами трансоорт.
ной работы и определить
PflC. 2.19 Ди:аrраММ8 РЭ'Ууд Х 'O
Х (9эууд) для 9HcproycтalioВOK В
карьерных 9лектромоби.nей:
1 rазотурбllllШ>l.е AI1H,.IITeJlH: 2 1}
диseЛII: 8 тур(Юrelll! р8ТОРЫ: 4
ДJIЗeJlь-rеIIЕрIlТОрЫ: 5 ()rр.llllllче
IIIIЕ по PII ::o ; aCOBЫM 811-
l5б
expert22 ДЛЯ httD://rutracker.ora
удельные параметры ЭУ, имеющих неадекиатные формы запасания и
преобразоваиия энерrии.
ЕCJlИ пренебречь расходом энерrии на вспомоrательные нужды,
то соответственио удельные (иа едииицу массы) мощность и энер
rия ЭУ
Рэv уд :ЕРк/(Оэy'l]зк); (2.37)
Чэv уд " ц Атр/(Оэy'l]эк), (2.38)
rде О"" масса энерrоустаНОDКИ.
РезультаThI расчета удельных мощностных и энерr ческих по-
казателей ЭУ m уравиениям (2.37) и (2.38) с учетом (2.23) (2.36)
для rэм и I(ЭМ предстаDлены на Дllаrраммах, выполненных в лоrа
рифмическом масштабе (рис. 2.18 11 2.19) [11. С целью обеспечения тя
rOBbIx характеристик rэм общеrо назначения и запаса хода зоо
3БО км удельная энерrоемкость их ЭУ должна быть не менее 200 Вт х
)< ч/кr. а маКСlIмальная удельная мощность не ниже 200 BT/Kr.
Дли соmставления приведены требуемые удельные характеристики
rэм (кривые 4 1O) [4, Б] и удельные характеристики источников
ЭИСр"ШI, рассматриваемые как перспектнвные для ЭУ траиспортных
средств (рнс. 2.19).
В.
тяrО8ЫЕ ЭJIЕКТРИЧЕСКИЕ
МАШИНЫ постоянноrо ТОКА
1\ 3.1. Особенности выбора основных
параметрОR тяrОRЫХ 9J1ектрик"еских
машин ПОСТоянноrо тока
Выбор основных параметров тяrовых электрических машин (ТЭМ)
одна из наиболее СЛОЖНЫХ задач, вознииающих в процессе создаНIIЯ
привода НОВЫХ ТИПОВ 3JIектромооилей, осuбеННQ На наЧВJlЫIOМ этапе
разработкн. Для предварительпой компоновки мотор-колеса, оиен-
ки технико экономических ПОИВЗifтелей Ilроеитируемой СТПЭ н caMO
ro электромобиля необходимо иметь данные о rпaBIIblX размерах, Mac
се и К[Щ ТЭД. а если в качестве ЭУ используется ТЭП подобные
данные и электромаШlIнноrо reнерзтора. Эrи IIvказатеЛII электричеСЮIХ
машин определяются неоднозначно If зависят ОТ номиналЬНОЙ МОIЦНО
СТIl. k(J)1 k M . ид.макс.. электромаrнитиых иаrрузок, I"€ОМетрии зубцовоrо
слоя, а у ТЭМ постоянноrо тока от потенuиальнu-коммутаuионных
условий на коллекторе и др.
Важная особенНОСТЬ выбора параметров ТЭМ необходимость ми-
НIfМIIЗВЦИII размеров и массы с одновременным обеспечением достаточно
высоких энерrетических показателей. Однако эти требования весьма
противоречивы. Например, увеличение степени использования aK'fIIB-
НЫХ материалов и перехода на повышенные значения превышения TeM
иературы обмоток ТЭМ приводят к снижению их размеров и массы.
Но вместе с тем падает КПД, вследствие чеrо уменьшаются реалнзуе
мая на тяrу MOlI1HOCTh и производительность элситромобиля ИзменеНlIе
ряда параметров (в первую очередь Ид.,,""с.) неодинаково влияет на
размеры" массу ТЭД и reHepaTopoB Есл" размеры reHepaTopa мини-
мальны, коrда ид.",ZlКС. :..-:::: 1, и Р8СТУТ С увеличеиием максимальноrо
напряжения, то для заданноrо k., размеры ТЭД наибольшие при низ.
ких значениях U Д.МВКС+-
Приведенные примеры показывают, что выбор желательных (или
требуемых) параметров " показателей ТЭМ с "рименением известных
метQДОВ, предусматрУ.ваЮЩIIХ их дerальныli 3JIектромаrнитный расчет,
связан с проработкой значительноrо числа вар"антов. Основная труд-
ность заключается в том, что на начальном этапе проектирования
обычно неизвестио значение переДВТQчноrо отношения i n механическоЙ
передачи (редуктора) ПВК, которое варьируется в широких пределах
в зависнмости от класса электромобиля н ero lIазначеИI-1Я Б ('ною оче-
peДl" передаточное отношенне редуктора связано с параметрамн ТЭД-
68
Сказанное выше обусловливает необходимость выработки нескол""
К() ИНоrо по QТНОШСШIЮ К общепринятому подхода 11 ИСПOJlьзоваНltя
меТОДIIIШ. позволяющей с достаточной для инженерных расчетов точ
нос'rbЮ определять значения rлавных размеров, массы, кrщ электри
ческих машин в СТПЭ на основе обобщениых КОНСТРУК'i1IВНЫХ пока
зателеii ТЭМ. а также учитывать взаимосвязь между их парзметрами.
УСПiНUБленную теорией и праитикой fяrОБоrо электромашинострuе-
ния НаЙденные таким образом данные MorYT являться ИСХОДНЫМИ для
lюслсдующеrо рабочеrо проектирования тэд и ("снераторов.
Рассматриваемый ПОДХОД IIаиболее целесообразен ПрlIмешпельно
к ТЭJ\.\ ПОСТQЯНI-Iоrо тока, ибо именно ДЛЯ них ОН в достаточноiI степе-
НII yHIIBepC8J1eH, т. е. может быть использован как ДЛЯ дПТ I T8J( 11
дпя rпт 11 апробирован при проеК'i1IроваНlIII следующих ТЭМ, ис
ПОJlьзуемых в электромоБИJlЯХ:
ШП мощностью 20 800 кВт с простой петлевой или волновой (с
ОДНOIштковыми секциями) обмоткой якоря, четырехполюсные (до
400 кВт) и шестиполюсные (более 400 кВт), и д . м .. е ,;;:; 1000 В;
rпт мощностью 400........воо кВт с простой петлевой обмоткой якоря,
шестиполюсные. с частотой вращения 150 2100 об/мин, предназна
ченные ДЛЯ безредукторноrо сочленеиия с дизелями, Ur.макс I(ЮО В.
Основываясь на закономерностях, присущих вообще электрическим
машннам постоянноrо тока, рассматриваемую далее методику с некоторы.
ми уточнениями можно исrlOльзовать ДЛЯ машин, МОЩIIОСТь, напряжение.
частаrа вращения которых изменяются в весьма широком диапазоне.
Размеры, масса 11 кпд ТЭМ функции rJlaBHblX размеров якоря.
Т. е. диаметра D я 11 длины lя. ИЗJlаrая вопросы, связанные с их нахож.
деНllем, будем иметь в виду, что тяrовые элеКТРОДВllI'атели и ('eHepaTO
ры проектируются как предельно использованные электрические Ma
шины с целью снижения их размеров 11 массы. ПрlI этом наибольшее
значенне реализуемой ТЭМ мощностн оrраничено допустимой JlllllеЙной
cKopoc.Tыo якоря Vя.доn, ДОПУСТI.JМЫМИ значениями MaKCIIM8J1bHUrO Ha
пряжения между соседНIIМИ КОЛJlекторными ПJlастинами U".AOI' и peaK
mвноЙ эде коммутации Е р . доп , а также предеJIЬНЫМИ IIJIИ бл1JЗКИМII к
ним значениями 9лектромаrнитных иаrрузок. Б СБОЮ очередь, величи
ну U и . ДОr1 устанаDЛИВ8107 по условиям стойкости дпт к образованию
кpyroBoro оrня, а предеJlьные электромаrни.rпые наrрузки по дo
пустимому превышеншо температуры обмотки я}\оря и noтенциально
коммутационным УСJlОВИЯМ на КОЛJlекторе.
Б расчет считаем ИЗЕестными V J1 ДОП, и И.ДOII, E p . A1m , кратность макси.
мальной УrJЮБОЙ ClЮрОСТII llfJ), номинальную P A . 1r И расчemую PA.paC<j
мощности Ш1Т. мощности при Ы д === blд."ш...с В режиме ТЯПI Р'[ и 9.пек
чшqескоrо торможения Р,О, которые должен обеспечить элек-rpОДВllrа
тель. Действительно, kfJ), Рд..н, РО определяются параметрами заданной
тяrовоЙ характеРИСТIIКИ элек-rpомоБИJlН (см. pllC. 1.21): если ПВК
проеКТ(IРyюrcн с постоянным передаточным ()'пюшением i п =:;: const. то
k,,) == k r == V"'iшсfV II ;
Pд F.V./('1I1BK'1.);
Р. F"",.V....,/('1ПВI<'1.).
(3.1)
(3.2)
(3.3)
69
Расчетиая МОЩНОСТЬ электродвиrателя также определяется ЭКСПJlУ-
атационными показателями электромобиля. Из 11.12), (З.l) н IЗ.2)
Рд.",,', F.v.k,.l('I)nBK'I).) F"v M .. r /('I)nBK1Jк). IЗ.4)
е друrой стороны, МОЩНОСТЬ PA.PHC>j связана с rлаВНЫМIi размерами
якоря и 3JIектромаrнитными наrрузками соотиошеннем
Рд.рас'! == lXл пА1IВli1JVн_",акспDяlя, (3.5)
rAe !Хл.п кoэфfJициент полюеноrо перекрытия; A II , В lJи линейная На-
rрузка якоря и маrнитная индукция в воздушиом зазоре в номиналь-
НОМ режиме; Vя.м.вкс линейная скорость якоря при максимальной yr-
ловой скорости.
Мощность Р.. вычисляют в процессе тяrовых расчетов. Макси.
маJlьная мощность Рю (Р v < Р д . и ), соответствующая {а)д.макс,
Р. a.n A.Bo.V..M..cnD.l./k",. (З.6)
При одной и той же расчетной мощности ДПТ их размеры и масса
MorYT быть различными в зависимости от степени использования aK
тивных материалов электрической машины; чем эта степень выше, тем
меньше размеры и масса электродвиrателя при равной расчетной мощ-
ности. Этот показатель можно охарактеризовать коэфф.щиентом ис.
ПОJlЬ30ваНия активной поверхности якоря
К. nan.nA.Bo.,v........ (З.7)
Из (З.6) и (З.7) получим
Р..ркс. K.D.l.. (З.8)
Наиболее напряженным по потенциально-коммутационным ус.
ловиям является режим ДПТ с реализацией требуемоrо значения мощ-
ности при (од макс, коrда реактивная эде и максимальНое напряжение
между коллекторными пластинами достиrают наибольших значений.
В данном случае их рассчитывают по формулам
Ер 21.A,.w c v.. M . кc (р/а) "};л/(и д.....с. . 108); (3.9)
и. 21.B."k.v...... c (р/а) Ф"".. (З.IO)
rAe W c число витков в секции обмотки якоря; Р число пар полю
сов; а Число пар параллельных ветвей (2а 2р У простой петле-
вой обмотки. 2а 2 у простой волновой обмотки); "};л проводи-
масть потока рассеяния на единицу длины активНой части якоря; kJl
коэффициент искажения поля за счет реакции якоря (k. 1,0 7 [,1
У ДПТ с компенсационной обмоткой, k. 2 у некомпенсированиых
ДПТ).
ДЛя высокоиспользованных ДПТ приннмают нредельно допусти-
мые значения V -ДОП == 35 ....;-... 40 В; ЕР.Д()[I == 7,5 ....;-... В,5 В; V я . ДОП == 65 +
7 70 MIc. Последнее обусловлено тем, что допустимая линейная ско-
рость на поверхности коллектора обычно не превышает 5 55 м/с,
а отношение диаметра коллектора к диаметру якоря. как правило,
составляет O,82 O,85.
Совместное решение (З.5), (З.6), (З.9) и (З.Ю) дает трансценден....
ное уравнение относительио D.. которое с учетом Ер Ер.доп, и.
70
== иl( €Iп имеет вИD
4Р д.р<1с.,Рv . 1O " (пап "':! АIIВ би
Ер_допUlt.допD UJck",D. (р/а)?
A'IO-'
JZ
. (3.11)
Z
Ниже ПОJ<ззаflU. ЧТО Ан и B tJlJ заВИСЯ7
от D., вследствие чеrо уравнение (3.11) /6
рационально решать rрафоанаЛИТllче.
ским методом. IIредстаnим (3.11) СJlедую- В
щим образом 161:
'Р. (па" ")' A"B.,,/lw.k.I:1.(p/a)'1; (3.12)
!;,. 4Рцр",',Р.. IО.....()/(Е.4ю"u..дvпD;).
(3.13)
Точка пересечення кривых 'Р д (D.) и
.: ) iiJI .ловливаer: искомый диамer:р 60
Функции Oд (D.), 1;. (D.) и коэффици-
ент К., определяемый формулой (3.7), ВО
назовем обобщенныJ!u конструктивными
:: : з J ет ; вО; :,ч: : K.'IO- Вт/,,'
I!ОЙ стороны, в (3.7), (3.12), (3.13) входят Рис. (l1 B ::;;:: rl!f.) .
внутренние пара метры ДПТ, а с дру.
rой парйметры. связаННые с ЭКСПJIуатаuнонными показателями элект-
ромоби.пя.
На рис. 3.1 представлены зависимосm 'Р д (D.) и К. (D.) тяrовоrо
ДПТ с k" 3,5; U Д... C. 1,4; Vh " 65 м!с: Ер доп В,5 В:
U.. lЮп 35 В; 2р 4; 2а 2р; k. 2.
Более полно зависимосm Ф. (D.) и К. (D.) для различных значе.
ний k(,). и д-мзкс.. VЯ..f>IЗКС И предельнorо превышения температуры меди
обмотки якоря над температурой окружающей среды е.._, пред ИРИБеде.
ны в [7].
Таким образом. принимая известнымн параметры k{M Рд.РЗС'Ч' Pv
(или Pтv), обсуловленные требуемой тяrовой или тормозной характе-
ристикой злектромобиля, задаваясь велнчиной ем Н.пред и вычислив по
(3.13) функцию 1;д (D.), наносим полученные значения 1;. (D.) на кри-
вую завиенмости Ф (D.) (рис. 3.1), тем самым rрафически определяя ис-
комый диаметр якоря ДПТ. Далее, окруrлив ero до ближайшеrостаи-
дартнorо значения, по rрафику К. (D.) находим показатель К., а за-
тем по (3.В) длину якоря:
1. po...c./(K.D.). (3.14)
В соответствии с рекомендациями [21 целесообразно обеспечmь
пыполиение условия
11' I./D. 1,10 +- 1,15. (3.15)
. Выполнение электрических машин с меньшим днамer:ром и большей
д.rIНI!Ой, т. е. БОльшим коэффициентом Р' по сравнению с (3.15),
71
СНllжает коммутационную устоi'llШВОСТЬ и ухудшает потеНЦ1lаЛЫlые
условия на КОЛJlеI<торе. Очевидно. что если в режиме злектрическоrо
торможения при Vя.М<lИС требуется реализация МОIЦНОСТИ Рто.' > pv.
ТО В (3.13) вместо р. необходимо подставнть значеиие р..,.
Зная диаметр якоря, можно определнть ДОПУСТlJмую максимаJlЬНУЮ
и номинаJlЬНУЮ yrJloBbIe скоростн ДПТ, макснмаJlЬНую и номинаJlЬНУЮ
частоты вращения и по (1.4) передаточное отношение редуктора
ПВК:
(Од.макс === 2VJl.1I0п/Dя;
(О.ц." == (од MtII(c/k ;
nд.макс == 6О(Од.макd(2л;);
Il д . п == nд.t.,аl(С/k liJ ;
i n == R.!fJД.М8КС/ V М8КС-
(3.16)
(3.17)
(3.18)
(3.19)
(3.20)
ДJlIIНу И наружный диаметр корпуса рассчитывают по фОрМУJlам,
ПQлученным на основе аН8JlИза соотношсний между rлаВНЫМJI разме
рами дпт электромобилсй. тепловозов 11 подвижноrо состава rорол.
скоro электротранспорта:
1. 1,7(1. + D"Ip);
D.""" 1,6D.,
.'Де 1. и D. длина и диаметр якоря. м.
l\\accy дпт (Kr), имеющих КРУ"JlУЮ станину с числом ПOJl.осов
2" 4, 2р 6. а также ид..."с 750 -7- 1000 В. ВbI'IIIСЛЯЮТ ПО змПI.'
рической фОРМУJlе, ПOJIученной на основе обобщения искомых парамет.
ров серийно выпускаемых ТЭМ постоянноrо rOKa д.ля электромобllJlей:
Од (62 78,5/(D. 1- 1,32»)(D.I.lp)'f.. 10" (3.23)
Следовательно. ие ПРОllЗВОДЯ деТШlьноru электромаrШ'ffi1Ш'О pac
IIeTB дпт. при извесТНых rлавных размерах якоря находим близкие
к МllИимаJlЬНЫМ размеры и массу элеКТРОДБиrаТeJIЯ, ero максимальную
и номинальную уrловые СКОрОСПJ 11 передаточное отношение ;111 позво
Jlяющие выбрать КllнемаТllче('кую схему 11 конструкцию ПВI(.
точним некоторые особенности paC'IeTa анаJlоrИЧI-lЫХ параметроо
ITIT. Размеры и масса rПТ заВIIСЯТ от р,,_р,с", уrJlОВОЙ CKOpOCТII со.
ЧJlсненноrо с ним двс и KpaTHOCTl1 максимаЛЫЮI"t) тока.
В ОТJlнчие от дпт у reHepaTopa lIаllБОJlьшая реаКТ'lВпа>J эде Ер
IIмеет место в режиме отсеЧЮI по току (УIl8СТОИ А В преД€.fJЬНОЙ Вllеш
ней характеристики на рис. 2.1). а наибольшее значение напряжеШIЯ
и" в точке D. Поэтому У rПТ допускаются БOJIe€ высокие значеНIIЯ
E 1 ). чем у злектродвиrаТeJIеi'i: Ер.ДОII == 12 ....;-- 14 В. JI..ля данных реЖIIМОВ
Ер 21.AHwcv. ...". (р/а) ,.J,._."", . 10 ; (3.24)
и" 2l.B."k.v. ....", (р/а) и, ,",,,c.. (3.25)
НоминаJlьная и расчетная мощности rПТ. выраженные через па.
раметры собственно reHepaTopa,
P r . H == о.ЩIАIIВбnVн.r.lвкспDяlя ="" КяDяl я ;
Pr.pac", == о.n.пАIIВtJИVJi.NlJКспDя'яU,.м8КС..
72
(3.21)
(3.22)
(3.26)
(3.27)
Совместно решая (3.24) (3.27), '1',(0.)./0-'
получим обобщенные КОНСТРУКТИВ. O
ные показатели rпт для rрафоаиа-
литическоrо определения fJl8nHblX 32
размеров ero "'<оря [7J:
', ("а л . л )2 А..Во./[wоk.. л(р/а)21; 2
(3.28) /6
tr:::;;;: 4Рr р.1СчРr..нll.М8КС. Х
Х 10 б/(Ер доли..долv;.). 13.29)
по которым D.I И lя находят спосо
бом. flllалоrичным приведеНlIОМУ
для дпт.
Иа рис. 3.2 представлены расчет. ао
ные зависимости "Ф, (D.) и 1(. (D.)
тяrОВhIХ тт с и r .максе ::::: и Д.М]JI(С 8 === "О
1,4; 1,.....со 1 л . м ",0, 2,5;
Vя маl>С == 6() м/с; Е р . доn == 12 В; 50
и."ол 30 В; 2р 6; 2а 2р;
k. 1,5; 11' 0,65. 60
Длину и наружный диаметр кор-
пуса rпт вычисляют по эмпирнче. 70
СКИМ зависимостям
1. 2,1 (1. + 0,9D./p); (3.30) Хв'/О-', вт/м>
D. "'" (1,50"," 1,55) D.. (3.31) Рис. 8.2. Зависимости 1jJ,(D.! и K.ID.!
Массу rпт рассчитывают по тяrовоrо rпт
(3.23) либо по формуле
О, kr(Р,..!l,.и,кс.7<»r...)'I., (3.32)
rде kr (0,94 "'" 0,68) Ю' (большее значение k. относится к сущест-
вующим электротехническим материалам. меньшее к перСlIектив
НЫМ); р r.1I номинальная MOIUНOCTb reHepaTopa. кБт; (01".11 НОМИ
нальная уrловая скорость, C l.
Из (3.32) CJlедует, что для уменьшения массы rпт целесообразно
повышать номинальную yrловую скорость rеиератора (О,..Н_ ПО уелО""
БИЯМ рациональной компоновки энерrетической установки еежела
тельно выбирать равиоЙ номинальноЙ уrловоЙ скорости две для их
безредукторноrо сочленения. Принимая данный принцип компоновки
опреде.ляЮlI1ИМ. важно учитывать оrраничения. накладьшаемые на
(J}r.tI С возрастанием мощности rпт в связи с возможиым ухудшением
коммутацин:
(Ы"').aKc (1.3"," 1,4) Irf'/P,....
13.33)
Приведенная выше последовательность нахождения rлавных разме.-
ров якоря и маССOI.абарнтных показателеЙ ТЭМ постоянноrо тока обус-
ловлнвает необходимость оперироваTh обобщенными КОНСТРУКТИВНЫМИ
показателями "ф (D.), ь (D.) и 1(. (D.). Принципиально возможно их
73
приближенные значения получить на осиове данных выпускаемых
ТЭМ различиой мощности. Однако такой подход не позволяет прово-
дить вариантные расче"Ь! дли определения рациональных значений
параметров и показателей конкретных ТЭМ при различных значениях
k ш . U Д .JJ.8ИС.' lA.M8KC., ем.н.пред и др.
3.2. Расчет электромаrнитных
наrрузок и КПД электрических машин
предельной мощностн
Тяrовые электрические машины постояниоrо тока. выполненные
с предельными допустимыми значениями Ан, ВtJИ. V я . макс , fi.P' и к . Ha
зывают машинами предельной мощности. Для таких ТЭМ кроме
обобщенных конструктивных показателей должны быть рассмотрены за-
висимости, связывающие энерrетические показатели ДПТ и rПТ с их
параметрами, с учетом принятых предельных значенИЙ превышення
температуры меди обмоток якоря над температурой окружающей сре-
ДЬ!, устанавливаемых в соответствии с классом наrревостойкости изо-
ляции. Кроме Toro, при определении допустимых значений электромаr-
ии-rных наrрузок (линейиой наrрузки якоря и маrнитной индукции
в воздушном зазоре) следует исходить из Toro, что rеометрия зубцовоrо
слоя якоря должна быть оптимальной или близкой к ней и ПОЗВО.1ЯТЬ
реализовывать максимально возможную мощность, оrраничиваемую
и к дол и Е р . дол .
В последующем будем иметь в виду, ЧТО конструктивно якорь ТЭМ,
как правило, выполняют с двухслойной обмоткой, расположенноЙ в
OrnpbIТbIX прямоуrольиых пазах, и что охлаждение ТЭМ воздушное,
а вентиляция параллельная, независимая.
Запишем основные уравнения дли определении злектромаrнитных
наrрузок и уточним пределы изменеиия ряда параметров, ВЛI1ЯЮIЦIIХ
на выбор А. и В б .:
А. J!(AJ.). 200h п (1 )(O,95 2h п .lD. b.,/t'); (3.34)
8б. kcB.. (0,95 2h" .IDО Ь. з /t'), (3.35)
rAe (AJ 0)0 тепловая наrрузка якоря в номинальиом режиме; J."
номинальная плотность тока в обмотке якоря, А/мм'; h п высота про-
водника в пазу, см; Ь,,, толщина корпусной изоляции по шириие
паза на две стороны, см; h п . я высота паза якоря, см; пазовый
коэффициент; t' зубцовое деление по окружности якоря, см; kc
коэффициеит, УЧИТbIвающий заполнение пакета якоря сталью; В""
маrнитная индукция в ножке зубца в номинальном режиме, Тл (для
ДПТ маrннтную индукцию принимают равной максимальному зна-
чению BZM8KC::::= 2,2 ..-:-- 2,3 Т л; дальнейшее повышеиие B ZМ1JKC нерацио-
нальио во избежаиие роста потерь в стали). Для rПТ индукция В..
=== BZM8KC/ и l' .макс..
Толщина корпусной изоляции Ь". зависит ar ее типа и маКСlIмаль-
иоrо напряжения ТЭМ. В частности, при И д . мякс 750 +- 1000 В для
корпусной изоляции обычиых типов (слюдинит, стеклолеита) Ь.,
74
Z,rозы
20
0,2 O,J 0,11 0,5 0,5 Ер. 1-1
PII-':. З.З. Зависимости числа пазов
якоря ДПТ при 2р 4:
I ПО AilНilblM Ls]: 2 усреД.lеЮlilЯ
З.ШltСIIМОСТЬ для ряда 'lяrОElЫХ ДПТ;
: ОПТIIМClЛЫlые ЗШlчення
Ь""MM
60
"О 2 1
20 0,2 O,J o/f 0,5 0,6 О.. м
PIIC, 3.4. ЗЮШСИМОСТJI rлуби.
ны паза якоря ДПТ:
1 усреДIIСННilЯ зависимость
ДJlЯ пяди тяrовы'( ДПТ; 2 ПО
данным r8J: 3 nПТИМlIльные
значения
0,20 -7- 0,25 см, а для изоляции на основе ПОЛИИJ.lидных пленок
Ь" 0,10 -7- 0,12 см.
Высота проводника в пазу при двухслойной обмотке
h n 0,5 (h n . n Ькп! (Ь", + b ,J, (3.36)
rде ь.л высота КJIина для крепления обмотки, см; Ь з "'" 0,02 -7- 0,03
толщина изоляции собственно проводника на две стороны, см.
Высота КJIииа в зависимостн от днаметра якоря выбирается равной
0.4 O,6 см. Меньшее значение Ь ил coarBeTcTByeT О н 0,25 -7- 0,30 м.
Пазовый коэффициент, равный отношению ширины зубца в ножке
к активной иrnрине зубцовоrо деления по дну пазов, значmельно влии-
ет на произведение АнВ б .:
(t. Ьп.н)/(t. Ь,), (3.37)
rде t э зубцовое деление по дну пазов; Ьп,я ширина паза;
Ь, "'" Ь.. + O,05t' (3.38)
полная толщина изоляции по шириие паза.
Максимум произведения А.В б " имеет место при Е 0,667; OTКJID-
Ilспие А.В б . от маКСИJ.lальноrо значения незначительно при Е 0,5 +
-:- 0,8. В частности, у существующих ТЭМ Е 0,6 -7- 0,64.
Зубцовое деление по окружности якоря
t' nDH/Z, (3.39)
I'Д(' Z число пазов якоря, можно
IIIII'IТИ, пользуясь rрафиками рис. 3.3
:I./i. Однако в связи с тем, что rлуби-
1111 IIIIЗS и зубцовое деление якоря для
111111110"0 значеиия диаметра О Н нзме-
11111<"""1 в широких пределах (до 30
411 %). Ilслесообразно определить экс-
трОМllJ'Ыlые значения указаиных пара-
М$tТ11Ш) 111I.tI.'J и t , обеспечивающих MaK
ОМмум /(.'
Z fl 036 ' H
ВО Ь п ..,
ММ
60 60
2
40 40
20 20
0,4 0,5 0,6 0,7 О,В О.,М
Рис. З.5. Усредненные зависимости
числа пазов (1) и rпубины паЗll (2)
якоря rпт при 2р 6
75
а}
кя/;,; Кя/;;
O,Btfttttj o, tttitttj
OJ7 0 ,4 D,Б 0,8 1,0 hп.ll/hпя.зо,70,6 О.В 1,0 ',2 l,LJ 1,6 1,8 ti't;
Рис. З.6. Изменение КоЭФФишtеНПI использовання актиВНОЙ поперХIЮС
ти якоря ЩJИ ОТКJJоне; П :О :;:I1! !i1:Я зубuовоrо деления (б)
б)
КОэффИIlиент полюсноrо перекрытин
а,,,, 1 lOpt'/(пD.). (3.40)
Подставив (3.34), (3.35) в (3.7), из уравненнй aK./ah".. О
и дКя/дi' == О, rде V Я _"'8t!.с == VH_nOII' ПОJ1УЧИМ
ь.. + V IJ., + 2.4пЬ.. (O,95D. 2h" . .J/P I
;
4 (0,95 2h" . .ID.)
. , =-= О.25D я Ь и < .
О.2З8D я 2I1 1Т tl1I + з .Ь"... + Ь Иt + О.5Ь чл >
Индекс «э» здесь и в дальнейшем означает экстремальное значение
параметра.
Решан систему уравненнй (3.41), можно найти зависимости Z.
пD./l; и 11"..., ОТ D. (кривые 3 на рис. 3.3 и 3.4 для 2р 4;
Ь." 0,25 см; Ь , 0,03 см).
Экстремальные значения Z и h".. пр" проектировании ДПТ обычно
Не используются Поэтому, ВЫЧИСЛЯЯ предельные 9лектромаrнитиые
наrрузки ДПТ. целесообразно принимать значения Z и h п . я . определяе
мые усредненными зависимостямн (рис. 3.3 и 3.4), так как КОэффИllИент
использования активной поверхности ЯКОрЯ незначительно отличается
от экстремалыюrо, если h".. (0,8 +- 1,2)/1".... и t' (0,8 +- I,б)t;
(рис. 3.б).
Реактивная ЭДС, существенно влияющая на процессы коммутаIlИИ,
зависит от проводимости потока рассеяния:
.Ел ( о,бh".. + '.ыл + 2,5. 1(Jl> а )
== AJtPJCVH Р J.LOI
(3.41)
(3.42)
rде
Ь". "[(1 2h"../D.) (1 ) O,O I + Ь..; (3.43)
lsыл 114't длина вылета лобовой части: "1' полюсное деление:
)!. мапmтная проницаемость воздуха.
Кроме naраметра :Ел реактивная ЭДС обусловлена также значе.
нием напряжения UД_МВI<С.. которое может быть выбрано И3 следую-
щих соображений. Анализ формул \см. (1.5) (1.7)/ показывает.
76
что утловая скорость ТЭД пропорциональна ЭДС и обратно пропор
Циональна маrнитному nOТОКУ. ПоЭ'Юму при неизменной схеме сило
вой цепи СТПЭ, т. е. ОТСУТСТВИИ переключений схемы соединения ЭУ
и ТЭД в тятовом режиме движения электромобиля (что имеет место
в большинстве СТПЭ), пара метр kro при потоке возБУ>IO\ения Ф Д '
const определяется максимальным эначеllием ЭДС или (приблнжеll
но) напряжения ид.макс.. а если и д == c()nst значением (J)AVc. ===
== Ф.цDi<j)д.tl' На ПрВКТlIке реI'улироввние ПРИnQдав с неизменной cxe
мой СИЛОВОЙ цепи осуществляется квк изменением напряжения и д_,
ТаК и Маrнятноrо поТока а)д.:
kro Uд-м,"е./ФдD.. (3.44)
Обычно ФдD. ;;;. 0,25 7 0,30. Поэтому Н8IIбольшее эначение MaK
Сl1мальноrо напряжения
U Д.мак" (0.25 7 0,30) k.,. (3.45)
Оценку тепловото состояния якоря ТЭМ и выбор на этой основе
допустимото значеНIIЯ удельной тепловой натрузки якоря (А J .)н ИЛII
линейиой натрузки Ан в длительиом режиме ДIlT см. в [81. При этом
рассчитывают среднее значение превышения температуры меди обмот
ки якоря над температурой окружающей среды:
ем . A .. + е., (3.46)
rде e _1I превышение температуры меди обмотки ЯКОРЯ над темпера
турой охла>IO\ающето воздуха; е. среднее превышение температу-
ры охла>IO\ающerо воздуха иад температурой окружающей среnы.
Препышеllие температуры
ем.. (....Р м ..(1 + ai<,/'J..,) + ....P.(l а.к.п.н,)I/(а.К.), (3.47)
тде ....Р м .. и ....Р е потери в меди обмотки и стали якори, Вт; а. коэф-
фициеит теплопередачи, Вт/("С, см'); Ан, удельная теплопровод
IIОСТЬ изоляции обмотки якоря, Вт/("С . см'); К" К., К. nостояниые
коэффициеиты, хараJ<тeризующие поверхность теплоотдачи якоря:
К, (/' + О,5-лd""нт""./l)/р'; К. O,fn/'/(p'I.); }
К. "D. (/. + О,5т) + O,5"d...т Ka .I.; (3.48)
"d.a.т.." 6,7D. 80, (3.49)
rде ткан. dl<8П == 1,5 + 3 см число и диаметр вентиляционных Ka
IlaJЮВ в стальНОМ Шlкете якоря; р' и 't расчетный neриметр ПЗЗ2 дЛЯ
I(линовоrо крепления оБМQТКIJ якоря И полюсное деление:
р' 1.33b". + 211"..; .. "D./(2p). (3.50)
Число каналов в каждом ряду (тК8п/пкоJ. rде п КllЦ ЧИСЛО рядов
.'СIIТИЛЯЦИОННЫХ каналов (n к8н == 1 или 2. реже 31 в зависимости от
L>H)' определяют из условия, чтобы шаr их виешнеrо ряда составлял
(2,5 7 3,0) d""H'
уделыlяя теПЛОПРОВОДIIОСТЬ иэоляции Ан, заБl<СИТ от ее эффектив
К"Й толщнны Ь, и те"лопроводности материала ....:
Л., ..../ь,. (3.51)
17
Расчетное значенне t!., учнтывающее воздушные промежутки меж
ду слоями изоляции, зазоры между катушками якоря и стеНками паза,
существенно ниже коэффициента теплопроводиостн собственно MaTe
риала изоляции [81. Для применяемых изоляциониых материалов в
: e: О=Н 06I и ('р с.ч ) е значеиие t!. 0,0013, для перспек
Коэффициент теплопередачи а. является функцией, эквивалеlfТ
но., скорости v. охлаждающеrо воздуха:
а.",,0,002 + 0,28. 10 v._ (3.52)
В свою очередь, скоро сть v. ЗаВИСИТ от линей ной скорости якоря:
v. Vv +34,4[Q./(D D;)]', (3.53)
rде Q. количество охлаждающеrо воздуха, м 8 /с; D, внутренний
диаметр СТ"dJ}ьноrо пакета, М.
ПО даиным ТЭМ разлн'!иых конструкций установлены эмпириче-
ские зависимости соответственно дЛЯ ДПТ и rПТ:
D A , "" O,286D.; (3.54)
D'i (0,45 -7 0,60) D.. (3.55)
Количество охлаждающеrо воздуха (м 8 /мии) рассчитывают с уче-
том значения е.:
Q. 30!.t!.Р/(у.СД), (3.56)
rде };t!.P суммарные потери машины; C. теплоемкость воздуха,
Дж/(кr . ОС); Y. 1,2 плотность воздуха, кr/м".
Среднее значеиие превышения температуры охлаждающеrо возду
ха ев зависит ar степени вентилированности машины КвеНТI характери.
зующейся количеством воздуха иа 1 кВт потерь в длительном режи
ме; у ТЭМ с независимой вентиляцией рациональное значеиие К.ент
(4 -7 5) 10. M 8 /J])к. В этом случае е. 10 -7 12 'С. Дальнейшее по
вышение степени вентилированности машины нецелесообразно, так
как требуемый расход мощности иа вентиляцию при небольшом YBe
личениИ тока резко возрастает.
Сумма потерь в ТЭМ складывается из потерь в меди t!.P М' стали
6.Рс. добавочных 6.Рдоб. механических 6.Р мех . переходных на коллек..
торе t!.P п и веитиляциоиных t!.P .ен,:
};t!.P t!.p. + t!.Pc + t!.Рдпб + t!.P." + t!.p. + t!.P. e .,. (3.57)
у ДПТ с независимой вентиляцией вентиляционные потери не учи
тываются. Отдельные составляющие потерь ДПТ определяют по сле-
дующим формула.,,:
t!.p. t!.P... + t!.P.. Ao . + t!.P....o + t!.p...;
t!.Pc 2,7 (а,р, + ас..рс..);
t!.Р доб kдобt!.Р с ;
t!.P." О,О02Р o..V./V.. H + 1,6v./ дМ щ;
t!.P. t!.U щ / д ;
6.Р вент ::::;: о,ози .
(3.58)
(3.59)
(3.60)
(3.61)
(3.62)
(3.63)
78
rде 6.P''''.Aon, 6.P\J.K.U, 6.Р м . в потери соответственно в меди обмотки
дополнительных полюсов, в меди компе.нсационной обмотки и в меди
обмотки возбуждения; а" а с .. массы стали зубцов и сердечннка
якоря:
а, 7h"..I. 111 (D" h п ..) ZЬ п ..];
а с ." 221. I(O,5D. h п ..)' O,25D;J;
р" Ре.. удельные потери в стали зубцов и сердечнике якоря:
Р. [(0,044/211) (J)др + (5,61411') «(J)др/100)21 B;'I,;
р" [(0,044/211) ("дР + (5,6/411')((J),.pJ\OO)'] B ;
k доG . коэффщиент добавочных потерь:
k доG "'=' 0,2 + O,I/ .; (3.68)
J щ плотиостьтока под щеткой (J щ . н 10 -7- 12 А/мм'); tJ.U щ 2,5
падение напряжения в щеточном контакте, В.
Маrиитная индукция в зубце якоря на расстоянии ". высоты от
основания и в СПию<е якоря соответственно
(3.64)
(3.65)
(3.66)
(3.67)
BZIJ> == BZ\'81\1' :: (\1 ::::::; ) Ь; я :
В и BbHa.n.n'r/(D. Di 2hп.. l,ззn"..d кан ).
Составляющие потерь в меди ДПТ:
tJ.P".H "'='Рм., (AJ')H 1ID. О. + 1,3"1"); (3.71)
tJ.Р.. доп "'=' 4Рм.допk до nP (А! до.)н"I" (1. + 0,2"1"); (3.72)
tJ.Р м . к . п ",=, 2PM.K.Op(AJ H )H "к.е"l" (1" + 1,1"1"); (3.73)
tJ.P M . H ",=, 2p"..p(AJ B )H k",kу.мн"kнас.нап.п"l" (1. + ann"l") Ид-:;;,,,с., (3.74)
rде Р. удельное сопротивление меди обмоток при ожидаемой темпе-
ратуре; J fI . lI , J Aon . H , JB.tl плотность тока в обмотках якоря, допол
нительных полюсов и обмотке возбуждения в номинальном режиме,
Jд'П'Н 3,0 -7- 3,5 А/мм', J B . H 3,3 +- 3,5 А/мм' (для изоляции кЛас-
са Н); k AolI постоянный коэффициент; 'VK.O степень компенсащш
Iюмпенсациоиной обмоткой реакции якоря; ky.MH" коэффициснт
устойчивости ДПТ при работе с наименьшей степенью возбуждения;
,,"'С.Н коэффициент насыщения мarнитной цепи ДПТ в номинальном
режиме. У ДПТ без компенсацнонной обмотки k доп 1,25; ky.MH"
0,8 -7- 0,9; у ДПТ с компенсационной обмоткой k доп 0,65; k y ми"
0,5 -7- 0,6; ,,".П 0,85 +- 1,10. Коэффициент насыщения ДПТ с нор'
мальным воздушиым зазором может быть приият равным двум.
Чтобы найти механические потери в номинальном режиме, необхо-
димо знать номинальный то" якоря, который предварительно вычис-
JIIIIOT по IjxJрмуле
I д .. "'=' 1,18а "..и"wсА", (3.75)
.'де II".MHH (4,5 -7- 5,0) 10 3 минимальиое по условию выполнимости
КОJlлектора значение коллекторноrо деления, м.
(3.69)
(3.70)
79
а}
?J.. H
0,92
Рис. 3.7. Зависимости ю1д злектродвиrателя
(а) и тенератора (6) от номинальной МОЩНОСТИ
Номинальная лииейная скорость
якоря Рис. 3.8. Схема алrоритма расчета
VЯ,tj === Vя.мзксlkw == fJя.доп/kro. (3.76) показателеА и номинальных Данных
Удельное сопротивление меди об ТЭМ постоинноrо тока
МОТКИ якоря
Р...е Р.... (235 + е.." + 1.00.)/(235 + I.oo.), (3.77)
rде рм..е удельное сопротивление меди обмотки якоря при превы-
шении ее температуры ем.. иад нормированной температурой окружаю-
щей среды I. op . (например, 20 или 40 ОС); Рм..' то же, при температу-
ре t HOPM '
КПД электродвиrателя и rеиератора
'1... Р.../(Р.... + t;p...) (1 + t;p.../p...) l, (3.78)
'1... Р,../(Р,. + 'FДР,..) (1 + t;P,..IP,..) l. (3.791
В качестве примера на рис. 3.7 представлены кривые нзменения
КПД дпт и rпт при различных предельных превышениях температу-
ры обмотки якоря, полученные для тех же условий, что и зависимости
иа рис. 3.1 и 3.2.
Приведенные формулы позволяют, оперируя числовыми значениями
ряда указанных коэффициентон и применян соотношения (3.15)
(3.23), (3.30) (3.33), иа основе выбраиноrо значения D. определить
массоrабаритные и энерrетические показатели тэм, при которых
И., Ео и ем.. не превышают предельных значений и обеспечивается
80
реализация необходимоЙ мощности ТЭМ, а также кратности макси
мальиой уrловой скорости для ДПТ и максимальноrо пусковоrо тока
для rпт.
На рис. 3.8 представлена схема алrоритма 17], дающая возмож.
ность при использоваиии указаниых формул с помощью ЭВМ оиреде
лить показатели 11 иомшшльиые данные ДПТ. Ниже дается раСll1Иф-
роока символов схемы алrоритма, каждый из которых обозиачен uиф-
рой:
1 пуск,
2 ВВОД ИСХОДНЫХ данных: kro. р n'H Pr; (ИЛИ Р TV' если Р TV > P v ). v я . доп - U КАОЛ .
Е р . дол ' О н . aKC' t!.J3'. I3 M1IH . BZMaKC' fВzн}мш,с' l1B ZH ' (BZH)MIiH' 2р. 2а. 1;. Ilc. I[и.
nj,зи. dK<lH' k доб . н . 1)113. Ь;IЗ' b K .. 1 . fАJяJн.Н<JЧ' f). fАJ Я )}1' IАJя)н.кон, (Р М Я Н)Н3<1' l1P"o1.IJ_H'
(рМ.Н ")I\oH' РМ.ДОЛ.Н' P M . 1 ( О.Н' Р М Н н' J ДОП.Н' "Ь.М' IlIlQr;!' "".tJ' kУ.МИНI k нзс . н ' (ФllD,,)"'ИН'
J3 к . ми н' W c . J щ _ lI , I!1U щ , Сп. 6 в . f).. i HOPN ' (6\1.н.прсд)нач' АВ м.я.пред' (6м.я.предJкои'
JA.u. l1h п . я ; ВВОД анапИТJlческих заВИСИJ,юстеfi усредненных функuий h п . я (D я ). Z(D я );
3 (3' : == Р М .II.кс' B zH : == (Rzи)мнкс, ФдD. == (ФдD.JМННI V Я макс === v я . поп ;
4 вычисление lJl по (3.15);
5 Ql1ределение Z, вы....ислеНие l' по (3.39), а л . п по (3.40), D i по (3.54),
(1td'l-Iвтl': Н) ПО (3.50). lJ 'I, (3.76), Ю.пМ8НС по (3.16)1 (JJJl.H по 3.17);
6 определение 11 п . я , вычисление Ь п . JI по (3.43);
7 вычисление В(щ по (3.35), U И по (3.10);
8 иK < u..... дол ;
9 B ZH : == (В ZИ )М81(С l1В zи ;
1O вычисление !:!РС.' по (3.59), /j.Р доб по (3.60), h n по (3.36);
11 (М я). : (М я).....:
12 вычисление Ан по (3.34);
13 Р м . я . Н : == (р",.н н)нач;
14 вычисление 6. Р м.я.н (3.71),I1Рм.доп.н по (3.72). !:J>м.и.о.н по (3.73): и д . м8к с:*
по (3.45), IJ.PM.... по (3.74), [д.. (3.75), IJ.PMex.. по (3.61): IJ.Р п .. по (3.62),
(1:IJ.P). по (3.57), Q. по (3.56), О... по (3.53), "'ин (3.52), р' по (3.50), по (3.50),
Кl' К 2 . КВ ПО (3.48), b l по (3.38). д'нз по (3.51), 6 .II..tI по (3.47). tl м . я . Н1 по (ЗА3).
Рм.я..l по (3.77);
15 Ом.и.пред : == (Ом.и.преД)Н8Ч;
16 Рм.я.н < Рм.я.нI;
17 Р м . я . Н : == P M . Ji . H + l1рм.н.и;
18 Р м . я . н > Рм.я.нl;
19 Рм.я.Н : == Р М . Я . Н 6.Р",.я.и;
20 6 м . я . нJ < 6м.я.пред;
21 (AJ я ).: (АJяJ. + fj. (АJ я ).:
22 Ом.н.в, > Ом.н.пред;
23 (М .)я : (AJ я). IJ. (AJ я).:
24 вычисле..е (1:А). пО (3.42), Е. по (3.9);
25 Е. < Е. доп:
2G hп...: == h п tI Mn.JI;
27 h п яl > O,85h n . H i
28 P': p' IJ.p';
29 вычисление Р vl по (3.6);
30 Pи' <Р и ;
81
ЗI 8м.я.пред: == 8м.я.пред + l18 .я.пред;
32 8",.я.пред < (8м.я.пред)к()н;
33 вычисление п д . макс ПО (3.18). I1ДoIJ по (3.19). ln по (3.20). 11( (3.21). O, по
' ) ы gд П а ( ; ;ь 1f> .П7я.( :В]:. а. пп ' Dt. V я . lI ' Ю д . IР (J)a.M81(t:' п д . и . пд.IЩli<,( ' J n .
h n . JJ , Ь п . Я ' В би ' и к . B ZH ' 6Рс.н, i\P AOG . H . h по (АJя)н. Ан. Рм.я.н' l1Рr.НI.и' l1Рм.доп.н'
l1РМ.К.().И1 АР м . n . н , UДON8J(C.1 [д.н' i\P..1ex.lf" i\P n . tI . 6. Р веllт.lI' (1:l1P)lil QII' VI\.t)' "(.
е l.я.н. Ер. Р vI' 8м.я.пред' 'l'ja;
35 заданные условия не DЫПОJlНЯIОТСЯ;
36 OCTallOB
Соrласно схеме, вначале для определенноrо типа злектроизоляu"он
Horo материanа и заданноrо значения D. устанавливают параметры зуб
LtOBoro слоя якоря t'. hn." и Ь п . я . Затем с учетом оrраничения и к и,(.ДОII
выбирают нндукцию в воздушном зазоре, определяют потер" в стanи
11 добавочиые. Для различных значеНИЙ удельной тепловой наrрузки
якоря рассматривают друrне составляющие потерь электродвнrателя,
количество охлаждающеrо воздуха, ero эквивалентную скорость, IЮЭф-
фициент теплопередачи якоря и, наконец, превышение температуры
меди обмотки якоря е м . я . н . Далее е м . я .. сравнивают с предельным зна.
чением 8м.я.пред.
Значения (AJ.). изменяют до тех пор, пока не будет обеспечено
равеиство е м . я . н == EJм.я.пред. Чтобы ПОЛУЧИ7ь удельное сопротивление
меди обмотки якоря Рм.я 11 В соответствни с <3 м . я .", в схеме алrориl'ма
предусматривают виутренний цикл по Р...... Установив значения (AJ.).
и А. дЛЯ е..... ем".пред, проверяют оrраничение по Ер. Еслн Ер";;
Е р . доп , ТО вычисляют мощность, которая может быть реализована
при выбранных размерах якоря, макснмальную и номинanьную час
таты вращения, длину и диаметр корпуса, массу и КПД ДПТ, а также
передаточное отношение ПВ К. затем необходимые данные выводят на
печать. Если Ер> Е рдоп . то переходят на меньшие значення rлубины
паза (до 0,85 первоначальной величнны). Если реактивная ЭДС OCTa
стея выше допустимой, то переходят к начальиой rлубине паза 11 п . я l.
уменьшают длину якоря и расчет начиная с п. 7 повторяют. Вычис
ления производят до тех пор, пока ие будут удовлетворены условия
<3 м . я . н ==: ем,я.пред н Ер< Е р . доll . В случае невыполнения указаииых yc
ловий необходимо перейти на следующий шаr t.eM...npeo' повторить
расчет сп. 15. Коrда достиrнуто превышение температуры (е"....пред).о..,
а заданные условия не выполняются это означает, что при выбран-
иых D., 1. н параметрах изоляuии невозможно реanизовать требуе-
мую мощность.
Схема алrоритма расчета на ЭВМ аналоrичных данных тяrовых
rПТ практически анanоrИЧНа схеме, показанной на рис. 3.8.
Рассмотренный алrоритм при внесении некоторых дополнений дает
возможность не ТОЛЬКО определять иоминальные данные и поКззателн
ТЭД постоянноrо тока. но и выполнять варианты расчетов с вычисле-
нием зависимостей 11> (D я ) и К. (D.) дЛЯ различных зиачений k""
U Д.макс.. V я . доп . <3м.JI.lJред И друrих параметров. с ПОМОЩЬЮ которых оп-
ределяют днаметр якоря проектируемой электрической машины.
82
!I 3.3. Совместный расчет массо-
rабариrных и энерrетических
показате.nей тяrовых электричеСКИА
машин постояиноrо тока
в настоящее время существует раЗЛllЧl1ЫЙ ПОДХОД к оптимизации массоrабарит-
ных 11 ЭllсрrеТИ1IССКIJХ показателеii Т3М электромобилей. В заВИСIJМОСТИ от класса
элеКТ)Ю1lfобиля. cro назначения, условии эксплуатации, КОМПОНОВОЧНЫХ решений
и друrllХ особенностеЙ на nepnbIl' план ВЫДВl1ПJlQТ обязательное выполнеНllе K3Koro-
либо ОДlшrо или неСКОЛЬКJJХ наиБOJIсе важных требований. Например, для MHoro-
КОЛ&:IILIХ ПОЛI-lОПР"ВОДНЫХ электромоБИJIеii повышенноЙ ПРОХОДИМОСТИ нередко
стар.llrся задача получеНIIЯ минимальных размеров и массы тяrовоrо электр(ю(jорудо
В3Н1IЯ (особенно Т3Д мотор-колес) при приемлемvм значении кпд тяrоВоrQ элеlПрО-
ПрИВОД,<i. В друrих случаях оrовариваются пределы раuиональных значениii MiJCCO'
rабаРПТIIЫХ, СТОИМОСТlIЫХ и Slнерrети'1t'СКИХ показателен СТПЭ электромоБИJIЯ,
УСТНН.ШJIIIШIСМЫХ Щ) результ;э:там анализv существующих аналоrов ИЛН прототипов
И тендеИЦIIП к ИХ совершенствованию
Прll создании тяrовоrо электрооборудования дЛЯ НОБЫХ типов элеКТрОМОUИJIсi\
разработчики вынуждеliЫ оптимизировать Т3М по минимуму суммарных приведен
ных затрат с использованием обобщенных данных по дорожно-эксплуатационным
условиям В реа.пьности конкретная трасса движения электромобиля может не COH
падать с усреднешюй. Например, по мере выработки rлубинз карьера и, следова-
тельно, технолоrнческая трасса леревозки ropHoi'l массы изменяются, что приводит
к отклонению деiiствительной :..ффеIПИВНОСТИ от расчетной. В этих случаях необхо-
димость обеспечения заданной эффективности предопределяет использование опти-
мизированных для усредненной трассы Т3М в реальных дорожных условиях с изме-
нением передаТОЧIlоrо отношения оедуктора пвК, диаметра и rрузолодъемности
шины и др.
Таким образом, любой И3 принципов оптимизации тяrовоrо электропривода
требует взаимосвязанноrо выбора параметров и показателей Т3М (в приводе постоян
HorO тока с ТЭП дпт и rПТ) и в первую очередь установления рациональных
значений максимальноrо напряжения. при котором достиrается минимум суммаре
поА массы тэд и тенератороn. нахождения превышеиия температуры обмоток яко-
ря, ВЛИ8ЮЩИХ на кпд.
ПРОlIллюстрируем сказаНlIое на примере оценки изменения массы дпт мотор-
колес и тяrовоrо rПТ в функции и д.M KC. И 6 м ,я.пред дЛЯ КЭМ rрузоподъемностью
1.' 'f2 ',3 1,lJ..UA.MQKCtl-
Рис. 3.9. Зависимости массы Т3М от относи.
TCJIbHoro значения аик имальноrо напряже-
G,T
2,6
2,4
2,2
2.0 0,87
110 120 /30 /40 8 м .pnред,'С
Рис. 3.10. 3аВИСИАЮСТИ массы и
КПД ТЭМ от превышения темпе-
ратуры меди обмотки якоря
83
75 т (масса rружеl:iоrо эл('ктромобllЛЯ 135 Т) с КOJIt'сной ФОРМУJIOЙ -4 Х 2 и МОIЦНОСТЬЮ
ЛВС, отводимоЙ на тяrу, 735 кВт; Р д . 1i === 250 кВт; /{fi) === 3,65; P r . H == 560 КВТ.
МИI-IИМi1 1ЬНЫИ маrнl1ТНЫЙ поток ДПТ ПРIl маКСltмаJlы\Оi, уrлопоii СIЮрОСТИ,
оrрi1ничиваемыit допустимыми ЭН8ЧСНШ'iМIt и", И Ер. составляет ФдD... Z" 0.3; из
(3.45) Uд.r.шкс. /lfi)ФдD. 1,1. ПОСJJсдуюшее ра('смотрени харllктерllС'IIШ прове.
дем в дшtnа30lit' И Д.MaKC - === 1.1 --+- 1.5
На рис. 3.9 представлены зависш.юсти массы лшераТОрCi 01' ДПТ MOТOIH\OJIcca
Од и суммарноЛ массы силопоrо леК7рооБОРУДОШIllИЯ ОЗ от 8м.JI.пред И И Д.II-1Ш С.
КРШJые ОЗ (Ид.макс.) позволяют найти раuиоиальнае значение максималыюrо IШ
пряжении Ид.макс. === 1.35 + 1,40, при I<OTOpOM ДОСПJrается минимум суммарной
массы ТЭМ. Несмотря На то ЧТО с Бозраспшием И Д.МШ{С 8 01 1,0 до 1.4 массз rПТ
увелJI<JИВ,ается на 35 %, снижение массы К8ждоrо И3 двух ДПТ на 13 % обеспе'ШВ iет
умеllьшение суммарной массы ТЭМ на 4 5 %.
На рис. 3.10 показаны зависимости, цаlОщие возможность оUСНИТЬ IIЗМf'lIеlше
М<iI..:СЫ It кпд ДПТ и rПТ в фуtlКlIИlJ 6"1 Я.пред ДЛЯ и Д.М!lКС. === 1.4 Из рисунка
ВИДНО, что переход EI процессе проектирования ДПТ с 8м.я.пред:=; 120 ос на
8 м .)1.пред === 160 ос ПРlJDОДИТ К снижеш!1O массы двиrателя на lб %. но TOrl1i1 ero
КПД уменьшается На 1,8 %. Для тяrовоrо rПТ ilналоrичньти переход IlОЗIЮJ!JIСТ сни-
зить массу на 13,2 % с одновремеиным уменьшением KI1д на 1.1 %. В СВЯ31t с ЭТИМ
важно опредеЛlJТЬ оптимальное значение 8м.я.пред'
Экстремальные значения параметров электрических маШИll КЭМ rрузоподъем-
ностью 75 т соответствуют UД,МIIКС. == 1.30+ 1,35 и 6м.я.пред == 130 + 140 сс
Таким образом, изложенный здесь метод оптим:изаuионноrо расчета ТЭМ по-
стоянноrо тока электромобилей позволяет установить рациональные значения макси.
M3JltJHoro напряженмя и допустимых превышений температуры меди обмотки якоря,
; ОРпЬ т : а.зависят масса. размеры и КПД тяrопых электрических
3.4. Задачи реrУЛИРО8ания тяrО8ЫХ
электродвиrателеи ПОСТоянноrо тока
Создание систем тяrО80rо привода электромобилей с высокими
ЭlJерrетическими lJоказателями наряду с IJриведенными выше соображе-
ниями по выбору параметров тэм неразрывно связано с их рациональ-
ным управлением.
Как подчеркнвалось ранее, механическая характеристика М ("'д),
ИЛИ В системе относительных единиц М. ("'д.), rде М. MIM.. "'Д'
"'A/"'A." обеспечивающая Выполнение тяrовой характеристики F (v),
является законом реrулирования дпт (это относится к тэд любоrо
типа). Установление рациональиоrо управления электродвиrателем
в стпэ предусматривает определение зависимостей Ид. ("'д.), Ф д . (Ш д .)
или ИД' (/д.), Ф Д ' (/д.), иеобходимых для формирования предельиых
и ЧастИЧНЫХ характеристик М. ("'д.) и наиболее полно отвечающих
весьма протнвореЧИВЫ:l1 требованням миннмуму массы и размеров
ЭУ и дпт, максимуму иХ кпд н др. В свою очередь, получение иско-
мых зависимостей обусловливает взаимосвязанное управление напря-
жение:l1 Ид.. подводимым к дпт, и ero током возбуждения l в . д .
l в . д ll вд .. (маrнитным потоком Ф д '), при этом принципиально воз-
можны следующие варианты: одновременно с увеличеиием напряже.
ния в функции (йД8 сиижают [од.; ток [lJA", снижают, коrда ИД" до-
стиrаетсвоеrо наибольшеrо зНачения Идмакс.. И В дальнейшем поддер-
живается постоянным.
8.1
у ДПТ с одной последовательной обмоткой возбуждения изменение
lп.д. 11, следовательно, ФД. достиrается ИЛИ шуитированием обмuтки
(ее части), или включением на зажимы обмотки реrулятора. Электро
двиrатеЛII смешанноrо возбуждения обычно выполняют с таким СООТ-
НQшеНllе\1 МДС последовательной и незавнсимой обмоток, которое
обеспеЧlIвает требуемое значение klJ) исключительно за счет измеис
инн тока (маrнитноrо потока) независимой обмотки ЭТО дает ВОЗ
можность оrраНIIЧИТЬСЯ одннм, нередко реверсивным, реrулятором
сравнительно небольшой \ЮЩНОСТН. Очевидио, что наиболее просто
управление Ф.о осуществляется в ДПТ независимоrо возбуждеиия.
С целью исключеНИЯ промежуточных выкладок в расчетах упомя
нутых ранее завнснмостей будем оперировать только конечным пара.
метром Маrниl'НЫМ ПОТОКОМ, при '3ТОМ необходимо разrраничиваТЬ
направленное IJзменение ФД. от eCTeCTBeHHoro 38 счет увеличения (СНИ
ження) тока якоря I до в последовательных об\ютках.
Отметнм существенное отличие реrулнровання ДПТ в СТПЭ с раз
пичными типами ЭУ I связанное с выполнением одноrо из ОСНОВНЫХ
требованнй к СТПЭ равенства (с учетом кпд arperaToB силовой це-
пн) мощностей ЭУ и ТЭД. Последнее предусматривает выбор парамет
ров ЭУ в соответствии с соотношениям"
lэу" rпK/.../п K ; (3.80)
И эу " п,Р..., (3.81)
а относительное значеиие максимальноrо напряжеиия ДПТ
Ид.макс", == UЭУМ;JI<.С' == UЭУМ"I...С/UЭ'llНо (3.82)
Если исходить нз необходимости выполнения этих условий, то,
например, в СТПЭ с Т АВ без переключения rpynn аккумуляторных
батарей управление напряжением на выходе ТАБ (входе ДПТ) воз.
можно лишь вниз от номинаЛьноrо значения. так как UЭУМIJКС* ==
== UD,МlЩС.== 1. Тоrда максимальная уrловая скорость (йдмакс должна
реаЛИЗОВblваться при U Д . 11t а номинальная Ы Д . I1 при Ид < и д .... Воз-
можно и друrое решение, коrда ДПТ проектируется на максимальное
напряжение, соответствующее номинальному напряжению ТАБ; но
в обоих случаях недоиспользуется установленная мощность силовоrо
электрооборудовання: в первом случае ДПТ, во втором Т АБ.
Применительно к СТПЭ с ТЭП выражения (3.80) (3.82) справед-
ливы. Важная задача для систем привода с такими ЭУ выбор ра.
Ilиональиоrо соотношения между UA.foliJ.KC. и Фдv., обеспечнвающеrо
заданную кратность максимальной скорости k., в соответствии с (3.45).
Критерием выбора нужных значений и.. моке > И ФДDо может служить
и миннмум суммарной массы ТЭМ, и минимум потерь в них.
Установим рauиональные вариаиты реrулирования ДПТ. в том
числе и по миннмуму потерь, а также пределы отклонений И Д> от экс-
1.ремальных значений, KoriIa потери в ТЭМ практически не отличаются
(Jf минимальных.
Последующее изложение проведем для наиболее распространенных
систем привода СТПЭ с ТЭП. имея в виду плавное управление воз-
буждением ДПТ и обязательное выполнение условия P r > PIд>
consl (см. Э 2.2).
85
!I 3.5. Управлеиие напряжением
и маrниТИым потоком
Как показано выше, выполнение заданной механической xapaKTe
ристики М. ("'д.) требует соrласованноrо управления иапряжением
и маrиитным потоком в функции уrловой скорости ДПТ или ero тока
наrрузки.
Предельиая механическая характеристика (см. рис. 1.22) имеет два
участка, соответствующих режимам работы дпт при М. Мм",«,
IIЛII (J Д" == I д.м;жс.) И P 1A8 == и Д./ Д. == 1. Процесс троrания с МаксИ
маЛьНЫ моментом (максимальным током наrрузки) заканчивается,
Kurдa злектродвиrатель начинает реализовывать полную МОЩНОСТЬ,
отводимую иа тяrу (точка В иа rрафиках, см. рис. 1.22 и 1.23). Даль-
неiiШllii рост уrлово:Й скорости с постоянством реализуемой мощности
P 1Jl * == I оrраничен зНачением Ы Д " == Ыд.мвнс. (точка D на упомянутых
rрафиках) при иекотором моменте М* Мм"".. Если требуемая KpaT
ность k ш имеет зиачительиую величину /lш > 4 7 б, то условие Р'д. 1
может выдерживаться до ffiд< < (J)д-макс.,
Определим искомые зависимости Ид. ("'д.), Фд. (",д.) для дrlТ
последовательноrо возбуждения; затем отметим особениости управле-
ния напряжением и иотоком у ДПТ смешаиноrо и независимоrо воз
буждеиия.
Напряжение на коллекторе
Ид Е д + [д ("2:.R . + "Rовп) + llИ щ , (3.83)
rде , коэффициент реrулирования возбуждеиня; Rовп сопротив-
ление последовательной обмотки.
Пренебреrая значением llИ щ и переходя к относнтельным величи
нам, получим
Ид. а"Фд."'д. + (Ь" + cJl,,) l д ., (3.84)
rде а" Ед.,,/И д .,,; Ь" [д.,,"'ЕRд/И д .,,; с" [д."Rовn/Ид.".
в интервале скоростей О "'д, "'nв. (режим М* Ммаке.) ко-
ЭффИIlиент . 1, а напряжение и маrнитный поток
И д. а"ФдВ,"'дВ. + (Ь" + с..) [ дВ.; Ф д . Ф.. ([ nв.) ФдВ., (3.85)
[де I дВ.. == 1 Д.MёtKC.'
В интервале "'д . "'д. 1 реrулирование ДПТ осуществляет
ся при постоянстве потребляемой мощности P 1n . 1 и коэффициенте
. 1. Ток в этом режиме зависит от уrловой скорости, т. е. [д.
[д. ("'д.), напряжение обратно пропорционально току, а маrнит-
ный поток определяется по иаrрузочным характеристикам
Ид. I{fд.; Ф д _ Ф д . (/д.). (3.86)
Реrулироваиие электродвнrателя иа скоростях "'д. > 1 (с учетом
Р'д. 1) может про изводиться двумя способами:
1) повышением напряжения до значеиия И д . м . ке . С одновремениым
уменьшением коэффициента . от единицы до ..ми" по расчетной про-
rpaMMe, rде ..ми" обусловливает значение Фд. Ф д . МlI ".. В этом слу
чае для интервала 1 < (од. (Од.макс.- получим
Фд< Фд.ф.. [д.); Ид. IIIд.; . (j"([A'}' (3.87)
66
Таблица 3.1
I длт лоследователыюrо ДПТ смешаRноrо возбуждения ДПТ НезаВIIСIf:I.fOrо Е!uзбуждения
ТребоваНIIЯ. об возб)'ЖДСНIIЯ
I условлеНllые за-
скоростей дашюй МСХat\И. 1". I I
'Ческой xapaKтe '}i..Iвнснмости изменен"я аит ЗЗDlIСliмоеТII ИЭl\tенеНtlя 3Р.ВНСJIМОСТИ изменения аит
рliСТJtКОЙ параМетрОБ уп- парамеТРОБ 'Т1 n.арвметров vп
!e: рав- f:: я
леlIIIЯ
M* фп. Фд.маке.пред.; фп. === Фд.макс.пред..; Фд" == Фд.макс_пред*;
== Ммакс.пред. (3в 1; (3B 1; I Б.Д. пред. == 1; I В.Д. == 1 в.д.маКС.лрел*
() < (од. < (ОдВ. (/д. и д . I и д* == аиФд.макс.пред. Х 4 ид. 7
, д.маке_пред.) а.нФд.м.нкс.пред.t:O д . + х (од, + (Ь и + == аtlФД.l\f.ак .пред.О).3.* +
+ (Ь.. + си) 'д.макс.пред. + си) / д.маКС.пред* + (Ь.. + с..) 'д."аке.предо
Фд. Ф д . (,д.);
(ОдВ' < (ОД, < I PIn' 1 (3a 1;
и"о II/n.
I <(Од. < Ф Д ' Ф до !(3а, ,д.);
Pln' I (3" (3B(/Д,);
о) Д.макс. и д . Н/ д'
Ы дВ *, о)д* Ф д . Ф д . (/д.);
P 1n . 1 (3B 1;
blnl. и д . I/'n'
О)дJ* О>д* \ Ф.. Ф.. (и . , " "'I
P 1n . I (од.);
О)д.макс* и д* == и Д.МВI{с.пr-ед*
I Фд .Фд. (,д., 'B ');_ I
(3в 1, 'в.д.пред. 1,
и д . l//no
I Фд. Ф д . (/д.' 'в.д'); I
(3B 1:/B_n:... JB.n.(/n.);
и д . 1/' д.
I Фд.:.. .Фд. (/д., ' . : I
10 (3" 1, '".д.пред 1, 12
и д . l/l lI ,
I Фд. . Фд (и д.:ке:предо' l
11 (ОД'), (3B 1, 13
и n. == и Д.Мане.пред.
expert22 для htto:/ /rutracker.oro
I ф П. == Ф Л.I\IiН( ' .ппед*;
/ Н.д. ;;:::;::; 1 в.д.МC:Jкс.nреп:t;
I ИД> I!/n'
I фдо фд.(1".до); I
'в.д. 'в.д' (,до);
и д . и/д,
1 ':::: ;:::: ry ::.;; 1 14
Ид. lflд.
I Фд. Фд. (и д.маке>преД" 1
(од,): 15
U П. == и д.маке.пред.
2) увеличением напряжения до макснмиnьноrо при . 1 с посл
дующим поддержанием И Д' и д.м."С. И снижением коэффициента f\.
дО B.M'" также по расчетной nporpaммe. Определение зависимостей
Ид. (<Од.) и Ф д . (<Од.) упрощается, если диапазои скоростей <Од. > I раз-
бить На интерваJIЫ 1 < (J)A* (i)nl.. И (Одl. (од_ (Од.м.шс*, rде ffinl< co
ответствует режиму ДПТ с Ид. И д . МОКС ' И f\. 1. В иитервалах 1 <
< (Од.. ffinl. И (i)AB. (од_ 1 МОЖНО ПрIlмеиить ОДИН и ТОТ же Ba
риант управления электродвиrателсй (табл. 3.1). Это дает Основание
распр""транить 13.86) на весь интервал скор"стей <ОдВ. <Од. .;;; <одl.. В
след.ующем интервале (OAI. <ОД", (ОД.М;ШС., пренебрсrая изменением со-
противлеиия цепи обмarки последовательноrо возбуждения, получим
Ф д IИ ."..с. (Ь Н + Сн)I/(а.fJ!д.Ид.м,"с,); Ид. Ид.мвкс,' (3.88)
Первое уравнение системы (3.88) получено из (3.84) с учетом pa
вен<:тва [д. I/И д ..
Таким образом, для каждоrо интервала уrловых скоростей, соот,
ветствующих тяrовой характеристике электромобиля. рсrУJшрование
ДПТ заВИСJ" ОТ I1РИНЯТЫХ УСJЮВИЙ М*:::::;: ММ8КС.' P tn . == 1, и д . ==
=== и д ма"с", И спосоЕов их реализации.
Аналоrично рассмотренному выше устанавливают зависимости 113-
менения напряжения и \1зrннтноrо потока электродвиrателей смеШан
Horo и независимоrо возбуждения. Отметим лишь, что для таких ДПТ
в режиме пуска (интервал <Од. .;;; <Одв.) целесообразно принимать Mac
НIIТНЫЙ поток ФдВ. равным I,O I,I, в то время как у ДПТ последова
тельноrо возбуждения ПОТQН Ф дВ .- может достиrать значений 1.2 1,З.
Связано это с тем, что рабочая точка высокоиспользоваиных ЭJlектро
двиrателеЙ находится на колене кривой намаrничивания и получение
большнх значений Фд. вызывает значительный рост намаrиичинающе-
ro тока и увеличение мощности реrулятора возбуждения.
В табл. 3.1 снстематизированы зависимости изменения маrнитноrо
потока, напряжения и друrих параметров ДПТ последовательноrо,
смешанноrо и независимоrо возбуждення. Обозначение «пред» в
индексах ряда параметров здесь и далее соответствует предельным Xa
рактеристикам. Из таблицы следует, что иезависимо от системы в()з
буждеиия ДПТ весь диапазон уrловых скоростей в соответствии с xa
рактеристикой М. (<Од.) реализуется сочетанием трех вариантов управ
. ения. соответственно 1, 2, 3; 4, 5, 6; 7, 8, 9 или 1, 10. 11; 4, 12, 13;
7. 14. 15. Пусковые (переrрузочные) режимы ЭJlектродвиrателей обес
печиваются с полным MarHHTHbIM потоком (11. 1), а получение CKO
ростей. превышающих номннальную, достиrается увеличением иапря
жения (Ид. > 1) и уменьшением маrНИТноrо потока.
В 3.10 показано, какие сочетаНИЯ вариантов управления являют
ся предпочтительными при проектировании СТПЭ.
3.6. Оrраничения по условиям
возникновения KpyroBoro оrня
И условиям коммутации
Вы60Р наJ.lбольшоrо значения кратности максимальноrо напряжения U Д.МаКС.ПреД_
зависит 01 конструктивноrо ИСПОЛl-lения дпт и оrраничивается, как указано
р.ilисе, допустимыми значениями маКСИМВJIЫЮrО напряжения и к . доп между coceд
B
НJJМИ коллекторными пластинами по условиям стойкости элеК7родвиrателя к обра
зованию KpyroBoro ОftlЯ tI реактивноЙ ЭДС lшммутации Е р . дон .
В [lр()Цессе выбора вариаНТОБ управления при вычислении и к и Ер удобнее
ПОJJЬЗОВ,аТЬСЯ более ПрОСТblМИ формулами. чем (3.9) и (3.10). Для дпт без компенса-
ционноЙ обмотки [В]
U. A'(l+BllA,/Fo.)UA" (3.89)
rДе А' == 2ри д.н/(ап.пх); 8. == 0.45Kl ll ,i(4apF д..,); К число коллекторных пла.
СТИН; Р Д . ==Fд/Fд.н относительное ЗН,iJ."lеНllе мдс возбуждения.
ДЛя дпт с комлеис.ац.нонноii обмоткоЙ
U. A'(l+B,lA,/FA,)UA" (3.90)
rДе B2==O.165[K/(aZ)+bllpllA../FA.II; Z часло пазов якоря; Ьпр ЧIIСЛО
эффеКТПDНЫХ проводнИlШВ в п зу компенсаЦИQинuii обмотки.
РС81{ТIIВШШ ЭДС IЮММУТШIШI (8)
Ер == kpJA.oo A ., (3.91)
rДе IIp == lя!.лN и1 ц.нnд.н/(БОаJ; N я число ПРОВОДНJ]КОБ обмотки якоря.
Найдем выражение для расчета U Д.М8«с.пред'" элеКТРОДВlirателя лослеДователь--
Horo возбуждения без компеисационной обмотки. Коэффициент реrУ/iИрОВ8НИЯ ВО3-
буждення [91
130 == ui./«(J)д.,/ Ii:lС.н}' (3.92)
rде IlHac.(1 коэффици€ю насыщения маrнитноii системы. характеризующий QТHO-
теиис номинальноЙ /VЩС ВЫСОКОИСЛОЛЬЗОDашюrо электродвиrатепя с насыщенной
маrНИТllOЙ системой к /VЩС 7aJ<oro же электродвиrателя при иенасыщенной маrиит-
ной системе. которая обеспечивает последнему равный по значению маТIШТНЫЙ
поток.
Кроме Toro, по определению,
. l..iln 1.oД../ln. Рд.П д .. (3.93)
rде 'в.д ток Бозбуждения ДПТ; lB.A. == 'B.iIBoД.H'
Заменив в (3.89) и к На И к . ноп ' а и д . на Uд.rмжс.пред.' С учетом (3.92) и (З.93)
полуqЩI,I
Uд.м..слред.";; (U.. дол /2А') (1 + V 1 4 (А')' в,k"ас.uk"IU .доп . (3.94)
И3 (3.91) реактивная ЭДС коммутации
Ер kp"'o.P,o./U o .. (3.95)
Тоrда по условиям (<оммутации при максимальной скорости
U д.маке.пред. kpk«p lД.{ р.доп. (3.96)
В дальнеЙших расчеТаХ выбираем значение U Д.мвкс,пред.' удовлетворяющее
условиям (3.94) и (3.96). Для ДПТ смешанноrо и незшшсимоrо возбуждения l\ЮЖНО
ПОЛУ lИть соотношение. аналоrичнос (3.94), если использовать аналитическое выра-
жение кривой намаrничивания, ОДнако последнее ПРИВОДИТ к rромоздким ВЫЧИСJlС-
ниим. Поэтому при определении напряжении U д.' оrраничеНlюrо ДОЛУСПIМhJМ зltа-
I.Iснием И". соrласно (3.10) и (3.44) строим зависимость и к (и д . мак (;.), заД<1
IIlЯСъ различными значеШIЯМtJ U Д:макс.' например от 1,0 до l,б. Далее HaxoДJIl\1 10!{
IIКОрЯ 'Д8 == Рtд.'Uд.МfJКС.' по (3.В8) маrнитный ПОТОК, по наrРУЗ0ЧНЫМ харю{.
1еристикам 3ЛСКтрОДВJirателя мдс, а затем, используя (3.В9). напряжеllИе
и к Практика примеtlення дпт с компенсаЦtlOННОЙ обмоткой показывает, ЧТО для
II}IX В тяrовом режиме движения электромобиля напряжение и к .не лревышает
{произведения А'ид.микс.пред.' которое меl-lьше U к . доп ' в связи С чем выбор зин.
? е1iИЙ U д.мпкс.nреД. оrраНllчен только условием (3.96).
89
3.7. Расчет предельных
характеристик
электродвиrателей постоя HHoro тока
Рассчитаем предельные (Р'д. 1) характеристики ДПТ с система
ми возбуждения раЗJlичноrо типа, использовав зависимости изменения
MarHIlTHoro потока и напряжения в функции "'д. (см. табл. 3.1). Ис
ходиые выражения для Еычисления основных параметров запишем
в систе.\1е относительных единиц,
Напряжение на коллекторе определяют соrласно (3.84). Мощность.
потребляемая двиrателем,
Р'д. UA,l A ,.
кпд рассчитывают по (3.78). Мощность на валу
Р д . Рд/Р д ." P'A.Т'I"jТ'ln.".
Электромаrнитный момент
М* Фд.l д..
Момент на валу
(3.97)
(3.98)
(3.!J9)
М д . Мд/М д ." Pn./ron.. (3.100)
Электродвиrате.ли IIOследовате.льноrо возбуждения. При варианте
упраВJIения 1 маrнитный поток Фд.м.кс.nред. определяем по наrрузоч-
ным характеристикам Ф д . (Р д .), rne F д. I.. n . 1 д.; напряжение на.
ходим из (3.84). Мощность, потребляемая ДПТ, и ero электромаrнит-
ныЙ момент соответственно
Р1.д.пред.. == и д.пред.] д.Nзкс.пред.;
М* == Ммзкс.лред. == Фд.макс.пред..l д.маке.пред.,
(3.101)
(3.102)
(3.78) и
Характери 'Тики Т'l д (ro n .) и мощность Р д. рассчитывают по
(3.98).
В соответствующем интервале yr повых скоростей ток изменяется
в функции "'д. от 1 д.макс.nред. до 1 д. 1 (вариант 2) ипи до I д.
1IU д .м."с.nред. (вариант 10). Задаваясь рядом значений тока якоря
в указанном диапазоне, наХОДЯ1 .I\1ДC Р д . aln. ln.. так как b
1 ( a козффидиеит реrупирования возбуждения ДПТ). Испопьзуя
полученные значеиия F д., по наrрузочным характеристикам опредеJIЯ-
ют маrнитный поток Ф д .. Дапее находят иапряжеиие ид. I/l д ..
Уrловую скорость дпя каждоrо зиачения тока вычисляют, решая
(3.84) относитепьно ro A , и заменяя l д . на I/и д .:
"'д. [и . (Ь" + Сн)J/(анФд.и д .). (3.103)
Чтобы обеспечить работу ДПТ в соответствии с вариантом упраВJIе-
ния 3, необходимо предваритепьно задаться функциональиой зависи-
мостью a (/ д.). Одним нз наибопее простых для схемной реапиза
дии решеннй ЯВJIяется линейная зависнмость a (/д.), показанная на
рнс. 3.11. Torna
1 Рв.мин.пред (1 I ) +
в I I д.NИ8.преД. д. д "ИН.преД. в.мин.пред-
90
(3.104)
В свою очередь, из (3.92) и (3.97) следует
B,MIIH.llpen == U .Nакс.пред./(kiiJkнас..J; (3.105)
I Д.мин.пред_ == l/Uд.мвкс.пред.. (3.106)
В случае иелинейиой зависимости B (l д.) Рами.
коэффициент B можно определять, напри-
мер, с помощью кусочно пииейной апП]:юкси-
мации; однако подобноrо вида зависимости
B (l д.) в системах управлеиия возбужде-
иием практически ие применяют.
Далее, задаваясь рядом значений тока яко-
ря от 'д. == 1 до Iд.мин.пред., находим зависи-
мость Р д . (/д.) IB' B(lo.), апонаrpузочным
характеристикам маrнитный поток Фд. (1 д.).
Наllряжение Ид. вычислякrr по формуле
(3.97), учитывая, что Р'д. 1, а уrповую скорость по (3.103).
Для варианта управления 3 можно зада1ЪСЯ не зависимостью
B (1 д.) а, например, линейной функцией Ид. (Юд.), для КОТО]IOй при
Юд. == 1 напряжение и д. == 1, а при (.оД. == Юд.маКС8 напряжение и Ц. ==
== и A.MiJ.Kc.npen- Tor да
И д. (И д.м,"с.пред. 1)(О1 д . 1 )/(h., 1) + 1.
Выражение (3.107) позволяет рассчитать зависимость Фд. (Юд,)
по формуле
Ф д . [И . (Ь. + с,JJ/(аРд.ю д .). (3.108)
получениой из (3.103).
Используя наrрузочные характеристики, определяют Р д . (Юд.),
по (3.97) зависимость 1 Д' (Юд.), а. из выражения
B (Юд.) Р д . (юд.)!lд. (Юд.) (3.109)
получим B (Юд.).
Для варианта управлеиия 11 выбирают напряжеиие Ид.
Ид.м."с.пр.д. С учетом (3.94) и (3.96); маrиитный поток вычисляют по
(3.108); в соответс1'ВИИ с (3.106) /д. lд.."..пр,д,' Коэффициент B
I!аходим, используя (3.109), функцию Р д . (Юд.) из иаrрузочных ха-
рактеристик.
Электродвиrатели смешаиноrо возбуждения. Характеристики ДПТ
при вариантах управлеиия 4, 5 и 12 рассчнrывают так же, как у элек
'родвиrателей последовательноrо возбуждения для вариантов 1,2 и 10.
Обеспечить работу ДПТ в соответствии с вариаитом управлення 6
можно, если предварительно задаться зависимостью / В.д' (l д.); при
Кимая ее линейиой (см. рис. 3.15, е), получим
1 В.Д.пред. (l д. / д..в..пред.)/(J 1 д..... пред.)- (3.11 О)
r МДС Рд электродвиrателя смещаниоrо возбуждения есть сумма
С p и f; не ависимой и последовательной обмоток возбуждеиия,
. е. Pд Pд+Pд.
91
РВ
I
:/!
I I
lд.МUIНI:
r /А*
Рис, 3.11. Характеристика
B (/ д.) 9лектродвиrателя
последовательноrо возбужде-
ния при варианте управле-
ния з:
B коэффициент perYJll!pOBa.
иня возбуждення дпт
(3.107)
Так как Р д . FдIF д ..., Р п . FJF ." [",д... Р п .
B[Д' [Д., ф" 1), то
F Д' B«P . + B.P . В,1... д . + В.1 д.,
F /F "
(3.111)
еде В3 F ,вIFд.в, В. F .BIF Д,В'
Функциональная зависимость (3.110) требует предварительноrо
выбора соотиошения МДС независимой и последовательной обмоток
(выбора коэффициеитов В, и В.), обеспечивающеrо заданиую крат-
ность kw при lo.A. == О, p .== ВiUД.МiJ.l{с.ПРСД;f И и к U к . доп . Обычно
Рд.В (0,4 -+- 0,5) Р д . В [3]. Значение коэффициента В. можно подучить
из системы уравнений
Ю д . м31 {с* == [U .макс,пред. (Ь Н + снJ]/(аNФд.мин.предoloU д.ыэкс,пvед.); } (3.112)
Фд.мин.пред" == hF Д.МИн.пред.. == hВijlд,МIIН.прсд..
Первое уравнение системы (3.112) получено из (3.103). Коэффн-
циент h предеrавляет собой TaHreHC уела иаклоиа линейной части "рн-
вой намаrничивания ДПТ и связаи с коэффициентом насыщения Mar-
ИllТНОЙ системы двиrателя зависимостью
h == kнас.IIФд.li F Л.Н-
(3.113)
ЛРИ I:CnОЛЬЗ0вании кривой намаrничивания Ф Д ' (Р Д .), построеиной
в относительных единииах, h == k и8с . н - Из (3.112) 84 Ui.Nакс.пред./(анх
Х hШд.м,II\С.)'
Далее характеристики ДПТ дЛЯ варианта управления 6 рассчmы-
BaКYf аналоrично расчету характериеrик электродвиеателя последова-
тельноrо возБУ>Кдения для вариаита З. ДЛЯ варианта управления 13
маrнитный поток находят соrласно уравнению (3.88), а ток обмотки
незавнсимоrо возБУ>Кдення на основаиии (З.III):
[B.д. (Р п B.1".}IB« (Р". В.IU..мокс.пр,д.}IВ«. 13.114)
rде значения Р д . берут ИЗ кривой намапшчивания.
Эле"тродвиrатели независимorо возбуждения. Необходимость фор-
сирования маrнитноrо потока ТЭД в пусковом режиме обусловлена
требованием обеспечения достаточно ВЫСOlюrо значеиия nycKoвoro
момента при arносительно небольших переrpузках электродвиеателя
по току. Если указанное требование дЛЯ СТПЭ с ДПТ независимоеu
возБУ>Кдения не является определяющим, то для вариантов управле
ния 7, 8 и 14 целесообразно выбирать [в.д. 1, откуда Фд.ПР'Д' 1.
Если [в.д мавс."р,д' > 1, то схема реrулятора возбуждения существенно
усложняется, ибо надо отслеживать функциональную зависимос''''
[в.д. ([д.) иетолько в интервале 1д.пред. < 1 при варианте управления !}
(см. рис. 3.16, е), но и в интервале [д.пр,д, > 1. Остальные характерие
тики ДПТ дЛЯ варианта 7 рассчитывают аналоrично характеристикам
электродвиrателя последовательноrо возБУ>Кдения для варианта 1.
Для вариантов 8 и 14. решая (3.84) и (3.97), получим с учетом св ()
U . йiJ.)д.Wд..U Д. Ь Н == о.
92
Так как Ф д . 1, то решеиие ,Toro квадратиоrо уравнения имеет
вид
U д> a,{.JJn.12 + V (aJfJn.)2{4 + Ь". (3.1151
Чтобы обеспечить работу ДПТ по варианту 9, задаемся линейной
ЗавИСИ ЮСТЬЮ I".д. (/д.) (см. рис. 3.16, е). Тоrда
1 I I ".д.м""."р.д. ( 1 1 ) + 1
В.д.пред === 1 I п- A.MIIH.npen"' B,Д.M"II npeд.
1.1.r.шн.пр е l1"
(3.116)
ТОК III.Д.Мlш.пре,ll. найдем по кривой намаrиичивания, опредеЛIlВ npek
варительно из (3.88) маrнитный поток:
ФД.Мlш.пред* == (U .МИI....пред. b...)/(aHktJJ д.макс.пред..).
(3.117)
Далее характеристнки ДПТ дЛЯ варианта 9 рассчитывают аналcr
rично характеристикам электродвиrателя последовательиоrо возбуж-
дения для варианта 3.
Определение характеристик ДПТ, соответствующих варианту 15,
иачннают с пахождения маrнитноrо потока по (3.108), затем опреде-
ляют ток возбуждеиия I".д> , используя наrрузочные характеристщш.
3.8. Расчет частичных характеристик
злектродвиrателей ПОСТОЯИНоrо тока
Частичные характеристики ДПТ в двиrате.льном режиме ДОЛЖНЫ обеспеl.JИТЬ
реализацию частичных тяrовых характеристик электромобиля. Наиболее часто за-
Дается семейство тяrовых характеристик, позволяющих получить максимальную
скорость движения электромобиля при мощности ЗУ от РЭУсв.:l.tЯН до РЭУсв.н' ЕС/lИ
используется чаСТИ1Jная мощность ЗУ, параметры дпт являются как функцией
Р1д. (Р Iд. < 1), так и "'д.' Поэтому при расчете частичных характеристик электро-
двиrателеi1 необходимо ДЛЯ каждоrо значения РIД. == Plдl. определять 3Шlчения
максимальноrо (ПУСКОБоrо) тоКа 'д.маЕ<,Сi. и максимальноrо напряжения ид.мС!Е<,С,"
8осполr.зуемся предельной зависимостью и Д.ПрСД. (1 д.пред.) кривоit ABCfJL
на рис. 1.23. На рис. 3.12, а. 6 представлены частичные характеристики и д . (/JI...J.
расположенные внутри области. оrраниченной кривой ABCDL и осями КООрДlшзт.
Характеристики рис. 3.12, а MorYT быть получены при поддержании помина..'!!..
ных уrJЮВЫХ скоростей две и rенерзтора, так как если их снижать, то наПрЯЖЕ'lIне
ид_ == и д,макс.пред. будС1 обеспечиваться за счет существенноrо длительноrо Фоr'
СИРОШJНlIЯ м rНИ'i'ноrо потока reHep3Topa сверх максимальноrо значения, что недо-
ПУСТltМо. ХаРal<тернстнки (рис. 3.12, б) можно получить как при неизменноЙ. так
.1 при переменноЙ уrnовоЙ скорости rеиер.атора.
Проанализируем вариант фОрМИРО13аJiИ ЧастичныХ характеристик в COOTBeTCT
lJИИ с рис. 3.12, 6. Значения пусковых токов, д.ЫClкс'. И максимальных напряжениn
UA.M8KCi,,' коrДа Р 1д . < 1, определим rрафически с помощью лучей 08 и OD, ПIJO-
uсденных из начала координат в точки В и D предельной характеристики U д.пред.
(, д.пред." Точки пересечения пуча ОВ с КрJ!ВОЙ B,C,D, Дают значения 1 Д.макс;_
"и д . мин ,. при мощности Plдi. < 1, а точки пересечения луча OD с этой же Kp.t.
l\Oii зна"lения 'д.r.шнt. И U A.M8J<ci.' Выявим соотношения между указанным..
Iшраметрами. Мощность, потребляемая ЛnТ.
РIД.пред. == 1 == U д.МClмс.пред.' Д.I'oIИН.ПРед. == и Д."IШl пред.! Д.мака.пред. i
P 1A ,. == U lI . M1H \C."...'1I МIШ'_ == и д . мин .,.,! A.MaKcl..
(3.11 )
(3.119)
93
а}
иА"," i
V Il миКСf!ЩД
51
а д MUIUIPM*
[jJ!,MlJllitf
Dд.М/lКСЛ::: L
Рис. 3.12. Семейства зависимостей иД_ (1 д.) дпт постояtiноrо тока при неизмен
НОН Уr1юпоii СКОрОСТИ две (а) и поясняющих ПрJlJlUИП формирования ЧОСl'JI111-1ЫХ
хараJrrеvиС7ИК (6)
Из flОДООИЯ треуrОЛЬJlИКОВ ОАВ и ОА,в,. OLD И OLlD, соиrветствеииCJ
и lI.MIIII.npeд.fl д..макс.пред. ::::= U д . микr ./111..МВКСI.: (3.120)
и д.N8кс.пред./l Д_мнн.пред" == и n_MfW,C..i.f/ n r.J1I1I1.. (3.121)
Разделив (3.119) нв (3.118). пмучим
P 1nl . == и n.r.RfJlI.1 ДOM8KCI./(U Домин.пред.' д.макс.npед.); (3.122)
р 111.1. == и д.М8Ксl. } д.ММfll..J(U lI.MBJ(c.npeд.' д.мин.nред.). (3.123)
Иснользуя (3.120) (3.123). получим:
и д . мин1 . == Uд.МD:I.пред. vp;;;; (3.124)
I Д.максЕ. == lд.М8Кс.пред. J! P'lIl. i (3.125)
и ДoMeкcl. == и д_маКС lIpед. ; (3.126)
I д.мии'. == 1 ДоМИН. пред_ . (3.127)
РllССМОТРИМ расчет частичных характер"стик ДПТ с системами возriуждения
разноrо типа n соответствии с вариантами управленИЯ (СМ. табл. 3.1).
Электродвнrатели последовательноro возбуждения. Для варианта управле-
ния 1 маrнитныА ПОТОК дт опреДeJIЯется током I д.максl. соrЛ8СНО (3.125). Выра.
жение для вычислсния напряжerшя находим из (3.84) Jf (3.125):
и Д. == йIlФд..СОдl. + (Ьи + С Н ) Iд.М8КС.пред. I (3. 12В}
fJIe p tlIl . значения МОЩНОСТИ. соответствующие точкам В, на рис. 3.12. б;
Фд.маКсl. находим ПО кривой ФА. (Р Д.) из усл:ОВИЯ F Д. I Д.М8I<сl.'
ЭлектромаrllитныА момент дт для участков А,вс (ипи, что то Же. Иllтерва
па уrловых скоростей О =е; ЮД. =е; СОдЩ.)
MNВI<CI. == Фд.максt.l n.мaKCt..
Для варя.внта уравнсния 2 rраничн.вя уrпов.вя скорость COдВl.' соответствующая
переходу из режиМ2 с постоянством момента н режиму с постоянством МОЩНОСТИ.
94
на основаl-ШИ (3.В4), (3.97) и (3.125) определяется выражением
(OдВi. == Р Iдl . (Ь Н + СН) 1 .fI!O\KCI. Х
ЙI:IФц.М;'iксt../ lt.MI:II{Cl.
Х 1 (bl:l + cl:I) / д.М:Jкс.пред.
йнФц.МЩЮI. 1 ц.МlIке пред.
Пропедем на rрафИl(е (рис_ :J.12, б) nУЧ ОС " выведем З3DИСl1МОСТИ тока /-дt. и
IJаПрJ\жеНlfJ1 и l. ОТ М()!ЦlfОСТli РIД.' соответствующие то1,lи€ C t , KOТOpaJI опреде.
..'1яет верхнюю rраШf'ШУЮ yrnовую скорость ДПТ дЛЯ варианта 2. Отметим, что
Р 1д . == 1, / Ц. == I ДоИ. == 1, U Ц" == и 1'1..11. == 1 8 т()чке с. С учетом принятых обо.
знаl,Jеllиil
Р1I-I.пред. == 1 === U а и./ д.и.,'
Р'ДI. == l. (пЕ..
Из подобия треуrОЛЫIШЮВ ОСН и OCjHI
Uд.II./lл.н. == иDJ./I . =::::1 1.
Разделив (3.130) иа (3.129), попучим
Р 1дl . === 1I1ll. l./(U а.н.' д.н.).
С учетом (3.131) и (3.132) Р 11'1.1. == (/ r.l J д_н.}'I, откуда
' . ==lд.и" У Р 1дt ..=== .
На основании (3.131)
иД/. У Р,дl. '
(3.129)
(3.130)
(3.1311
(3.1321
(3.1331
(3.1341
Определив значения тока / ,. и задавшись ря.nш значений ТОl<8 ЯI<ОрЯ от
I д.макс{. 1ф , .. рассчитаем частичные Характеристики дпт для варианта управ'
пения 2 по метОДИI(е нахождения предельных характеристик в этом же варИанте.
Р8СЧет 1,I8СТИЧНЫХ характеристик для варИ8.lIта управления 10 аН8ЛоrИ1,lен рас.
;; : I{;i ;с t> : :i :::I=:Рr ЯЯ J:;::;: .r::= (3 I; ).пnT
При варианте УПравления 3 КОЭФФИЦllент реrулировани возбуждения меняетсJl
в coomeтcтВИfl С формулой. аналоrичной (3.104):
n (1 ........> (1.. lц."'Hl')/( " 1д.мин'.Н- ..МНН' (3.135)
ПОl{ажем. 1,ITO fia_MHH определяется из (3.105) и не зависит от МОЩН()СТИ P 1дt ._
Уrn()вtlя скорость дпт
(оп. == Еn./Фп. U п./Фп.'
rAt: Ел.. :::z EA/EnolJ.
K()rna . === Ю Д . foiI8КС .. Б соответствии С (91 маrнитныR' поток Фд. == Фn_МIШ. ==
== I д.мии.t3в.МЮ1kНllс.IJ- Torдa
Юд.МIIкс," == и n,N8KCi./(1 Q.мннt.f}в.минkиас.н).
На основании ВЫРllження для Юд..манс. И С учетом (3.126) и (3.127)
(Рв.МИI' === и д.М1!кс{./(1 n.МИlli.kНACI_IIЮд.МflКС.) :::::1 U д.r.Jакс-пред./(/.ц..мии I]ред.,kН8с.иЮд.М t<с")'
I !lля варианта управления 11 ид.макс,. == UД.f\IIIII\I:..пред. V Рlдl. . f()rда маrнит.
иыfl ПОТОК в интервале (a)RJS'J =е; (од. =е; (Од.мв.кс. на основании (3.97). (3.108), (3. 12fi.
95
1 2 lf "'д*
PIIC. 3.13. Харюпернстики ФД. (Ы д .> и
U д* (ЮД.> злектродвиrателя ДК#717А
и (3.127)
ФЦI" == Фд.пред, V P 1ni " . (3. 13б}
КorД8 МОЩtIOСТЬ Р IA" < 1. ОI'рШ-IИ
чен ИSJ rю UI f1 Ер OTCY7CTB}'lm ДеНет.
Бителыю, значенJ.1Я и к rt Ер. соотвеп:т
ВУIощие (I,)A.I.IIIKC"" соrлвсно (3.89), (3.91),
(3.126) и (3.127),
и к == А' (1 + Ь1/j.)9.мипJ Х
Х Uц.МIЖС,llреД8 V РIДI* : (3.137)
Ер == kp(On.MaKc.. У РIДl./ UIl.маl,с.преД8'
(3.138)
Из (3.137) и (3.138) следует, что с
уменьшением мощности и при I-Iеизмен
НОЙ уrловоil скорости ro n . Ma .l(C8 н<шряжение U 1 \ 11 эде Ер СНИЖаются. НеТРУДI-IО ПОКа-
зать, что оrраничения по и к и Ер при Р Iд'" < 1 отсутствуют также для ДIlT сме.
шанноrо и независимоrо возбуждения.
Электродвиrате.пи смеwаиноro возбуждения. Частичные Х<:iрактерИСПIIШ для
варИВН'fОВ управления 4. 5. б, 12 и 13 рассчитывают знаЛОI'ИЧНD характеристикам
ДПТ послеДовате.лыюrо возбуждения для вариаЕ70В 1, 2. 3. 10 и 11. 9а тем ИСКJ!юче.
HJJeM. что при вариантах 4 и 5 nршшмзют I ь . дf * == IIJ.A.npeA* == 1. при варlнште 6
ток Iв,д!" вычисляют по формуле. анзлоrичной (3.110):
'в.Дl. == (/11. lл.мин.пр('д V P1ni. )/[(1 l д . мtlн пред.) V P 1lll * J.
Коrда неоl5ходимо нвАт}! характеристики злеКТРОДDиrателя при управлении
по варианту 13. ИСПОЛЬЗУIОТСЯ наI'РУ30Чl-!ые хврактерИС"fI1К11 и формулы (3 114) и
(3.136).
ЭJlектродвиrатели неэависимоrо иозбужnения. ВаРИ311Т 7 дпт неЗ8nисимоrо
возбуждения может осуществляться двумя способами: , в.дl. ==" Ilц..llред. == 1 н
I в . дl . == P 1At ., Второй способ предпочтительнее, так KВI( позволяет реrулщювать
пусковой момент в более широких пределах при одном и том же ДИапазонt' IIЗМ("Н('НИЯ
МОЩНОСТИ. Например, при , Д.l\ШI<С пред_ == 2 и P 1A * == 0.25 -+-- 1.() ИЛН '.i Д< == 1
получим Фд. == 1, Mt.1HI(C,," == 1 -+ 2, для 'B.lli* == Р 1дi * получим Ф д ", ==
== 0.3 + 1.0, MM KC. == 0.3 --+- 2,0. Д2JJее частичные ХарактерИСТИКlt раСС<IIIТh1ВЮОl
по второму способу Тоrда для nзривнтC:i 7 ПОТОК ФЦоМ<1Ксt.' определяемыЙ 31'J че.
ниt'М 'B.дt.. изменяется в функции p tA1 ., Значение Фдмаксt.. иаходЯ1 по Harpy
':ЮЧНЫI'of J{ РЯКП'рИ{'ТНКВМ. напрюRt'ННР IJ!J'" из (3.128).
БJ
щ
138
О.б
0.4
6
Рис. 3.14. Характеристики 9лектродвиrаТeJlЯ ДK 717A:
.a M. (Юд.): 1j 'lnt A*I: <S BI(lJA*)
4 "'м
а)
ФАff.l!tI*
0,8
0,4
0,5 1,0
1,5
2,0 <и д *
8)
'I1 A ,I o A*
О,В
О,Б
0,4
0,2
о)
0,5
1.0
1,5 Ыд.
OJ5
z)
l ,дft
1,2
0,8
I Р,в",="о
У
0,7
0,J5
I
о.ч
0,5 1,0 1,5 2,0 Ш д ,* OJ5 1,0 1,5 Шд*
Рис. 3.15. Характеристики электродвиrатели ДК.2IOА3:
(J фд. (clJ д .)' и д . «(I)A.)' ин, «(I)A.): 6 М. (Ш д .); fJ /B.A. (w п .).'I1 п (Wn.J:
i! lJJ.A. (1 д .>
Дли вариантов 8 и 14 ток возбуждения и маrнитный ПОТОК определяют так же.
КаК И для варианта 7. а напряжение по формуле
И дi . == Й Н ФДi. оо п./ 2 + V (аНФl1i.ооn.)2/4 +bHP 1ni . .
которая является решением уравнений (3,84) и (3.97).
YrnoBYIo скорость, разrраничиваЮЩУIО режимы дпт С l. правnением со вариан"
Там 8 и 9. можно найти по формуле. полученной из (3.84). ( .97) и (3.133):
Ри8 Ь Н (/ l.)2
OOA'll== .
анФд.максI. 1 lli.
l bH V p". .
йнФ д,м.аксС.
Управление по варианту 9 характеризуется изменением тока возбуждения со-
['nаСIIО выражению, аналоrичному (3.116):
1 1 J ВоД.мни!. /
B.Al. / ' 1 (J A9 д.МНИl.) + lв.д.мин!.).
дl. д,минl.
ТОК 'в.д.минЕ. рассчитывают, используя формулу
Ф и .макс.пред. Ь И V
Д.l>llll:ll.. йн<&}д.мзкс. U д,макс.пред" 1.11_ ,
4 4.158
expert22 для http://rutracker.orQ
97
а)
ФJjti".
U Дfio
Уд.
РТДf/r=',О
ик>8
м.
J
о)
Р'А.=l,О
0,7
0,35
J UJ AJf
е)
IQ.fj*
1,f P,A.=t,o
0,8
0,7
О,Ц
ШДff- 1,0 1,5 1 Aft
Рис. 3.16. Характеристики электродвнrателя ДК.718Б:
Q Фд. (Ш д .)' иде (Ы д ")' и к ((од.); б М. ((J,)дo.Ji
8 lв.д. (filll.J" I'Jn(Wдo.J; i! IB.n. и д .)
полученную из (3.84). (3.97) и (3.126), и наrрузочные характеристики электродви-
rаТМЯ.
Частичные характеристики при варианте 15 раССЧJlТЫВ8кrr аналоrично расчету
характеристик дпт псх:леДОВательноrо возбуждения. работающих по варианту 11.
В заКЛIOчеJJие OТMeTI1M. ЧТО при вариантах 4 и 7 :характеристика Ммаке,. (ООД.>
дПТ смешанноrо и независимоrо возбуждения определяется. как и ДЛЯ электродви-
rателей последовательноrо воз6уждения. Характеристики 1'1 «(Од.), р Д_ (ЮД.> для
всех вариантов управления и М. «(од.) ДЛЯ вариантов. кроме 1. 4 и 7, 9Лектродвиrа-
телей с системами возбуждения раЗЛИЧflОI'О типа определяI01' по (3.18). (3.91) и (З.99).
В качестве примера на рис, 3.IЗ 3.16 лриведены рассчитанные по изложеt:lноА
методике предельные и частичные характеристики (для значений РJд. == 1,0; 0.70.
0,35) тиI'овых злеКТРОДВИI'атепеА nОСТОЯННОI'О тока ДК-111А с пос.педоuатедьным
возбуждением. ДК 2IОАЗ со смешанным возбуждением и ДК-718Б с иезаВИСИМhIМ
ВОЗбh ее: ектродвиrателеА: ДК-111А (с компенсаЦИОННОЙ обмоткоА):
р Д.И == 214 кВт; и Д.Н == 750 В: 1 Д,И == 400 А; n д . н == 840 об/мин; nn.Mal<.C ==
28500б/м'Н; p 4; ДК 21OА3: Рд.н lООкБт; Ид-н 550Б; (д.н
== 200 Ai n д . н == 1560 об/мнн; nд,макс == 3900 об/мин; 2р == 4; ДК-718Б:
98
Р д.н == 38 кВт; И Д . Н == 275 В; 1 доН == 155 А; n д . н == 1350 об/мин; n д . М81Н : ==
5400 об/мии; 2р 4.
В табл, 3.2 приведены некоторые Пllр<lМСТрЫ ДI1T, исп()льзуемые при расчете
характеристик. и расчетные коэффициенты. Характеристики элеКТРОДБиrате.ля
ДK 717 А опрсделены в соответствии с сочетанием вариантов управления 1 IO 11.
злсктродвиrателя ДK 210A3 сочетанием ВВрИ31-1ТОВ 4 5 6 И 9J\ектродвиrателя
ДК 118Б сочеПlИием 7 8 9.
При расчете хараl(теристик ДnT использовали универсальные кривые H8Mar.
l1ичивания [8] (рис. 3.17), Кривая J ОТНОСIIТСЯ К электродвиrЗ7eJIЯМ со средним Ha
сыщениеМ маrнитнон CJiCTeMbl (маrнитная индукция в зубцах В 2Н == 1.74- 1.8 Тл)
Таблица 3.2
I Тип >леКТРОА,",отел.
n'Hp(lMeтpbl ДIТl Дl(-717А I Дl(- HOA3 I ДК-718Б
Суммарное сопротивление якорной цепи Rд при
температуре 115 ос. Ом 0,102 0,195 0,115
Номинальные потери, Вт:
в меди обмотки ю<оря I1Рм.я.н 16550 7830 1945
в стали I1PC.H 3000 1620 ]140
механические I1PMex,1i 1500 1200 570
Номинальный ток обмотки независимоro возбуж.
дения /0. д. н. А 2,7 9,0
Число витков обмотки:
нез,шисимоrо возбуждения uJ OBH 930 276
ПОСJ]едователыюrо возбуждеllИЯ WОВЛ 23 12
Номинальная мдс. А:
обмотки независимоrо возбуждения F' Д.Н 2510 2480
обмотки поспедовательноrо возбуждения .п 9200 2400
суммарная Рд.н 9200 4910 2480
:: : : :: ::;: =:яй Mд A Iд, маКс. преД. А 900 440 310
обмотки незаВl1симоrо возбуждения
F .макс.пред 2510 2480
обмотки ПОСJlедовате.'IьноrО возбуждения
F .М8kс.пред 20700 5280
Относитедьное значение максимапьноrо nредедьноrо
маrнитноrо ПОТОКа Фд.маке,пред.
ЧИСЛО коллекторных пластин К 1,20 1,23 1,0
ЧИСЛО пар параллельных ветвей обмотки якоря а 270 175 135
Коэффициент ПОЛЮСtюrо перекрытия «n. n 2 1 1
Число пазов якоря Z 0,66 0,63 0,63
Число эффеКТJ1ВНЫХ Пр080ДНJ1КОВ в пазу компен 54
сационной обмотки bnр
Коэффициент насыщения маrнитной системы ДВИ.
fателя в номинзльном режиме k.uac. н
Коэффициенты: 2,04 ],31 1,71
А' 12,35 20,0 12,95
В, 0.40 0,477
в, 0,0466
В. 0,51
В, 0,49
а" 0,925 0,925 0,925
:I Ь'I+СИ 0,075 0,075
Ь" 0,075
L ,. k p 1,810 ],335 0,90
99
ФА : Lfnf =bl:: ; a J e :; м=i :ой2с;:
1,2 стемы (B ZH == 2,0 -+ 2,2 Тл) и зазором l> ==
== 0,01 D я ; кривая :J к ДПТ со средним насы.
О,В шением маrннтной системы (B ZH == 1,7 -+ 2,0 Тл)
и заЗ0рОМ li == 0,015 D M . Кривые J, 2 и 3соот.
D,IJ l ;: :hIOДК: 8Б ДК 7f7Ач:вдк о.:з РОДВJI.
дпт перечисленных типов некритичны к
D.ч ЦВ 1,2 {,6 2,0 FA* реактивной эдс коммутации, Электродвнrа7СЛИ
ДК 210АЗ Ii ДК.718Б не реализуют ПОЛНЫЙ
Рис, 3.17. Универсальные кривые диапазон реrулирования уrловой скорости при
намаrничивания МОЩНОСТI-I Р lд. == 1, так как, коrда W A " <
< (l)ДoMIIJ(C.' напряжение и к > ик,доп (см. рис.
3.15, а, 3,16, а), ПолныА диапазон уrловых скоростей с точки зрения удовлетво-
рнтельных потенциa.nьных услови" На коллекторе может I5blTh реализован при
Рlд. < 1.
3.9. Расчет характеристик
reHepaTopoa nоетоянноrо тока
Приводы постоянноrо тоКа uбщепромышленноru назначення, BЫ
полнеННЫе по схеме r Д, получнли широкое распространенне. В ли-
тературе, посвященной подобным приводам. рассмотрены разлнчные
аспекты проектирования и работы электрическнх машин, в том числе
и reHepaToJIOB постоянноrо тока. Поэтому в данный параrрафвключены
только те вопросы, которые определяются спецификой реrУЛИJIOвания
rПТ в системах тяrовоrо привода элеКТJIOмобилей.
РеrУЛИJIOвание выходных параметJIOВ rПТ следует осуществлять
в соответствни с выбранным сочетанием вариантов управления ДПТ
прн условии полноrо использования предельной или частичной свобод-
ной мощности двс.
Практика показывает, что характеристики rПТ наиболее удобно
представлять как зависнмости ero параметров от тока якоря {..
{,П r ...
Рассчитаем характеристики для следующих параметров: напря-
жения на зажнмах reHepaTopa U r .. == Ur/Ur.rz.; полезной мощносm
Рр. Р/Р р . Р,д.; коэффициента полезноrо действня '1р; потребляе-
мой мощности P 1r . ::=: Р1r!Р1r,и; тока возбуждения 1 8 .f" == lB.r/lR.f' H.
Завнсимости параметров ДПТ рассматриваем при условии под-
держания в рабочем диапаэоне уrловых скоростей постоянства мощ-
ностн Р 1д ., потребляемой электродвнrателями. Поэтому характерис-
тики ШТ необходнмо получить для Рр. т.Р,д..Р,д.!Р, ,, с.опst.
Исходные выраження для расчета:
1_ Напряжение на зажимах rПТ
иp E, {,};R, t!.Uщ Еr."Еr' {r..Jr.J:.R" t!.Uщ U,,, +
+ Е,.. (Ер. 1) + {,.. };Я. (/р. 1),
rде Е, эдс reHepaTopa; Ер. Е/Е,..; };Я" суммарное сопротнв-
ление цепи якоря; t!.U щ падение напряжения в щеточном контакте.
100
U'tf,
15,,*
2,
Р" V .......-
7J, Р,
1,0
..........
0,6 '\..
и,. ../
ILJ,'ff
02
P,,1<8r
600
1,6
OO
0,8
200
О О
0,4 1,2 . 2,0 1,*
Рис. 3.18. Характеристики reHepaтopa
rПА-600 постоянноrо Тока в тяrовом
режиме движения злектромоби.пя
0,1< 0,8 1,2 18"..
Рис. 3.19. Наrруэочные
характеристики reHcparo-
ра rПА-БОО
Пренебреrая значеннем !'J.и щ и переходя к относнтельным величи
нам, получнм
и " 1 + ан" (Е,. 1) Ь.., (/,. 1) а..,Е,. bH.,I,., (3.139)
rде а н . р E,.JU,..; Ь н ., 1,.."J:.R,fU.. H ; 1 (ан.р + Ь,..) о.
2. Полезная мощность и КПД reHepaTopa
Р,.. U r ./ r . :::: P 1n .;
Р ['.Рр.о
l1r Pr. P r.H+I.!1Pr I
rде "J:.!'J.p. суммарные потери rпт, определяемые из
3. Потребляемая мощность
P 1 ,. Р r '-'1r.нfт,r' (3.142)
Расчет характеристик ШТ УПJIOщается в связн с тем, что ero внеш-
няя характернстика и,. (/,.) определяется завнсимостью и д . (/ A ,)
элеКТJIOдвнrателя, если расссматривать схему параллельноrо подклю-
чения ДПТ к reHepaTopy. Torдa
и р . ид.нид.IU,..; (3.143)
1" mJA../A.!lr... (3.144)
Таким образом, по известной зависимости и Д' (1 д.), используя
(3.143) и (3.144), находим и.. (/,.), по (3.140) (3.I42) Pr.(/ro),
1'Ir (1,.) и P 1 ,. (1р.).
по формуле
(3.140)
(3.141)
(3.57).
Ф,. "'" (и р. + b H .,l r .)f(a H .,<i!,.),
полученной и.з (3.139) с учетом Е,. Ф,.ro,., находим
(Or. :::: CJ)r/oor.tJ yr ловая скорость rпт.
Используя наrрузочные характеристики reHepaTopa Ф,. (Fr.), получим
эависимостьF,. (/р..) l в .,.. (1 р .), rде F,. F.fF r .. мдc возбуждения
rm.
{3.145)
Ф.. (1,..), rде
101
ХарЗJ\терИСl'I1КН тснератора при частичных мощностях раСt читьша
ют пн<же 110 приведенноЙ меТОДИJ\С Если yr ловы€ скорuсти I'ПТ из
меняются в соответствии с упраВ 'Iеннем две по линии наll()ОJllJшеЙ
ЭI(QlIOМИЧlIOСТИ (см. rл. 8), то в (3.145) следует ПОДставлять 'lскущие
ЗШJ.ЧСНШI (О.....
В K8 t JeCTB€ прнмера на рнс. 3.18 припедt:'НЫ характерИСТIIIШ ПIП)
юrа reHepaTopa постоянноrо тока rПА-600. питающеro два пар3JI-
леJIЫIO включенных электродвиrателя ДК.717А. работающих с '!О'1II-
вальноЙ \ющностью при сочетаНИIl вариантов управления I IO II.
Данные reHepaTopa: Pr... 630 оВт; и,.... 650 В; и, .""'" 800 В;
[rJ< 970A; Ir."""c 2400A; I..r... 120А; п,_,, 1500 об!мин. 2p
6; };Rr 0.0234 Ом; /lP".H 13,0 к13т; /lP c " 6,07 "Вт;
/lP"e,.H 12,1 кВт.
На рис. 3.19 представлены наrрузочные характеристики reHepa-
тора.
3.10. УпраВJlение тиrовыми
Э.lектрическими машинами
постоя н HOI"O
тока по миннмуму потерь
Кроме рассмотренных принцнпо" управления тяrовыми ДПТ и
rПТ (см. 3.4, 3.5. 3.7. 3.9) в СТПЭ MorYT быть реализованы и дру-
fIle. ДеЙствительно, расчеты и экспериментальные данные показьшают,
что при заданном kriJ в зависнмости от значения napa:'vleTpoB Б' U Д МI!IФI'
11 проrраммы изменеНпя ,. в функции "'д, (или [д.) потери ТЭ'\! бу-
дут различными. В связи с ЭТИМ необходимо установить напряжение
Uд.М.ЩС.. н такие llporpaMMbI управления MarHI1THblM потоком, которые
обесиечивают реrулироваиие ДПТ по минимуму потерь. а также наЙ-
ти рациональные отклонення от экстремальных значениЙ U!J.. н
{3, ддя оценкн ВОЗNIOЖНОСти упрощення оптимаJlьноrо реrулироваНI!Я
прш\1€нltтелыю к каждому интервалу уrловых скоростей соrласно xa
рактернстике ,\1. (ША')'
Дпя сравннтеJlЫlOrо аналнза ,-] выбора целесообразных способов
реrулирования JЛТ введем коэффициент потерь АLOЩliости в ириводе
К", отношение суммы текущих потерь в ТЗ'\! при даНlIO'" вариаите
управления электродвиrателем к суммарным потеРЯN1 в ТЗ," в 110'111-
нальном режиме [7]:
К", (};/lP r + т,};/lPA)/(};/lP,.." + т,};l'\Р д ,,), (3.146)
rде };i'lP r , };/lP A и 'Z/lP r . H , };l'\P A . H текущие и номииальные потери
в тт и ДПТ.
ПО аналоrин с (3.146), коэффнциенты пm-ерь в ДПТ и rПТ
К д '" };/lPдI};t\P A ..; (3.147)
Kr'" 'Z/lPr!};l'\P r . H . (3.148)
С учетом (3.147) и (3.148) отношение (3.146) запншем в виде
K", aAKA",+a,Kr"', (3.149)
102
rде ад. a r постоянные коэффициенты, зависящие от номинальных
потерь ТЭМ и количества ТЭД мотор-колес;
ад тяLI:>Р.."/(ZI:>Р,.." + т я Zl1P д .,,);
а, "LI:>Р,.я/("LI:>Р,." + m,;Zl:>рд.,,).
Из (3.78) и (3.79)
"LI:>P o ." (1 '1д.,,) P o ."/'1o;x, (1 '1д.,,) Р,д.н;
"LI:>P,;x, (1 '1,.,,) P,."/'1,." (1 '1,.,,) P1,.o.
АпалоrИЧllые соотношення справедливы и для текущих потерlJ D
ТЭМ:
(3.150)
(3.151)
(3.152)
(3.153)
'iI:>P д (1 '1д) Р'Д; (3.154)
'il1P, (1 '1,) P,/'1,. (3.155)
В реЖИ lе постоянства мощности, подставляя (3.152) н (3.154) в
(3.147), а (3.153) и (3.155) в (3.148) и учптывая, что Pr. Р'Д., получим
К д ! (I '1,,) P'A./(1 '10."); (3.156)
К '1 r ." Р
r:E I 'I1 r . H Чr IA.'
(3.157)
Еслн решить обратную задачу найти зависимость КПД от коэф-
фициента потерь, то
'1д 1 [l\AE(l '1д.,,)]IР,д.; (3.158)
'1, {1 + !K,E(I '1r.")]f(PI;x.'1,,,,)} I. (3.159)
КПД СIШОВОI] иепи СТПЭ
'1, д'1, 'Р]Д' К д >;(1 11д,,,)]/[Р,д. + К,>; (1 '1,.")/'1,,,,]. (3.160)
Таким обраЗО I, по (3.158) (3.160) устанавливается связь меж-
ду КПД и ]юэффициента"и потерь в ТЭМ. Зная из"енен"я значен"й
КдЕ 11 К,.>; В рассматривае>ЮМ интервале уrловых скоростей при том
I1ЛН ином варианте управления ДПТ, можно оценить измененне кпд
ТЭМ " приводи Б иелом.
Чтобы определить условня оrпимальноrо (по мииимуму потерь)
I'сrулнроваНIIЯ тяrовоrо ДПТ, выведем форыулу для расчета КдЕ
1.: учетом потерь в меди, стали, механических и добавочных. Переход-
I1ЫМИ потерями "а коллекторе пренебреrаем ввиду их малости. От-
деЛЬИые составляющие суммарных потерь выразим в функции ОДIюrо
ш'раметра напршкения ИД"
Соrласно (3.57),
'il1P . I:>P M . o + I:>P c . o + I:>Р доб . д + I:>P"ex.A' (3.161)
Сум шрные Ilarери в меди электродвиrателя
I:>P".o I:>P EM ., + 6Р м .., (3.162)
"д" I:>Р>;м,я потери в меди цепи якоря (в обмотках якоря, дополни-
(I',IIIIIlblX полюсов И компенсационной); 6Р м . в потери в меди обмот-
1111 возбуждения.
103
Если I1Fr.м.JI и I1PN 11 выраЗIIТЬ через IIХ значения n нпминаЛJ...llnМ
режиме, то
t!.PM-А t!.P M...,,1 . + t!.PM......I;.... (3.163)
lНаПIllТllыii nOTOH Ф д . является неЛlIнеiiной Фуннцней т(жа возбуж
денни
Ф д . Il" '... д .. (3.164)
rде /lJ,J nеременный коэффициент, определяемый нан тaHreHc уrла Ha
клона IIрямnfl, ПрОХодлщей через началn координат и точку на НРJl
вой намаrНIIЧИВalШЯ Фд. (Рn.), соответствующую рассматрпваемому
режиму работы ДПТ.
R номинальном режиме коэqx}JИЦlfеН'f /lJ,J. == 1; по мере СНllжеlll-!Я
тока возбуждения он увеличивается, достиrая напбольшеrо зниче
IIИЯ kJ,JМЩ(С == h на прямолинейном учасrnе ириной намаrНlIчивання (см.
3.7).
Таи как Фд. Vд.l,uд., то из (3.164)
I n . д . Vn./(k"o)n')' (3.165)
Подетавив (3.165) в (3.163), получим
t!.P M . n t!.PEM...../i. + t!.P М.n... [и n./(k",on.))'. (3.166)
Потери в етали в соответствии с [8)
I1Pc.n == I1PC.n.H .W ;' === I1PCIl.Hи .w;:.a. (3.161)
Соrласно (3.60), t!.P доб.. Ilдобt!.Р '-д, Torдa t!.P доб.. ""р с....k доб Х
Х и .,o;:'.5. I:сли учеL'ТЬ выражение (3.70) для k.об, то
t!.Р доб . д t!.Р с .....(ll дО fЯ + kДОб2/i.)Vi.w;:'.5, (3.168)
rде k добl 0,667; k ДОб2 0,333.
Механические потери в электродвиrателе
t!.P MOX . n t!.PMex.n.,!.on.. (3.169)
Решая (3.156), (3.161) (3.169), после преобразований получим
формулу коэффиuиента отиосительных потерь ДПТ:
Кд>; a'P!n.IVi. + la.t(k w .)+ (аз + азkДОI,,)/w )иi. +
+ а"kдоб'F.д.(О;:"> + а 4 (од.. (3.170)
rде Ql-== I1P:EM.JiJ.H/Ll1PIlII; а 2 == I1PM....R/LI1Pn.ll; аз == 'I1Pc.n.H/LI1PIlII;
а4 == I1PMex.H/Ll1Pn.IJ отношение составляющих потерь в номинальном
режиме ДПТ к CYMMapIlblM IIоминалыlмM потерям.
В (7) показано, что коэффиuиенты а, а4 У ДПТ существенно раз-
личной мощности отлпчаются весьма незначительно. Это подтверж
дается также материалами аннлиза изrОТQвлеIlНЫХ серийных и onbIT
IП.IХ образцов ТЭД мощностью 36 60 кВт. Поэтому в сравнительных
расчетах. если параметры ДПТ еще окончательио не установлены,
можно пользоваться усреднеllllЫМИ значениями коЭЧ$ициентов й 1 а4,
нанример у электродвиrателей последователЫlOrо возбуждения с ие-
зависимой вентиляцней a, 0,57"'" 0,60; a. 0,17 ..,.. 0,21; a,, 0,08 ..,..
..,.. 0,10; и.. 0,05"'" О,Об.
104
Выражение (3.170) позволяет решать две задачи. С ОДНОЙ стороны,
с ero ПОМОЩЬЮ нетрудно оНеНиТ.... IIзменеllие суммарных потерь при
7ех IIЛIl IIIlЫХ вариантах управления 3JIеИ'I1юдвнrателем; с друrой CTO
роны. что представляется боле(' uаЖIIЫМ. надо определить заl3l1СII
МОСТИ IШПРЯжения 11 MarHIITHof() потонз. обеспечиваЮIЦllе МllНlIмаль
ныс.' потери в ДПТ в шпроком Дll8Шiзоне уrловоii CI{0J10CTII. ДЛЯ Ha
хожлеНIIЯ ОПТlfмальных nporpaMM управлеНIIЯ напряжением 11 маrнит
НЫМ ПОТОКОМ соrласно (3.170) достаточно опредеЛIIТ.. МIIIIIIМУМ КО*
ФllЩlеllта потерь с lюслеДУIOЩIIМ раС'IСП}М З3В11Сllмостеи и д " «(lJll.)
и Ф Д8 «(JJn.) ЭнL"Тремзльное знзчеНllе щшрнжения [71
'r
и д .. о V
u 1 P i A 8
а.!! (kl-L I1.) 2 + (аз + a:/luu(jl) (r) .!i
И ТОК Dозбуждения lВ.Д.Э8 при
13.1711
Маrнитныи потон Ф Д . Э8
напряжеиия 00 (3.171)
Ф д .. о Vд..о/(одо; [..д..о Vд.о/(k,,(одо). (3.172)
:iначения Ф д . з .. и и Д.3. опреДeJIЯЮТ Прll совместном рассмотрении
кривых k,,(l..до) и [..до (Ы до ); первую строят с ,юмощью хара({тери
СТИКИ IIвмаПlИчиваНIIЯ Ф Д . (1 D.Д.). а серию вторых пля тех же эначе.
иий k,. рассчитывают по (3.172).
Подставив (3.171) в (3.170), получим
Ка, 2Р.до V a,[a.f(k w ol + (а" + a"kдобl)/(о ] + аэkдоб'Р ДОW':" +
реrулированпи
+а.ы до . (3.173)
КПД, соответствующий реrулированию электродвиraтеля по ми
нимуму потерь, определим из (3.158) и (3.173):
'lJд., 1 (I 'lJД.) [2 V a,[a.t(k (o o) + (а"+а,,kдобl)/"' ] +
+ аэk.об,Р1ДоW;;'" + а.р;;,'оwдоl. (3.174)
Численный анализ выражеНIIЯ (3.114) показывает, что значение
кпд элеКТРОДDнrателя в режиме минимальных потерь практически
не заВIIСИТ от МОЩНОСТII Рlд..
Ранее отмечалась важность оценки пределоВ отклонеНIIЯ lIапря
жеНIIЯ ИД. от ero энстремальноrо значения U д . з .. коrда потери в элек
тро,nвиrателе незНаЧlfТельно отличаются от минимальных. Ниже при
lЮДIffСЯ ОДИН 113 ВОЗМоЖНЫХ ваРНЗИТQБ решения данной задачи. Пусть
рсжим ДПТ характернзуется иапряжением и o при некоторой CKO
IЮС'Лi ы .. коэq:xpициентом относительных потерь K и оrnошением
и;,оl v д..о 6 д '
Подставляя и o 6ди д.'о в (3.170), получим
.. I +t Р V .2 2 ) ) 0.5 ..:z
"дЕ 'ДО a,[a"/(",,(o.o + (а, + а"kдобl 'Ы o] + a"k""r"r,до х
х ы;,'" + а.",до. (3.175)
105
Из (3.173) и (3.175) с достаточной точностыо
имеем
I( К /кд", (1 + ')/(2 ). (3.176)
При МОЩIIOСТJ1 P 1pJ . < I напряжеиие н IЮ
эффициент реrулирования возБУ>l\дения
и д .", ид.,.V Р'Дi. ; (3.177)
(3",.. (3", v Р,ДС. . (3.178)
На рис. 3.20 mказаи rрафик К< ( д) в со-
ответствии с (3.176) (для упрощеиия он рассчи
тан прн условии k" соп,!), Из rрафика видно,
ЧТО выбор значении и .1 в ТОМ числе и и . I/!КС.' находящихся в lIре
делах (O,B5....;-.-I)U A "'.. ПРВI{ТlfчесЩI не влияет На возрастание потерь
в ДПТ по отношеНIIЮ к номинальным.
В качестве примера иа рис. 3.21 и 3.22 предстаlJJIены характернс-
тикн и д .,. ("'д.), (3"" ("'д.), К д " ("'д.) ДПТ последовательноrо воз.
буждения типа ДК-717А, у KOToporo а, 0,60; й. 0,17; а. 0,10;
а. 0,05. Из rрафиков, ,юказаниых На рис. 3.21 11 3.22, следует:
д..'1Я реализации электродвиrателем скорости Ы 11 мак... == 4 в режиме
Р,д. 1 требуются напряжение и Д,, ..."С. 1,7 11 коэффициеит (3",
04.
е и элеитродвиrатель реrУЛИРОВВTh соrласно ид.э. «!}д.). ro lIallH
большему ПО условиям насыщения маrнитной цепи зиачеНIIЮ Маrиит
I-Ioro потока Ф де ::; 1.25 соответствует уrловая CKOPO( ТЬ tt1 n .. == 1,2.
являющаяся НlIжней rраllltцей. с которой может быть Нач ТО управ-
ление с минимальными потерями; верхняя rраница СКОРОСТН зависит
ОТ потенциальных оrраничеиий на КОЛJIекторе; Б частности СIШрО( Th
Ы ll .. == 4реапllЗУется. так КаК напряжение UlI. M'IJ<C" == 1.7 для электро
ДlJиrателя типа ДК-717 А допустимо
Абстраrируясь от потенциальных
оrраниченнй для электродвиrателя рас-
сматриваемоrо типа рассчитаем коэффи,
циент КдЕ и отдельные составляющие по
терь при управлении ДПТ соrласно зави.
СИМоСТИ
:: кm
l J 5 _ .
1,0
0,5 1,0 1,5 t,д
PIIC. 3.20. Зависимость
К, (t д )
и д . VW;;, (3.179)
предлаrаемой в ряде работ.
Сравнение значениft К д }:.. вычислен
ных с использованием (3.171) 11 (3.179),
показывает (РIIС. 3.22), что в интервале
уrловых скоростей I "'д. 3 измене.
ния суммарных потерь практически оди
наковы для Toro и дpyroro вариантов
управления. хотя достиrается это за счет
раЗЛИЧllоrо соотношения ИХ составляю-
щих. При "'д. > 3 реrулироваине по
106
иА.,;Н!,
/3а.
1,0 I
РиС. 3.21. ИзменеllИЯ эксrремапь
IiЫХ значений l-Iапряжеll1lЯ и КО-
э4xfJициеllта реrупироваltllЯ воз--
CSуждеllИЯ дпт в зависимости
от уrповой CКopocnl:
I Р 1д . -== 1.0; 2 P 1A . == О.7Ь
(3.171) предпочтительнее, таl< I<аl< суммар-
ные потерlI в элеНТРОДБИI'втеле и расчетная
МОЩНОСТЬ rпт меньше.
Можно получшь более точнЫЕ: резуль--
таты расчета. если зиачения И д . 98 и Фд-s.
определять на ЭВМ [101, представив реаль-
ную харзк-rеристику намаrНИЧиВаНИЯ элект
РОДВlJrателя экспоненциальной кривой:
Ф.О z, (z. /H..o)(1 e IH..ol',), (3.180)
КДЕ,
КАЕЗ
КДЕ
\./
0,70
0,65
.КдЕ.
600 I 2 .Ю д *-
Рис. 3.22 3ВВltСИМОСТИ
Кw:.э (<Од.) И К дЕ (ro Д .) при
и до Jf "'ДО
rде 21, Z2t Zs постоянные экспоненты. зави
сящие от параметров ДПТ
С друrой стороны,
Фдо [и o (Ь" + с..)р,до]/(аРдоы до ). (3.181)
В этом случае после нахождения из (3.180) и (3.181) Д/IЯ задаиных
значений Pl A .. V Д" и Ы д . тока возбуждения и маrnИТНоrо потока ЭJIек
тродвнrатсля определяют минимум следующей фУНI<UИИ, полученной
из (3.165) и (3.170):
КдЕ (a,PfnolU o) + a./ .no + [аз + аз (k доб \ +
+ Jlдоб2Р д.IU .)1 .ы : + а 4 ы д ..
(3.182)
Рассмотрим вариант управлепия ДПТ по минимуму превышеиия
темнературы меди обмотки якоря ем.. corласно (3.46).
Значения e _ и е о зависят соответственно от пureрь в якоре и
суммарных потерь в электродвиrателе:
е :fДР { й. I1no I + а"l(,fЛ., +
М. JI Д,Н иi. a.VKR
P дo ]}
+ а"kдоб') + a"k n o<!2""""0;5 ;
"'до
I I1no ( й. аз + азk доб \ ) 2
ОН K.};/lPДo' а,............+ ............. + О.5 и д . +
и П. ku.(r)Д8 ЫД8
P дo 1
+ й:ikдоб'l '"'"""""""D.5 + й 4 Ы Д8 .
"'до
I o.vl(JI-... [ U .
а"К. """"0;5 (а" +
"'д.
(3.183)
(3.184)
rде а. 11 К Н постоянные Д/IЯ даНIIОro электродвиrателя коэффи-
циепты.
Чтобы установить связь между и де И Ы Д . npli минимуме E)M.JlI при...
равняем иулю производную д eM..lди дo :
де МtI дe tI дев
дИ до дИ до + дИ до о.
107
После пре образований IЮлучим
. / 1{д. 1"0(1 +0."1(,/1..",1/(0."1(,.) + 1(,р,1
ид. tj.. :;;:: 11 I a.lJK2J'J..IO + аllдобl + к ( + a + a:ilAo(Sl ) .
u.vI<.!/ ы .: "k ,(r) . ю
(3.185)
С достаточной точнос тью уравнение (3.185) мож ио записать в впде
и д .. е . V аоР;д.", J[l<с(а,,+"зkдо6,)J , (3.186)
rne КС коэффициент, учитывающий увеличение наrревашlЯ обмотки
из за потерь в стали и добаВОЧIlЫХ потерь; с изменением Ы д . от 1 ДО 4
коэффициент КС линейно уменьшается от 0,45 до 0,30.
На рис. 3.23 представлены кривые, характеризующие тепловое
состояние якоря электродвиrателя типа ДK 717 А при различных Ba
рruштах управления (по минимуму потерь и минимуму превышеlllfЯ
температуры меди обмотки якоря). Анализ показЫвает: если реrули
ровать напряжеиие ДПТ cornaCHO (3.171), то значения е.... практи
чесии Не отличаются ОТ минимальных.
Изменение е м . я ПО отношению к минимуму, коrда напряжение OT
I<ЛОIlЯСТСЯ В ту ИЛИ иную сторону от напряжения, рассчитываемоrо по
(3.171), определяют зависимостью
е.. ./е..... (1 + .)/(2 .).
Таким образом, в интервале скоростей 2 Ы Д . 4 при соответ-
ствующем выборе напряжения дпт MorYT быть обеспечеиы зиачения
е... (0,35 7 0,50) еМ.... и ОДlювремешю получены достаточио BЫ
сокпе энерrетические покззатели
Остановимся на вопросах реrулироваиия rПТ по минимуму по-
терь. Выражение для расчета коэффициента К.Е опюсmельных потерь
reHepaTopa соответствует (3.170), так как уравнения отдельных со-
СТ8МЯЮЩИХ потерь rпт аllзлоrИЧIlЫ:
К.Е b,pi..IU . + Ib./(k ..) .) + (Ь З + b,.kAoo",)/", ;;] и . + Ь З х
х k ДОб r2Pfr.luf/...s + b 4 ffir..
(3.187)
rде b 1 b4 ()тн{)шения составляющих nurepb в и{)миналыюм режиме
к суммарным н{)минальнЬ!м потерям rellepaTopa; b 1 Ь. соответствуют
коэффициентам а, й. В (3.170); k n06 .1, k A ".", постоянные, УЧlIтыва-
ЮЩllе изменение добавочных потерь тт.
Значения k 1 {)пределяют кривой намаrничиваиия rеиератора; в
частиости, с увеличеннем и,. от 1,0 до 1,3 коэффицнент k". изменяет-
ся в IIределах I,O ,85.
Приравнивая иулю производную дК.Е/ди.. н решая полученное
уравнение ()тнос ительи{) U r .. иМеем
и.. j/ Ь,Р;,../[Ь. (k",.<й..) ' + (Ь. + Ь.kДОбl) ",,-:О.5) . (3. (88)
108
соrласно I<ОТОРОМУ осуществляется управ
ленпе rel-lератОром по МИНIIМУМУ потер[,.
АНШIIIЗИРУЯ (3.188) при "'с. consl и
kJJ,' == const. можно устаИОВIlТЬ. что для за
даиноrо уровня мощности у rпт существует
еДIll-[ствеlllюе значение напряжения. котда
потерн минимальны. Hanplll\1ep. у rel-lepa
тора rПА-600, имеющеrо расчетиые ко3ф-
фицпенты ОТН()СllтеЛI)НЫХ потерь Ь] == 0.389;
b2 0,0313; Ьз 0,1165; b4 0,307, в режи-
ме P 1 r-8 == 1. bl r8 == 1. kJJ,r- == 0.85 экстремаль
ное значение напряжения с()rласи() (3.188)
и,... 1,15. у reHcpaTopa rПА-800 мощ-
ностью 800 кВт и". 1,25.
На рис. 3.24 показаны зависимости
[(,ж (и,,) для reHepaTopoB rПА-600 и
rПА--800. Из кривых видно, что мииимум
потерь ([(,Е [(,ж,) имеет место соответст--
веннопри напряжеllllЯХ и,.. 1,18 и 1,28,
что HeHaMHoro отличается от значеШIЙ U r . з8 .
рассчнтаниых для режима номиналыIхx
yrловой скорости н мощности rпт.
Rеличииа KrE/KrE'j в случаеотклонеиия
напряжения rеиератора от экстремальио.
ro определяется уравнением. аналоrичным
(3.176).
Прн реrулировании rпт по минимуму
превышения температуры меди обмотки яко-
ря отметим следующее: наименьшее значе.
иие ем."., ОТЛllчается ОТ 8 M . fI .r- В Д1Iительном
режиме в 1,1 1,2 раза вследствие незна"и-
тельиоrо изменения суммарных 1I0терь в
якоре rпт в процессе рerулирования и".
Устаиовнм рациональиый вариант уп-
равления. удовлетворяющий условию МИIIИ
мума потерь в rпт и дпт при их совмест-
ной работе.
В первом прнближении можно принять kдоб.1'1 == k добl , kдоб.r2 == kдоб2_
Поэтому. учитывая Р.. Р,д., и,. ид. Р'д.lI д .,l,. [Д. и исполь-
зуя уравнения (3.149). (3.170), (3.187), запишем выраЖClше для коэф-
фициента 01НосителЫIЫХ потерь системы rпт ШlТ в виде [71
B MJ1 /fJ M ,J1.a
0,9
О,В
0,7
0.6
0,5
O,
Рис. 3.23. Характеристики
теПnО80СО состояння якоря
9леКТрОДВJ.!rателя ДК 717А
при раЗJlИЧНЫХ Шl.риаllтах
управления:
' (a)Д8==2; 1 (I)A8 ==,i: ;y
(а)д,8 == 4: 4 пнии» HIIHNeHb
ШIIX ЗШNеннl! nреВЫlUеНИ» темпе.
paтYPbl: jj пиии." соотвеТСТВУЮ.
щая реrУJIНРОВВIШЮ 110 NН1IИМУМУ
потерь I! ДПТ; 6 пННIЩ COOT
neтСТI!УЮЩ8Я минимуму потерь
I! системе rпт два дпт
KrE m
0,95
2
0,90
0,85,.0 ,.. ',2 ',J ', U r *
Рис. 3.24. Зависимости
К,.т, (и r8) для l'енераТОРО8
111008 mЛ-600 (/) и rnд-
воо (2)
,
[(ж Р,:. (ар, + аЛ) + и . [ад la./(k w .) + а" + азkд"",/w :] +
ИД.
+ а,. [b.l(k ..w .) + (Ь з + bskn"",)/w :] +P Д. (ар.kДОf52/w -: +
+ а,.Ь"kДОб"W ;') + й-да,ы д . + а,.Ь.ы...
(3.189)
109
Приравиивая иулю производную дK /дидo И решая
ИОСlIтельио UД. после nреобрвзоввний ПОЛУЧIIМ
U д . э 1:. ;;:::
Pfoo (ада, + а,Ь.)
( . + и.+ a.kAOOI ) + ( +
ад 2:2 OS а{' 2:2
llJj,fJ)A8 (i)A" llJJ,r(JJr.
/
,/
уравиеиие or
Ь. + b"kAOO, ) о
ы -:
(3.190)
МШ'НИТIIый ПОТОК ДПТ в таком режиме
Фд.s о [U;;S O (Ь. + с,JРLцоj/(а,,wдоUд.s:>:о). (3.191)
I<.ак следует И3 (3.190) и (3.191), для заданных уровней Р'ДО c()nsl
и (о, о соnsl каждому значению СКОРОС11l ДПТ соответствует опре.
деленное сочетание напряжения 1( MarНlrrHuro потона. при нотором бу
дут имет место мниимальные п()тери IJ системе rПТ - ДПТ. Так
каи в ЭТИ выражения ВХОДЯТ коэqx}JlIцнен7Ы Q и G rl зависящие (Jj' lп К1
ТО возможно анализировать ВЛlIяние числа дпт в ПРИБоде ЭJIектромо
биля Шt U д . эЕ ..
Решение (3.189) и (3.190) дает уравнеиие для определения опти
мальноrо значеНИя коэффициента суммарных иотерь ТЭМ тяrовоrо
К А Е3,
Кr[з.
1<1.
0,90
0,В5 JЗ Вэ
1,0
О,ВО
-0,75 0,75
0,70 0,50
065 0,25
, О 2
Рис. 3.25, Зависимости и д.з." 1.\11_9'
К ДЕ91 К.':Еэ' KE иr (rJA8 при P 1A8 == I
в системе П1Д--б00 два ПI<-717Д
110
КДl::J,
К rlЭ ,
I< .
0,90
О,В5
JЗ В ..
. 1,0
О,ВО
Кдr:э
o,ffо
О
2
0.75
"'д
Рис. 3.26. Зависимости и Д.З.' I3n Э' J( д:Еэ"
Кr!:,Э1 К>,-Э от (Оде при РIД8 === 1 в CltCТ€Me
П1Д-1I00 чеrыре ПI<-717Д
ехреп22 для htto: 11 rutracker. ora
U,д.эfl' 13.
',3 1,0 13. и д "
1,2 О,. 0,75 1."
1,1 0,5 1,2
1,0
"'до
Рш:. 3. 8. З€iВlIСJJМОСТИ и Д" (Ыд..) "
b «())Д8) nля P 1JI . == I ПIШ Р€i3ЛИЧ.
IIL1X ВВРИ€iIlТ8Х улрввлt:I-ШЯ:
1 реryпllрVШ'lше ПО NИIШNУN}' ПО,
ТерЬ; 2 peryпllpvB81t11e ПрJl сочетаl1ll11
l!ари.а1170U 10 11 11
,,О
0,90,6 0,9 1,0 1 д:,2
PIJC 3.27. З€iВIIСIIМОСТИ liapflMeT
ров ППТ от roK якоря пр..
Р. д . == 1:
1 Un.'I.; 2 ....Dэ; 3 l1BI: 4
В'"
9Jlектропривода
К:", 2Pl.o (ада, + а,.Ь,) х
х . / aд ( + о,,+а,>оо, ) +a,. ( + Ьз+Ь.,kДООl ) +
., ll ro 8 ы rro + ы ':
( Йpfl;Jkдоб'l й r Ь :i 'l доб2 \
+ Р,д. + ) + а.а.о,д. + аоЬ.ы,... (3.192)
())ц+ W r .
Выражение (3.176) распространяется и на систему rпт ДПТ.
Б этом случае здесь !; !;д и .Iи.., ..
Необходимое с целью обеспечения минимума суммарных lIотерь в
ТЭМ нзменение и д .. и 13.., для СТIlЭ карьериых электромобилей пока
эано на РНС. 3.25 11 3_26; одновремеино представлены зависимости
KllY:. ' K..1:.i 11 К!'."7 от ЮД.. I3следствие повышеиия ДОЛИ потерь ДПТ в
суммарных потерях ТЭМ в четырехдвиrатсльном приводе нанряжение
U Д )IЗ.{С8 увеличивается до 1,45 по сравнеиию с UllNClKC. =:;;:: 1.35 в ДBYX
ДШJrаТeJIЬНОМ прнводе.
Используя ЭВМ, можно ПОЛУЧliTh более точные результаты; в этом
случае онределяют мииимум [(Е и рассчитывают [(д н [(,Е.
ЕсЛl. управлять электродвиrателем по МИ1I11МУМУ нотерь в ТЭМ,
превышение температуры меди обмотки якоря составит (0.62 7
....;... 0,47) f-)"'_JI 3. ЧТО на 15 25 % выше значений eM.'I. коrда реrУЛl-lрова
I1ие ДПТ осуществляется по (3.171) (см. рис. 3.23)
ИноrД8 при частых lIереrРУЗК8Х по току тяroвых ДПТ электромо
6иля н если требуется повышенная эксплуатационная надежнuсть.
Уllравлеllие соrлаСIIО (3.171) может оказаться преДIlОЧТИтельным 110
сравнению с (3.190), несмотря на некоторое увеЛllчение суммарной
массы 1ЭМ и уменьшение кпд 'IJ..
Ранее указано, что целесообразно задаваться лннейной зависи
мостью 13. (1 д.), oДJIaKo на рис. 3.27 13... (1 д.) кривая 2 сущест
веННО ИeJJИllейна; ЭТО весьма затрудняет практическую реализацию
указанной заВIIСИМОСТИ в системе автоматическоrо реrулирования
сmэ. К Ш праВIIЛО, стремятся ИСПОЛьзовать линейные заВИСIIМОСТИ
13. (1 д.) (кривые 3 и 4).
111
Крпвая 3 ЯВJIЯ€ТСЯ одноЙ IIЗ воЗможных реализаций управлення
ДПТ в соответстшш с- с()четШlllем вариантов управления 2 н 3. а КРIl
вая 4 ваР"ШIТОВ 1011 11 (см. табл. 3.1). Потери в ТЭМ Прll нсполь-
ЗОШШIIII uбеих Лllllеiiных З8UИСIIмостеЙ (31J (1 д.) практически не ОТЛlf
чаются иr Зll8чеШlii потерь при оптимальном реrулироваШIII I<ривая
2. ТеореТllчесl<И потери, наиболее БЛИЗКllе 1< МIIНIIМ8ЛЬНЫМ. обе('llе
чИllает xnpaKTepllCTIII<(:I (3и (/д.). На рис. 3.28 Ilоказаны заВIIСI{МQCТИ
ид. ("'д.) H . ("'до), коrда электродвнrателЬ11lпаДК-717А реrулируется
по миннмуму потерь 11 в соответствии с вариаитамн управлення 10 и 11.
ТШ<НМ образом, для упрощення САР достаточио выбрать xapaК"l'e-
ристику .(Iдo) линейиой 11 чтобы она располаrалась в пределах зо.
ны аЬс (см. рис 3.27).
Учитывая изложенное выше, в качестве рациональных RapllallTOB
управления тпrовымн ДПТ lюследоватсльноrо возбуждения рекомен-
дуется сочетаиие вариаНТОR I IO II (см. табл. 3.1). Напряжение
и д . м "",,, при этом выбирается соrласно (3.190). Такое реrулирование
иаnряжения тяrовоrо злеНТРОДБиrателя не только обеспечит высокие
значения кrщ crпэ в целом. но и даст возможность получнть близкие
к минимальным значения размеров и массы rnroBbIX электрических
машин. Кроме TOro, подобное унравлеllИе можно осуществнть с по-
мощью сравнительно простой системы 8втом.аТИческоrо реrулирования
привода.
Для тяrовых ДПТ, имеющих смешанное возбуждение, рациональ-
ным является сочетание вариантов 4 12 13, а дЛЯ ДПТ независи-
Moro возбуждения 7 14 15.
!i 3.11. Машииы постоянноrо тока
в режиме электричеСl<оrо торможеиия
электромобнля
crпэ должна обеспечивать не толы<o тяroвые, ио и тормозные ха.
рактер"спши электромобиля зависимости тормозноrо усилия В на
ведущих I<олесах от СI<ОрОСТИ ДВllжеllllЯ v. R реЖlIме элеитричесиоrо
торможення необходимо осуществлять торможение на rоризонтаJlЬНЫ:Х
учаСТl<ах пути и иа уклонах, а таl<же nодтормажнвание, Т. е. движение
на затяжных спусках с постояниой скоростью; этоrо требует реаЛllза
ция в СТПЭ механически устойчивых тормозных характеристик, при
I<ОТОРЫХ сумма TopМ03Horo усилия В 11 OCHoBHoro сопротимеиия nви.
жению W() возрастает с увеличеиием СИОрОСТИ.
Семейсmа rормозных характеРИСТИI<, обеспечивающих раЗЛНЧIIые
тормозные режимы, приаедены иа рис. 3.29. Кривая OACD ЯВЛllется
предельной тормозной хараl<тернстикой Частичные хараl<теристики,
ноказанные на рис. 3.29, а (лучи, выходящие из начала коордииат),
соответствуют условию устойчивости; частичные характеристики. по.
казанные На рис. 3.29, 6 (нрямые, параллельные оси ордииат), соответ-
ствуют режиму подтормаживания с ПOCТDЯИ1юй скоростью.
Максимальное тормозное усилие должно удовлетворять неравенст-
ву В"'8КС Всц., rдe Веи усилне, предельное по сцеплению ведущих
колес с rpYHToM.
112
Э.пеНТрИlJеск ('ормо--
жеНllе электромоfJплеЙ ocy
ществляется переl30ДОМ
1ЭД в reIlepaTopHbIii ре-
жим. При ЭТОМ Эllеl1rllЯ.
reнеРllруемая ТЯПШЫМII
Э.llеКТрОДВllrаТ€ЛJlМII. рас.
С('lшается р тормозных pe
ЗIlсторах (реЗIlСТОРНое тор-
МОЖСIlие). Прн наЛIlЧlII1 в
СТПЭ аккумуляторной энерrоустаИОВКII может применяться рекупе-
ративное торможеНllе
Еслн все IlлН rrynna параллелыlO соединенных дпт при 9J1ектри
eCKOM торможеНИII раБО1'ают на общиЙ ТОРМО3НО11 резистор. то име--
ет место взаимное влияние rяrовЬ!х злентродвиrателеll дpyr на дpy
ra. которое может вызвать существенную неравномерностъ распреде-
леиия наrрузок между НIIМИ и даже переход одноrо или песнолы<хx
электродвиraтелсй обратно н тяrовый режим. Поэтому здесь рассмат-
ривается схема подключения ЯI<ОрЯ квждоro дпт или rpYnnbI n и
последовательно соединенных тяrОRЫХ электродвиrателей н отдельно--
му тормозному резистору.
Поле тормозных хара({тер"стик эле({тромобиля В (v) (см. рис. 3.29)
реализуется полем хара({терисП!к МТО ("'ДО) электродвиrателей
(рис. 3.30). Индекс <т» соответстнует режнму sлектрическоrо торможения.
которое можно получить двумя способами: 1) за счет изменеНIIЯ cOnptr
тивления тормозных резисторов; 2) за счет реrулирования тока воз-
буждения ДПТ. Первый способ требует дополнительной коммутаuион-
ной аIlпаратуры или НМПУЛЬСIIОro реrулятора СОIlрошвления реЗIIСТО-
ров 11 В настоящее время практически не применяется. Второй с(!Особ
предусматривает (Iеизмеllное СОПРОТlIвление ТОрМUЗllЫХ резисторов
(R T const) в пронессе roрможения н работу ДПТ как reHepaTopoB
незаВИсИМоrо возбуждеIlИЯ. На l(еиDТОРЫХ ТИllах электромобllлей
(rлавным образом КЭМ) заВIIСИМОС1Ъ МТО ("'ДО) формируlO1 при R T
const, а На малых скоростях движения для увеличения эффектив-
НОСТИ торможения выполняюr I ступени переНJ1ючения тормозноrо
резистора.
Тормозные хараwrеристини м т . (Ы д .) реаЛIIЗУЮТСЯ лишь с учетом
оrрвничениД по маl<симальиому маrНИТIIОМУ потону ДПТ. маисималь
ной мощиости иа ero
заЖlIмах PДo1.MflКC. (MaH
снмал ьным току Н напря
жению) и по KOMMYTallll
онно.потенциальным yc
ЛОВIIЯМ Ila коллекторе.
ЗначеНllе сопротиме.
пия тормозноrо резисто
ра R T рассчитывают. ис
ходя 113 допустимых зна
чений наlIряження
а) Б)
BMO:+ 7\ с BMO + с
o. Y o v
tJ.,OkC V MOliC
PIfC. 3.29. СемеЙства ТOpM03l1bIJoi хараКП'IJJfСТИК
В (v) электрm,Ю()IIЛП
a)M,* 5 ,*
Mr.MrJl<CfI: Мт.мокс*
О О
(VA.Nal<c-II CдAif Ы,д.монсJl. (О А.
Рис, 3.30. Семейства характериcrик м т . (Ыд.) тяrо.
вых дпт
113
а)
М"
51
С,В
C,
а
'3
51
I A<
2
А..1.в
*=I,O 2
0,5 '- С 3 Ю к
If (UJIfI-
Рис. 3.31. Характеристики lIepEoro
ВИДа :;tлеИТрОДВl!rВ7епя ДК 717А 8
режиме резНСТОрJlОro торможения:
" MT8 ((i)A.); б Ф Д8 «(J)A.); в
I ц : : ; '2 O :::::::e
по Рд.Т.М8КС: S оrраНllчение по Ер:
ST " S'T' оrреНН1,[еllНЯ 110 сuеплеНllЮ
м
, D
"'А<
:< m@
1 L
М
С С
f 2 .3 !f (,r)11J1-
51
Ф А <
1,2 А
С,В
C,
5)
I A*
2
А 1 В
I 2
(j) ' с 20 С
0.4 0,8 '.2. 1.6 Iд..1ft
Рис. 3.32. Характеристики вторor'о
вида электродвиrателя ДK 7I1A в
режиме реЗИСТОрlюrо торможения:
,, MT8 (Ыд.): б Ф Д8 ((a)n.J.
tt J O . n8 IW n .); 1 оrрllНIIЧеНIIЕ'
по Фд.макс.; 2 orpil""OJelllle
по Рд.ТМ81(С: 3 оrР8l1НЧеlше по Ер
и д т Moi:IKC 11 тока / д.т.макс- В свою очередь, I Д.T.Мi1KC определяется длитель-
НОСТЬЮ и частотой повтореНИJJ режима торможения В некасорых слу
чаях, коrда от СТПЭ ие требуется обеспечения максимальных тормоз-
IIЫХ усилий. R T МОЖНО выбпрать. нвпрпмер. для предельноii характе-
рпстики м т . «UA8) из УСЛОВИЯ получения наибольшей МОЩНОСТИ на
эаЖIIМВХ дпт при (UIt8 == (1)A.r.taMt:8 С учетом оrpаНИ 1 1енпй по им и Ер:
Я. ид.т_"",сПд.."".с- (3.193)
Расчет мехаиических тормозных характеристик электродвиrате
neit. ЧаСТИЧllые характеристики М.о ("'до) первоrо сида (рис_ 3.30, й),
предстаВЛяющие собой прямые. выходящие из начала координат. име
ют место npl1 неl1эмеИIIОМ для каждой из характеристик MarHIITHOM
потоке. Ток якоря ДПТ
1,_,0 aH_TE._.o/(R. + "1:.Я,,) Йд..фдо(i).о/(R. + "1:.Я,,), (3.194)
114
rде 'дт. I дт I1 Д .II; Oll"il == EnHllll H; а}
E 1 J..Т*:::::::: EAT/Enlt_
Элеl<тромаrнJlТИЫЙ момент из (3.99)
и (3.1941
: (1)11..1n. т. == D.ac! 1.(J) .(I)n./(RT +
+ 'ЕД,J. (3.195)
При (J)д == Фд."юкс_
м т . == M"f IlрСД_ ==
М.
а" .Ф .""kC.(uд./(R. + };R,J. (3.196)
RыражеИllе (3.195) является урав'
HeНlleM чаСТllllИЫХ мехаНllчеСЮ1Х Top
мозных хараl{терIIСТИI{ M Ti . (<.од.), а
(3. 196) уравнением пределыIйй ха.
рактеристИlШ М Т Пред. «(ОД.), coarвeтcт
вующеЙ оrpаничеиию по маl{симаJ1ЬНО
му току возбуждеНIIЯ и насыщению
маrнИ',ной системы ДПТ Предельная
механическая тормозная Х8ряктерlIС
ТlIка покаЭВН€I lIинней ОН на
рнс. 3.31 3.33.
ПредельнуюзаВИСllМUСТЬ М Т преД. Х
Х ("'д.), обусловлениую оrраllичени.
ем по маl{симаJ1ыlйй ОЩIIOСТИ, находим
В. м
().!i W д2 * W дJ .. 1.5 2,()
IJ}.1-
б)
Фд
А f 8 2
ФJlJi I:() :,с
: I \. J
, , "-
и,6 , ,
, ""7
, ,
, ,
, , к
,
1,2
и,В
и,
Ц5 wJI1tt(.QJIJ'ft 1,5 2.(} LUJltI-
Pl1c. 3.33. Xap.aктcpllCТHKIi nepBoro
вида 9Лектродвиr.ателя ДI(-2IОАЗ в
режиме реЗIIСТОрllОro торможения:
а м т . (w A .): 6 ФД. (Ы д .);
I оrрЗНJI".Iение по Фд.макс. """ 1.23:
2 оrp.аНlltJеине 110 Рд.т.мзкс:
s оrртшчение по и к
соrласно выражению
М Т I1peд. == 'д.т.МfЖ.с. Е Д.Т_},1lJ1(С./(ОД.,
(3.197)
rде Ед.т.мзкс. == (ид.т_маУ.С + lд,т..шw.с Rд)/Ед,и.
Зависимость М.. ("'д.), найденная 110 (3.197), показаllа кривой HL
(рис. 3.31, а; 3.32. а и 3.33, а). МаrНИТIIЫЙ поток, соответствующнй
оrраllичеиию по максимальной I\ЮЩНОСТИ Р Д.T.NВКC,
Ф Д ' М,,/!д.,макс, (3.198)
Выведем аналитическое выражение предельной механической тор-
мозноЙ характеристики.. учитывающее оrpаиичение 110 реаКТIIВНОЙ
ЭДС Ток якоря в соответствии с (3.91)
I д.' Ep/(kp<On.).
Решая (3.194) н (3.199), ПOJlучим
Фд. [(R. + "E.Rn)/a H . (E,fk p ) (I/"' .).
Torдa 113 (3.99), (3.199) и (3.200)
М.. [(R. + "E.Rn)/a H .) (E /k ) (I/''' ,),
ХараЮ'СРИСТlIка М. пред' (<Од.), ВЫЧIIСJlеНllаи 110 (3.201)
Ер"",,, lIоказаllа КрИБойLМ (см. рис. 3.31, а н 3.32, а).
ОrрюшчеШIf' по и к Y(ITeM слеДУЮЩIIМ обrазом. у неlЮМllенсиро-
BaHHoro ДПТ выражение (3.89) в режиме ero раб(JfЫ reHepaTopoM
(3.199)
(3.200)
(3.201)
при Ep
115
записывается fI Виде
и. А' (1 +R,In..IF n .) Е д ....
(3.202)
Электродвиrатели постояниоrо тока с компенсаuиоНlЮЙ обмоткой
иекритичны к Uк-дол. каи: указано ранее
Решеиие (3.194) и (3.202) дает уравнеиие
[Ь.(Фд.<Од.)2)/F д . + А'Фд."'д. и. О. (3.203)
rде Ь Т A'B,aH_T'(R T + 1:R.).
из (3.203) получаем
А'Ф.. V (А'Ф..)" + 4Ь r Ф:.V./F Д'
<о.. 2ЬrФ ./F .. (3.2041
Задаваясь различными значеннями мдс f- A " по наrрузочиыы
характеРИСТIIкам дпт определим маrниТIIЫЙ пol'ок Ф д .. а но (3.204)
соответствующую уrловую скорость (Од. Полученные значения Ф д .
и <ОД' подставим в (3.196) и построим зависимость М.. (<о..). учитыва-
ющую оrраниченне по потеИllИальиым условиям на коллекторе. Эта
заш'СИМОСТЬ ,!Оказаиа кривой LM иа рис. 3.33. а.
Из двух указанных характеристик Мт.пред. «(од.) с оrраНlfчениями
по Ер и иН в качеСТDе предельной в интервале уrлопых скоростей 3 .;;;
(0,1]. (Од.макс_ необходимо выбрать зависимость. УДОБJIетворяющую
оrраничениям как по коммутационным. Tal{ и потеициальиым усло-
виям на коллекторе. Ранее отмечалось. что для дпт без комнеисаЦИOlI
иой обмотки оrpаничение по маи:сималыюму напряжеиию между
соседними КОJ1лекторным:и пластинами ЯБJIяется определяющим и
именио оно лимитирует значеиии предельноrо момента. У злеи:тродви
rате.лей с компенсациониой обмоткой MOMeH'f М т . оrраничеи реактив
ной эдс коммутацин.
из rpафиков рис 3.31. а, 3.32. а и 3.33. а следует. что предельная
механическая тормозная характеристика Мт.npед. «(од.) содержи', че.
тыре участка. Лнния ST. соответствующая оrраничению по ('цепленшо
ведущих колес электромобиля с rpYHТOM. располаrается выше точкн
Н Для электромобилей сравнительио небольшой rрузонодьемиости.
в частности rэм. в отличие от кэм может оказаться. что оrрнничение
по сцеплению }'ребует формирования предельноЙ характеристИlШ
М т . nрнд . (<ОД'), L'Остоящей из пяти участков (08', 8'Т'. T'L. '.М, MD)
(см. рис. 3.31. а). Ннже рассматривается МТ_nРНД' (<од.). состоящая
только из четырех участков. соответствующих постоянству маrнитно-
ro потока Ф д . == Фд.макс. (ЛИIIИЯ ОН). оrpаничению по мансимальной
мощности на зажимах ДlшrатeJIЯ Рдт.макс. (кривая HL). оrраиичению
по коммутационно потенциальным условиям иа коллеК10ре Е р . до " или
U1<../JPn (кривая LM) и оrраничению по yr ловой скорости (Од. == (Од.максе
(линия MD).
Упрамеиие электродвиrателями нри резисториом торможеиии. Как
и в двиrателыIOМ режиме. реализация I'ОРМОЗИО характеристики
М Т 8 «(Од.) осущеСТВJ1Яется посредспюм задания cootbe-r 'IRУЮШI\}, Ba
рнаитов управ.леIlИЯ.
116
Хараl<терИСl111<Н ДПТ, работающих в режиме rеператора незави-
СИМоrо возбуждения 118 тормозной резистор с неизменным СОПрОТИВ
nеннем. определЯIOТСfl двумя перемениыми: уrловой скоростью (ОД8
И маrиитным nOТOl<OM Ф д .. Характеристики Ф д . ("'д.) или Ф д . (/ o . T ..)
ЯВЛЯЮТСЯ оснОВНЫМИ в режиме резисторноrо торможения. Установим
вариаиты управлеНШI ДПТ в rеиераrориом режиме, позволяющие
сформировать требуемые Ilредельные и чаСТlIчные механические TOp
МОЗlIые харэктерИСТ1IIШ iJJектродвиrаТeJlЯ И, следовательно, TOpM03
ные характерИС'ПIКИ 3Jlектромобипя.
Из rpаф"I<ОВ, показаииых иа рис. 3.31 и 3.33, видио, что формиро,
вание M T .l1pcA" (LO д .) обеспечивается слеДУЮЩIlМИ вариантами: в ни-
тервале уrловых СI{ОJJOСТ Й () (од* I при 10_11.. ::;:: ln.n.NaJ(C8 под-
держанием ЗНачения ",rarНИТllоrо ПОТОI{Э ФД. == ФД.МI\КС.; В интервале
скоростей I :;;;; "'д. :;;;; 3 прп/.. д . I. д ' ("'д.) илп I..д' I.. o . (/дт.) и
Рд.Т8 == рц.т_Naw:.* реrУЛИрОВ8Нllем маrнитиоrо потока Фд. == Ф д . «(Од.)
или Ф д . == Ф П . (J Д.У.); в интервалt' скоростей 3 (Од. (Од_макс. при
Iв.д. /..д. (",д.) или 1..д. /.д. (/д.т.) и Ер Ер.до", (или и. и",.pp.)
реrулироваиием маrиитиоrо потока Ф". Ф д . ("'д.) или Ф д .
Ф д . (/д.т.),
PaccмoтplfM мехаИllчеСI<ие TOpМ03HЫ хаРВl<теРIIСТИИ:И дпт перБОro
вида (см. рис. 3.30, а). В интервале уrловых Сl<оростей I :;;;; "'ДО:;;;; 3
хараlcrеристики Фдnpед- «(од.) с оrраНllчеиием по МОЩНОСТII РД.Т.МIJКС.
иаХОДIIМ по формуле Фll. == My.IlIL'i макс.- Затем по наrрузочным xa
рактеРИСТIIкам определяем МДС F д_ 1. д. для I<аждоrо зиачеиия пс)-
тока Ф д .. Предельные хараl<теристики Фдо ("'д.) И I..oo (<од.) с уче.
том оrраничений по максимальной мощности злеl<тродвиrателя ШЖа
заны кривой ВС (см. рис. 3.31, 6, )
В интервале 3 (од. (Од,макс. хараl<теРIlСТИКУ Фд.пред. «(од.)
с оrpаничеиием по ЭДС коммутаlШИ Ер рассчитывают соrласно 13.200).
Далее. используя наrрузочные характеристш<и. ПOJ]учают зависи-
мость I.. д . (",д.) (кривая CD, рис. 3.31, в)
Расчет предельио характеристики Ф до (<од.) с учетом оrраииченпя
по и. (крпвая CD. рис. 3.33, 6) АЫПОЛНЯЮТ, задаваясь различными
зиачениями мдс F Д. == /n'A. и определяя по I<РИБОЙ намаrивчивания
поток, а по (3.204) уrловую скорость.
Частичные хараи:теристики Ф Д 8 {(Од.) И I B _ A8 «(од.) перБоrо вида
предстаБЛЯЮТ собой ПрЯМЬJе. параллельные оси абсцисс и лежащие
внутри области, оrрапиченной осями Iшордииат и I<рИВО А BCD К
иа рис. 3.31, 6, в, 3.33, 6.
Рассмотрим механичеСI<ие тормозные характеристики ДПТ второ'
ro вида (см рис. 3.30, 6). Предельная зависимость МТ.("'д.) аИIIJJО-
rична характеристике первоrо вида и ПОl<азаllа I<РИВОЙ ОН LMD
(см. рис. 3.32, а). Так ка" частичные хараl<теристики BToporo вида CQOТ-
lre1СТВУЮТ значениям (ОД8 == const. то в даниом случае целесообразно
оперпровать семейством зависимостей Ф д . (/д,т,), Частичные хараl<1'е-
ристики Ф д . (1 д т.) рассчи-rывают по формуле, получеllИОЙ из (3.194):
Ф д . I!!<т + J:.R,J/a. т\ (1/<0".) I д . т .. (3.2G5)
rJIe (о Д8 == const..
117
1 lЛJ l3ыражение (3.205) является уравнением
8.r.,.. ПРЯМОЙ, поэтому частичные характеРИСТIIКИ
lБ Ф д > (/д.,.) предс,.авляют собой лучи, выходя-
. lI!ие из начала координат; каждый из лучей
соответстнует определенной уrловой скорости
0,8 ,Од, const (см. рис 3.32, б)
Предельную характеристику ФА' (/ д...) це.
лесообразно рассчитывать rрафоаналитичес-
О {J,B 1.6 Jr. * l{ИМ метод..ОМ. Для этоrо сначала оrрЗlIичивают
. т маrнитныи ПОТОК значением Фll.макс.. Далее на
Pllt 3.34. 3ависимОС1Ъ rрафике зависимости Ф д . (1 Д_Н) ПрОВОДЯ1 op
I!,.I'. .(/("_т.) ("снер.а70р.а ДИИ8ТУ [Д.Т" == [д_т_макс., Затем, используя
:'; r Ре: ож: (3.200) или (3.204). определяют значения Ф д ..
3JJектромo(jИJlЯ соотнетствуЮЩИе оrpаиичеииям ПО Ер или U!f
в интервале 3 (оп. (J)ll.MIIКC. для каждои
скорости (Од_ == const На оси ОРДИН81" ОТl<ладывают sначеНIIЯ ФД.
и ПРОIЗОДЯТ прямые, параллеJIЫIыеос.и аt1сuисс, до пересечеНИJl С луча
ми rсометрическое место точеl< пересечеиия лучей с прямыми дает
предельную но Е или и к характеристику Ф.. (1",..) кривую CD
HfI pllC_ 3.32, 6. Последиюю с помощью l<рИВОЙ иамаrничивания леню
перестроить в характеристикн 1 0 . д . (/Д.Т') (см. рис 3.32, н).
Б К8чеtтве примера иа рис. 3.31 3.33 приведены характеристики
э.nСl<lрuдвнrателей ДК.717 А и ДК.21ОА3 в режиме reHepaTopOB иеза-
висиМоrо возбуждеиия при наrрузке на тормозиой резистор с иеиз-
МСIШЫМ СОПРfJтивлением, рассчитанные при Uк.]JfJ11 == 31 В и Е р . цоп ==
в 13. Для э.nектродвиrателя ДК.717А принято ид.,.м,кс 550 В;
IMMO" 600 А; R, 0,915 Ом; для электродвиrателя ДК.210А3
иДТМ8КС == 550 В; Iд.т.М8КС .:::: 300 А; Я Т == I,B33 ОМ. ДЛЯ электродвиrа
-.еля с иезависимым возбуждением характеристики М.. (сод.) и
ФЦ9 ((од.) аналоrичны зависимостям двиrате.JIЯ смешаИllоrо возБУЖде
ишl на рис. 3.33.
reHepaTopbl постоянноrо тока 8 режиме электрическurо торможения лектро-
:::;; че : ':ж нС:: е П : :::; ор о ж дп-F.еЕ::
ПРllменяют :тектродоиrатели смешаlШОro и незаОИСlIмоrо возбуждения. rпт в режиме
торможения 9JIектромобиля отключают. В СТПЭ с электродвиrатеЛЯМII ПОСJlедо-
ватсльноrо 80збуждения ("енератор Я8ЛЯется источником напряжения возбуЖдения
ДПТ. ДЛя 7аких схем иаиболее распространен способ. при котором rпр реrупиру
ется в соответствии с требуемыми характеристиками 'I'.T. (Юд.) == 'п.д. (W д .)
иNИ 'I'_T. (' д.т.) == 'в.д. (/ д . т ...)'
ТОК якоря reHepaTopa в реЖIlме 70рможеllИЯ и ero напряжеlше
'I'.T.... == 'r.yfJI'.I' == т-к'в.л.ti'l\.д..J'r.l1; U r . == ('I'.И/UI'.ti) [(R ОВП + RдоБJJткl/r.т.'
(3.206)
rДе R OBlI сопротивление о()мотки оозl5уждения ДПТ; R доб сопротивление
добсlВочноrо резистора. ВКЛlOчеНlIоrо rюслеДователыю с обмоткоЙ возбуждения ДПТ.
rel1epaTOp ПОС70янноrо тока для СТIIЭ выполняют на достаточно высокое но-
минальное напряжение. вследствие чеrо при ОТСУ7СТвии тока возбуждения имеет
место эдс. обусловленная остаточиым маПIИТllЫМ потоком. Так как сопротивлеllие
обмотки последовательноrо возбущдения дпт непелико. то остаточное иапряжение
rпт создает у злектродпиrа7слей энаЧИТeJIЫIЫЙ маrШIТНЫП поток. floэтому Д:IЯ
118
обеспечеllИЯ УJlр.аIJЛ IIИЯ М.аrнитным потоком дт в реЖliме реэисторноrо торможе-
ния н.апряженш U r .. ДОЛЖIIО быть зн.ачительно выше остаТОЧliоrо. что оБУCJIOВЛИ
ввет Ilеобх()Димость ВКJIlOчеtшя. l1обэоочноro I)езисторв.
Днльнейший раСЧeJ характеристИl< rпт при электрическом 'ОрМО-
жении СВОДИИ'Я к нахождению зависимостей Фr.. (/r.T.) и I В r. (/r.H)
(/[1 r.. == lu_r//" ('_1 1'01< возбуждения rеператора) с использованием
(3.145) и IIнrРУЗОЧНLlХ хара,crеристик Так ,тк от reHepaTopa в дан-
НОМ случаt' потребляется незначителЫIая мощность, то ero уrJ10ВУЮ
СИ:oРОСТЬ желательно поддерживать близкой к уrловой СIЮрОСТIl ХOJJос.
roro кода JlБе
На рис. 3.34 нрнведеин заВИСIfМОСТЬ 'n r> (' п.) reHepaTopa rПА-
БО(). соответС1'ВУIOJJ ая предельной характериcrИl<е ' В . д . ((од.) 9лектро
Двиrвтеля ДК-717А (см. рис 3.31, н). Сопротимеllие обмотки последо-
ваrелЬноrо возбужден"я электродвиrателя ЯСНП O.02230M; сопротив-
леНllе ЯДО-I принято ранным 1,2 Ом:, ;:1 уrJ10вая скорость reHepaтopa
(Or.. == 1
Если элеКТРl1ческое roрможение электромобнля требуется осу-
ществлять с поддержанием ПОСТOJIННUЙ скорости движения. то харак.
теристики reHepaTopa uелесообразно раССЧll'lъшать в функuии ТOI<а
якоря электродвиrателя. Тоrда зав"симости 1.. r> (1 д.т,) будут иметь
БИД, аналоmчиый кривым, показаlllIЫМ иа рис. 3.32, 8.
l'яrОВЫЕ АСИНХРОННЫЕ
ЭЛ ЕКl'РОДВИ I"Al'EJI И
!i 4.1. Вариаиты частотиOl"О
управлеиия
rИI'ОВЫМИ асинхроннымlt
электродвиrатепями
Треf.iощшия, предъявляемые I{ тяrовым 8СИIIХРОНIIЫМ электродви
rателям (АД) ПО минимизации массЬ! и размеров, обеспечению BbICOKoro
КПД 11 необходимых значений kliJ и Il M . 8н&!оrичнЬ1 требованиям, предъ-
являемым 1{ тяrовым дпт. Одпако частотпое управление АД, обуслов-
ленное шпрои:им диапазоном реrулироваиия их уrловой скорости,
предопределяет необходимость рассмотрения ряда вопросов, прису
щих толыю АД.
Характеристики Ад при частотном управлении определяются тре-
мя переменными: частотой напряжения питания '1 ИЛИ ее относитель
IIbIM значением '.8 == '1"111. действующим значением напряжения U 1
или относительным напряжением U 1 . == Ut/U 11I и частотой скольже-
пия {. или параметром абсолюТIIОro скольжеиия {.. {,lf.".
в [11, 121 указывается на важность задачи lIыбора способа частот-
lIoro управления АД. ПОД которым поиимаюr СООТIlошения между
напряжеНllем U( и частотой '11 обеспечивающие соответствие xapaK
теристик 'Элеl{тродвиrателя карактериcrикам статической наrрузки.
Если рассматривается частотное управление АД общепромышле'1IlЫХ
приводов, то, как правило, исследуют только функцию и.. (/,.) [11.
12). Опыт разрабоТl<И стпэ с аспнхронными 9лектродвпrателями noд
тверждает обязательность COBMecTHoro анализа зависимостей U.. (f..)
11 fs. (f..), обеспечивающих пыполнение заданной тяrовой каракте.
ристикп 9лектромобl!ЛЯ F (v).
При выборе рациоиальных законов изменеиия и.. и '5.1 наилуч-
ШИМ образом удовлеТIIОРЯЮЩИХ работе Ад " стпэ, остаНОIIИМСЯ на
существующих критериях оптимальпости В [111 указано, что имеют
место требопаиия ОПI'ИМальности к конструкции электродвиrателя и к
взаимосвязанному управлению ero параметрами и.. и '..1 а также
к собственно 9лектродвиrателю и к 9лектроприводу в целом. Спедует
различать анa.nитический оптимум от ТСХНИческоrо. «Аиалитическое
исследование оптимальноrо режима как HeKOТoporo экстремума может
привесm к сложиым точныM функциям МlIоrих IIеремеиных , реаJ1иsа
пия которых потребовала бы lIастолько сложных средств автомати
120
ки И ВЫЧllCJIИТелЬиой теХНIII{И ЧТО они съели бы всю достиrнутую оп-
тимальность ».
В процессе анализа способов частоrnоrо управления в качестве
К(1lпериев ОШllмалыlOсТИ ПРИНlIМ8ЮТ мииимум тока, минимум потерь.
маКСIIМУМ произв еНIIЯ кrш на коэфjШЦllент мощности, мииимум
rодовых приведенных затрат 11 др. Однако при этом рассматривают
АД в общепромышленном электроприводе при реrУЛllроваИIIИ час.т<у1ы
вииз от номинальной 11 ПИ'i'аИИlI от сrти «беСlюиечноi'l» МОЩИ0С111 ДЛЯ
тяrовых АД требуется иной подход к выбору критериев, так кш{ дJJи
ТС'ЛЫlыfl режим их раБо'Iы1 соответствует IIнтервanу ЧасТОТ (yrJJOUblX
скоростей). существенио превышающих НОМlшальную (ll(,);:::::. fJMtJIiC* ====
== 3 ...;-- 4 и более), 8 питание осуществляется от ИСТОЧИИКёI соизмери-
MOIi МОЩНО<...И. что обусловливает необходимость уч.ета показателей
"яrОБоrо .,леКТРОПРlIвода.
у АД общепромышлеНIIЫХ ПрИВОДОIJ оперируют мииимумом суммы
электричеСIШХ потерь и потерь в стали. в то время как у тяrовых
АД значительную ДОЛЮ потерь в рабочем дИапазоне частот составля
ют механическне lюrери. Поэтому в СТПЭ целесообразио анализчро-
вать управление АД по максимуму полноro КПД 'l]n c электродвиrа-
теля или даже по максимуму I<rш 11э макс СИJювоrо электрооборудова-
ния привода. Реryлирование АД по минимуму тока требует более
сложноЙ Эl{стремальиой системы. а получаемый при этом выиrрыш в
9нерrетических ПОI{азателях в сравиении с предыд.ущ.нм незначителен.
Управление с максимальным коэффициентом мощности COS <Рд.МlI.кс Б
общепромышленных электроприводах диктуется необходимостью ми
нимизации затрат на 9леl{трооборудование, устаиавливаемосдля IIOBЫ
шения cos'l' питающей сети (сиихрониые компенсаторы и др.). В СТПЭ
управление АД по сos <Рд макс ВО всем частотиом диапазоне предопреде-
ляет IfСПОЛh30вание arperaТOR силово nепи с меньшей расчетной мощ
НQСТЬЮ.
ТаКIIМ образом на основаиии изложенноrо, а также учитывая па-
рианты частотноrо управления АД, рассматриваемые обычно в лите
ратуре, целесообразно остановИтьсЯ на следующих вариантах:
1) поддержание постоянства маrиитиоrо потока (Ф д const);
2) управление по «оnтнмальному закону»
Фдо r M. ; (4.1)
3) поддержание постоянства ианр"жения (и. const);
4) управление по максимуму КПД элеК1родвиrателя ('1д 'l]д.мщ);
5) управлеиие но максимуму коэффнциента мощиости элеК1родвиrа-
теля (cos <Рд COSI:pA.M81{C);
5) управление по максимуму КПД силовоrо электрооборудования
привода ('1]. 'I]..мaKC)-
Предварительно следует установить интервалы частот, в которых
можно реализовать варианты 1 3; пределы примеиимостн вариантов
управления 5 определяют по результатам анализа характеристик
электродви rателей.
. Булzаков А. А. Частотное управление асинхроНl;iЬ1МИ зпектродвиraтелями.
М., Наука. 1966, с. 87.
ехреп22 для httD://rutracker.ora
121
Поддержаиие постоянстпа маПШТllоrо потока АД (Ф д ==" const)
предусматривает реrулщ)()пани ЭЛС Е, пропорщюнальио частоте
" (Е, ',), т. е.
Е,. Е,IE,. ,...
Поэтому маmИТIlЫЙ ПО1'ОК
<1>.. E,./t,..
(4.2)
откуда
Е.. Фд.""
Так как при частотах ". > 0.5 и,. Е,., то
U,. Фд.""
(4.3)
(4.4)
(4.5)
Для предельной характеристики, иоrда мощность, потребляеМё!Я
электродвиrат лем, Р. д " == 1, маrnИ1'НЫЙ поток целесообразно ПО1JДер
Ж,lВаTh НОМИlШЛЬНЫМ Ф д . 1. Torдa из (4.5)
и,. ".. (4.6)
Если IIMaJ<c. :::::::; kw == 3 7 4, то реализаWiЯ заданной максимаJIЫЮЙ
скорости потребует tpex-четыреХl<ратноrо повышения напряжения
снерх номииаЛbRоrо и тем самым 1'aKoro же возрастания расчетной
мощности силовых arperaTOB СТПЭ (ЭУ и ПЧ). Напряжепие и,,,..,,
обычно составляет I ,4 1 ,5. Следовательно, управление 9леКI рОДВИ
rателями С Фд. == 1 практически осущеСТБЛЯСТСЯ в интервале частот
flt.tIШ 11. flU. == 1,4 ..;.-. 1,5, rде IIMI]II. минимальная частnта, с KO
торой начинается пуск АД (значение ""... ие должно превышать кри,
тическоrо скольжения асинхронноrо двиrателя); Iш. частота, при
которой электродвиrатель neреRОllИТСЯ в режим с поддержанием по.
стоянства иапряжеиия
«ак и для ДПТ, предельная меха>lическая хаРaI,теРИСТ>lка
1'\1. ((од.) асиихронноrо электродвиrателя имеет зоны, соответствую-
щие поддержанию постояиства максимальиоrо nycKonoro момента (или
тока) н интернвле частО1 IINJШ. ,.. '1 В.. И поддержаНIIЮ постоянства
номиивльной МОЩНОСТИ ДЛЯ частот '1. > IIB. (fIB. частота. при I{OTO
рой элеl<тродвиrатель переводится в режим работы с Р,д. 1). Поэто-
му иитервал частOi "MIIIi.. ,.. '.и., целесообразиый для нврианта 1
управления АД, можно разделить на два xapaKTepHЫ участка:
1,,,... :;;;; ". :;;;; Т"'. и "В. :;;;; ". :;;;; 'IU'
РеrУJIllроваиие на втором участке рациональио осуществлять,
I<оrда Ф Д . == 1, так Как в rраницах этоro участка находится иоминаль--
ный режим АД с и, и,. и I. 1,,,. При пуске (участок""".. ,,в.)
возможио как управление с Фд. == 1, так и форсирование мвrнитноrо
потока до значеииий ФД. ],25. В последнмслучае nлавиый перевод
элеl<тродвиrателя из режима с форсированным потоком в режим с НО-
минальным требует усложнеиия системы автоматическоrо реrулирова
ния СТПЭ.
Необходимость осуществления пуска АД с IIOМННальным или фор-
сированиым потоком Б коиечном счете оценивается n процессе сравни-
телыюru анализа энерrетических Iюказателеfl и влияния указаниых
режимов на расчетную мощиость, массу и размеры СИJ10поrо электро-
122
оборудовани" стпэ. Одиако исследоваииями устаиовлено, что если
поддеРЖ'IПать ФДО I во всем иитервале ".,,;;;; ,,,,., помимо унроще-
НlIЯ САР имеI01 место сравнительно высоиве значения lюэффициента
МОЩНОСТИ АД, особенно на пусковом участке частот. Последнее бла
fОПРIIЯТНО сказывается иа rарmиичеСКDМ состаВе иапряжеНl.IЯ и тока
9леКТРОДЛllf3Теля.
Управление АД по 'оптимальиому закон}'» (4.1) выполняется в ИН.
тервале частот ,..;;. 1, та" ка" при ,.. < 1, rде момеш при nYCl{e мо-
жет ДUСТIIПI.ТЬ ДBYX 11 TpeXKpaTHoro значения по отношению к ИОМИИа
лу, потребопалось бы резкое возрастание МаfПИТlIоrо потока. Однако
рабочую точку номииальиоrо режима ВЫСОКQИСПОЛЬЗQванных электро
ДВlI:'8телей выбирают на колеНе KpllHOil намаПlИчнпаиия. позтому 3Ha
чеНIfЯ Ф Д " > .125 получить практичеСI{И невозможно.
Flар.шm управлеНIIЯ 3 выполняется при ,.. > 1, ибо с ПОlШжением
Ч8("'I'ОТЫ поддержание напряжения и'а =:;; I обусловливает значительное
возрастаИII€ Н8маrннчиваЮЩеrо тока, что приводит к существеиному
УlleJIичению 9леl{тромаrllИТНЫХ птерь и ухудшению TeMnepaTypHoro
режима АД. Вместе с тем упраl3J1ение 110 этому ваРllанту должно IIре-
дусматриват> выбор Tal{OrO значеНIIЯ и,. (коrда частота ". ',и.),
Karopoe обесне'швало бы задаНIlУЮ переrрузочную способность A1l
при максимальиой yrJIOnOi't СIЮрОСТИ lI)д_мвкс-
Покажем. что выбор пределыюrо значения Ulr'<lBKC. === const при уп
равлении 9лектродnиrателем по варианту 3 заВИСIIТ от ero IЮНСТРУК
тивноru IIсполнения. диаПазона реrулирования частоты (кратности
максимальной уrЛО130Й скорости kw) и запаса статической и nииами.
ческой устойчивости АД на максимальной частоте.
Рассмотрим. как изменяется в интервале частот {lu. ,.. '.IdЗКС.
переrрузочная Сllособность ). 9леl{тродвиrаТeJIЯ по моменту, представ-
ляющая собой отиошение критичеСl{оrо (ОПРОl{идывающеrо) момента
М.. 1< :тектромаrнитному:
). М,/М.
Электромаrнитиый и критнчеСl{ИЙ момеиты АД
М === pmlU 1 .
2"', . (r, + ";'/8)" + {х. + х;)"Й. .
pтlи 1
M. ::I::
(4.7)
(4.8)
:f::'1+V' +(X]+X;)2f:. '
fде р число пар полюсов; т1 число фаз статора; s ОТНОСИТeJ1Ь
lюе скольжеиие; r 1 ., Х 1 :---- актИlШое и индуктивное сопротивления обмот
IШ фази статора; r 2 . 112 приведеllные активное и индуктивно€' (:GПрО-
1'llI1Jlепия фазы ротора (X 1 , Х:2' соответствуют номинальной частоте.
311:11< «+» относится к двиrательному, а знак « » I{ rенераториому
,"'ЖИМУ AДJ.
I1ренебреrая в (4.8) для зоны рабочих Сl{ольжеIШЙ члеllами знаме.
IIII"rРJIЯ с s и с 51 вслеДствие их малости, а также значением r. 110
tl'",шению с (xl+ x;)f.. R (4.9), преобразуем этн уравнения 1{ ВИЛУ
М"", ртlU S/(2л'lr;); (4.10.
(4.9)
123
М" "'" :f: pmpif,,,1I4nfi (х, + хо)].
Так как s 'Д, '..П,., ТО В двиrательном режиме Ад
1c"",r;',,,/[2(x, + x ) ',Б] rJI2(x, + х ЖЩ..).
в номинальном режиме ,.. ,.". Б" н
10" r.1I2 (хl + х;) Б,,].
Переходя к относительному моменту. из (4.10) получим
М* (сЛ./,i.) и../Б,,).
',*.111
(4.12)
(4.13)
(4.14)
в СВОЮ очередь,
M.f.8 == Р9М8 == РЗМ/Р9М.и.
(4.15)
rде Р ЗМ электромаmитная мощность Ад. Прнмем, что для предель.
ной характернстики Р. м . "'" Р,.. 1. Тоща, используя (4.14) и (4.15),
получнм
,.. s.J,.IU ..
Решая (4.12) и (4.16). иаходим
10 {r;J[2 (Х 1 + Хо))} [U ./(s.J,.)],
(4.16)
(4.17)
а в интервале ЧасТОТ "и. 'IMIIKC.. rде и.е == и.максе, соrласно (4.13)
и (4.17),
и,макс. J! N,./lc. . (4.18)
Если выбран запас устойчивости на максимальной частоте 1с п (ии-
деке D относится к значению параметра На частоте 'IM8KC.). то для ero
обеспечения при любом варианте управления напряжение Ад должно
удов.пerворять условию
и , . 8кс .;;;' J!lcD"мaKc,{I... . (4.19)
Тяrовые АД следует выполнять с повышенной номинальной пере-
rрузочной способностью по сравнению с нереrулируемыми электродви-
rателями, у которых 10,,';;; 2.
Для тяrовых асинхронных электродвиrателей lc D можно выбирать
несколько большим едиНИЦЫ. Однако это предъявляет дополнитеЛlr
ные требования к системе автоматическоrо реrулирования в части рез
косо снижения динамических ошибок. Поэтому для электродвиrателей
в СТllЭ следует принимать lcD 1,25 + 1,5, тоrда прн наиболее час.
то встречающнхся значеннях ".8КС' 4 + 6 и и,..."с. 1,25 + 1.5
соrласно (4.19) 10" 2.7 + 4,8.
Необходимо отметить. что каждый вариант управления тяrовыми
АД применим на конкретном yqacткe частотноro диапазона. а xapaK
rеристику М. <"'д.) целесообразно реализовьmать сочетанием тех или
иных вариантов в последовательных интервалах чаСТaf. Для обосно-
вания раuиональноro реrулнрования необходимо выполнить расчет и
сравнительную оценку характеРИС11lК двиrателей при раэличных ва'
риантах управления.
124
s ч.z. t'еrулироваиие параметра
абсолютиоrо скольжения
При Частотном управлении АД следует осуществлять взанмосвя
занное реrулирование хотя бы двух из трех определяющих ero режим
параметров /,., /'0 и и,о.
Известны два основных способа управления уrловой скоростью
АД непосредственное реrулнрование Частоты /,. при ее нзменении,
например, в функции отклонения тока статора электродвиrателя (или
ero мощности) от зманно['о значения, и косвенное, при котором 15*
задаетси прннудительно, а /10 формнруется как сумма /.. и измеренной
частоты вращения /0 "'д,
Рассмотрим, каким образом следует реryлировать /.. (k) прн BЫ
бранном вар Нанте управлеиия для реализации механической харак-
теристики 9леКТРОДБиrВТeJIЯ И, следовательно, тяrовой характери(.lИ
ки электромобиля.
Наиболее просто реrулировать /,.. поддерживая постоянство ero
значения ВО всем qaCTomQM ДИапазоне. Если принять fs. ==:: 15М8, то
прн /,. < /\В. неВОЗможно обеспечить Мо > 1.5. Действительно, счи
тая и,о"" Е,.. из (4.14) получим
М. Ф .,,,/s.. (4.20)
Отсюда ВИДllО, ЧТО, коrда Фд.М8КС. === 1,25, момент М М8 I<С*:::::::; 1,5..
Кроме Toro, при "О S. не выполняется условие поддержаиия посто-
янсrва мощности для ". >'IU.. так как если использовать (4.14), то
P 1J1 . ;:::::;:: Рэм. == M.fl. == и .lfl.' а дЛЯ U 1 . == иIМ8КС. == const мощность
Р,до"'" 1/'1" Поэтому. чтобы поддержать PIд. const при '.. sO'
U .lfIO const, т. е. и,. V ". (это соответствует закону оmималь-
HOro частотноro управления для случая постоянной мощности). По-
добное реrулирование требует увеличения расчетной мощности ЭУ
и ПЧ.
Если ПРИНЯТЬ/ 5 . ==:: fsмлкс., rде I M8t<C. выбрано ПО условию реалнэа
ции маКС1fМальноro пусковоro М\)меН1'В, ТО ВО всех остальных режимах
АД будут иметь место большие переrрузки по току, во избежание Че-
"О необходим значительный запас силовоro электрооборудования
СТПЭ по расчетноii мощиости.
т аким образом, поддержание постоя нства параметра абсолютноro
скольжения не удовлетворяет условиям работы тяrовых АД во всем
частотном диапазоне.
Чтобы обеспечить требуемьrn момент м. внс . и реализаиию номи
нальной МОЩНОСТИ элеКТРОДБиrатeJIJI при изменении l,JaCТOТbI Л. вверх
и вниз от номинальноrо значения, необходимо реrулировать ',. в функ
иии ".. В частности, для вариаита управления 3 в интервале ,.. > ',и.,
<де и,. и'М8КС' сопst, из (4.16)
". s.J,./U f""oc.. (4.21)
Для варианта управления 1 в интервале частот "В. 'IU.. rде
Фолре.о 1, и 14.20)
М. /,./...
(4.22)
.
125
Умножая обе части уравнения (4.22) на ,... получим M,J,.".,
Р,. I /../,./s.. Тоrда
',. s.,l/... 14.23)
НаJ<Oнец. Б зоне пусковых частот, rде М. === ММ8КС. == const. в co
ответствни с (4.201
I s* :::::=: MM KC.SfI'
(4.24)
Таким образом, для вариантов управления 1 и 3 поддержанне по.
стоянеrnа МОЩНОС111 АД при реrулировании частоты вверх и вниз от
номинмьноrо значения требует соответсmующе['о увеличеНIlЯ Iшра
Me-IpЭ абсолютиоrо скольжения.
Выражения (4.21), (4.23) и (4.24) дают только качествеиную оцеи-
ку изменения /,.. Уточненный расчет зависимостей /,. (/,.) для рас.
смотренных вариантов управления Прllвелен ниже
!I 4.3. Зависимости измеиеии"
напряжения и параметра абсолютною
скольжения
Основные соотношения. Рассмотрение вопросов управления тятовыми AJJ.
прuведем. используя их статические характеристики, т. е. зависимости пар.амеТРО8
АД u s .. и... Ф Д .' 1... М.. л. "lA' СОSЧ>д) от частоты '._ в заДанном дштазоне
частот м НВI'РУЗОК. обеспечивающие требуемые ТЯl'овые :хар..штернстики эnектромо-
биnи.
Основные соотношеllИЯ при чаСТОТIЮМ управлении тяrовыми АД запишем.
исходя из идеализированной Т -образной схемы замещения NJ. (рис. 4.1). При рас.
смотрении схемы ПрИlIЯThI следующие допущения:
напряжеиие питания обмmки статора симметРИ1шое синусоиалыюе. т. е. иска
жеllИЯ формы кривой выходно['о напряжения nч не учитываются и расчет произво-
дится ПО основным rарМОНИRам напряжения и тока;
аRтивное сопротнnлепие nепи flамаrНlIчивания считается равным нулю.
антивные сопротнвления оБМОТОК статора и paropa не зависят от частоты. Т. е.
не учитывается явление вытеснения ТОКа;
индуктивные сопрmивления обмотон craTopa. ротора и uепи намаПШЧllвания
пропорuиональны чаcrоте;
распределение маrнитноrо потока по дуrе воздушноrо зазора СIНlус(шдальное.
Расчетные фоРМУJIЫ. припеденные в [11]. справедливы как ДЛJl9лектродвнrателя.
так и для систеМЫ ПЧ АД. В последнем случае n формулах под напряжеНllем Ui
понимается внутренняя ЭДС ПЧ. 11 Зllачения r. н Х. следует увепИЧIIТЬ. }'ЧliThlвая
соответствующие СОllротиолеНИJl сиЛОВОЙ чвстн пч.
Преобразуем указанные форr.IУЛЫ таким образом. IITot')bI полученные с их ПО-
N:ОЩЬЮ зависимости н выводы о раuноltальности прнменеНJlЯ тех или иных варИal-i
Т08 управления были справедливы мя тяrовых АД в широком Иllтерввnс измеllе
lIИЯ номиналыllхx МОЩllостеii. JJаЛРflж('нпii
ri fНf/f Б .. и частот. Для 31'01'0 будем оnеРИРОЛR'IЪ
соотношениями между bhytpeHI-IИМИ лар .
метраМи электродвиrатслей. а lIf их аб-
СOJlЮТlrыми значениями. Введем КОэффIЩII.
eHТbl рассеяния сТатора и рaroра
r,
jx,f,..
-с,
jXi " !
и,
ч
jJ(r;f,..
"t] == x./x 1J ; '1"2 == X;/X 11 .
(4.24')
P I fI :; маИ:;:: := : ; ; БХД
а также КОэффИl..!.lIеНThl
й) == 'l/Xfj; d a == ,;,хо.
(4.25)
126
['де ХII IIII.дуКТIШНое СОПРОТlшлени(' пепи ШIМё'lI'НllчиваШJЯ элеКТРОДВIII'ё'lте.IJЯ пр"
НОМИliстыюii частоте.
ПОЛIШЕ' СОПрОТlШJJСllИе фазы электродвш'а-reли (РИС. 4.1)
Z, z, + Z.,z;'(Zo + Z;J. (4.26)
.де
Z. '. + ,х,',.: Zo ;KoI,.; z; ,;',.I1 s . + ;х'",. ;4.27)
полные сопрurИВJlения оБМОТКl1 фазы статора. пепи намаl'lIичивания и привед(тнос
полное сопротивлеШlе фазы ротора
С. учетом (4.24') 11 (4.25)
Z. хо (d. !-. ;<",.); Z; Ко (d.t,.If,. + j<,',.). (4.28)
Тоl'Шl
I ",. (d,'I.If.. + j<",.) ]
Z9 Ко d, I- 1<.'". + 11,',.11,. +; (1 + <,) ". .
Преобразуем ПОСЛ€Дllее выражение и выделим веществеШIУЮ и мнимую части:
d. [(d,/f,.)' + (1 + <,)' + dJ,.If..J
z" хо Id,ff,.)' + (1 +- <,)' +
(d,f/,.)'+ (1 +<,)' (1 +<,)1(1 +".)
+ ",. (1 + <.) К" (d,jf,.)' + (1 + ",)'
ОбоЗl-lачив
(d,It,.J' + (1 + ",)' D. (4.29)
и приняв ОТИQшеНlf€ (1 + 1:j}/(1 + 1:,) == 1. получНЪ!
Z9 хо [(d.D. + d,',./f,.J/D. + ".. (1 + <.) (D. 1)/D.I '9 + jx 9 , (4.30)
<де
I
'. 'э/'...; К. кэ/х 9 ..; r
Z. ZэlZ9..; у. УэIY9..: ,
ТВ И активное и индуКтнвнO€ сопротивления фазы злеКТр()ДВИl'ателя; Уз пOJl
иая пр()водимость фазы электродвиrателя.
Ток фазы статора
'. == U.'Zg; '.. == './I.IJ == Ut.Y..
КОЭФФИllиент МОЩI-IОСТИ Ад
'9 хо (d.D. +d,',./f..)lD.;
х" Ко/,. (1 + <.) (D. I)/D.:
Z. V + I/У9;
(4.31)
14.321
сos 'Р. 'зУ.. (4.33)
Актнвная МQ1ЦfIOСТЬ. потребляемая Ад.
P 1n == т.и 1 ,. COSq>JI; P I 11,. == Рlд/Рlд.н == Т. (и..и.)2. (4.34)
эдс. индуцируемая в обмотках статора.
Е. == U 1 I.Z. == U.Jl.. 1..P..Z./2.. == U 111 U 1 . (2. э 2..)/2.9-
По схеме замещения 2. э 2.1 == Z;2.4I/(Z +- ZoJ.
127
nOДСТnВИБ IIЗ (4.27) 1-1 (4.2R) Зllаl.Jения и Z1 R n()('JТеДl-lер Rыряженш'. после
преnf.j1i1ЗfJDflниil nолуt.]IIМ
Z. Z, 1,." 2 [D, (1 + ,)]ID. ',. !I(21D.) [(d,If,.)З+ (1+ ,)З (1 + ,)].
Тан как ""12 « 1. то
(1 + ,)' "" (1 + ,); Z. Z, "" (d,I,.1I,.)/(2/D,)o.5.
Поэтому Е. == (d2U(I,иI.fl.Y /fJ.) ,/ 2/D, ;
Е.. == E 1 /E 1H == sllиl.Y.fl./(/fi.D 5)1 (4.35)
.де D,. D,/D," D,/I«','..)' + (1 + ,)'I.
Маrнитныi'l поток в воздушном зазоре
Ф д [dJ(4.44 w,k o5 ,)] (и ,y.II..) у 2/D, .
rдe Wi. k обl 'ШCJIО BI-ITKOB 1-1 обмоточныJ\ коэффициент обмотки статора:
Ф д . ФдfФд," ...U,.У.f(f..D -:). (4.36)
с учетом введеllНЫХ оБОЗНачений выражения (4.8) н (4.9) для 9JIектромаl"lШТIIОro
н критическоrо Моментов прпнимаlOТ ВИд
М === pтlи d.
2пх п '. (d.i +dJl.Jf s .)2 + ('[t + "t,J2f .
м м и:. (а, + а,'В")' + (ч + ,)'
. М;;- ... (d,+dJ,.lI..)'+( , + ,)'п.;
pтlи 1
Ми ==ж 4n.x(jff .
of,d, + V 4+( , + ,)":.
Переrрузочная способность Ад по моменту
A ..!1L of, (а, +dJ..lI..)'+ ( , + .J" .
м 2d, ',. of,d,+-V4+( ,+ .J'f .
(4.371
(4.38)
(4.39)
(4.40)
Потери в меди обмотки статора Ад
АР M.JiJ === тf r lтf == f1P M.1111/ . (4.41)
Для. получения фоРN:yЛЫ потерь в меди обмотки ротора выведем Dыражеlше
для. ПРИDеденнvro тоКа ротора 1;.
На основании схемы замещения электродвиrате.ля
1; 1, 1.: I;Z; 1oZ.. (4.42)
["де 10 намаrНИЧИВ81ОЩИЙ ТОК.
Решая ураВtlеtlия (4.42). получим
.; I,Zo/(Z. + Z.J. (4.43)
('ле z; ПVЛlюе ПриВедеШlOе сопротивление фазы ротора Ад.
Подставив В (4.43) ЗllачеllИЯ Z3 и z; из (4.27) и (4.28). 118ХQДИМ модуль приве-
денноrо тока ротора:
1; == ItD.O.5 == '.Hиl.Y. & == 1 4..
('де ' == IloD-.:.5; 1;.::= 1;;1 2R == и..и.о.:,5.
(4.44)
128
Тоrда потери в меди обмотки ротора АЛ
/),Р" .112 == Лl 1 '; (/;)11! === 1п 1 ' 2 (/ /;.1 === АР ".r:(ill (и 1.Y .)2/DI. === М M.д2I/ ../D... (4.45)
ОClЮВllые потери в стали АР е.д ,... В f:'З . ("де Ве r.JаrнИТН8Я IЩДYКЦПЯ в стали:
В, Ф д Е,", и"".
с учетом последнеrо выражеllИЯ
АР,..д == М с . Д .l r ui.f.:. 7 . (4.46)
МеХдllllческие ПО'!'ерll ЭЛСl\ТРОДRllrателя
АР foICX.IJ, .== АР "'СХ.д.н wд/w n . IJ М "1ех.д.н! 1. (4.41)
В (4.47) ПРИlJЯТО. 111'0 дснствнтелLoная "JBCT018 Вращения элеt<Тродвиr8ТeJlЯ pi1RH8
СIIIIХРОНlIOИ. OrНОСИlеЛЫlafl ()lllllБIШ. оБУСЛОВJ!еIII18Я ЭТИМ допущением. ср8ШШтeJIЫЮ
МдЛ8 И lIеЗНi1ЧIIтедыlO ШIШIС'I IШ меХillJl1 1 1еСЩlе ПотерIl.
КОЭффllllllСШ полеЗIIOП) Дt.iiПIШЯ АД
1}д == I 6РПIJ I(u. + €l.,IDI.) 'i. + u. I I".f..O,1 + U.'I.I/(Р 1д . tI P 1n ..). (4.48)
rдt' Y.tJ.PIl cYMMapHble потерlI :!'леl\1'ро.двиrаТС'ЛЯ; й 1 ===l!.РМДIII(f,l!.Рд.tI; а 2 ==
== АР"J"д"2и/!.ЛРц н; (]з === АР coД.H/r.AP д.н; О.) == l!.P,.1CX.IJ. 11/r.6Р Д .11 состав.lJfJюШие
II(rI('Jlb Л!l It долях ('УММЩ)Ш.JХ IIOTepb R IЮМlllliUII.IIOМ J)РЖИ\lе.
nbpame-rp а6СОЛЮ1НО['О СIЮJJьжеflИЯ IlрИ рнзли.шых вариантах
упраилении. Дли каждою 113 перечислеllных B 4.1 вариантов упраме.
ния тяrовыии АД выведем уточненные анаЛИТllческие выражения за
Вllсимостей и.. и fs. ar 11.1 кшорые СоВМестно (' меХаническuй xapaKT
рlIстикоii электродвиrателя М.. (fl.) позволят рассчитать статические
характеристики остальных параметров АЛ, необходимые при сраВИlI.
телЬНОМ анализе вариантов управления и выборе рационалыюrо
варианта.
Для Б3рианта управлення 1, Korдa поддерживается Фд. соп.! в
ИJIТерБ3ле частот ,.""..:E;;;f..:E;;;f'B., решая (4.32) н (4.36) и исключа!!
и... ПОЛУ'1Им Фд. s, ,l.B.IU..I1i'."). откуда в Д1Jиrатель ном режиме Ад
',. Б" V . + D,,, (J B. Ф .)/(1 + ....)./фД.. (4.49)
И3 (4.49) видно, что ДJlи предельной характеристики. косда Ф Д '
== 1, параметр абсолют-но['о скольжения 'lВляется величииой nосто--
ЯНIJОЙ:
'.. Б" V 1 + D", (J B' 1 )/(1 + ...,J..
Так как в режиме пуска 'IВ. con.t.
Покажем. что момент Ад в этом режиме также ивлиется величиной
ПОСТOllнной. С этой целью выражение электромarиИТlIOrо момеита за-
пишем в виде
pтlE r;
M
2"1. .
м Ei.
· s.. r;:--
1
(r;'.), + {";".,,
(1:;"")' + (,,;j"
(';")' + (,,;,..)"
::( I!'
119
Заменив Е,. на Ф д ./", получим
М. ;:::::: 511 (Фд.'..)2
'"
1';/5." + (x;J' Фi. 4 + (ц.J'
(' ;/5)2 + (х;' ..)2 $,,' 1;8 (d':l.lf 5.)2 + T
варианта, rде Ф д . 1 и t,. сопs!,
. 14.50)
Тоrда для данноrо
М. СОИБ!.
Выражение для расчета напряжения из (4.36)
и,. Ф../,.Dr: 5 /(s.у.). (4.51)
В интервале частот "в. :;;;;; {,.:;;;;; (IU., rдe при управлении 9JleKTpo-
ДЕиrателем ПО варианту I поддерживается постоянство мощности,
из (4.34) и (4.36) получим
Ф Д ' 5. V Р,д./(, .D,.)// ,.
имеем
(4.52)
Решение (4.52) 011IОСИТельно параметра аосолютнOI'О скольжения
дает выражение
/ dJ,.
,. 2а, (1 +".J' Х
х { :I: . / 1 + 4 (1 + TJ' Р,д. (D,. + d,1d,..J/ФF. (d.'s,J' 1 } . (4.53)
V (dof,./d,5,,)
Значения {,.. соответствующие знаку . . перед ради КIIJIОМ. не
рассматриваются, так как относятся к reиераторному режиму АД. Вы-
ражение для расчета иапряжения из (4.34)
и,. Z. V P'll'/'. (4.54)
Частоту /IB.. при которой АД выходит на режим поддержания по-
стоянства мощности Р'Д., определяlOТ из (4.49) и (4.52):
{ (1 + т., а,.. Р,д. (D,. т d.1d,..) + D,,/iB.
IВ_ d1ФlJ.8 V D 111 .tiB8 (Фд. d 2 / s ..)2
Для управления по «ОIПlIмалыlOМУ закону' (варианr 2), обозначив
E,.fV н и решив (4.34) и (4.35). получим
d",.
/.. 2а, (1 +T,J' Х
{ , r 1 + 4 ( 1 + . Р,д. (D,,, + d,'d,5,,) /,./Н' (d./5.)'
Х :1: V т"' (dof,./d,5,,)'
При и,. соп.! (вариант З) из (4.34)
/,. 0,55.'1. (g + V g' 4qh ) /h, (4.57)
rде g d" (2d I D. 1)/5,,; q D. {dJ5.J,.,'; h, (1 + TJ' (D.
2D.tr.)+D.tr.; D. x".."y."lUr.; D. D.ldr+(l +T.)2,r.)
d,; у.." "v: ?." + х;,,, ; '.." ', + "'(D,,,s.); х,", х. (1 +
+ т,) (1 1/D,,,).
(4.55)
1 . (4.56)
,130
Так как (4.57) является решением квадратноro уравиения. ТО в
заШIСlIмоt.ТII ОТ знака дискриминанта мQж{.'Т БЫТi. раЗЛlIчное число
действIl1eJ1ыIхx значений /5.: 1) ДИСКРИМlIнант fольше НУJIЯ име
ЮТСЯ два деiiСТВIIТf>J1ЬНЫХ и ра3J1ИЧl-lЫХ ЗlшчеlШЯ; 2) ДИСКРИМlIнант
р,ве.. ..улю существует одно действите.пьное значение; 3) дискри
МИИ8Н'f меньше нуля IJмеются два комплексных значения.
В первом случае меНI}шее по модулю значение fs* соответствует
области ctaTII I -1еt"КОЙ устоiiЧШЮС_ТII Б дпиrателы-юм режиме AД а боль
шее 110 М(JДУJ1Ю оБJIШ'ТII с.таТllческоii УСТUЙЧIIВОСТИ в rенератори{)м
реЖlIме АД. Во IJТОРОМ случае oapllМeTp аБСОЛЮ"fНuru скольжения ра-
l3eH КрИТlIlJескому 11 имеет место одно из следующих сочетанпй lIараме1
ров Р'д.. ,.* 11 и,.: если заданы P 1A .. и /1.. напряжение U 1 . МIIНII-
Мально ВО3МQжн()е; есJIИ заданы "8 и и... МОЩНОСТЬ РIД8 м шсимально
возможная; t'СЛII задаllЫ P 1A * 11 и..::::;:;; const. Частота ,.. максималЬ
но возможная В чх.-7ьем случае режнм раБшыl двиrателя физическн ие--
осущесТВIIМ. Это мuжет rlРОИЗОЙТИ, коrда задаlЮ такое значение и..
или Р'до. которое АД ие обесоечивает ори ДlJyx друrпх заданных Ilара
метрах (соответственно Р'д. If "о ИЛII и,до И ',о).
МlIllИмаJIЬНО необходимое напряжение U r t.t8KC* для варнанта УlIрав
леНIIЯ 3 можно получить. ОрllраВШ!Б диекриминант уравнення (4.57)
нулю. Тоrда
и 1ШШС > COS<PA.lj Х
Х V21... (1 + ...) (2 +...) f'N""O + d,1 P'Aolld./(D,.s.) + d,1
(4.58)
Окончательный выбор Значения U.Nal(C* == const опрепеляется yc
,nовием (4.58) совместно е (4.19).
Если UIMaHc_ > 1, то АД переводится к управлению с неизмеиным
напряжением при Частоте 'Iv.. Получить аН8J1итическое выражение
для вычислеНИ>1 'ШО весьма СЛОЖНо. П09"l'0му частота 'ШО ооределяется
rрафически как абсцисса тоЧки оересечения зависимостей и. о (f,o)
для вариантов уоравлення 1 и 3 или 2 и 3.
При у"раялении элеКТРОДlJиrате.пем 00 максимуму КПД "lJ A ИJlИ
максимуму коэффициента мощнOC"I'И СО8 'Рд из уравнений д-r1дlдf,о о
11 д (С08 'l'д)/дf,о о можио получнть уравнения зависимоеrи ',о (ЛО),
обесоечивающие экетремальные значеИIIЯ ФУНКЦИЙ"IJд и,о) и С08 'Рд (f,,,)
sлеитродвиrателя. Однако это приводит к rJIOМОЗДКИМ математическим
расчетам. Рассмотрим более ОрОСТОЙ Сllосuб.
ЭКВlIвалентные сопротивлеиня АД, входящие в выражение дЛЯ
КПД (4.48) и коэффициента мощности (4.33). являются фуНКНИЯМII
11. И /$*. а также фуикциями коэффициента Dl. зависящеrо. в СВОЮ
Оl'средь. от 15.' Следовательно. если производные 11 д и СРд ПО Dl прирав
IlflTI) к нулю И далее из полученных уравнений найти зависимости
n, и.о). то ооследние будут соответствоваТь экстремальным значениям
КПД и КОэффИIlнента мощности. Тоrда параметр абсолюrноrо сколь-
ЖСIIИЯ из (4.29)
t,o и,о) d. N D. и.о) (1 + ..,J' .
(4.59)
131
О.
ЗаВIIСНМОСТЬ D, (/,.) определнется слеДУЮЩIIМ обрmом. Для управ-
ле'IIIЯ эле,аРUДВIII'ателем Ш> маКСIIМУМУ КПД нз (4.48) пuлучаем
д'lдlдD, (I/T.I 2ц"II'V"Z ID,/(D,6;) + D"I lI,D,,,/D;
D" /<IJ);V.7Z; + О, + o.D,,,ID,}, (4.60)
rде D (1 т-',)' .!Q, 111I (/), 1)/),/)", <,. D I.r + ...
4 DJo {JID 0-, t'
+ (J + 2,,) I(D, I)/(D,D,) l' (;.; D. D.!../(D!D,); D, d, t-
+ D,,!,.ID,; D. D,/(2D,,) D.; D" d.I{...
Приравняв правую часть пыражения (4.60) к нулю,
получнм после преобразооаннй трансцендентиое урав-
нение
Рис. 4.2. Схема
алroритма pac
чета характерис.
"j'ИК Ад при
упр влеНШI по
МВJ(СШ\rIУМУ КПД
IIЛII I(ОЭффИl1lf
('111'<1 мощности
132
Y, Y. O,
(4.61)
rne
У, ",,r.;v.7Z: t2D,I(JjfD,) + D.I; }
(4.62)
У. o.D,,,ID! + D. (а, + a,D,,,IDJ.
Аналоrичио, для варнанта управления электродви-
rателем по максимуму коэффициента мощности ИЗ (4.33)
д(СОS1jJдJ 1 +2" D, 1 Х
дD. O D.D"l
Х I (D,; I)D,D. /.. О.
D1D,
Учитывая, что со,'лаСIЮ (4.29) D, > 1. получим
трансцендентное уравиение 1 (D, 1) D,D. О. ко-
торое ПрllБОДIIТСЯ к пиду (4.61). Torдa
У, DID.; У. II(D 1 1). (4.63)
Нетрудно ,!Оказать, что коэффициенты D,. D. D..
а таюке функции Yl И У. определяются лишь двумя
переменными частотой "8 н парам€тром абсолЮ'fНOl'О
скольжения /5.' Следовательно, решение TpaHcцeHдeHT
ною уравнення (4.61) дает однозначные завнснмости
{.. ({,.). а макснмальныезнзчення Ю1J1.и коэффипиен-
та мощности АД достиrаIOrCЯ для ""ждой конкретной
частоты {,. реrулированием напряження и,. по (4.54)
в соответствии с изменением f,.. 11 P 1A 8.
Уравнение (4.61) решают методом ПОСJJедonатель-
НО"О приблнжения. варыlуяя пеЛИЧIIНУ D, начнная
с HeКOToporo МlIIшмалыюrо значении D 1МJШ . несколЫю
препышающеrо (1 + т.)'. иаходят такое ее зnачеи"е
при различиых частотах '... при котором У. =-.о У2 С за
данной точностью t. зависищей от выбранноrо шаrа
6Dl измененИЯ D,. Опреде.пип таким образом зависи-
мость Dl ({,.). а по (4.59) '.. ({..), рассчитьшаютста-
ТllчеСКllе xapaктeplIcTHКlI ОСТaJlЬНЫХ парамеТРОБ АД.
Решение (4.61) 11 последующие расчеты целесообразно проводить
с помощью эвм. Схема алroритма представлена на рис. 4.2. Ниже при.
ведена расшифровка ее символов, каждыЙ из которых обозначен
цифрой:
I пуск;
2 Ввод IIСХОДНЫХ данных. в том I.Jнсле массива Q [j] ПЛЯ '.8 и === о. 1. .,.. т1:
ввод j: == о;
3 8водD 1 r.шн' I'1Djl С; Dj: == DIMIII{:
4 ;: ;+I;
5 Вhl'lнслеlше Уl. Ys ПО (4.62) или (4.63):
б YIly,> J + t;
7 DI :==Dt f).Di;
" YIly,< 1 t;
9 D, : Dl+;\Dl;
10 DЫЧИСJтеиис 158 по (4.59). и.. по (4.54). 1.* по (4.32). С05 Ч'д по (4.63).
Фд. по (4.36). М. по (4.39). 1.. по (4.40). '1д По (4.48);
11 ВЫВОД на печать;
'2 ;<т;
13 останов.
Для управления АД по максимуму КПД силовоro электрооборудо-
ваиия стпэ (варианту 6) '1. '1..".кс. КаК и для вариантов 4 и 5, ана-
ЛlfrИЧеское выражение зависимости /,. (/1.) иайтИ крайне затрудни-
Та(jnица 4.1
: I
I
2 I
I
4 I '1д '1 д ....,,,
I со. Ч'д с'"' Ч'д....,.1
б I '1. Ij , I
I Зависимости """"иони. ..пряжнння
Вариант управ.nения Интервал QaCТO'J и ПарамеТр8 абс ЮТllоrо скопьже-
Фд. == сопst IIЫНН8 '.* /IБ. I и. 8 == 'ФVI и... 15.' фд.):
'S8 === !&макс:
Фд. vм: I fl.:S;;;;tl.1 I U,. oI>U2(f,., '... Р'д.);
f ,. 'Р., (f ,., Ф д .. Р'д.);
и 1_ === const 1<:/1.<:/'td8MC8 I U 1e ==U1N8KC.:
1,. "'''' 11,.. и,.. Р'д.):
' lUо <;;;f,. <;;;f'"aKc'I
1IU. <;;; ',. <;;; "...с.1
'IU. <;;;1'0 <;;;/,,,..с./
и.. =="ФU4 и.... ( р . РIД.):
1а. == 'Ф s ., (f..);
U 1 .=='Ф U5 U'А. '8А. P 1A .);
',. "''" 11,.);
и.. 'ФUG (11.' 'а.' Р 1д .);
'а. == 'Ps(i (f..).
133
тельно. Задача определения оптимальных значений решается на ЭВМ
методом перебора. В яачестве примера в 5.6 рассмотрен расче'l Ka
рактеРИСТIIl, АД при управлении по варианту 6 применительно к
СТПЭ, содержащей синхрониый reнepaTop, преобразователи частоты,
имеющие явно выраженное "Звено ПОСТQяниоrо TQJ<B и состоящие 113 He
управляемых выпрямителеЙ и автономных инверторов напряжения. и
тяrовые АД.
В табл. 4.1 систематизированы рассмотренные варианты управле-
НlIЯ тяrоDЫМИ АД. Зависимости IJ3Менения напряжения и параметра
абсолютноrо скольжения ПРИВОДЯТСЯ в общем Виде.
4А. Рациональное реrулирование
тяrовых асинхронных
элентродвиrатеJlей
ДЛя обоснования рациоиальноrо реrулировашIЯ провелем сравии
тельную оценку предельных характеристик АД для вариантов управ-
ления I .
С..оотиошеJlИЯ между внутрениими параметрами тяrовык АД с раз-
ЛИЧНЫМИ НuМИНаЛЬНЫМII значениями напряжения и МОЩНОСТИ изменя
ются в весьма узкнх пределах. В связи с этим статические Харш<те-
ристики (зависимости "О, и,о, Ф д ., 1'0' М.. л, 'IJ , Со" 'Р д от "о) боль-
шинства элеJ<ТРОДБиrmелей, рассчитанные по приведеИJ-IЫМ формулам,
имеют универсальиый характер. На рис. 4.3, a 3 представлеиы эти
характеристнки тяrО80rо АД типа ДK 720 дЛЯ вариантов управле-
ния 1 .
данные электродвиrателя: Р ц.Н::;' 40.5 кВт; U 1II === 200 Б; 1," == 86 А; t'll ==
=== 50 rц; "маке == 200 rц; n д . н == 1470 об/мин; nд.М8КС === 5880 об/ьши; 511 ==
:::::: 0.0212; М Н == 260 Н . м; р == 2; т 1 == 3; 1'J A . tl == 0.89; cos fPA,H == 0.88; Ан ==
2,19; ', 0,096 Ом; ,; o,052 0.< x, X; o,2 Ом; x., 5,1 Ом; а,
== 0.455; й, == 0.185; й, == 0.220; а 4 == 0.140; I1P Д.Н == 4900 Вт. Значение м.вкси
N:аЛьнorо напряжения АД прииимается UINaKc8 == 1.15. ЧТО при "макС8 == 4 обеспе
чивает sначение А п === 1.25. Для пусковоrо режима выбирается I'N8KC8 == 1,5.
Оценим варианты управлеиия с позиций OCHOBIlЫX требоваиий к
СТПЭ.
Отметим, что необходимость поддержания Р'до СОПб! в интерва
ле частот 'IВо "О "моксо требует реrулирования параметра абсо-
JIЮТlюrо скольжения ПО сложным зависимостям. за исключением Ba
рианта 2 (рис. 4.3, а).
Условию минимизации размеров и массы СИЛО80rо "лектрообору
дования наилучшим образом удовлетворяет вариант 3, при котором
напряжение и,.оксо и расчетиая мощиость ЭУ и ПЧ имеют наименьшее
значение (рис. 4.3, 6). Варианты управления 4 6 хуже, так как Ha
пряжение и,.вксо, требуемое для реализации задаiIНоЙ максималы1О/\
частоты "NВKC.. на ЗО 40 % выше. Поэтому использование оптнмаль
HOro закоиа частотиоrо управления (вариант 2) оrраничено Из за чрез
мерных эначениii напряжения при ".ОКСО > 2.
134
а} 5}
,в. и,.
0,01;
.0) Н!}
". 7J A
6 11-
., I
I
I
I
D f,BI I f 3 ',.
О 2 е) 5
J ',. :\ f f,*
IJ) 2) '1
ФА. [,. 3)
CDB'i'A
5 4;5,6.
2 I
I j
I J
I
6 J I I
. 1,6 I
0,7 2 3 T;
, (,3' 3 (,.. й ',в< I "у.
Ij. 2 ':В"
Рис. 4.3. Характеристики ЭJlсктродвиrателя ДK 720:
а 1.. (11.); б и,. (1,.); · Ф Д . 11,.); . l,. (1,.);
О Q d М. (/10); · " (11.):
3 ',. Ж Т1д(/I.); 1 са! Фд (/,.)
...
со>
сп
Важный ПОJ<взатель для тяrовых АД степень использования BK
тивиой стали н меди обмоток. Из анализа кривых (рис. 4.3, в) следует,
что реrулирование по варианту 5 обусловливает сравнительно низкое
ИСпОЛЬ30Ваl-ше стали, ибо маrнитный ПОТОJ< Б большей части частотноrо
диапазона значительно меньше. чем при друrих вариантах. Оснопным
же недостатком вариаита 5, препятствующим еео применеиню в СТПЭ,
является существенное сужеlше диапазоиа рабочих частот, в J<OTOpOM
возможиа ДЛlIТельная работа АД с током ',. 1 (1,6 ,.. 4,0,
рис 4.3, е).
Все рассматриваемые варианты управления позволяют реаЛIIЗО
вать соответствующий участок задаиной характеристики М* (,..).
приведеииой на рис. 4.3, д. Однако заВIlСИМОСТII л (f..), отраЖШОЩIIС
механическую устойчивость АД. pe..1J<O отличаются. НаимеНЫUllii за
Ilac устоiiчивости имеет место. есЛ11 реl'УЛИРОВВТЬ по ПНрШШ1}' 5
(РИС.4.3, е).
При ср.ШI-штельноii оиение варнантоп ЧИСТ(1fIЮП) управлешlЛ oд
НIIМ 113 щшболее ваЖllЫХ крптериев ЯDJIЯЮТСЯ :ШСРП ТllчесJ{lIе 1I01\аза
теЛII. В интервале частот, соответствующем длительному режltм}' pa
бuты АД. значения кпд для всех ШЗРПВНТОD, кроме 5. праКТllчеСКII C()B
падают (pllC. 4.3, ж). Сущсствениое раЗЛllчие наблюдается в характере
изменения КОэффllциента МОЩИОСТII (рис. 4.3. з). 110 ero значения ос-
таются в допустимых пределах.
Эта J<раткая o[(eHJ<a еще раз подтверждает rlOложеИllе о ИСРШ_1IЮ
наЛЫЮСТII использоваиия каJ<ОI'о ли:бо (mHoro ваРllанта управлt'IШЯ.
даже если 011 дает ВО3М()ЖJlОСТЬ lIолучения экстремальиых знвчеНIIЙ
IICKoMoro параметра lIа рабочем учаСТJ<е тяrовой характери('тию'l. Ta
ким образом, реrУЛllроваlll.е тяrовых АД рацlIоналыl::
при сочетании вариантов 1 и 3: в Ilнтервале fltdlШ. fш* поддержи
вает<'Я постоянным маrНИТllыff поток ЭJIектродвпrателя (вариант 1) и
далее дО "..КС> напряжеиие (вариант 3);
при сочетании вариантов 1 н 6: в интервале flt.'If". '1'fJ. IIрименяют
вариант J и далее до flt.l&t'.C. вариант 6 (fIТj. частота, cOOTBeTCТBYкr
щая выходу АД на управлеНllе по 1]З.МНf(С, которую определяют как точ
ку пересечения кривой 1 или ее продолжеиие с кривой б (рис. 4.3, 6).
Каящое из сочетаиий имеет как иреимущества, так и недостатки.
Например, иервое обусловливает меиьшую расчетную мощность сило.
ноео электрооборудоваиия, а еео реализаl!ИЯ обеспечивается сравии-
тельно простоii системой автоматическоrо реrулирования _ Второе со-
четаиие обеспечивает более высокие зиачения кпд '1. и cos 'Р д в ин-
тервале ". > ,...,.. Поэтому выбор нужноrо шчетания уточняется в
ироцессе проектирования конкреТlюrо СТПЭ.
В заключеиие отметим, что расчет характеристик АД выполнен
в предположении СИНУСОllДaльности наиряжения и,., которое, как
указано ранее, может содержать и высшие и субrармонические со-
ставляющие. Однако пренебрежение rармоническимя составляющими
можно ДОПУСТIIТЬ, косда проводится качественный анализ и сравни-
телЬНаЯ оценка характеристик электродвиrателей при различных ва-
риантах частотноrо УПр8ВJIеиия.
136
4.5. P"c e.. "С1'И',""Х
харUI('rеристик
IЗОЗМОЖI-IЫ три основных способа ВЗ8нмосвязаНRоrо реrупир()вания naраМетров
'... Т... 11 и.. В эаписнl\.1ОСТИ иr TOro. иа какоА ИЗ них возде ствует начальныl% (от
lюjtlIТ("ЛЯ электромобнля) сиrнал управления:
1) на параметр '... KOТOpbItl меl(яется. например. в функции сиrнала управле-
1111I1 (непосредственное реryлнровзнне частоТbl 1..). Напряжение и. е реryлируется
11 СОafВетствии с пр"пятым сочетЗllИем вариантов управлешlЯ. Параметр абсолют-
IlOro скольжения fS8 меllЯется естествениым образом в зависимости от I-Iзrрузкн;
2) на параме1р 158' кorДа частnта '1* фоРМJ.lруется. например, как сумма измерен
IIOA частоты вращения Т. === l/tH' rде f == pnJ60. и З3Даl-lноrо параметра 15. (рету-
IIнрованне '.е при lIепосредствениом воздействии П3 параметр f s .). а напряжение
и. е меняется соrласно прИ1JЯТЫМ вариантам упраВJIСIIИЯ;
3) на парамс1р V 1 .. коrда часroта '.. реrулируется. например. в функции откло-
,.еиия мощности от за.цанноrо значения. а пара. а}
метр fs. Меняется естественным образом с иаrруа. и,*
иоft. или Korдa ',. == 'sлред. (/,.) + 1. (реry.пи
[lОВ8ние '.. при иепосредcmенном воздеАствиJ.l
1111 параметр и,.).
Как показано lIиже. первый способ не обес.
пеЧJ.lвает получение характеристик постоянства O,l.J
IIМНОЙ и чаСТнЧllЫХ мощностей. что требуется в
СТПЭ с теплоэлектрнческJ.lМИ преобразоввтеля.
ми. и ПрИМСllИМ ДЛЯ 9лектромобилей с 9лектро--
ХllмическиМ1! ЭУ или при наличии электрома.
IIШlшоrо rellepa-ropa. сели неООходимо поддержи
1IIITb ПОСТОЯIIIIУЮ скорость движения 9лектромо 6J
биля. BTOpoli способ реrупирования чвстOThI
'1_ обеспсчивает ВОЗМОЖIIОСТЬ формирования xa 1,*
рilКтеристик P 1A _ :=: const лишь в оrраНИl.Jенном '12.
Illrreрвале 'ШСТОТ. соответствующем варианту
Уllра8JJеlШЯ 2. в то время как при третьем спосо-
()с эти характеристики имеют место во всем рабо 0,8
Щ. М Диапазоне изменеиия чаСТОThI '1.'
Рассмотрим, каким образ0l\01 пр" С<Nстании
:: :: :; =И1; : : n ::lH cP п 0,4
Д{"I)Ж.ШИЯ P1u. === const на частичных характс-
IIIICТIIKax. Подобные характеристикtI тяrОRЫХ АД
11 ДВl-lrателl>llOМ режиме, КаК и характеристики
JLIIТ, ДОЛЖllbJ ре.аJ1ИЭОВНВ ТЬ Ilастичиые тяrСШbJе
КlllJilктеРИСТJIКИ 3J'lектроr.юБШ[fI,
Если чаСТОТа ,.. рerУJ!lIРУетсп 8 Функшш
сr!I(JJOнения МОЩНОС'НJ от за.данноro ЗНёiче1IИЯ, то
I(IIЖJЮЙ чаСПIЧНОЙ харёiктеристИl\С должны COO'I'
IК'I{'I.ювать свои эна"lеllf\Я Ф Д . < 1 в Ifнп'рваJrС
IJIII'"I'Ш 'IMI1H. 1.. l ш . и U 1N2I I{(;. <
.- IJIr.Jal{(;.np l\. на Ij;jCToтax!._ >- Ilu_
IIIJИ фuрМИрОВ 1JI1II зависимостей Р Iд. и 1.)===
{"OIIS Ц€JIесообразно l1оставить ЛОI1OJIIJИТель
Ilси' TIJc.-60ваIIИС полученис ЛJIЯ Кi1ждоrо за,
'tllll;I{'МОЛJ уровня мощности Р Iд_ < 1 наиБOJJЬ'
uшх 311.i1ЧСIIИЙ СOS IpД и..> и л (/..).
р .=1.0
о,б25
0,5
J
f,*
0,5
о
J
f,*
J f,*
Рис. 4.4 СемействCI Хёiрактерис-
тик :iJJектродвиraтеля ДK 120:
a U 1 . (11.1: Ij /1.. (fl.J;
II M.. ,/I.)
137
Анализ 4юрмул (4.49). (4.53) и (4.57) показывает. что данное УСЛОDие мож-
но осушествить, если В Иllтервалах частот '.в+ 'Ше 11 '.и. '.максе реrУJJИ
рОВа'Ть соответствеш-ю поток и напряжеllИе соrласно выражеlll1ЯМ
Фд. vp;;;; и,. U'лред. . (4.64)
а в реЖIJме nyска иlмние Е; '.. Е; 'IB.)
Фд.==vP;;;; '..==JIВпреде .
(4.65)
При ЗТОМ но IJCeM частотном диапазоне ',е == f snpeIt + (/..) и Не зависит от мощ
ности. а СОSqJд==С05qJд.лред и,е). Л==ЛпредU..). Таким образом. если naрзметр
IIбсолlOТНVro скольжения имеет для каждой частоты предельное значение '5Пред+ Х
Х (,.+). тяrовые АД в ИН'Тервме f. МJlИ 8 '.и8 ЛUfреБJJJПOТ мощность. пр(шорuиo-
наJlЬНУЮ кнадрату маrниmоrо потока, а на частотах "е> '.и8 квадрату отно-
ше.fIIЯ U..IUlмакс.преде'
В качестве IIримера на рис. 4.4. a приведеIIЫ характернстики 9лектродвиrа.
ТеШI ДK 120 ДЛЯ значений мощиости Р' Д8 == 0.5; 0.825 и 1.0 при сочетаиии вариан
"[ов управления l.........з
Если частота скольжения э.пеКТРОДВИl'аТ('JJЯ задается параметрически и остается
liеизмеНIЮЙ ДЛЯ JJюбоro значения МОщнОСТн. т. е. '.е (/..) == '"преде (/1..)' а частота
'Ie === 'sпреД8 U 1 .)+I.. то sависимости COSqJnU.+} == COSqJIt.npeд (/.е) и Л(/I.) ==
== '-пред (11.) обеспечиваются 8ВТОмаmчески. .а каждоА чtстичноА характеристике
P 1A + == ('onst lЮЛЖНЫ c?O'ТВe"lcтвona7b свои значеиия фп. < I и U 1 . < UllJlJeA".
rel-УJ1ируемые по (4.64) с помощью САР.
УСJJовие (4.64) можно р.аспространить lia первый способ управления частотой
1.. (liепосредственное реryпироваlше I lе по си["налу водителЯ электромобиля) с
llелыо штУl,Jения м.аксималыiхx значений коэффиuиента МОЩНClC1'и и переrРУЗОЧIIOR:
Сlюсоl'SllОСТИ АД для частичных мощностей. Друrим ВОЗМОЖIIЫfoJ вариантом при д.aH
JЮМ способе 'l.астотноro управлеlШЯ. ["де ие 4юрмируются х.арактеРИСТI1КИ РIД. ==
== const. ЯВJJяетсп реrулирование ТOJJbKO напряжения. Torna к.аЖДОМУ значению
частичной мощности ('оответствует Ф де == I и V 1 . < UlllpeA8' Т. е. режим пуска
{)('VШff'твляется с nOJJHbIM потоком; частота 'IU. оБУСЛОВJ1НП.ается напряжением
(J..,и..с.'
!i 4.6. Влияние rармонических
составляющих питающеrо напряжеиия
иа характеристики
электродвиrателеJi
Прнведеliиые в 4.4 статические характеристики рассчитаны при IlИтании
тяroВblХ АД от ИСТОЧНИКа с синусоидальной 4юрмой I<рИВОЙ напряжения. В дейсrnи
тельности АД в СТПЭ попучают питание от вентильных преобраЗОвателей частоты.
форма DЫХОДНОro напряжения кaroрых ОТJ1ичается. как правило. от СИllусоидалыюА.
Рассмотрим ВЛИЯlше несинусоидальиых Ilапряжения питаliНЯ па формироваиие
тяrовых характеристик АД, определЯЕМЫХ среДllИМИ ЗIICNения",и момента. и измеlfЕ--
ние кпд э.пектродвиrателей. который ваписит rлавным образом от действующих
значениЙ ТОКОВ.
При анализе используем метод «rармOIШЧеских двиrателей». основаllllЫЙ на
разложении кривой ПИТающеro папряжеиия в ряд Фурье с последующим расчетом
влияния каждой составляющей lIа rармонический двиrатель. имеющий схему заме w
щеIIИЯ. соответствующую номеру rармоники. Хар.актеристики АД можно определить
как сумму характеристнк всех rаРМОllическнх двиrателей при 'Тех же допущениях.
ч7О и В 4.3. Метод I'армонических двиrа7елей предпо.лаl'ает. что каждая I'армониче-
ская составляющая напряжения СОЗДает в воздушном зазоре АД KpYI'OBOe маrИИТllое
поле, паJlравлеlше и частота вращения KOТOpOI'O определяются номером rармоники.
138
Выходное напряжение преобрдЗ0вателеri: частоты являercя периодическоri: функ
цисй, симметричной orщ)ситеJIЫ-Ю nремеЮIОЙ оси. Поэтому в общем случае наПрJlже
ние (:одержит только "ечетные rарМ(JНllчсские. а четные ОТСУТC'fвуюr. наПрllмер
в ШНрOlЮ распрос'сраненных ШЕСТlIПJIСЧНЫХ '.рехфа....шых инверторах.
В идеальНЫХ NЧ с IlепосреДСТВf.>llноii связью также отсутствуют четные ['apMOНJ(
ческне ВЫХОДfюrо lIаПРЯЖСЩIЯ О;шако 11 реалыlOМ НПЧ дискретность !"!астоты на-
пряжеНИЯ на ero выходе ООУСЛ(l8J!ИВ;!ет раэ.nИЧlIоrо рОД<1 нссиммечшю ВЫХодноrо
напряжения. Ilаприr.1ер "еравенство ллительнос'fИ ПOJlуперlЮДОВ фаэноrо HanpJl
жения; ПОСJlеДllее вызывает 118J!II!"!5H' 'Ieтllblx rарl'lЮllичесl<ИХ. Кроме Toro, если отн()шс.
IlИе I,ШСТОТ ВХОДНОЮ и вых()дноrо IшпряЖеlШЙ преобраз()ватсля flвляется дробной
вeJ1ичшюй. т() кривая ВЫХОДlюrо ШiПряжепиЯ с()пержит субrарМOIlllчеСЮlе состав.
пяющие.
ОсllOl3НМI (первая) и высшие rармони!"!еские выходн()r() lJапряжеllИЯ ПЧ ()I1ре
деляlOТ наличие первой и ВЫСШИХ rармOIIИЧеских тока ДБиrателя. Высшие rармOIШКИ
тока времеlllп е rармонические. ОIlИ создают высшие простраllCТВеlJные rармони-
ческие маrНи11tоro по.ля. кторые образуют либо вращающиеся. JIИ(Ю пульсирующие
роля Рассмотрим тольк() QCHOBllbIe rарм()нические поля. СОЗДанные 'V.ми rарм()ниче.
схими тока, т. е. rармоиическне поля с иvыером 'У. так как аМllЛИТУДЫ rаРМОIlИЧеских
п()ля б()лее BbJCQKoro п()рядК8. СОЗДанные той же '\'-й rармонической тока. пренебре-
жимо малы.
Orносительная Ч8СТОТ11 осн()вноА rармоническоА вращающеrocя маrнитноrо
подя ()т '\'.А rарм()нической тока
'1". '."tf,. "М,.. "'... (4.66)
Ск()льжение ротора в поле 'V.й rармонической
"" ,."д,.... (4.67)
с дрyrоА стороны.
"" (х ",,, ",дH, ",,, [ж '1/", "l (1 ,)J1x 'l/п.: 1 'f (1 .)/'I/. (4.68)
rде n1'V частота I5ращеllИЯ ,,-А rаРМОllическоl!: П()ЛИ. соэданноro '\,I-A raPMOl-!ической
тока статора; " д частота вращении ротора АД: ".i частота вращения первой
rармоническоl\ Поля.
В выражении (4.68) знак относится к ПQJIЮ примоrо вращения, а с+»
и 1l0и ( l6)T .БE)I ::.
'",. '1/'.. + (1 В) ',. '1. ('1/ '1' 1) ж ,.._ (4.69)
С учетом (4.66), (4.67) и (4.69) формулы д.nя расчета характеристик rapМОIIИ-
ческих llВиraтелсй. noлучеиные на ()сновании их схем замещения. имеют следую
ЩИЙИ1lд:D,,, (d.I'".)'+(1 + .)'; '"" Xo(d,D,,, +dJ,,,.Jt,,,.)/D,,,; '""
.."".(1 + .> (1 IID 1 ,,); Z". V ,2""+.:,, IZ.. w
в системе arносительныJr. едиииu
U 1V . == U1,/U 1H ; (4.70)
'Iv.. =='.,j'IJj ==U1V./Z". ==> '1.. (V.v.JU 1 .) (Z./Z".). (4.71)
rAc V 1 " и Ilv ,,-с rарМ()J ичесКие состаВЛяющие Ilапряжения и тока статора;
cQS Q)дv == , sv/ V ,;" + х:" ;
и " (d, + d.)' + ( , + .)'
М". == ,. . f,.
'"(d,+dJ,,,.I;,,o) +( J+ ')' !".
(6Р ...д1 + l1P М#" == (U 1 "./Z",.)2 (l!.PM_JtI}J + 6Р M.A2uDIH/Dlv);
l1P c . Jt 'll == 6РС.Аони \J.t-.:/.
(4.72)
(4.73)
(4.74,
(4.75)
I
139
ВЫрl1.жt'НIIЯ для действующих ЗШ1ч('щtй фаэноrо иапрs!жеllllИ и .шка злектро.
ЛnJJrатe.rrSI в ипюсительных еДИlшuах П()ЛУIJПМ IIЗ (4.70) И (4.71):
и,. I/ u v.
/.. ( / v.
(4.76)
(4.77)
Среднее Зllачение злектр()маrнитноr() момента АД равно сумме моментов rapмo-
IIнЧеских двиrателей. Т. е.
v
MI. p. == }3 М"'... (4.78)
,
При ШПВIIНИ АД синусоидальным напряжением U 1(1) ero к()эффнuиент l\.lOщ
lIОСтИ
cos 'JJ д == P 1A \I)/(11l J U 1 (1)'I(I)).
rд Р IA{l) активная мощность, Iютреб.rrяемая АД и определЯ lая синусоидаль-
ными напряжемием н током; 11(1) Сl1нусоидальныfl ТОК.
Тоrда D случае несинусоидалыюrо напряжении питания. деflствующее знi:lче-
ние KOWpOro равно и 1 , коэффнuиент мощности злектропвнrателя
v v
Х д ==РlдI8 д == VI'/I",COSfJ'дvlиlJl == }3kиJltVU1'ICOSfJ'дJ(Ul'I' ==
, ,
v
== kuJli'IJ C()S СРnV"
,
rде P 1д , 811. Е!КТИВllая и полнаSI мощности, пиrребляемые электродпиrателем и
определяемые несИНУСОИДЗJ1ЬНЫМН иаПРЯЖ IIИем и ТОКОМ с деЛствующимн Зl-!а11е-
Ниями и 11 11: kw н Iltv J<оэффнциенты. УЧнТЫВ8ющне сvд ржание V JI rapMOHII
l,Jеских в cnеК7рах напряжении и тока статора АД:
(4.79)
k"" U 'v' V U v U,.J U , U'v. IU ,.;
k,v l,vl V f v /,,//, /'v.f/,..
(4.80)
14.811
в качестве примера рассмотрим влияние l3ысших 'армоиических nи rаlOщеl'О
flапряжения на ТИl'овые характерИСТliКИ и зиерrетические nоказвтсли лд. ра("jотаю-
щеro от BBToHoMllorv инвертора нвпряжения.
Напомним. что В спектре выходноrо наприжеllllЯ инвертора II Hble rapMOHHt,Je-
скне отсутствуют. Для исключения ВJlИяниs! rpeтbefl н KpaТllbJX el:i rаРМOIlИl,JескпХ
фаЭl-!оrо иапряжеНtlи 3JIектродвиrвтeJlИ ВJ<лючаЮI' по cXeJ,.le «звезда». Таким образом.
надо учитывать raPMOl-lическне наt,JИl-lая с пятой,
Для пяroй и более ВЫСОJ<ИХ rармOIIИЧеских знаt,JеllИем 15. в (4.69) МОЖНl1 "ре.
не6речь. Тоrда абсолюпюе СКОЛЬЖ liие ротора D поле. образованном '\I-fI rарМОllиче-
ской 1'01(a,
t!lV. 11. (v:+ 1).
(4.82)
Анализируя (4.71). можно показа"IЪ. что ток стаl'ора rармоничесJ<оrо 9лектро-
двиrателя быстро у(5ывает с IЮзрастанием IJOMepa rармоничеСRоА составляющей.
140
Моменты М",.. СОЗДаваемые взаимодеiiСТDием высших ПJрt.ЮНIIЧССКИХ М;1rнит
Horo ПОЛfI. и ВНТИВНОfО ТОl<i1 ротора. также малы. Это оCiъясняется тем, t/TO TOKII рО"Пr
ра от высших rармоннческнх IIOJ!S\ неRСJl1fКИ 11 HOCJlT В ОСIЮВIЮМ ре<ЖТIIВ(!ЫЙ хар.lк"П'r.
РасчеThl ПО)<8эывают. ЧТО N(Ш V > 5 моменты Mv,," (0.02....... О,Об) М щ .. Мо-
менты М". MorYT быть доб<!.В<РIIJЫI\lИ (T<tK 113Эf>lнаемые параэиrnые 8СИIIХРOlшые MO
менты). ВОЭНИJШIОЩIIМИ пр" DЗЩlмодеi'lствпи ТОКОВ 11 маfиИТНЫХ ПОТОКОВ ОДlюii rElp
МОНИ'lеской. и ПУJII.СИРУIOЩlIМИ. 803ЮIК3ЮЩИМИ при DЗ811модеiiствии l'О)Юn f{ ПОТОКОВ
различных filРМОНИIJССКНХ (rJШI3llЫМ обраЗО),1 потоков лерой" с tokaM}-I ВЫСIШIХ rElp
монически:к) В З<ШIIСНМШ rJt ОТ IiElпранленнЯ вращения поля ".й rnрмоническои
nol5aВ01lllble момент,. складываются с M(I). (IJII. вычитаются; по :rтit Пf1ll l lине ИХ
суммарlюе поздеiiствие на моменты. а знаl,]ИТ, 11 H1'J rяrовые характеристlНШ АД
можно Ile у"щтн.вcrrь.
Пулы:ирующие MoMeHты ПрОЯВJlЯIOТСJI в ниле пупЬСilUИЙ yrпonoii CKOpOCТJI ро--
тора в IIредел х одноrо 050p01"';I; ПУJII)С UИII ощутимы IlрИ IIНЗКИХ ч.астотi'LХ '1. 11 1Ie-
большом моменте IIIlерl.1.IШ Вр31Ц<IIO ЦIIХСЯ MI1.CC. Одн.ако для тяrО81.1Х ;тектродвиrа
телеfl, IIМСIO:I.1.ИХ Шl. Вi1ЛУ '111i1'1I!TCJH.HbIe IIРlшеД('lшые момеllТЫ инерl1НИ дв1tЖУII'ИХСЯ
м.асс 9JIСКЧЮ\ЮЗII1lЯ, пульс.!щии уrJЮDоii скорости (.шаr.ани 9J1ектродвиrшеля)
в значительноii степени сrп.аЖIШ.аIOТСЯ. СреДllее зн.ачение пульсирующеrо момента
р.авно НУЛю, It попому ПУJIЬСllРУlонше моменты не влияют 118 форМИРОВ8ние lяrовой
Х.ар.актеристики.
КО ффНЦllент МОЩI!ОСП! ДЛЯ к.аждо3 И3 8ЫСШИХ r.apMOHJlIICCKJlX составляющих
м.ал. НО ОШI сами ОI{<'IЗ' Ш:lюr ВЛlIЯIIIIе 118 l{тtJ.I)И11И('НТ мощНОСТИ АД В соответствии
с (4.79). Для ОДИll3КОВЫХ чаС'IOf 11 наrрузок козффиuиеllТ мощности электродвиrа
тепя Х д при ero ппrl1.llIIll несИllУСOlIДЗШ,НЫМ н.апряжением в общем случае ОТJIIIЧ.ает.
ся от ко ф:t)JIuиеllта t.1()lЦtJO 1"I{ со.. fPJ!, 11(111 CIIHYCOHl1.aJIbIroil форме КРIIВОЙ н.аПРЯЖСllИSl.
I<оrда деftствующие значения IIссинусollдалыl11"о и синусоид.альнorо н.апряжеЮI&:\:
раВIIЫ, Х д может бl 1ТЬ БОДl,ше IIJIJI меНЬШе CQS qJA' "lTO ()бусловлено rарМOIIИЧССКItМ
сост.авом и.апряжеНJlЯ ДеЙСТ8III'eJrыю, IIЗ (4.79)
V
Х п == kЩI i(I)СOSЧJД{I' + kuJl'vcosqJnv' (4.83)
"
Т.ак как COS qJA > "щIJk/IIJ cos ЧJД(I)' ro Х д oi!:. cos qJn в зависимости от зн.ачеlШЯ
BToporo слаrаемоrо в правой чВCТl1 (4.1:13). Неоt5х()димость учета этоn величины опр('.
дслястся J} l(ажДОМ конкретном СЛУl,]ае.
БЫСШJlе rармоничсские TOl(a УВeJТИЧJlвают лействующее зн.а"lеllие тока ст.атор.а
и ротора, вследствие чеrо создаются добавочные потери в стали (сущеСТ l1I1О MeHЬ
шие, чем добавочные потери u меди). ДоCiаВОЧllые потер" в СТЗJJИ от вихревых токов
в nepBor.1 приближении' пропорuионаЛЫIЫ кв.аДрl:l1'У деi\cтвующеrо зиачения н.апря.
жения. потери на rистерезис ()пределSlЮТСЯ м.аксимальным ЗJl.ачеНlIеr.1 инпукш1И
и с повышением коэффнuиентв /lц умсньш.аются
Доб.аВоtIНI>I€ потер" в меди и стали от высших r.армонических снижают кпд
9Jl€К1родвиrзтеля }Ia I % (в некоторых случаях по 15 %) в заВИСИМОСТИ от JlИрЛ м
r.lerpOB АД и значениJi КОэффИ1шеllТUВ /lи JI 11/.
В к.ачестве приt.lер.а в табл. 4 2 [Jриведены данные р.асчета пр('дельных характе--
РИСТИI< 118 (/..). Xn(/I.) и 1'1n(/I.) TflroBoro Ад ДK 720 при еrОПИ7анииvт I1ЧПТ
(см. рис, б.I), а r.арМОНИЧеский состав ero nbIXOl1HorO IlзпряжеНИfl p.accMoтpm 8
t 6.4.
Для расчета п.араметров rабл. 4.2 ИСII()Jlьзов.аI1Ы зи.ачеllИИ коэффициеll10В
k uv (/..) пр" V === 1, 5. 7. 11, 13 и 17 (т.абл. 4.3). I<оэффиuиеиты k иv получены с 110-
мощью их з.ависимостей от cos fPA(11 (см рис. 6.б) и характеристики cos ЧJдll) (/1.)
ДЛИ первой r.аРМОllическоfl несИlJусоидальноrо IJзпряжеllИЯ. Здесь принимается. ЧТО
Хllр.актеристика cos qJA{lJ (/1.) аllапоrичн.а зависимости COS qJJl (1..). раССЧJ.Jтаtllюй
ДЛfl сочетаllИЯ вариантов упраБ.llения l........... 1I IlИтаlШЯ АД СИllусоидальным напря
жением (см. рис. 4.3, 8).
Для каж.до&:\: высшеfi r.арМОIIИЧеской (" == 5, 7. 11. 13 и J7) соrл.аСJlО (4.80) Ila
Ilряженне .
V1'V. == kuvU 1 . == IlиVU.(I)./kи(l)' (4.В4)
rAc U1(IJv соответствует хар.актеристике и.. (/..) ДЛЯ в.ариантов l.........з (см. рис. 4. , 6).
Н\
:;;:
t<>
Т а б л и ц а 4.2
(1.
Параметр
0.05 I 0.3 I 0.6 I <1,8 I 1.О I 1,15 I 1,5 I 2.0 I 2.4 I 2.75 I 3.0 I 3.5 I 4.0
'1(1). 1,50 1,50 1,50 1.20 1,0 0,930 0,860 0,820 0,810 0.790 0,780 0.770 0.760
'1. 1,52 1,52 1,515 1,210 1.03 0,956 0,885 0,844 0,827 0.812 0.791 0,775 0.764
cos СРд(\) 0,970 0,920 0,895 0,890 0,875 0,840 0,865 0,875 0.870 0,868 0.863 0,857 0.843
"Д(11 U.923 0.861 0,814 0,811 0,791 0,748 0,801 0.805 0,816 0.802 0,801 0.799 0,749
Х д 0,948 0,873 0,817 0.816 0,795 0,751 0,802 0,806 0,817 0,804 0,803 0,802 0.752
'l)II(I) 0,815 0,875 0.893 0,90 0.905 0.911 0,910 0,908 0.907 0.905 0,895 0,887
д 0,812 0.871 0,889 0,896 0.902 0,904 0.904 0.907 0,906 0,904 0,894 0,886
Таблица 4.3
Параметр I
0.05 I 0.3 I 0.6 I 0.8 I 1,0 I 1.15 I 1,5 2.f' I 2.4 I 2,75 I 3,0 I 3,5 I 4,0
COS Cj)Al11 0,970 1,920 0,895 0,890 0,875 0,840 0,865 0,875 0,870 0,868 0,863 0,857 0,843
k U (11 0,953 0,943 0,944 0,945 0,946 0,953 0,948 0,946 0,947 0,948 0,949 0,949 0,952
k Щ51 0,0571 0,130 0,148 0,150 0,162 0,183 0,171 0,162 0,164 0,167 0,170 0,174 0,184
k u (7) 0.1168 0,155 0,156 0,155 0,154 0,145 0,153 0,154 0,154 0,153 0,152 0,149 0,146
k u (1I1 0,158 0,178 0,155 0,154 0,140 0,110 0,124 0,140 0,132 0,127 0,123 0,123 0,112
k ul1з ) 0,1358 0,045 0,025 0,024 0,018 0,040 0,0186 0,018 0,020 0.025 0,028 0,030 0,033
k ull 7) 0,0746 0,026 0,028 0.029 0.038 0,045 0.0434 0,038 0,040 0.041 0,042 0,043 0,044
осталыiеe napaмe'rpbl I v.' соs'Р дv ' (tJ.Po.IoДl тtJ. Р М...ц2'v> 8.P C . Av ' '1.> I. д , k iv
вы.иепо"у' соответственно по (4.71), (4.72), (4.74), (4.75), (4.77). (4.79), (4.81).
КПД э.пектродnиrателя, учитываlОЩИЙ потери от ВЫСШИХ rармонических,
Тjn l
,
fo.P.e,.n + Е ([fo.P M . n , +fo.p..дO)v+fo.P c . Ay l
,
(4.85)
Р,д
('де !!.Р мех . д механнческие потери определяются по (4.47)].
Для сравнения D табл. 4.2 введены ЗНаченИЯ параметР08 11(1).' '1 A (I)' СОSС:Рд\I)'
соответствующие предельным характеристикам электродвиrателя ЛК-720 при ва-
риантах управления 1........:3 (см. рис, 4,3, е, ж, 3).
Из табл. 4.2 следует, ЧТО во всем днаПClзоне реrулиров<J.ННЯ частоты /1. l1apa
метры 11. It 11(1,., Х д и Х ДЩ ' '1д и '1 д Н. весьма мало ОТJlичаlОТСЯ по абсолютным
значениям, т. е. высшие rармоничсские сос'rавляюшие Ilапряжения. начиная с
питой при питании злектродвиrателя от BBToHoMHoro инвертора, выполнен.
Horo по схеме рис. 6.1 и имеющеrо рассмотрениыit rармонический состав BblxonHoro
напряжения. почти не влияю'] на энсрrетические показатели АД.
3нач'ения момента М(I).. и характеристика М".) (/1.) также несущественно
отличаются 01 раСLJетной характеристики М. U1.J, что подтверждnет ВЫВОДbl,
сделанные ранее об оrсутствин ;I MeTHoro влияния высших rармонических на тв-
rOBble cBolkTBa АД. В про'rивоположность этому субrармонические составляющие
питаlошеrо напряжения 9лектродвиrателей значительно влияют на тяrОDые харак-
теристики.
Субrармонические соспшляющие образуются при работе АД o'r преобразова.
телей частоты с непосредственной связью и обусловлены отклонениями теоретически
предсказываемой периодичности распределения полуволн ВХОДноrо напряжения
преобразователя по полу периодам выходиоrо. I(POMC тато, КаК указано ранее, они
появляются в случае, кш'да отношение частот вх()дноro и Вblходноrо напряжения
НПЧ дробная величина.
Частота субrармоническнх составляющих меНЬШt: частоты первой rармонич
екой и варьируется 01 Ilv. О до 'lV. == '1.' Неп()средственныll учет их влияния
на мехаиические Х.i:lраК1'еристики 9JIектродвиrатCJlСЙ осложняется тем, что субrар-
монические фазноrо напряжения в отличие от первой и высших rармонических обра-
ЗУIОТ несимметричные трехфазные системы. Разложение несимметРИЧЕОЙ трехфаз-
ной системы напряжений каждой субrармонической lia симметричвые системы и
анализ CYMMapHoro влияния Последних показывает, что наличие субrармонических
в кривой вапряжения питания тяroвоrо АД ПрИ80ДИТ К некоторому снижению MaK
симаЛьноrо (критическоrо) момеита и соответствующему уменьшенИlО переrрузоч-
liОЙ способности. Так, при '1. == 3,2 значение А падает приблизительно на 25 %
по сравнению со случаем питания 9JIсктродвиrатCJlЯ синусоидальным напряжением.
ОЭНПQ, П :о Е ИJ В ;:е;; В:а : Рс : э; тк:счо::та: ; 'еiо : ::
на механические характеристики субrармовических составляющих и принимать
меры для компенсации умевьшения максимальноrо момента, особенно в верхней
части частarноrо диапазона,
4.7. Тяrовые асиихроиные
электродвиrатели
в режиме электрическоrо
торможеиия электромобиля
Электрическое торможение электромобиля, СТПЭ KOToporo содер-
жит тяrовые частотно-реrулируемые короткоэамкнутые АД, осущест-
вляют эа счет их перевода в режим с частотой вращения ротора {..
большей "., и отрицательным параметром абсолютноrо скольжения,
143
Т. е.
". ,* ".. (4.86)
При этом асинхронная машина (АМ) развивает тормозной момент
М Т в режимах ПРОТllВовключеllllЯ 11 дннамнческоrо торможения ИJШ
':Е'нераториом режllме. Послещшй характеРIlЗУется рассенва,шем за-
пасешюi'i в тяrОБЫХ злектродвпrателях энерrии в тормозных резисто
рах (резнеторное торможеllllе) иш, рекуперацией ее в энерrоустаповку
электромобиля (peKynepaTIIBHoe торможеняе).
Пр., наЛНЧIIП в СIIЛОВОЙ цепи СТПЭ преобразователя частоты со
звеном постоянноrо тока осуществить каждый 113 перечисленных спо
собов электрнческоrо торможеНIIЯ. за нсключеШlем peKynepaTHBHoro.
удается сравнительно просто. Действительно. торможенне ПрОТIIIЮ
включеняем достнrается бесконтактным реверсированнем АД IЮСред-
стВ(]м изменення порядка чередовання следования фаз напряжения
и 1 за счет IIзменеНJJЯ порядка следооаНIIJ1 фаз управляющих ИМПУЛk
сов силовых вентилей aBTOHOMHoro ннвертора, формируемых СJI{'те
мой управлення ПЧПТ.
Режим динамическоro торможения ооеспечивается подачей постоян
Horo тока в две (яля тря) фазЫ АМ от выпрямителя ПЧПТ через два
(или тря) постшшНо включенных вентиля инвертора я одновременным
отключением управляющих импульсов со всех rлавных и BcncMora.
тельных (коммутярующих) вентилей ннвертора.
Резисторное торможение достиrается подключением тормозных
резисторов к зажнмам АМ либо во входную или промежуточные цепн
ПЧ. Для рекуператнвноrо торможения необходимо налнчие управлн-
eMoro выпрямителя илн НПЧ в силовой цепн СТПЭ.
При осущеСТВJIении нротивовключения и динамнческоrо торможе-
НИЯ кинетическая энерrия движущихся масс электромооиля выделя
ется в виде теплоты в АМ. Это оrраничивает длительность нспользо-
вання асинхронной машины в таких режимах. Кроме Toro, в широком
диапазоне частот тормозной момент, развнваемый АМ в ЭТИХ двух ре-
жимах, невелик даже при больших токовых переrрузках. Поэтому,
несмотря на то что указанные способы торможения не требуют уста-
нснкн дополннтельных прнемннков энерrни, их нельзя рассматривать
в качестве основных для электрнческоrо торможения электромобиля
с АЛ, ибо они не обеспечивают ero необходимую иитенсивность и дли
тельность. Отсюда ясно, что нанболее эффективным для сmэ с асин-
хронными электродвнrателями является резистор ное торможение.
Независимо от точки подключення тормозных резисторов в сИJIcr
вой цепн привода выделяемая в них мощность определяется уравне.
нием [131
Р lI Р ЭУll + РАМ,
(4.87)
rде РЭУП.. РАМ активныеМОЩНОСТН,поступающие в тормозные резнс
торы от энерrоустановки и АМ.
Тормозной момент М Т обусловлен мощностью РАМ н потерями мощ-
ностн В АМ. Мощность Р ЭУll не создает тормозноrо момента, 110 заrру-
жает тормозные резисторы. что прнводит к увеличению IIX YCTaHOB
ленной мощностн н непроизводнтелыюму расходу энерrни ЗУ. Поэтому
;
i Сlfстема автоматическоrо pery. iJ,r, j /X, f,,. j6: Х; f'ff
. ЛНРОБання СТПЭ с 'ШСТОТНО
управляемымя ДД при резис. Ж, .ж;/("
торном торможеНIIП наряду с U. j6,x o "*
: , I:' \; ::i. 'жRl \1 r2 "*/'-*
характер"стики электромобll
ЛЯ должна обесneЧlшать МИ
:: у mреблеНllе МОЩ Рис. ойl ,:з:с яих м:ойз ::я для
R данном случае Э явля- T SlкnивалеНТ}lQе СОПРQТllВлеflllС ТорNVЭНОI"О
ется fлавным образом JJСТОЧ езlll+О ,II :;фф :: !;:р:сr:;Я II; 11l II X:dt
HIIKOM реактивной маЦ,IlОСТII.
создаЮЩ,ей маfШIТНЫИ ПОТОК. оБУСЛОl3JIlШВЮЩНЙ IIвмаrничивающий ТОК
тормозящейся дм.
Указанное свойство САР можно характернзовать коэффнпиентом
[131
[(эу" Рэу"IР Ам , (4.88)
представляющим собой относнтелыlеe потребление аКТИВНОЙ мощнос-
тн от ЭУ при резиcrорном торможенни. Из (4.87) И (4.88)
Р" (1 + [(эую РАМ. (4.89)
Вводя КОэффИПllент относнтельной заrрузки тормозных резис
торов
[(" 1 + /(эу" (4.901
н решая (4.89) и (4.90), получим
Р" [("РАМ. (4.911
Расчет статических характеристик дм в reHepaTopHoM режиме про
ВОДИМ иа основе r образной схемы замещения асинхронной МаШИНЫ.
При малом потребленни 9нерrни rrr ЭУ в рассматрнваемом режиме
не существует оrраничення по МОЩНОСТН ЭУ. Кроме Toro, тормозной
режим !iЛектромобнля является 9ПНЗОДИЧеским. Поэтому еслн для тя
rOBoro режима параметры АД определяются IЮ достаточно СЛОЖIIЫМ
формулам, полученным С использованнем Т образной схемы замеще-
ння электродвнrателя, то примеиение r образной схемы упрощает
расчетные формулы. Такая схема для одной фазы ДМ с тормозным pe
зистором, включенным На зажимы фазной обмотки, поквзана на рис. 4.5.
При ее использованни примем те же донущения, что " ДЛЯ Т об
разной схемы.
После подстановки в уравнение мощностноrо баланса (4.91) пара
е;: =IеС а: ::' : 0 :,ь : 4i 1 и (4.25), а также полож"
и; [ ') 2 1
/(" k JI)U, X
х do +U1 JI.If.. . ., J l!.P AMv , (4.92)
(d, + u 1 dJ,.II..1 + ( 1 + o. .1 ',. .
145
тде ku(l) отношение действующеrо значеНliЯ ОСНОВНОЙ l'арМОНllческой
составляющей напряжения иl(I' к действующему зиачению н пряжения
и, с учетом всех rаРМОИJlческих, определяемое по (4.80); !'J.PAM"
суммарные потери мощности АМ от высших rармонических СОСТaIJ-
JIЯЮЩJIХ rштающеrо напряжеНliЯ. Как правило, этими потеРЯМII МОЖ
ио пр небречь по сравнению с входной мощностью АМ. Тоrда, !1рИНН-
мая !'J.PAM' О, находим из (4.92) коэффициент относнтельноЙ за-
rрузки тормозных резисторов:
К" [ k'i,тR. о d. +0':"1.1/.. . 2 ] ', (4.93)
1 I1 (dt+otdafl.l!s.J +(1:.+u,"t 2 ) '._
а из (4.90) ornосителыюе nотреблен"е активной мощности от ЭУ:
КЭ'IR Kи 1. (4.94)
Оба коэффиц"ента не ЗalJИСЯТ от напряжения АМ и определяются
параметрами ее схемы замещения, соприrnвлеНllем R T . частотой ,._
" параметром абсолютноro скольжен"я 1... Поэтому в случае рез "с-
TopHoro тор..ожен"я АМ поддержан"е ornосительноrо потреблен"я ак-
т"вной мощности ЭУ на задаином уровне и, в частност", пр" КЭ>lR О
ВОЗМОЖНО только пр" реrулирован"" в nроцессе тор..оження СОПрОТJlВ-
лен"я R. тормозных рез"сторов "л" параметра 1.. в функц"и 1...
Завис"мость R. (KR, 1.., 1..) получ"м из (4.93):
R. [ k тKR* d, +U:d,],л.. . 2 r '. (4.95)
1 (d) +Otda'..Jl...) +("t 1 +0'"(;2) '..
Если КЭ>lR О, К" 1, ТО
R. [ k т* ", +u,:.II. I ,.. . ] ' (4.96)
,. (d,+o,d.'..Il..) +I .+o.".) {'2,.
На пракrnке осуществлен"е плавноro реrул"роваНШ1 соnротивле-
иия R T требует существенноrо усложнен"я схемы, напр"мер шунт"ро'
ван"Я тормозных резисторов тиристорными ключам". ПреДIIOЧ-
тительнее способ торможеНliЯ с аВТQмаТliчеСКliМ реrулировв.Нllем
пара..етра абсолютноrо скольжеНШ1 пр" неизменном или дискретно
изМеняемом эиачеНIШ R'1 в соответсТВIШ с выражеНliем. получеliНЫМ
из (4.93):
t ufd.'"
5' I(нR,.h щ. I ( I(RRTk (I) ) " .
O.dl+ :t V !UI ,+uf .J.f2.
Формула (4.97) дает два значеНШ1 1.. в зав"симост" от знака перед
радикалом. Знак «+» обусловливает меньшее по ..одулю значеН"е
скольжения, соответствующее рабочей точке в област" стат"ческой
устойчивости естественной 1VIeханической характерист"ки АМ. Пр"
знаке « » скольжеНli{' имеет большее ПО модулю зиачеНliе }i рабочая
Точка наход"тся внеустойчивой (<<закр"тической») област". Первое
!4.97)
146
значение ',. обеспечивает лучшие знерrетичесю<е показатели, вслеk
CTBlie чеrо именно ero }i необходимо использовать ври реЗIfСТОрНОМ
торможении.
Оно физически осуществимо при условни, если дискрныинант в
(4.97) больше или равен нулю, откуда
KIIRTk (lJ/(2x") о, /"[, + 0'"[2) {,.. (4.98)
Из (4.98) следует, что коrда R T const, КII const (КЭИI
=::= const). торможение возможно лишь в интервале частот 118 flпред.Т*1
rде
f'ПDед.т' KIIR.k III/[20,x. (", + 0'''2)1. (4.99)
Повышение частоты подводимоro к АМ напряжеНliЯ сверх 'IIIРСД.Т.
ВЬL%шает увеЛllчение ОТНОСlIТельноro потребления ЫОЩНОС111 от ЭУ.
Предельна" частота в режиые резисторноro торыожени" при задан-
ном КЭ>l1l обусловлена параметрaJVIИ АМ и сопротивлением RT' пра.
вильный выбор KOToporo позволяет осуществить торыожение во всем
Дliзпазоне частот. Это значеНliе R y ВЫЧliСЛЯЮТ из (4.99) заменой flll р еД1'.
на 'Imakc-. Полученное сопрorимеНliе является МliНИМально ДОПУСТИ
МЫМ R т MIIIi. которое обеспечивает торможеНliе с Кя =:::; const Ба всем
частотном диапазоне. еСЛ}i naраметр абсолютноrо скольжеНliЯ реrУЛ}i
руется соrласно (4.97)'
Rт.мии 20,х. (1:, + 0,1:,) f'M.K,"/(Kllk (IJ)' (4.100)
Для КЭVII О (или КII 1), коrда в торыозные резисторы актив-
ная ыощность от ЭУ не поступает,
Rт.мин:::=' 2о,х() ("(1 + иl(2) fIMaKc.lk (I).
Решение (4.97) н (4.100) дает более простую зависнмость ,.. ({,.),
Korдa R T ЯВляется ыиниыально допустиыым:
f ",d.',. . (4.101)
S. d 1 +(Т 1 +Оt"t'.)!tAfаис. + Vf M8кc. f .)
Если в (4.100) выесто "мане. лодставлять текущее значенне частоты
". ({,. < "максо), изыеняющейся в процессе торыожения, ыожно полу-
;::r ав: = : ь де:;; н а,: :: :;; R,п Rт;: и С::: ТВr:.
соrласно (4.97):
Rт-пред 20,х. (1:, + 0,1(2) "./(Kllk II).) (4.102)
или дЛЯ КII 1
R T . npeд 20 1 Х.(1:, + 011:.) f,.lk (I).
Подставив (4.102) в (4.97), получиы зависныость ,.. (/,.) дЛЯ R T
::;: RT.npeд:
,.. oldJ,./[d, + (1:, + 0,1:.) 1..]. (4.103)
Такиы образоы, при выборе ыиниыально допустиыоrо сопротивле-
ния торыозноrо резистора RT.MHH по (4.100) и реrулироваиии скольже-
ния СОrласно (4.101) резисторное торможение АМ осуществиыо во
Всем частотном диапазоне.
147
в качестве OCHoBHoro l<ритерия npll полу-
чеНИII ПРlшеденных выше соотношеШIЙ, в ТОМ
числе неоБХОДllмоii заВlIСИМОСТlI f,. а,.), выбра.
но оrраНllченное потребление МОЩНОСТИ TOp
мозиыми резистораМlI от ЭУ в реж"ме "ене-
раторното торможения, котда рабочая ТоЧНа
наХОДliТСЯ На устоiiЧlIвоi1 BeTBli естестоеН)lОЙ
мехаНlIческой характеРИСТlIК" АМ. Иначе I'<r
БОРЯ, здесь принято во ВНliмзние ТОЛЬКО orpa
Рис. 4.6 Характеристик.:! lШqеНliе ПО l<рllТllческому моменту асинхрон
ls. и..) ЭJJектродвиrатеЛJl НОЙ М8UШНЫ. Однако тормозные )(аrактерIlС
ДI 220;О Ж=: еЕ= ИС. ТИКИ м т . а..) следует рассчитывать Т::IК}Ы. с
р р учетом оrраничеНliЙ по максимальным 3Ш)"lе
а) I Н}iЯI\1 ма.rнитноrо потока ФД9 == Ф д макс. И Ha
И rtf пряжеНliЯ и.. ::::... UIMilKC. (обычно задаваемым
0,8 двиrатеЛЬНblМ режимом АМ). Здесь М"
f :::; Мт' М н . М Т электромаrНIIТНЫЙ момент АМ
0,6 в reHepaTopHoM реж"ме.
2 Аналоr"чно (4.37), выражен"е электромar-
() lt HHTHoro момента получено на основании
, J r.образной схемы замещен"я:
0,2 '+ 5 M pт,ui х
т 21tf t,1 Xo
О 1 2 J f r ... I
о) х .!!L
Мт< 1 ',. (d,+u,d",.If,.J'+(');,+u,');,J'fi.'
u IO
Решая (4.95) н (4.104), получим
0,6 М == pmtui а.а'! .
D ч 1 2nflllfs. /(иRтk;'ш (d. + G 1 dJ..lf s ..)
, I 2 J (4.105)
0,2 Пренебреrа.. веJШЧИНОЙ d, по сравнению с
О u,l1.f,.lf,. в знаменателе, преобраэуем (4.105)
I 2 J f,,, к в"ду
Рис. 4.7. Семейсrnахарак, MT (рm,ui./(2лf'.КlIRтk II)] (и:.п,.);
теристик М т .. U t ..) 3J1eIcr'
родпиrател. ДК.720: (4.106)
o;ol : li:i:iJZ;;!: : ' : М Т .. Iрm.ui.Д2лjl .M"KnRTk (I)l (U ../fl")-
(4.107)
Предельную xapaKTep"CТl<KY Мт"рсд. а,.) БЫч"сляют по формуле
М"."рсд. rрm,ui./(2лf"'М"КlIRтk lI))] lui"рсд./Л.j. (4.108)
Частичные характеР"СТШ{lJ М т . (',.), соответствующие чаСТИЧНblМ
тормозным характерист"кам электромобиля В (v) nepBoro вида
fU E
0,12
О,ОВ
0,0'+
О 1 2 J f,*
148
(см. РИС. 3.29, а), фОРМИРУЮТСЯ за СЧет pery-
ЛlIрОВ3НIIЯ наприжешш и. е при тоЙ же за.
внсимости {.. (Л.) (РИС. 4.6), ОШlсываемой
выражеи""м (4.97), что ,., ДЛЯ Му.н.>ед. ({,.).
Частичные харю<терисТllКИ М у . ({,.) пер.
BorO вида представляют собоi1 лучи. БЫ.
ходящие из начала координат и опреде.
ляемые выражением
М Т . 'Ц,., (4.109)
rде lz T таш'Снс yr ла наклона характе-
РНСТlШН к оси абсlll'СС (рис. 4.7, а).
Формулу ДЛЯ расчета частичных ха-
рактеристик напряжения и,. ({,.) IЮЛУ-
чим из (4.107) и (4.109):
иl"
f 2
цв 3."
0,'<
5
О 1 2 J (,,,
Рис. 4.8. СемеЙство xapaKTepllC 4
тик и. е (11.) nepBoro вида для
ЭJ1еКТрОДI3Нl'зтеJ1Я ДK 720 при
реЗIIСТОрНОМ торможении:
, fj ..аСТllчиые карактерliСПIКl1
и,. v 2лf,,,iИнКIIRтk II,hт/(ртlUi,,) {,.. (4.110)
Частичные характеристики и,. (f,.) при KR const и R T const.
как и характеристики М.. ({,.) иервоro вида, представляют собой I]РЯ-
мые. выходящие 113 начала КQординат.
Таким образом, "редельная зависимость М Т пеод' ({,.) nepBoro BII-
да реализуется поддержанием "редельных зиачений иапряжения
U'прсд. ({,.) и реryлированием параметра абсолютноrо скольжения
по (4.97). Частичные характеристики М.. (f,.) формируются измене-
нием и,. (h T , (,.) по (4.110) и {.. (f,.) 110 (4.97).
Иноrда для упрощения системы автоматическоrо реrулирования
СТПЭ напряжение и,. в функции {.. на частичных характеристиках в
режиме резисторноrо торможения АМ реrулируется так же, как и в
двиrательном режиме (см. рис. 4.4, а). Torдa частичные характеристи-
ки М.. ({,.) будут подобны предельной мт.пrсд' ({,.) (рис. 4.7), что
обеспеЧJшает мехаНllчески устойчивые тормозные характеристики элеl{
тромоБIfЛЯ только В оrраllliченном IIнтервале ero скоростей движения.
Тормозные характеристики Мот ({,.) BToporo вида (рис. 4.7, б) мож
но получить, задавая требуемое ЗНачение {". const и реrулируя напря-
жение от MIIHliMYMB ДО предельноrо значения, соответствующеro данной
частоте. Параметр абсолютноrо скольжеНliЯ /5. устанаВЛliвается ec
тественнЬ!м образом в функции момента М т ..
Прн R T RT.M"" характеристики М,.. ({,.) и и,. ({,.) не зависят
от KII (или КЭVR). так как ПРОllзведение KIIRT> входящее в (4.107),
(4.108) и (4.110), соrласно (4.100) является постояиной величиной.
На рис. 4.6 приведена зависимость (.. (f,.), рассчитанная по (4.101)
ДЛЯ АМ типа ДК-720, параметры которой указаны в 4.4. Сопротив-
ление (Ом) TopM03Horo резистора R T . M "" 3,686/1(11 с учетом Toro, что
для прямоуrольно-стуленчатой формы выходяоrо напряжения ав-ro-
иомноrо инвертора. рассмотренной в 6.4, k,,",) 0,995. На рис. 4.7
представлены характеристики М т . ((,.) nepBoro и BToporo Вида, рас-
СЧliтанные npli и3менеНИli наnряжеНliЯ Ull1ред.(Л.), соответствующем
сочетанию вариантов управления электродвиrателем 1 н 3. На рнс. 4.8
показаны зависимости и,. ({,.) nepBoro вида.
149
Проанал"з"руем свойства резисторноrо торыожения в зоне ыалых
частот ".. Пр" ОДlшаковой в дв"rательном " <енераторноы режимах
АМ xapaктep"cТJ<Ke и."ред.а,.) зав"С"ЫОСТJ< ". ((..) в ЭТJ<Х реж"мах
существенно различны. Действительно, есл" R T const, то для ".
'ш. в (4.97) KRRTk I1I/(2x,,) :» иl (1:1+ иl1:.)'" и,,. снюкается про
ПОРЦ"ОШlЛьно частоте ,... В то же вреыя МЯ дв"rательноrо режима
в рассматр"ваемом "нтсрвале частот, как это следует "з (4.23), ""pa
ыетр абсолютноrо скольжен"я возрастает с уменьшен"ем ,.. (сравн"
кр"вые на р"с. 4.3, а " 4.6 в "нтервале "В. ,.. 'ш.).
Так как l1.",. :» 1:., то 113 (4.50)
Мт."ред. Ф ."ред.',.I«' + (1:,sH)'I'(s.p ). (4.111)
Для варианта управлеНliЯ I Фд_пред. == 1. поэтому MT.l1pelIl,...., fs..
Следовательно, тормозной момент в зоне ". 'IV. уыеньшается про
ПОРЦlIонально {I.; еСЛli же принять, ЧТО предельная тормозная МОЩ
ность равна ПрОlfзведеНIIЮ МТ_lIред.f.., ТО она СНliжается ПРОПОРЦIIО
нально квадрату частоты {... Сказанное является доказательством Ma
лой эффективноет" рез"сторноrо торможення в зоне н"зк"х частот "
даже невозможноет" обеспечить в ряде случаев полную остановку
электромобиля.
Для увел"чен"я эффект"вност" рез"сторноrо торможен"я прн ма-
лых скороетях движения электромобиля, есл" поддерж"вается не"з.
менным сопротивлен"е RT' следует форс" ровать napaJVIeTp абсолютно.
ro скольжеН}iЯ до значеНliЯ. соответствующеrо маКСliМальному ПУСI<О-
вому току АМ в двиrательном реж"ме. Друrnм возможным варшlНТОМ,
способным осущеСТВliТЬ полную остановку эnектромобнля, является
переход от резисторноrо к д"намическому торможению.
Формулы данной rлавы получены с допущен"ем о линейност" кр",
вой намаrничивания эле'<тродв"rателей. В то же время работа тяrовоrо
АД характеризуется ш"роlШМ Д"апазоном "зменен"я частоты и на-
rрузки, вслеДСТВliе чеrо СОС1'ОЯНliе ero маrнИТНОЙ ClicтeмbI liэмеНяется
от fлубокоrо насыщения, соответствующеrо режиму пуска, ДО HeHacЫ
щенноrо пр" маКС"мальной частоте. В ряде работ указывается на He
обходимоеть учета насыщен"я частотно реryлируемых АД " према
rшотся МЯ этоro разл"чные способы, хотя при ЭТОМ не прнвод"тся
качественное или КОЛliчественное liсследоваНliе ВЛliЯНИЯ насыщеНliЯ
АД на ero napaJVIeTpbl (ток, момент, переrрузочную способноеть, КПД,
ко3фф"циент мощностн). Однако расчет характерист"к тяrОВЫJ( АД
в ДВlirательном режиме. особенно если ero выполняют для сравнительно
ro анаЛll3а и выбора раUliОНальных вариантов частотноrо управления. с
достаточной точностью можно I1рОБОДВТЬ без учета насыщен"я маrниТ-
ной с"стемы электродвиrателей, существенно упрост"в этот расчет.
В 1131 011l1ечается, что для ненасыщенной АМ относительное пот
ребление активноЙ МОЩНОСТJ< от ЭУ пр" рез"сторном торможеи"" не
эаВliСliТ оТ напряжеНliЯ и 1 - ФаКПiчесl<И же npli liСПОЛЬЗ0ваНliИ реаль
ной машины такая зав"с"моеть существует: с возраст"",,ем нanряже
ния и 1 уБеЛ"ч"вается Кэ,т. Поэтому пр" точных расчетах тормозных
характер"стик АМ целесообразно учитывать насыщение ее маrниТНоЙ
clicтeMbI Для оценочных расчетов ее можно не учитывать.
150
!i 4.8. Вliутреliliие параметры тяrовых
аСliНХронных электродвиrатепей
Для реаЛlшаЦJШ требуемых тяrовых свойств электромобиля долж-
на быть сформирована механическая характеристика АД (см. рис. 1.23
и 4.7) Помимо пуска и номинальноrо режима важным является режим
работы электродвиraтеля в точке D, соответствующий маисимальным
знв.чеНИflМli частоты "манс" }i напряжеНliЯ и. м8кс ". Значение V 1 to:l8KC" за
висит от выбранноro закона ero реryлировання и определяется rлав-
ным образом двуми факторами: необходимостью обеспечения устойчи-
вой работы АД при максимальной частоте, т. е. выполнения условия
"'0> 1. и поддержания достаточно BbIcoKoro коэффициента мощности
во всем рабочем диапазоне частот от flH до 'IJoI8KC-
Соrласно (4.19), квадрат напряжения и,м",с. пропорционален
'.макс. Н "-D И обратно пропорционален Ан, В свою очередь, нв. осиоваНliИ
(4.60) .... является функцией актИвныХ и индуктивных сопротивлений
и НDМliнаЛьНоfО СКОЛЬЖеНИЯ. Парm.1етр CQS q:>дD также зависит от этих
параметров. Таким образом, зиачеиия UIM".c., "'0 и cos 'PдD, хараите-
ризую;цие работу тяrовоrо АД на маисимальной частоте, MorYT яв-
ляться критериями при выборе активных и индуктивных сопротивле-
НliЙ элеКТРОДВlirателя. ero НОМliнальных скольженИя и переrpузочной
способносПi Кроме Toro. VIM8KC., 'A D }i cos CPAD определяют TeXH}iKO
ЭКОИОмические показатеЛЕ етпэ, так как ими обусловлены расчет-
ная МОЩНОСТЬ. размеры и CТOliMOCTb электрических машин Б ПЧ
(см. rл. 7), поэтому вопросы выбора внутренннх параметров представ-
ляют интерес с позиций не толы<о обеспечення рабcrrоспособности
АД Ба всем Частотном диапазоне, ио и оптимиаации тяrОБоrо электро-
оборудования crпэ в целом.
Представим выражения, по которым вычисляются 'Л D }i COS ([!AD
В удобном для последующих операций виде. Принимая '<. '<2, d.«
« ('<.+ '<2)f1.."Kc. и вводя обозначения fJ '2:r: 2 /d 2 , d, d.1d 2 , из (4.40)
получим
"'0 и,,,"кс. + d,,/SD.!2 + (1"'M""C.'sO.)2 . (4.112)
2f IMaкc .l s D. d s + 'l'lмиксе
После преобразо ваний JI. (4.29) (4.31) и (4.33) получи м
СОSlpдD [ . /1 + ( ,.....С. ., d,, I"'M"'C. ) 2 ] · . (4.113)
V d. (d. + 'sD) + "м",с.',о-
Решая (4.112) и (4.113) ОТ1JOСll1"ельно параметра абсолютноrо сколь.
жения fSD., соответственно H8.XOД}iM:
,,о. 'IM"'C. Х
Х [A D (I"IM"",. +d2) d.J '" V 11.0 (I./,..""c. +, d 2 ) d"J2 [(I"IM"'C.)2 + 41 ;
(1"'M"...)2+d; (4.114)
'sD.
!.....аКс. tgq>AD :l:V<flмзкс.tg ч>дD)2..........4 иlMaкce dl tgЧ>ДD) (tlfIM8KC. ds tgq>дD) .
2 (t]/lNaKc. 08 tg (fдDJ
(4.115)
151
Значения ',й., 110лученные 110 (4.114) и (4.115), следует брать со
ЗНaJ<ом « » перед рмикатlOМ, КaJ{ обеспечивающие работу на устой
чивой ветви естественных механнческИХ характеристик АД.
Численный анализ (4.114) и (4.115) для ряда асинхронных электро--
двиrателей серии 4А и тяrовых электродвиrателей типов ДK 715A
и ДK 720 ПОЗволяет определять f,o. по упрощенным формулам:
f,o. ao!t 1 ; (4.116)
f,o. d.t'MOKC./tg 'l'ДЙ, (4.117)
rде ао "о V "Ь 1 .
Соотношения между liНДУКПШНЫМИ сопротивления Х 1 . х; И хл
в функции f'MO"'" получим из решения (4.116) и (4.117):
"1 "о О,5ао tg 'l'дйlf,мокс" (4.118)
В номинальном режиме
"о О,5а" tg'l'д.", (4.119)
rде
a,, ",, V 1 .
Значение переrрузочной способности "" определим из (4.118) н
(4.119):
"" [{'мокс' + (eao)Oj/(2{'M8KC.eaO), (4.120)
rде е tg 'l'дOltg 'l'A.'"
Один из путей снижения размеров и массы проектируемоrо электро--
двиrателя обеспечение переrрузочной способности "о, минимально
допустимой по условиям статической устойчивости. Если искажения
формы кривой питающеro напряжения АД несущественны, например
при работе с некоторыми классами АИН (см. 4.6), достаточно при-
нять "о 1.157 1,35. В приводах с НПЧ имеют место субraрмони-
ческие составляющие (см. 4.6), значительно ухудшающие механиче-
скую характеристику АД с возрастанием {... Так как обычно тяrовые
АД проектируют в предположении СИНУСОИдальности питающеro На-
пряжения, то следует выбирать "о 1,5.
Параметр tg 'l'AO' входящий в (4.118) (4.120), определяется ко--
эффициентом мощности cos 'l'ДЙ, который, в свою очередь, зависит от
и'макс. }i '.микс.' Для fIМiШС. === 3 ....;-.- 6 обеспеЧliваются прнеМJIемые
технико--экономические показатели СТПЭ, если коэффициент мощ
ности cos 'l'дО 0,85 7 0,65; для снижения расчетной мощности тя-
roBOro электрооборудования ЦCJ,есообразно выбирать повышенные
значения cos 'l'AD, Напомним, что cos IJ'д." 0.88 -7- 0,92, т е. вары!-
руется в весьма узких пределах.
Принимая усредненные значения "о 1,25 (или 1,5) и cos IJ'A."
0,9, запишем прш..reните.t1ЬНО 1{ электродвиraтмям. работaIOЩliМ от
АИН и НПЧ:
".. дин (Лмвк<- + tg'lJ'дй)!(2{,м,",' tg IJ'ДЙ): (4.121)
".. НIlЧ (/;МВКСО + 0,576 tg" 'l'дй)!(I,52/,м с' tg <Рдй). (4.122)
152
Ь)
Рис. 4.9. НомоrрЗММ8 ДЛЯ Еыбора
коэффицненroв T.l и 't'j тяroВоrо АД
при рабurе ur ДИН (о) и НПЧ (6)
"н 1+ J 2 I О 0,02 11,0" о,Об7:,,7:2
Расчет Да электродвиrателя, предназначенноrо дЛЯ СТПЭ с АИН и
НПЧ, предпочтительнее проводить по (4.122): применение АД с таким
зн"чением Да удовлетворяет условиям еео работы от НПЧ, а в приво-
дз:х с ДИН позволяет перейти 1{ меньшему значению UIMaKc.. Если же
при панном rабарите размещение электродвиrатмя в ПВК "атруд'
нительно. то следует ИСПОЛЬЗ0вать формулу (4.121). Последнее требуe'l
в приводвх С НПЧ увеличения максимальноrо напряжения; это ведет
к возрастанию размеров и массы атресатов СИЛОВОЙ цепи СТПЭ.
Номинальное скольжеНliе электродвиrателя Sfj == fSИ. ПОЛУЧliМ из
(4.114), заменив ЛD Зиачением л. . а "макс. cooтвeтcTBeHHO ,.. 1:
Ба Iл,('l+d.) d"J V a(\+d,,) d.I' (' +d ) . (4.123)
'.+d,
Аналоrичные подстаиовки в (4.117) позволяют НаЙТИ параметр
d. Ба tg СРД.", (4.124)
КоэффJщиеит d" можно ВЫЧИСЛИТЬ Н3 соотношения потерЬ в меди
обмоток статора "'Р М . Д ' я ротора "'Р М .р{2 в иоминальном режиме.
Так как llPM.A1,,'l!.PMoA'" т,r,/ "lIт,r;(f.)'I"",d.'cOs'CPa.a. то
d. cos' СРд.аl!.р...д,а'llP...Д2Н cos' СРд. а а 1 'и.,. (4.125)
153
Orношение потерь зав"сит от схемы вентиляции тяroвых АД. Наи
более часто пр "меняют последовательную вент"ляцию. что опреде-
ляется условиям" размещен"я электродвиrаТeJ'Я в ПВК электромо-
биля При подобной схеме a1/a. 2 7 2.5 [81 и в предваритеJJЬНЫХ
расчетах можно пр"нять d" 2. Дли параллеJJЬНОЙ схемы вентиляIlИ"
a,/a. 1,27 1.6 и. СJJедовательно. d:. "" 1.
Параметр ( 1 . входящий в (4.123). варь"руется в преДeJ,ах 7 1O {у
АД общеПРОМЫШJJенных прииодов ( 1 5 7 15).
На р"с. 4.9 4.1O приведены HOMorpaMMbI. рассчитанные по (4.118).
(4.121) (4.124). На этапе проектирован"и СТПЭ он" позволяют
весьмэ просто }i с достаточной ТОЧНОСТЬЮ определить ОСНОВные COOT
ношения между акПiВНЫI\.Ш и ИНДУКТliВRЫМli сопротивлениями тяrо
Boro АД, а также параметры Л. " .... обеспеч"вающие устойч"вую
работу элеКТРОДВlirателя с высокими энерrетичеСКliМИ показаТеЛЯМИ
в Jl}iапазоне частот ОТ НОМliНaJIЬНОЙ до маl<симальной.
Найденное нз HOMorpaMM (р"с. 4.9. а, 6) значенне Л Н при необходи
мости уточняют на соответствие напряжению VlIolHKC., наиболее полно
отвечающему требоваНliЯМ, предъявляемым к технико--экономичеСКliМ
пок""ателим СТПЭ KOHKpeTHoro типа электромобиля:
л;, Л Н (U1ман,.JU;мвк<.)". (4.126)
rде и,м,н<. иапряжение. вычисленное по (4.19) с учетом "М.КСО,
ЛD И Л н . Исходя IIЭ значения л; по НОМOI-раммам выбираются пара.
метры тяrовоrо АД: 't 1 . 'tl!. d 1 . dI и Sи.
expert22 для htto:/ /rutracker.oro
тяrОВЫЕ СИНХРОННЫЕ
[ЕНЕРДТОРЫ
5. 1. Особенности расчета парамет
ров }i характеристик синхронных
reHepaTopOB в сисТемах тяrО80rо
прнвода электромобliлеit
Рассмотренные ранее особеННОС11l ра(юты cr в СТПЭ определяют
спецнфический подход к выбору их номинальных данных и BHYTpeH
НИХ параметРОБ, а тaJ.<же к расчету статиqеСК}i)( характерliСТИк. Сне
цифичность решения зтих вопросов связана rлавным образом с лек.
тромиrнитными процессами. периодически возиикаЮЩИМlI в cr из за
коммутации вентилей преобразователей напряжен"" (или частоты),
включениых в силовой цепи crпэ между cr и ТЭД
Как и в СТПЭ постоянноro тока, в системах ПрИЕода nepeMeHHoro
}i nеременно постоянноrо ТОКа для получения БЫСОКli х ТеХНИКО-ЭКGIID-
мических показателеЙ требуется соrласование внутренних параметров
и номинальных значений токов н напряжений cr и ТЭД. Напря-
жения и токи ,енератора и электродвиrателей связаны между собой
передаточными коэффициентами вентильноrо преобразователя k и н k 1 ,
являющимися функциями уrлов включения а и коммутации '1', xapaK
теризующих переходньн, процессы в преобразователях (см. rл. 1).
ПОСJJеднне, в свою очередь, ЗaJШСЯТ от внутреиних параметров rеиера-
тора и ЗJJектродвиraтеля.
Основываясь на материалах, посвященных анализу электромаrнит-
ных процессов в системах, содержащих ВП, например [31, можно рас-
считывать параметры и характеристики ТЭМ, в частности тяrовых cr.
в теории синхронных машин известен ряд диarрамм эдс и мдс,
при меняемых для расчета тока возбуждения и отражающих работу
cr на симметричную наrрузку с синусоидаJJЬНЫМ напряжением и то-
ком. Диаrpаммы cr, работающеrо на ВП, значительно отличаются от
указанных. Действительно, при питании преобразователей 01 сети
бесконечиой мощности коммутационные процессы БП практически не
влияют на амnлнтуду н форму крИlЮЙ эдс сети. ЕСJJИ же ВЛ питает-
ся от 8BТOHOMHoro источника энерпш, в частности от cr СОliзмеримай
мощности, то внутренние падения напряжения, оБУСJJовленные ,армо-
ническими состаВJJЯЮЩИМИ мдс реакции статора и ротора, соизмери-
Мые с эдс, заметно искажают форму ее кривой. Это яВЛение приводит
К существениым поrрешностям, ЕСJJИ использовать традиционные
диаrраммы эдс и мдс cr, и затрудняет применеине в инженерных
155
расчетах характеристик системы cr вп общей теории выпрямителей.
оснrшаниnй 1--1;.) допущении СIIНУСОllдалыюсти эде 1I( тоq}шка энерПJИ.
При анаJiиэе коммутационных Ilропессоl3 ВfЮДJiТ вме('тп эде ....ellepa
тора" действующей За индуктивным сопротивлением рассеяиия, неI<О
торую «ненскаженную» эдс Е.. действующую за 3I<рнвалеНТlIЫМ
индуктивным сопротивлением цепи коммутации X r , ЧТО позволяет ис-
пользовать формулы теории выпрямителей для расчета автономной си
стемы cr вп. Т8IШЙ подход обеспечивает достаточную точность pe
зультатов.
СОПРО11lВление цепи Iшмыутации cr с успокоительной оБЫОТIШЙ и
без успокоительной оБМОТИИ соответственно
Х,. (x + к.)/2; к'" (K + к.)/2,
rдe Ко составляющая сверхпереходноrо ИНДУК11lВноrо сопротивле-
ния по продольной оси; X2 индуктивное СОПРОТИВJiеиие обратной
пос.педоввтеJ1ЬНОСТИ (для cr с УСПОI<ОИТельной оБМОТI<ОЙ Х 2 ==v x x; ,
без УСПOIюительной обмотки Ха== V X;X q ) : х; состаВJiяющая CBepx
nepexonHoro ИНДУКТИВНОro СОПрОТИВJiения по поперечной оси; xd
составляющая переходноro индуктивноrо сопротивления по продоль-
ной оси; X q составляющая синхронноrо ИНДУК"ТИRноrо сопротивле
ния по поперечной оси). эти выражения справедливы дЛЯ ЫОСТО-
вых вп.
Для нулевых схем соответственно
к" (х;, + к. + ко,)/2; к" (х:, + к, + "0,.)/2,
rде хо[' индуктивное сопротивление НУJiевой последовательности.
В качестве ноыинапьных фазных напряжеиия и тока cr выбирают
их основные rармонические. При известных данных ТЭД параметры
и ['(1)1-1 и J ['(1)11 раССЧИThlВают с помощью передаточных коэффициентов
ВП ku. и k,.; действующие значения напряжения и TOI<a по Всей I<рИ
вой с учетом высших rармоничеСI<ИХ с помощью коэффициентов
kU(I) и ki(l). опредеJiЯЮЩИХ содержание основной rармоничеСI<ОЙ в
кривых напряжения и ТOI<8. Величины k u , k" k.(I). k,щ фУНI<1lИИ
параметров [\епи Iшммутации Ба Нахождение зтих параметров
одна из rлавных зада1.J Ilсследования элеI<тромаrнитных процессов в
ЭJiеК1ромаШИНIJО В НТИЛЫIЫХ системах Индуктивное сопротивление
наrрузки (или 3I{lшвалентное сопротивление ТЭД) праI<тичеСКII не
влияет на I<оммутационные процессы ВП1' воздействуя лишь на аМПJiИ
туду пульсаЦIIЙ ВЫПрЯМJlеннOI"О тока. АК11lВиое СОПРОТИl'ление фазы
cr ')'аI<же не влияет на хараитер I<оммутационных процессов. если соот-
ношение между активным и индуК"Тивным сопротивлениями меньше
0,1 (что обычно для Пlrовы)( со. Поэтоыу можно считать, что уrлы
а и '\11' а следовате.пыю. и k U I-11' k/ и 1' k U (l)I-11' k C {l)1-1 завися')' от инду]{тивиых
СОПрО11IВJiений фазы cr. определяющих сопротивление цепи IШММУ.
таl(ИИ Х р 11 ШТJlвноrо СОПРОТИВ.fJеиия наrРУЗIП f (ИJiИ ЭI\ВИБ,;;шеНТНОfо
аI<Пlвноrо СОПРО11lВления э.лектродвиrаrеJIЯ) в номинальном режиме.
156
При известном сопротивлении наrрузки ВП СОПРОТIII,ление Х, BЫ
бllрают в ходе проеI<Т>lроваНlШ СТПЭ Действительно, оБУСЛОВJiивая
значения U r (1)lJ' /r(l)11 11 НОМJlНЗЛЫIЫЙ I<оэ4'Фициент МОЩНОСТИ, сопро-
тивление х, тем самым ВЛllяе')' на расчетную МОЩНОСТЬ cr и, следова
те.llЬНЙ. на ero массу. размеры и СТQИМОС')'Ь.
Представляет праI<Т>lчеСI<IlЙ интерес выбор индуктивноro сопротив-
ления ВЗ8IJМНОЙ ИНДУIЩИИ Х N cr (для явнополюсноro reHepaTopa ин-
ДУI<ТИВНЫХ сопротивлений взаимной ИНДУI<ЦИИ по ПРОДОЛЬНОЙ Xnd И
поперечной Х n. осям), от Koтoporo иепосреДСТlJеино зависит переrру-
3QЧНВJJ способность машнны, ИНДУI<ТIIБное СОПрО'ПlВление ХО ДЛЯ ТЯ
rOIJOI'o cr нужно рассчитывать по условиям ПУCI<овоrо режима ТЭД,
в ({отором TOI< cr может ОI<8Заться равным ИЛИ даже превышать ТOI<
СИll:Jмеl'ричноrо I<OpOТKOro замыкания при номинальном тоие возбуж
дения, Для обеСl1ечения надежиоrо пуска ТЭД на ВЫЕодах cr неоО-
ходимо иметь напряжение большее, чем остаточная эдс rEHepaTopa.
Такой режим работы cr требует форсирования тока возбуждеиия re-
нератора тем большеrо, чем больше значение Х й .
Для проеI<тирования тиrовых reHepaтopoB и СТПЭ в целом сущест-
венным является расчет хараI<теристИI< cr внешних, наrрузочных
и реryлировочных, а таI<же специфичеCI<ИХ зависимостей мощности,
напряжения и тока статора, ТOI<в возбуждения. коэljxjJициента мощнос
ти и кпд от частоты вращения (или частоты тока) ТЭД. Обычно при-
меняемые характеристики позволяют оценива')ъ возможность исполь-
зования данноrо типа cr в ПрИБDде Toro или иноrо электромобиля. в
то время как хариктеристИIШ reHepaTopa в функции частоты вращения
ТЭД иллюстрируют энерrетику cr во Всем диапазоне реrулирования
элеI<тродвиrателей и Являются в ряде CJIучаев основой для разрабоТI<И
реrулятора возбуждеиия тяrовоrо reHepaTopa.
В настоящее время существуют методы расчета характеристик сис.
темы cr ВП, позволяющие построить характеристики reHepaTopa,
выбранноrо по свободной мощности двс. Рассмarрим методы расчета
xapaI<1-ерист>ш cr при задании тнroвой хараI<теРИСТIIIШ F (v) элеI<ТрО-
мобиля
ИНДУКТ>lВные сопротивления reHepaTopa и rлавным образом сопро-
тивление uепи I<оммутации Х[' обусловливают снижение выходноrо Ha
пряжения ВП за счет коммутационных процессов и появление искаже-
ний в кривой этоro напряжения. Кроме Toro, в системе cr НПЧ
имеет место неравномерность ТОI<ОВОЙ заrРУЗI<И фаз reHepaTopa. Поло-
жите.пьные 11 отрицательные полуволны тока в I<аждой фазе rehepaTD--
ра таI<же MorYT быть неравными.
СI<взанное предопределяет осиовное требование к тяrовым cr
l1ереХОДllое и свеРХl1ереходное IIндук')'ивные сопротивления, от кото--
рых зависит Х,., должны быть существенно меньше. чем у reHepaTopoB
общепромышленноro применения.
ДpYI'Oe важное требование эш необходимость обеспечения зна-
'",тельных ТOI<oBblX I1ереI'рУЗOI< в режиме пуска. Параметры reHepaTo-
ра ,:ледует выбирать так. чтобы при переrРУЗI<е (режим, соответству-
I(ЩИЙ rочке В внешней хараI<теРИСТIlIШ на рис. 2.1) на зажимах cr
бы.IJО напряжение и r мин, заданное раЦlIональными вариаН1.2МИ
157
управлении тэд. ОчеВIIДНО, что переrрузочнаи способность тиrо-
"I-.IХ CI' IЮ ТOI<У ДОЛЖна быть существенно выше, чем у общелромыш,
пе;-IllbIХ rеиераторов.
i1роведем сравнительныi, аНаJШ3 различных типов и I<ОНСТРУКТИВ
ных исполнениЙ cr ДЛЯ определения возможности их примеllеНllfI в
КаtlЕ'СТП'= I'Яl'ОВЫХ. учитывая инк общие, таи и специфичеСI<ие тре-
бовании I< тиrовому силовuму элеI<трооборуповаиию стпэ.
5.2. Выбор тИла и коиструктивноro
исполнения тяrовых синхронных
reHcpaTopoB
т реБОВl:IНlIе высокой 9ксппувтацишшой надежности, предъявляемое как к СТПЭ
в пеJlОМ, так и к ее отдеJlЫIЫМ arperaT3M. предопределяет выбор в качестве ТJIrOBHX
reHepaTopOB беснонтактныж электрических машин.
СИНХрОНl-lые l'еНераторы. в ТОМ Чl!сле бесконтакmые, МОЖНО I(Л3ССIIФИUllровать
по различным признакам: ПО направлению м.аrнИТНоrо потока возБУ>КДСf!ИЯ с
радиальным ИЛИ радиально-аксиальным .iаправлением потока; по IЮНС1РУIЩИИ
ротора явнополюсные. неявнonолюсные. с J<оrтеобразными полюсами 11 IШДУI(ТОР-
ные; по пути замынанин маrнитноrо потока с внутризаМJ<НyтЬJМ или внеШllезвм
ннуrым потоком; ПО полярности потока с перемеlJНЫМ потоком в воздушном за
зоре. с пульсирующим или постоянным потоном в зубцах ротора; по размещению
обмотни flозбуждеНtJя На роторе или на неПОДВJiЖНОЙ части reHepaTopa.
К тенераторам с радиальным направлением м:аrнитноrо потока arносятся явно-
полюсные и неявнополюсные cr. а с радиально аксиальным направлением потока
reнераторы с внешнезамкнутым и коrтеобразные с 8нутризамкнутым потоками,
МаШIIНЫ с внутризамкиутым потоком не требуюr проведения rлаПноrо потока
через ЩИТЫ. ноторые. тан же как и корпус. мотут быть выполнены lfЗ леrкоrо немат-
lIи'rноrо сплава.
у ЯПНОIЮЛЮСНЫХ и неявнополюсных reнepaтopoB обмотка Боз6уждения разме.-
щается на роторе. у индукторных тенераТОрО8 на неПОДБижноА Части I'IlШllIIны.
у коrrеобразных либо на роторе. либо На нелодвижной части. При наличии обмт-
ки возбуждеlШЯ на роторе 6есконтактные reHepaTopbI выполняют в оДНОМ корпусе
с возбудителем. представляющим собой cr обращенното ТИПа. обмотка возбу>кдеНI1Я
которото размещена на неподвижной части основното тенератора. а статорная
обмотка на ето валу. НаnряжеJ-lие возбудителя через вращающиеся вместе с
валом полупроводниковые llИОДЫ подается на обмотку возбуждения основноro
тенератора.
Индукторные тенераторы Moryт выполняться КаК с внутризамкнутым. так и
с 8нешнезамкнутым матнитным потоком. а TeHep.aTopы остальных исполнении
ТOJJЬHo С внутризамкнутым потоком.
Явнополюсные н неявнополюсные тенераторы работают с перемениым маrНИ7-
ным потоком в ВОЗДУШНОМ зазоре. индукторные тенераторы с пульсирующим
или постоянным пиrоком в зубцах ротора; коrтeобразные reHepaTopbl мотут иметь
как переменный. так и ПУJIьсирующиА пиrок в зависимости от тато. тде размещена
обмотка возбуждения J-Ia роторе или на неподвижно части.
Достоинства тенераторов с обмоткой возбуждения на непоДВИЖНОЙ <laСТИ: про-
стиа и надежность КОНСТРУКIlIШ из за иrсутствия возбудителя на вращающеlkя чвсти;
возможность увеличения ЛИllеl%ной скорости pиrop.a. Для индукторных reHepaT()pOB.
напрJ-lМер. допустимая ЛИllеАная скоростЬ ротора до 250 М!С. в то время как .у явно-
полюсных reHeparopoB она равна IЗО 160 м/с. у неявнополюсных lВО м/с (14].
Вследствие 60ЛЬШОЙ допустимой линейной скорости ротора достиrается значитель.
иое повышение частоты вращения ИПДУJ<ТОрНЫХ reHepaTOpon и тем самым снижение
их размеров и Массы.
Основные недостатки reHepaTOpon с обмоткой 80збуждеlll1Ji на неподВJ.!ЖНО
части машИНЫ следующие: амплитуда переменной состаВЛJlющеА матнитноrо потока.
определяющая напряжение reHepaTopa. не превышает 3 40 % r!OToKa возбужде.
J-IИЯ. что приводит К худшему использованию активных материалов по сравнению
158
с rенераторами. имеющими обмотку возбуждения на роторе. При одних и тех же
рвзмер.вх .вктивной часПl статора. р.ввных злектромаrнитных наrрузках и одина-
ковых частотах вращен}!я МОЩНОСТЬ reHepaтopa с обмоткой возбужденJ.lЯ на нело.
ДВШIШОЙ част}! Нl1же в два раза 11 боЛее. чем у ("енераторов С обмоткоJ1: воэбуждеlJИЯ на
роторе. В случае равенства мощностей rенерзторы первоrо НСПОлнеllИЯ имеют
сущестп нно большие размеры)! массу, Так как индуктивноесопрarивление рассея
ния CT8"fOpHOii оБМOТJ<JI }! сопротивление взаимоиндукцни по продольной ОСИ весь.
ма велики. то у этих reHepaTopoB наблюдается резко падающая внешняя характерис-
ТllJ(а Конструктивные особенности маrнитноii системы тенера70рОВ даlIllOТО испол-
нения f-1f' Д.ают возможности получить достаточно мзJIы1e значения переходноrо и
свеРХllереХОДI:lОТО ИНДУКТИВНЫХ сопротивлений х; и x .
Кроме ТОТО. в JIНД)lKTOpHbIX тенераторах имеется постоянная составляющая
ИНДУКЦИИ 11 зазоре, которая Не навоДИТ ЭДС 8 обмотке статора. С увеличением "сока
liзrРУЗКII растет поток продольной размаrничивающеJi реакuии ЯIШрЯ. Так как по
веЛИ1Iине ЭТОТ поток одното ПОРЯДJ<а с основной rарМОНJ!ческой. то влияние реакции
ЯIШрЯ по продольной ОСИ в индукторном тенераторе lIa ero внешнюю характеристи-
ку сказЫВflСТСfl боЛее резко. чем в reHepa"ropax с вращающимCJl 9леI<тромаrнитным
полем. Если форсирование "fOKa возбуждения в cr друrих типов ПОЗВОЛЯЕТ компен-
сировать реакIlИЮ якоря без значительноrо роств OCllOBHoro маmитноrо потока
в режиме кратковременных ТОКОВЫХ переrруэок. то в индукторных reHepa"ropax зто
невозможно. ибо форсироваиие токэ возбуждения одновременно с компенсаuией
:={ :з ; .Р:а з :: йм ис е:; н : ;: н О; :: :а И :=
ванное vбъясняется Тем. ч"ro поток через пазы ротор.в нарастает линейно при увеJlИ
чеНИli rOKa возбуждения. а поток через зубцы ротора заВIIСИ7 от размеров зубllОВ
и их Н.lсыщеНJ!Я Сравнительно узкий зубец статора быстро насыщаеТСfl. перемеНJIВЯ
составляющая потока в воздушном зазоре и эдс reHepaTop8 уменьшаются.
у rенераТОРОБ с коrтеобразиыми ПОлlOCами поток полюсоВ независJ.1МО 01 разме.-
щения обмотки возбуждсиия является лишь частью vбщеrо потока машины 8 отли.
чие от ЯВНОПОJПQCноrо cr. тде каЖдая пара полюсов vбразует незввисимую ЭЛ t'II.
тарную М8ШИНУ со cBoeJ1: мдс. Маrнитное поле rel{epaTopa проходит в роторе (,{JЛf'(>
длииныА путь. вследствие чеrо увеличивается падение маrнитноrо потенuизла в M8r-
fiJ.Iтопроводе" Расположение оБМОТКI! возбуж.деlШЯ в отдалении от активноrо ('лоя
машины и появление из-эв 9ТОТО значительных поверхностей. находящихся ПОД
большой; разностью матннтных потенuивлов. приво.дит к возрастаиию ПОТОI<ОВ pflC
сеяния. ПереЧJ!сленные недостатки оrР811ичивают применение в стпэ индукторных
reHepaTopoB и в меньшей степени коrтеобразных reHepaTopon с обмоткой возбужде.
ния на неподвижной части.
Достоинства ЯВНОПОЛЮСIIЫХ 11 неЯВIЮПОЛ1ОСНЫ)( cr радиальная маrllИТНCiЯ
система с кратчаА1ШiМ путем замыквния маrНИТlIоrо потокв. что vбеспечиввет меньшие
размеры маrнитной системы по сравнению с машинами. имеющими радИально акси
альное направление потока. Однако наличие обмотки возбуждения иа роторе не дает
возможности оозда1Ъ высокоскоростные яВНополюсные и неявнополюеные reHepa-
TopЫ
Рассмотренные ДОСТОИНства и Недостатки разпичных типов и КОНСТРУКТИВНЫХ
ИСПOJlнеНJ!Й cr показыnают ч"ro наиболее целесообразно применение Б стпэ "fяrо.
вых rеиераторов с обмоткой возбуждения на роторе. В некоторых случаЯХ. Ilапри-
мер если не предъявляются жесткие требования к зн.вчению индуктивноrо tопро.
тивлеНl!Я цепи коммутauин reHepa"ropa. при сравнительно небольшой кра'JНОСТИ
макСимальноrо токв может ок.нзаться рациональным I1рименение высокоскоростных
ИIIДУКТОРИЫ тенератороn.
41 5.3. Векторная диаrрамма ЭДС и
МДС тяrовых сиихроиных reHepaTopoB
Выбор параме1рОВ тяrовоro er и расчет ero характеристик пр во
Дятся " помощью векторных диаrрамм эде и мде, в основе которых
lIежит иеисКаженная эде reHepaTopa, работающеrо. на ВN Эту эле
; 159
можно найти как векторную сумму:
E, U'{II + 1'lI)r. + jl'(ljX" (5.1)
rде 'а 8КТИlшое СОПрOТlШJ1еНllе
обмотки статора cr.
Обычно, fJ И8МНОro меньше IIH
дуктивноrо сопротивления н.еЛIl
коммутации, поэтому в дальнейшем
s:наченнем r о. пренебреrаем.
На векторной диаrрамменеш'но-
полюсноrо cr (рис. 5.1), постро,'н-
ной по (5.1), BeJ<TOp Е., предстаВJlЯ-
ет собой эдс холостоro хода cr,
а вектор Е. эдс реакЦlШ ",юр"
reHepaTopa при работе на пр,"()б.
разовательную наrрузку:
Ей Е. Е.. ;1'111 (х о х,.),
d
Fp F e
PIIC. 5.1. Векторные днаrраммы ЭДС и
МДС IlеЯВНQПОЛIОСlюrо тя['овоro cr
с5.2)
rде ХС СIШХрОlIное индуитив:ное сопротнвление обмотки L 'и'rОрtl
Прн построенин треуrOJJьника мдс ВОЗМОЖIIЫ два подхода, ,юrда:
1) результирующая мдс соатветствуС1 эдс Е., действующей за
ИНДУКТИВНЫМ СОПРОТИВJlением рассеяния обмопш CТ8TOpё::l X ТOI-да
МДС воэбуждения Р. опредe.nяется как rеометри,еская сумма мдс
Рр и мдс реакции якоря p , соarветствующеi, эдс:
Е: Е. Е. jl,(IJ (х с х,):
2) результирующая мдс соответствует lIеискаженной эдс Е" а
МДС возбуждения ЯВJJяется rеометри,еской суммой результирующей
МДС и мдс реВlШИИ якоря Р й ' соarветствующей эдс Е. !см. (5.2)].
Первый подход ИСПOJJьзуется в методе рас""та характеристик тя-
roBOro cr при задании свободной мощиости двс и здесь не рассмаТРlша-
ется. Второй слу,ай является основой метода рас,ета характеР"С"lItк
cr при заданной зав"СИМОСТИ F (v) электромобиля.
Вею'Орные диаrраммы эдс и МДС на рис. 5.1 строят CJlеДУЮIlUlМ
образом. По оси ордииат откладывают BeJ<TOp напряжеllИЯ U",), И3
на'ала координат под уrлом 1/', БeI<ТОР тока 1'111' из конца иею'Ора
U,(1) перпеНДИJ<УЛЯРНО направлению вектора тока проводят вектор
Ir(l)x r ; соеДИНЯЯ начало координат с КОНЦОМ этоrо 13ектора получают
вектор Е,. На продолжении вектора 1'(1) х, arкладываКYI вектор
1'(1) (х с к,). Линия, проведеllиая И3 начала координат к К(JIIЦ} по-
CJleдHero, является вектором Е.,. Радиусом, равным Е" проводят дуrу
аЬ до пересечения с осью ОрДИllат, из то'ки Ь примую Ьс, парa.n-
пельную ОСИ аБСЦFСС, ДО пересечеиия с КрliБОЙ Н8МаПШчИВВНИЯ 1 I'e.
нератора Из точки с опускают перпенд"КУЛЯр cd на ось аБСllИСС, ио-
торый отсекает на оси отрезок, определяющий результирующую мдс
!:I!: необходимую ДЛЯ 06еспе,ения найденноrо значения Е, Под уrлом
w D к Е,. ПРОВОДНТ JlИIIИЮ и на ней дуrой, равнон F р' OТCE'KaIOТ всктор
Ер. Аналоmчно, про одя дуry радиусом Е. до пересе, иия с осью ор-
/шиат и далее, как показано на рис. 5.1, получают на оси абсцисс
1ОО
отрезок, оnределяющин мдс нозбуждеиия Р.. необходимую дли ocy
щеСТИJlеиия задаииоro режима cr. Дуrон, раиион Р., отсекают иа ли
иии, nерnеидикуляриой Е., иектор F.. Лииии, соединяющая концы
некторон Fp и F., есть вектор реакции якоря F..
Принциnы построении диаrрамм эдс и МДС справедливы также
и для явноnолюсиых rенераторои с тон разницей. что имеето эдс Е.
и мДС РО имеf(Yf место их состаnЛJlющие по продольноЙ и поперечной
осям.
Построение lJ.иаrрамм эдс и мдс cr, работающеI'О па nреобразова
1'еЛьиую иаrрузку, СБязано оnреДf".J!(>lIием векторов неисивжениой
эдс и ОСНОIШЫХ rармонических иаnрижения И тока (рис. 5.1).
Из 131 известпо, что как МОДУ.Q1l перечисленных иекторов, так
их направление (yrJlbI (Р, и q 1 r lIа рис. 5.1, отсчитываемые от вектора
ОСНOlшой rармонической тока) представляют собой фуикции уrлоо
включения а и КОММУТ81lИИ неНтИJlей ". а также napame-rров иаrруэlrn
(выпрямленных иаnряжеНI1Я 11 1"01<8 ЭI<Dlшалеmноrо l3ылрямитеJ1Я и
ДШШ3ЗОIIОВ их реrУJlирования) Способы БЫЧИCJlеНIIЯ yrJ10B ер. и qJ e .
необходпмых для построения диаrрамм эдс и мдс тЯI'овоrо cr,
рассмвтринаЮТСJl lшже I( nроцессе аИaJ!иэа различных аспектов раб<r
ты cr на ОП в СНЛОIJOн пеnи СТПЭ.
5. 4. Свизь выходиых параметров
тяrовых синхронных [енераТОРО8
с naраметрами нреобразовательноА
наrрузки
Для упрощения расчета характеристик тиrоиоrо cr, работающerо
в СТПЭ с ВП, целесообразно рассматривать работу reHepaTopa на 9K
вивалентную иаrрузку с nеремениым сопротивлением через управля
емый выпрямитель. Тоrда можно ИСnOJJьзовать выражения (1.8).
УЧl-lтьmая ,.олько ОСIЮШlые rармоничеСКl1е напряжения и тока. Эrи
выражеиия для crпэ с ВН. ВУ ИЛИ НПЧ nримут ВИД
Uc(I' n.U,jkBU U.lkBU; 1'11' ""JA/(n.k.ВJ) l.lkш,
rдe " ни . k ш передаточные коэффициенты 9КВИВ8JJентиоrо выпрями
теля по напряжеиию и току;
"ви и.Юп"; kBI l.f/.II); (5.3)
U d , 14 выпрямленные напряжение и ток 9квивалентноro Б
Б системе относительных единиц, rде в качестве базовых приняты
IЮминапьные эначении параметров,
Ur(l). == Ur(l)/Ur(I)1J == U4.knu.iknu; Ir(I). == lr(l)11r(J)1I == ld.kBJIJ/k BJ ,
(5.4)
rде и.. U.IU..; 1.. l.f/.".
ЕCJIИ В crпэ используются ПЧПТ. состоящие И9 ВН и АИ. ТО
U. 1I , UAII,Iku UД(l)/(kиukвu) U.lkBU;
1.{I) т..1дlI)lk, т.lДlI)/(kИJk ВI ) 1.lkB/.
е 4-1611
161
<де " и , ", передаточные К()ЭффШlllенты экшшалеНТIIОro ПЧПТ по
напряжению 11 току:
"и kииk ии UA(II/U",I); /1, kшk ш пz,Jдщll,(IJ; (5.5)
k ии , k ш передаточные коэффищ.еmы ЭКВИВaJ.ешиоrо АИ:
k ии U дщ/v d; 1'111 щJ дщll d; (5.6)
UA(I), JA{I) основные rаРМOIшче(:кне напряжения и тока АД или ЕД.
В СlIстеме OТIIOCllTeJlLllbJX ellJIHIILl
и>(I), U A(I,.ku..f/1U U Д (l).kии..kви,J(kllukвu); }
l,щ. lдщ.k,,,/k, lд(\)'/'ИI"k",,,/(klll"Ш). (5.7)
ДеЙствующие зна'Iеиия фазllОro напряжеиня я тока er по все;;
кривой (с учетом высших rармоничесиих) связаны с ОСIЮВIIЫМИ rap
МОllичеСКИМII напряжения и тона с помо щью ко эффициентов
kиЩ U'(I)lUr U'(l)/ VU (')+ U V 1/ 1/ 1 + (u,,/U ,щ)2 : 1
kt(l) I,{I)llr I'{I)/Vl lI+ }:.l;'" 1/1 / 1 + t (l,Д,щ)'.
(5.8)
"де U rv . I r:v деikтвующие эначеНIIЯ высших rарМОНИЧ СI{ИХ состав-
ЛЯЮЩИХ напряжения и тока cr: '\.1 ИХ ПОрЯДКОЕЫЙ номер.
Напряжение и ток reHepaTopa ЯI3JIЯIОТСЯ периодичеСКИМI1 фуНl{ШlSJ
МИ, симметричными отиосительно времеllнбii ОСИ, поэтому кривые
напряжения и ТОl<а содержат толы<o нечетные rармоничеСl<l1е и CYM
мироваllне в (5.8) "роизводится начиная с " 3.
lJ системах er ВIJ необходимо ИСIIOJ!ьзовать вместо коэффнциен
та мощности reHepaTopa коэффицнент мощно -ти преобразовате. ьно;;
наrpузки "Xr. приаеденный к ero эде и У'Jитывающий искажения фор
мы КрИБЫХ напряжения и тока reHepaTopai
"Х, Р "/S,,, (5.9)
rде Prc активная МOIцность cr, ПРИБедеlIная 1< неискажеиной фазной
эде и оБУCJlOвленная это;; эде и основной rаРМОИИ'Jеско;; тока'
Р" тrE.f,,,,cosf/',; (5.10)
S,, полная мощность reHepaTopa, "риведенная к ero эде и опреде-
ляемая эде и действующим значенИеМ фазноro тока по всей криво;;
(с учетом высших rаРМОНИ'Jеских):
S" т,E,l. т,E/'(l)/k,(\); (5.11)
f/'e уrол сдвиrа фаз между векторами основной rармоническо;; тока
инеискаженно;; эде (рис. 5.1).
. Подставив (5.10) я (5.11) в (5.9), нолучим
")(" cos 'I'.kl(l). (5.12)
Из треуrольника эде (рис. 5.1) следует, что в случае преиебреже-
ния аКТИБНЫМ сопротивлением обмотки статора
COS'l'. cOS'l'.иr(l)/E.. (5.13)
162
rде '1', уroл СДБиrа фаз между векторами ОСlIOВНЫХ rармонических
тока и напряжения cr.
Из (5.10) и (5. 13)
Р" т,U. л /. щ cos'1', Р. щ . (5.14)
rде Pr(I) 8КтШШ8Я МОl1UЮcrь cr. оБУСJlовлеНН8Я ОСНОВНЫМИ rapMO-
ничеСI<ИМИ напряжения н тока.
ПОДСТБВИМ (5.11) и (5.14) в (5.9). Тоща
1(. Р.щ/S" P./('l.S,,) U.1.k/(I)/(7Jьm,Бi,щ). (5.15)
rде р d 81<ТИВН8Я МОЩНОСТЬ выnрямитеJlЯ на стороне nос-юянноrо
тока; 7JB КПД выпрямителя.
Передато'шые КОэффИIlиенты ВП и kuщ. k/(I) ФУНКЦИИ уrЛОБ а и У.
ЭВIшсящих т' наnряжеПИJJ 11 тока наrруsки, поэтому расчет ЭТИХ коэф
фициентов СБОДИТСS1 1{ опредеJlеНIIЮ даНlIЫХ yrJJOB.
В применяемых обычио в СТПЭ трехфазных ОДИОМОСТОВЫХ ВП в
облаСТII от холостоrо хада до КОр(пк()rо замыкания существует несколь-
ко режимов, раsличаЮЩIIХСЯ КОJlИчеСТБОМ одновремеНIIО ПРОЕОДЯЩИХ
вентилей:
режнм 2 попеременно ПрОБОДЯТ два (во внекоммутационный
период) илн три (в интервале коммутации) вентиля. По мере увели
чеиия тока наrрузии ДJJитеJJЫЮС1Ъ интервала nрОООДИМОC'fИ трех BeH
ТИJlей 130эрастает за счет СОl<ращеиия длнтеJlЬИОСТИ ипrерВМ8 право--
димости двух веНТИJlеii;
режим 3 длительность иmервала ПрОБОДИМОСТИ распространяет.
ся иа весь интервал повторяемосm, Т. е. одновременно ПРОБDДЯТ ТОК
три БеИТИJJЯ;
режим попеременно IIрОБОДЯТТрИ или четыре вентиля. При
дальнейшем возрастании тока наrрузки длительность интервала nро-
ВОДИМОСТИ четырех БеlЛ'илея увеличивается, а длительность ипrерва
па ПрОБОд.имости трех вентилей СОO'fветствешю сокращается.
Режим продолжается до корикоro замыкания ВП иа стороне
ПОСТОЯНlIоrо тока. При nопном IЮрОТКОМ замыкании в nреобразОВ8те--
ле одновремеино проводят по четыре веитиля_ Этот режим равиозна-
чен СI1ММетричному короткому замыканию на выводах а.
Для вн Б режиме 2 3 уrол включения а а. О, rде а. YH)J]
задержки еСТеСТпеииоrо включения веНТИJlей, а уrол коммутаЦИI1 V
с увеличением тока наrрузки (при Е. const) возрастает от нуля до
,,/3, в режиме 3 уrол У ,,/3, а уrол а IXO уве.lIичивается до ,,/6;
в режиме 4 а a. ,,/6, а У увеличивается ar ,,/3 до 2,,/3. ДЛЯ
ВУ. работающих с уrлами реrулирования ар < ,,/6, Б режиме 2 3
уrол а 1Xp. а в режиме 3 уrол а возрастает от IXP до ,,/6. Для ВП
с IXP ,,/6 7 ,,/з режим 3 arСУТСТБУет и Иосле режима 2 3 наступает
режим 4 при У ,,/3. ДЛЯ ВП с IXP > ,,/3 во nсем диапазоне Harpy-
зок будет иметь место только режим 2 3.
Уравнения Бнешней характеристики ВП (СМ. (3) для режимов
2 3и3
и. [3 V6/(2,,») Е. [cosa + cos (а + У»); }
1. (Vб- 12) (E,.Ix.) [cos а cos (а + У»);
(5.16)
. 6.
163
1<r.
kvщ
:и Ifil')
0,8
k B1
О,Б
О,Ч
0,2
25 50 75 100 125 ". "РОД
Рис. 5.2.. Зависимости k nи . k ш . k иl1J , kl(1)
" l"oтtl
Рис. 5.3. 3аnисимvсти yrпa f) от ОТIIОСИТель.
ИQrо измеl-JСIJИJ! ЭК8ивалентной ПрОDОДИМОСТИ
Itаrрузки (а) и от индуктивЩ)rо СОПрОТl1мения
uели коммутаWiИ (6)
".:а д . ,. О'
/20 с
во ,С
с
чо ,О
о 0,8 I.Б 2. 3,2 У..
!' lПm
'род
60
40
20
О 0,2. O,1t- 0,6 0,6 xr"l'
для режима
и. [9 )I2/(2я» Е. [со. (а я/б) + cos (а + l' + Я/6»; }
/. 1112/2) (E.lx.) (cos (а я/6) co' (а + '1' + я/б». (5.17)
В [3] ПOJlУ"ены формулы для определення амплитудных значениl\
оснопиы>: и ВЫСШИХ rapMOI-IИческих составляющих на входе ЕП, ПИ'fа
ющеroсн от сети беСl<онечноii мощности. Замеиа деl\СТВИТМЫlOii ЭДС
cr lIеИCl<аженноii ПОЗВOJIяет использонать эти формулы для нахожде--
иия rармоничеСI<ИХ состаВJJЯЮЩИХ напряжения и ТОl<а reHepaTopa. Ес.
ли принять. что вентили ВП идеВJlьные, а мrиовениое значение 10К8
на выходе выпрямителя равно среднему значению. то для cr, работан>-
ЩeI''О на некомленсироnанный выпрямитель,
и"., v,E.; /.(1) (3/(2я» v.E,/x " (5.18)
rде v, Vl (З/,,)(F. Р 1 cos 21jJ) + [3v.l(2,,)]'; v. Jt' 4r. х ."
. х F sin'1jJ + (P. Рl)'; Р. 1'; 1jJ а + 1'/2; Р 1 siп1'(реЖИ'
мы 2 3 н 3); Р 1 sin (1' + я/3) (режим 3 4).
Решая (5.16) (5.18), получим передаточиые I<ОЭффИlшеllТЫ ВУ
по напряжению и току:
kDи iltl/Vl;
kш i./.Iv..
(5.19)
(5.20)
rде R режимах 2 3 и 3
il 1.17: (1 cosa + cos(a + 1'); i. 2,5б; t. cosa cos(a т 1');
в режиме
il 2,05; (1 cos (а ,,/6) + cos (а + l' + ,,(6);
i. 1,48; t. cos (а я[б) cos (а + l' т n/б).
164
Действующие 3118чеИl1Я ВЫСШИХ rарМОНlfчеСКJlХ составляющих на-
пряжения и тока cr
и,. I,."xc.; 1,. (3 V2111) Jm.v2vE,Jx", (5.21)
тде X rv == 'Vxl' индуктивное сопротивление 1lеnи коммута.цИI1 токам
высших rармоииqеских;
Б режимах 2 3 и 3
Jmv 1; Fl. [siп ('\1+ 1)1'/2)/('\1+ 1); F2V [siп('\I 1)1'/2]/('\I I);
Я режиме 3 4
J mv (2/Y3)cos ('\111/6); Р" Isiл ('\1 + 1) (1'/2 + 11(6)]/('\1 + 1);
F2V [s iп ('\I 1) (1'/2+1I/б)I/('\I 1) ;
V", V 4F vF v sin' 'Ф + (Р", F,v)' .
Подставляя (5.18) и (5 .21) Б (5.8), получим
,,"(1) [y 1 + 0,912 t (J тv v' v lv 1 )' r' : I
(5.22)
k'т [ 11 1 + 4 (J,,,,,v.vl'\lv.)' r 1 .
Расчет коэффициеllта Х. также СВОДИТСЯ к определеиию уrЛОБ а
и 1'. Пренебреrая lIотерями в выпрямителе ("1Б 1), для режимов 2 3 и
3 из (5.15), (5.16) и (5.18) получим
Хс [siп l' siл (2а + 1')] k,щ(v.; (5.23)
для режима из (5.15). (5.17) и (5.18)
1& [sin (1' + 11/3) siп (2а + 1')) k'т/v.. (5.24)
Для различных значенИЯ уrлов а и l' К09ффициеИ'l'Ы k BU . k Вl , kulO)'
ki(11 И 'Х.. целесообразно находить по их зависимостям от yrпa f) "
а + l' (рис. 5.2). Эти заяисимости раССЧИ1ъшакrr при ар О 110 фор-
мулам (5.19), (5.20), (5.22) (5.24) следующим образом. ВlIачa.nе
задакrrся уrлом а О и варьирукrr зиачение l' от О до 1116 (уrол t}
1'). При l' 11/3 коэффициенты опреде.,якл для значеиия уrла а
от О до 11/6 (уrол t} а + 11/3). Наконец, в режиме 3 уrол а 11/6
и варьирукrr значение l' от 1113 ДО 211/3 (t} 1116 + 1').
Рассмотрим способ определения yrпoB а и 1'. коrда заданы парамет-
ры наrрузки.
Режим БЫПРЯМИТеля соотиетc-mуст краТКОБременИblМ пуско-
вым режимам ТЭД. Параметр х.. !См. (5.30)] тяrояых cr не превышает
О,5 О.б. Анализ nОК8ЭЫJ1ает, ЧТО для таких значений Xr.. а также
КрЭТlюcrей ПУСRовоrо тока, равных 2 3, номинальная наrрузке и.
СЛСДО11ательно, длительно;; работе ТЭМ соотяеТСТБует режим 2 3. По-
этому уравнения ДЛЯ НОМИНальных значений nЫnрЯМJIениых напря-
жения и тока аналоrичны (5.16):
и." 13 61(211H Е.." [сosа" + cos("" + 1'..)]; } (5.25)
Id" ( 6(2) Е.." Icosa. cos(a. + 1'..)]lx..
165
е" (5 16) 11 (5.17) ,ш соответствующие уран-
РазделиВ УРВЕшеНlIЯ CIICT я Д1Я внеШНJlХ xapBKTepllCTIII{ ВУ в
нен"" (5.25), заllllшем выраже,.ш .
CI1CTe"1€ 01носптельнЫХ е:ЩНIIЦ.
ре)",!"ы 2 3 11 3
и 4 е E :
Е,
Е eo 1 so...
ШW '.'
' L ,', 0.8
I I О,:;
., О
; .. 1;:1 5 . 9 "', zpa;J.
.1.'" ."
Рис. 5.-1. З БliClО,ЮСТlI hfl3ф1}.l1U иен -
ТОВ ('1 11 i' ()т ) rла
РИС 5.5. З'ШlfС :f Тlб уrлов Ч, 11
1,
ре",!!" 3.
И,.
IJ+-
1
l'
1.
Решая ) [J<tBHf'H
Н об031 IЧ:JЯ
W-, \(
.род
zo
v
I
1",
I
1/
7
f..! r /" r-t-...
V
ВО
70
60
50
O
JO
10
n
25 5(7 75 100 r},zрад
.со' l a-j" 1') ; }
cos а." сО' . s (ан --{ )'н)
со. (а + )') .
Cus (ан + 1',.) ,
(5.26)
I CO (а: , V + п,6) }
(I (а.. 1'н)
(а ., 6) С'.os(а l' + 11:6) .
rt 'l сп.. fr.!и -t Ун}
(5.27)
6) 11 (5.27) ОrllОLIIте.!ьно уrлов а 11 l'
!Я pe !\юн 2 3 11 3
f (,-/'2) t (а 1'./2);
(5.28)
tg(1' )) ( '
дпя ре",,,,," 4
tg (,\,:2 + 11 '1) I1 !, Ig Ia. 1- у" '2). (5.29)
На рllС. 5.3, а ПрJt[зе .ll)l т" it (у.) пр" p.\J-
.'ШЧllblХ значениях }r.13 ,1 11 t.1Я (J
В номинальном реЖII-,е [ fl '. I 1) yr ЛЫ all ll = CG 1j - ар
и 1'1-1 заШIСSlТ fQ.1Ы.л ОI ИН.J.}К1iIШtcllн l'I>rI[ЮIIl11<."'IШЯ H. nll hOI\lM}'la
uии. Из (5 IR) Д.:J.fI UТIЩСIIТЕ'..1ыюrо .......d'I HIIs.J 1I,'J1.att'lptt \'р с.шреДЕ'Л)lt'-
bloro ПО паСПОрПIЫ\1 ЛдННЫ\1 птrШ-'оrо ('Т. 11\1t,:('\t
Х,. Х,' [3 (2 ) (L' Л'о..), (5.30)
rде и,,, I 1 (3/11) (F" F,.. cos 2'1',,) + (3/(2,,) v,..]' ;
и,.. I 4F; F' sin' '" .. (F.,,, F,,,)2 ;
F 1tJ === sin rtJ; F'l" == 1'11; '1'11 al:l + 1',i2.
166
11з рпс. 5_3. б прелстввлеt-1В 33Шlсн'\юrтъ (}tI (\"1".) пр" а (1 по.
ctrOCl-lllая посреДС1fЮ'\о1 решения (5_30) ЕС,II IIЗН{'СПIЫ lIap \It.'\P 1 ft'
ш:р rорв ( \I.) 1II13rРУЗIШ (IJ,J. {О ОI]реде 'f!Юl t tt (РIlС. 5_3. о). \ r01 -о
(рllС ,53. ,,) 11 КОЭффlluиенты k BV . k ш . k.",. k"". Х, \С'! PII 5 I
ТаКОII CllOlOCi lIах )ждеНIIS.1 lIереЧIIС.rIенных КОЭФФIIЦltеllТОВ П(Щ а О
()U I( . : ч Р(р ; .Р:5 :) ИСIIМОСТИ (11 (6) 11 {.1 2 (ft) nepCCCh:IOICtI
п,,] построения пек торных Лllаrра\1М эде 11 мдс 11 опредеl('IШЯ
l(lMI озБУ}J\деIlШ-J er крш.Je КОЭффllUllентов kBU 11 k ш . позво..1ЯЮLl\l1Х
ВЫЧIIС.ll-J1Ь Ur(ll Н Ir(I}, необходимо lШIIТН также значения уrлов СДШI
,] :) '. r (l\Iе>!'ту nеЮОрВМII 11'(1) и U rщ ) 11 Cl e (между вектора\ш 11"11.)
Ilз (5.13) " (5.18) найдем
CQS '1', (С05 <[>,)/t'l' (3.31)
rде <r. уrол, определяемы" формулой (см. [31)
tg'l'. (Р. Р 1 СО5 21jJ)/(F 1 sin 21jJ). (5.32)
ЗаВIIСИ ЮСТИ уrЛОВ!РD 11 !Ре ОТ t\o при ар === Опрелставлены
РIlС. 5.5.
5.5. Е.мкостная компенсация
пр" работе CltltXpOHHoro reHepaTopa
"а преобразователыtюю наrрузку
Одно IIЗ ОСНОВНЫХ требованнй. предъяР..Пяе"ЫА " стпэ. "necn€'-
Ч€Шlе ДBYX 11 lpe:\.KpaTHoro по отношению к HOMI!Ha.1bllo),1}' значеНIIЮ
TOI\B T3J" В режиме nycl{a, что оБУС.rIОВЛllвает весьма НlIЗI\ОЕ.' значеllllt:'
'Х., за счет увеЛllчення уrла hО\lмутаЦIIJI пеНТИ.'Iеil ВП. I3ЫЗEldнноrо
CpaBНllТe '1ЬHO БОЛЬШII''lИ СОПРОТИВ,'IеНIfЯ\Ш XC Кроме 10ro, nplI r.'iy(io
'{O 1 реrУЛl1рованнн ВП существенно I1скажается форма I<PI1r."" I1J-
пряжеНIIЯ cr, вслеДСТВl1е чеrо также резко СНl1жается hО;ффllUl1ент
МОЩНОСТII. ПОЭТО:\IУ, чтобы полностью IIспользовать мощность две,
неоБХОДI1МО увелl1ЧИТЬ расчетную мощность cr Однюю л.,я э.,еh'РО.
..юбllлеЙ подобныЙ путь не всеrда оправдан, так I(al< ПРIlВО..1II r 1{ Bo..i-
растаН1I10 размеров 11 массы reHepaTopa.
Бu.'Iее эф:реКТlIвное повышение коэффициента МОЩНОСТII дОСТIIПJ.ет
ел прнмененне,. ВП с IIСl\усственноЙ опережающей KO,r\IYTaUIl€II_ Тз
1<11(: YCTpoikTB8 ВЫПО.1НЯЮТ с реактивньпш эле\lентшш CpaВlIIITE.'.'lbHO
Ilс60 lЬШUЙ МUЩНОСТIl, но треб}lOТ } веЛllчеШIЯ КО.'1пчеСТБ.з }Пр2в.1Я
€:l.ILI:\ пеlПllлеl U ' 11 знаqllТе 1ыюrо усложнения CIICT€\lbI управ.1€IШЯ вп.
ДруrоЙ: способ повышеНllЯ I\оэффпцнента МОЩНОСТII е\lкостнал IЮ I
nеl1саЦIIЯ реаhТl1ВНОЙ МОЩНОСТI1 "Рl1 фаЗОВО\l } правлеНl111 ВП с естест.
венноН ОТСТ2ющеl U I I(ОММ} тацпеЙ. При ЗТО\I не требуюrся д.ОПQ.llНlIте.1Ь.
Jlые IЗСН7Шll1 хотя установ.'1еIНШЯ МОЩНОl'l ь конденс.аторов БО.1f1ше.
чем в первом 'СЛУЧае. Этот СI1Особ дли СТllЭ пре.:КТ Ш.1яет 1 \ :; ;I
еМле:\1Ы\J, тем более что конденсаторы JШ Э,1t'hТ U\106:f 'I ы/ СОЧ lrНt'Н.
леrче че1\1 reHepaTOp }"ве.']Jlченны\ раЗ\lеров. \I<::'\.ани lее .
ный с' двс С>..емС:] CIICT{'\lbI cr вп с t>:\lhОСТlюii l\о,шt:'НС..Щflt:'1I пре (:
ставлен:! H P'II . 5.б, rде Сl С3 KO\IIICIIClIp} ЮЩllе КОII.lеIlС3Ю!)Ы.
161
PJ.t .5 6 CM: la Сlfсте\1l,! СШj1(РОНllыil [("He
PH: p . e ! 7IЫ O :. ! : :aтe.1b ("
CfI)3
PIIC. 5. 7 Э1\ЩID3Л€IIПШJJ СХеМа
CIICTC'}.'bI cr комлеllСllrОnШ:l_
IIbIii ВП
хс 1I xL peBI{TIIDllbIe СОПРОНlIIпс_
L1 L3 реакторы. оrраНIIЧllваю.. 1I11Я IЮ"'''('НCI:r Юllдеllсатор.а
щпе Ch()POCTb нарастания ТOh3 через EeH
1"11.111 nplI I\OM\I} т ЩIlIf П СJlllжающпе взаимное ЕЛIIЯНllе НП. paGoтalO
щ"х в nараЛ'1е.1Ь от одноrо er
На рис. 5.7 Прltве..1.€на ЭКШШЗ.')€нтная c el\ a l:IICH>MbI cr КО:\ШСН-
СllрOl3ЗННЫП ВП. rде 1(с 11 \L ре3l\ТIIElные l':ОПрОТllВлеНI1Я КОl\шенсн-
Рjlощerо конденсатора 11 реш<торз. [ст. IlРIl раб(Jfе er на некомпен-
СltрОВ8ННЫЙ ВП reHepaTO MO}hHO предстаJШТЬ в Вllде СlIмметРIIЧно"
неНСJ\Зihенноii ЭДСЕ р деllствующеJi за СОl1рUТlIвлеНllем \р ТО В paCCMaT
Рllваемо" с\е\1е конденсаторы обраЗ}IОТ два I,онч"ра: для коммутаЦlI1I
тоиа В фазах er 11 для ком,,} таЦlII1 тока В веНТII.1ЯХ. Последняя Нз-за
I-IЕ,'ШЧИЯ конденсаторов ос)щеСТВ 1яется незаВJlСIIМО 01 lюtIмутаЦlI1I
тока В фdзах er Родь ЫJ\",}"шр}"ющеii эде В схе'1е ВЬШОЛНЯIОТ на-
пряжения hОНД€НСЗТОрОВ Б ЭТU\1 СЛ} чае IIсточ.НlIК СIIНУСОllда.'1ЬНОЙ
эде переносится на заЖII"Ы конденс31 ОрОВ.
ДеЙСТБllте.'1ЫЮ. Д.1Я ВЫ('ШII,\ rар 1ОНllчеСЫI" conpOTIIВ.rIeHlle \"L
БеСЬ!.lа нетн..о, а };'"' M310. ПОЭ1О\IУ высшие rар\ЮНIIЧЕ'СКllе rасятся в
основном ii3 (:ОПРППШ.lеНIIII р(:'зктора, наПрЯ>f\еНJI€ на конденсаторе
(;.11131,0 " СIIН}"' "" .1ЬНО\" R rOOrneTCTBlI1I С (5.23) 11 (5.24) КОЭффll-
UlleHT МОЩНUСТИ Х, 01. T f1 }- r 13MII r.J. 11 1'. которые непосредст
вонно заВIIСЯТ от _1, Вс. IСТ", 'ffпro В фОР"У.1ах ННДУ'<ТIIвное сопро-
тивление uenJl J\u\tМ}"ТЗЦlIII НI{'НЯI Ь СОПРОТlIвлением ре ш
тора ).L 2лfr it L 11 I е 11)-1.(,\11.1 НИ 'Ь r: ктора
L. :;;;. (1 б 2) U
О;;:ШQ
(di dl)доп;
(5.33)
ар Манс YfOJl реrУЛIlРОВaJШЯ ееНIИ'l{'-11 B в реЖII\lе с MIIНlIMa.1bIlbI!\l
ВЫПрЯ LlеJlНЫМ н.аПрЯ>hеннем; (dl (Jt)пШI norl)CTIIMOt' значение CKOpOC
ТII нарастания Тока через вентшш
Что найти Хс. с.1едует onp 1e111lb '>JdКСlIма.1LНУЮ мощность er
r.:о аст::еl: Ю Н:К(JмпеНСИРОПЭНIIЫЙ B , 3 Зd.те:\I, задаВШIIСЬ необхо.
сир}'ющнх КоН енО\fпенсаЦIIII, ВЫЧИС.11IТЬ расчетную МОЩНОСТЬ hОi\Ш('Н-
cr. работающ:ro C, ;OPOB Qc 11 СОПРОТII .оеНII.е Хс. АИТlшная мощность
rpузка reHe КО\lПеНСllрова.IIНЫII B . tIaJ{симаЛЫ-lа. еСЛII Ha
переКШ'fпенt атор ( II leeT t:MhOCTHbIlI характер с небольшоIi сrепеl'ЬЮ
ero Вllешняяа IIИ Е Э1U\l с.l у чае. У:\lеньшастся ток возбуждения cr 11
('мой С.1('Д}ЮЩI раИТ('РИСТllиа СlаношlТСЯ бол('е ПО.10rоЙ). ппреде.о я -
..1 СООТlluшением для расчетнuЙ мощности I{OMneHcIIPY
168
ЮЩIIХ конденсаторов:
Qc Q"M'"' + (0,10 0,15) Р,ш, (5.3.1)
rде QreNat(c ма СlIмалыюе ЗJlаЧ lfие 'реактивной \lOlЦtЮСТII cr. ра60.
тзющеrо на некомпенсированньш B . ПРlIведенноЙ к ЭДС rellepaTopa.
АнаЛIIЗ l!Оказывает, ЧТО RОЭффllUlIЕНТ МОЩНОСТИ X r Jlмеет Н3Н'\'('нь-
шее значеНИе 'Х.. МИIj Б режиме. соответствующем точке В xapaKTepHC
тики (см. РИС. 2.1). lI\lеНlIO ДЛЯ ЭТоrо реЖН\l3 С.'Iедуетнзход1ПЬ QUM f{C'
Реактивная r..ЮЩНОСТЬ cr в т()чке ПРllложения неискаженноЙ эдс
Q.. 1 S;, Р;, . 15.35)
С учетом (5.9) IIЗ (5.35) получим
Q, ,,", S,m." 1 1 х: """ . 15.3б)
Емкостное сопротивление коtlIпеНСllрующеrо конденсатора, Прllве
денно<: к «звезде» (см. рнс. 5.б),
Хс/3 1/(2nf, ,д т,u;.пB/Qc зт,U;B/Qc, (5.37)
rде С суммарная емкость конденсаторной батареи Д.'IЯ т.. фаз cr;
U r . пB ЛНllейное напряжение cr Б реЖИ\lе. соотвеТСТВУlOще\{ ТОЧhе
В (см. рис. 2.1).
В СТПЭ должна быть предусмотрена ВОЗ>lOжность отключения KO\1
пеНСПРУЮЩJlХ конденсаторов в режиtIах, lюrда наrрузка cr 6ЛIIЗI<а
1< З)<ТIIВНОЙ, чтобы предотвраТIIТЬ переrрузку [енератора по ТOhY. Ha
личие компенсирующих конденсаторов Может вызвать синхронное JI.111
асинхронное самовозбуждение cr. Синхронное саМDвозбуждеНllе, за
ключающееся в ВО3Н1lкновеНИII медленных колебаний напряжения 11
тока reHepaTopa. устраняется аВТо\ШтllчеСЮIМ реrулированнем БОЗ
буждения. Чтобы предотвратить аСlIнхрониое са\lOвозбуждение \ec
ЛИ активное сопротивление фазы cr незначнтельно по сравнеНIlЮ с есо
IIНДУКТИВНЫМ СОПРОТlIвлением по поперечноЙ оси ко), необходш.ю BЫ
полнение уc.rЮВIIЯ
Qc < Р, ./(Х" + XL.) cosq>,.,,].
сде ; ;о=;а : li ия Х;;а ==в { :: U; ; ониках в контуре cr с
ИСJ<.JIючаются при выполнении условия
Qc> А'Р, ,,/[( ,. + XL.) cos <рс "" ,,,,].
rде А' КОЭффИШlент запаса, учитывающиЙ нестабплы!ость пар.амет:
ров резонансноrо KO Typa (А'> 1) '.M.IH ПО Я..J.КОВЬ;Ие О ф IO :
ннзкоЙ rаР,,",ЮНllчеСI...OII Д.'lЯ ПрlIНЯТОИ cxe 1Ы B (д.1Я р.
стовоЙ cxe lbI "МIIII ::::: 5).
5.б. /l\етод расчета характеРИСТII.ииой
CltHXpoHHoro reHepaTopa при заДil..
тяrовоЙ характеристике электрОМООИ.'IЯ
xapakTepllCТIIK cr. Хзракте.
rрафоаналитическиit метод расчета пЬЗУflСЬ СIIСТt'\ЮЙ относи.
PIlCТlIKII тяпшоru cr удобно опред .'1Я::. I na . ан3ЛIIЗJlр}юrся 33ftll.
тельных единиц, особенно в теХ сл} ча .. It:i
СII\1ОС111 reHepaTOpa ПР.I раЗЛIIЧНЫх
варнанта, } праюенпя ТЭД H. ..
сравниваются хз.рз.ктерIlСТlШII cr
рззны'\. ТIШОВ В процес. е Ilpuel\'j,'II
рrшания СТПЭ. В этон спстеме в
Ы'lчестl3€ баЗIlСНЫ'\ веЛIIЧИН uбычно
ПрllНlIМ3ЮТ НОМIIН3ЛЫlые ЗНdЧСllllя
фаЗllоrо I!:ШрЯil\еНIIЯ 11 TOI(.{] 11 ЗПа
чеНllе TOl\3 11.1111 ."де l:.юзБУ}1\ 'tClIIlH
Прll эде ХО.l0С roru 'Xoд Е" == и 1"(1111,
опр де.'jSlе\юе по КрlШOlI Н8М3ПНJlЩ.
ваllНЯ П'''<,раТОРd. Д.я тяrовых cr
бз.ЗIIСНЫ:\1I1 вс..тШЧIIНа\1II ЯБ.'lЯIt.УСся
НО;ШIНЭ.'1Ыlые значения ОСНОВных
rармоничеСhll л наПРЯ:ih€НIIЯ UI"{I)1i 11 ТОК I пlJи , Л1ДС DозGУЖДСlIlIЛ Fp"
11 101\3 БОЗ()У А\ 1.еНII я 10 р и:
И,'''. ,И,Н>И'Щ' ,U".kBU,,!kBU U,.ku,,!k u ; (5.38)
1,(". 1,,"1/.(1'" Id.kBt,,/kВl I..kt,,/k t . (5.39)
rде Ud. = L./U JIi ; J d . == 'd'J tl1i .
В соuтвеrС1БIIII сданно" СIIСТбlО11 n€liTOpllbIe днаrра\fМЫ эде 11
1I1ДС и,,<,ЮТ внд, npeдCJaB.I<'HHLIii на рнс. 5.8. Cor.laCllO днаrраммам.
aтHOCIIT€ lыюе знзчение неНСКЗ>hешюii эде
,
,
:1 8".
I 'llf(J)jI-(J(с;Хr )
, 'fi ,
1iJ' 18* [8*
Рис 5.К ВеlПt1рные ДliаrрtlМС\1Ы эдс 11
\L1C f>ЯБtюпо.'lюсноrо rеНt'р;пора Б CII-
C11 11e ОТIЮСllте.1ЬНЫ\. €lll11ИL1
Е .
и.
Е,. С,"
J ["",. т I IIJ'X:" + 2U'III. I ,",.X,. sin 'Р, . (5.40)
OrHOCII1t 'ЬНОС 3l1аЧ<,lIlIе .\1 '{с возбуждеНIIЯ, опр<'Д<,..Яб1Ое по КРIl-
воЙ l-IамаПШЧIIU31111Я J С(ЮТВЕ СТВенно Д.1Я НеЯВlюпозюсноrо и явноnо-
ДЮСllпrо cr
Р". F,jF p , .., F p . '. р- (Х, x,.)" + 2Р р .Р". (х.. .\,.) siп 'Р, ;
(5.41)
Р.. - J p .
,fu. . .,
2k Рр.Р.. (\Cd. х,.) siп <р, . (5.42)
rде Р р . Рр Рр" orHOCIITe IыI'сc '113'1<'/11'<, реЗУЛblпрующеi; /I\ДС;
Р й ., й'Pp" 01lЮСIП< JLHOe lаче.ше \IДС peahЦlIII якоря; ka
0,8 --,- 0,9 . hОЗффIllШ<'НТ ПРIlП _
деllllЯ реаКШIII яrюря к /II'lC L .- Фr. ,:: -::
6уждеНIIЛ, обус.l0в.1€lJныil h " II ..., , 2 J
llиеlПdМII ПрlIве..1еШIЯ поля I I пjю ,'1
ДО.rlЬНОЙ 11 ПОЛЕ"речной ося,,.; \t:.
;::::; c/r( )'1 U rщн ; Xtl. Хd/rЩu U rщ " 05 l'
(JIносJпе.'1ыlезн чеI:lияя CltIlXP0I{-
Horo ИНДУКПШНОl'О СОЩJ01ШзлеНJIЯ О
неЯВllоnо..lюсноrо If ШНЮllо.'Iюсноrо Ц5 1,0 1,5 2,0 2,5 /6*
cr' TOK возб\'ж ею '_' РIIС. 5.9. I{РIIБые нзмаПШЧIIВ:Ш"Я r:
pal0pa J I! - } J I Cl rU II Оч 1i;1I II :[':::.b <! :J1: и ; ; cr
u Clбщеro наЗllа'-J('llIiЯ
170
JЮ DllTI<OB оБМUfКII возбуждения. т. е 1 F
ЛОfНЧIIО. 101< статора I,щ F",iU'I. rд . /p. == ItJllp,,). '\lIa
статора; /r-Щ. === Ра.. Поэтом)' 113 (541) 1 (r.:: 11\:10 ШШ<ОВ O{}.\lOТKII
неЯВНОПОJ1 ВНOIlо.-1ЮСIlОfО cr соа: t.'Т ;:; н лед ет. ЧТО д..'IЯ
1. I I .p. + 1:(1)' (Х" х, .)' + 21 .
n р.1 rtlJ. (Хее Х..-.) ып 'Р. ; (5АЗ)
1,. 1 1 I p. + k /;(II' (Xd. х,,)' + 2k 1 1 ( .
(1 в р. 1(1). Л,. Х..-.) ЫП 11'(' .
[де 11111. === /np/l[\pII == F p .. так кан, I Bp :::::= F /w
В IIОМlIналы-юм режиме, кurда F [.' иРF 1)" F
ДЛЯ неявноrЮЛюсноrо lJ ЯВIЮПОЛЮ II;О cr р:О: Р Н. соarl3eтствею ю
ID.II.==[D...JlBPH === 1 1 ,PH.+(Xce x['.)2+2[BPH.(XC. XI.)Sinf!e.
(5.45)
1.". V/ p.. + k (Xd. х,,)' + 2kJ.. P .' (Xd. x,,)sin<r,. (5.46)
ОтноситеiIьное изr.ленение ТОКа возбуждения
k, /.!I." /..!I.... (5.47)
Прп расчете ТОIШ J D Р" 11 J в,» Н. определяют по hрllБОЙ намаrНllчнваНllЯ
J reH epaTopa [см. (р"с. 5. 8)) для ЗначеНIIИ Е.. по (5.40) '" Е, Н'
1 1 + X . + 2х,. sin <р,..
КР'IВая намаrННЧ(lваНIIЯ (характеристика ХОЛостоrо хода С[) есть
заВIIСII ЮСТЬ Ео. (/в,,), [де Ее.:::;::, Er/U['(I}H OTHOCIITe'lbHOe значеНllе
ЭДС холостоrо хода reHepaTopa.
Аналитический метод расчета харю{тернстик cr. Ес.1'" В nроцессе
проек-шроваНIIЯ требуется проведеНllе сраШlllте.1ЬНОro аиа.1IIза Т3.\\
(КПД 11 IЮЭффИЦllента \ющности) при раз.1ИЧНЫХ вариантах ynpaB.1e
НlfЯ ТЭД, то характеристики тяrовых cr цеlесообразно оnреде.1ЯТЬ
анаЛIIТllческим методом. ЗаВIIСIIМОСТИ парамеТРОБ rеиератора раССЧII
тьшают последовательно прll Бсе рассматриваемых варианта\ упраБ
Леиия ТЭД, заданны'{ в виде соответствующих ФУНЩ,"II U d . (ш,.),
J d . ("'д.), У. ("'д.) Д.1Я ДПТ и и,. ([,.), 1,. ([,.), У. ([,.) Д,1Я АД. При
расчете 1'OI\.а Боз6У}l\деНIIЯ IIСПО 1ЬЗ} ют 3Н3.1l1ТllчеСl\ое Iзыp.il\ен еe }'НlI:
версальноil l\.pl!BOii на\шrНllчиваНIIЯ 1 (рпс. 5.9). лредставляющеll собои
для ряда тяrОЕЫ}. cr раЗЛIIЧНОЙ \ЮЩНОСТII 11 KOHCTPYKTIIBHoro no.l
неШIЯ 1I€I\.ОТОРУЮ усредненную заВIIСЮ,IOСТЬ Фr-. (Iв.). [де ..-.
=== Фr 1Фr 11 относительное значение резу.1ЬПIР} ющеrо ,.,шrНIIТНО Ош
тока rеиератора (Ф" Е,.). Эту арактеристику у:\06но nредст
в ВИДе (5.18)
I.. p . 'I'Ф;.,
[де Jl.' nepe"feНlI lIi IЮЭффllllll ент , , ШIIСЯШI вО .;OДOM noc.'le1(JНJ
ЗаВИСIIМОСТЬ h (Ф['.) :\Ю>hНО 113111'11 на . БаюТ поrреШНОСТlI
теЛЬноrо прпБЛllжеНIIЯ, в пронсссе I...OToporo -1 II'Я IL Е (5...1 ) ..1.1))
БЫЧllсленшi TOIia /IJ.' подставляя раз.'шчные з 171
15.4 )
каждоrо Фr.' На основашш ВЫПU"Н-[ен
ных расчетов
1,' (Ф,. k')" + k", (5.49)
rдe k', '{ посroяиные коэффициенты.
Наll;\1€IIЬШУI? поrреШIIОСТL поаучим
при k' 1,] и k 1,0. Тоrда из (5.48)
н (5.49)
'.. р . ((111,. 1,1)" + IJ Ф?. (5.50)
Сравнеиие получешюii по (5.50)
"ривоii 2 (pllC. 5.9) с УШlверсальной
l\pIlBOii: J показывает. (IТO u IfIlТсрвз.'Jе
зиачеНllil Ф,. = 0,9 7 ],] ,юrреш,IOС_
TII составляют менее 1 О(). 3 R HIITep
вале Фr. > 1,1 ОнlI не превышаютЗ tJ tJ .
Коца Ф,. < 0.9, поrрешиость возрас-
Taer, достиrая 1:!,3 00 "Р'I Ф,. 0,5,
что, О.\нако, дои)'СТII\Ю, ибо при работе
СТПЭс НО\lIIнальноlt мощностью ТЭ.\\
r.rзrнптныii ПОТОh cr всеrдз больше
Ф,. 0,75. Если необходимо раССЧ'I-
тывать характеристи ки cr ПР'I частич-
ны\ мощностях, выражение (5.50) мож-
но СЪ.орреlйировать, УТОЧНIIВ расс\ют
ренны'! выше способом IШЭффИ циенты
k' If k. Д.'lЯ знзченнi'j MarHIITHorU лото-
',J Ф.. В пре.Jе.тах O,2 O,9
На pllC. 5.9 Д.тя сравнения пред-
етаС.1СШI УНIIDерса.'IЬН3Я KpllB3H 11 '13r
НlllIlIDdllllЯ :3 (..ItH\.poHHoro rеиерзтора
рfjщеl f ) наЗII чеlll'Я. ("отuрая 13 бо.']Ь-
311 11 Н. IЫЮ оrЛIlЧЗt:'ТСЯ как ОТ ушнзер-
r. , пu (5.50), ПОЭТО\IУ peKO\ICH-
РЩ:.;)1i! (),'.
IIЭ .::tН\, )
шей (ШЦI1 ДIICJЛ J. 111 I
ca.lbHoJJ ОЧНIН. I J). I К 11 I
Д}€IС)1 rЮ:IЬЗОl3dТЬСЯ 1\)..111
I,IIJ. rенеlцора
'1, р ( 1 ! p P p \P,. ) I . (5.51)
р"; rr
e 'Y..lJ.P r С}\.1\ШРщ.>l(' 1IL<I plI [. IICp trupa \; _ '5:. p ! I1Pc 11;
Ilv;:е :; ;I 1 I НОСIЪ, Ollpe \.. l" '\I.1)1...1.t'IIC n}IUIЦI 1II .J11i:lЧСН IНМII HJ.
ПРII }ТОЧJlеIlНЫ }: . ( :I. [!I>!СUШ\: rJ.р\JfJ!шчеСЮI\.
Ut:СШIДЫДОIIU'lНl pal..:l{'ra в СУ"1\ЫрНЫХ [юrерях C 1e yeT УЧlllьюаrь
T€.llbHuro I-I '111 е.1ЫIЫ\ потерь в cr. раuотаЮЩС\1 НЗ 13П. Д.'))I ср<:!lЗllll
lах КПД П'II раrо a )III 1.HTO \ } ПР Ш.lеllllfl ТЭД ДОСТdТОllНО В pa e
НllttеСЮJМИ f:J.P N10 ; r. Рв СТ3. ;" 3Tъ. ТU.lbhU OC ()BHЫ III ПОТ€'рЯМII (\It'''',\
рОН)рС:! !1Р ) б 11 (: r. 13 M€'.J.II ОО\IOТОК статора PI\I rl I
н"чеСкой 1 'c a; l B. IIII,bI\fI 1-Iе-lIl.:liCJ>h€IIIЮII ЭДС н осноШЮЙ rЗр\I :
112 р. оrда 1.: }, Ч€ТШ,. Turo. ЧТU часrотЫ TOh3 н ер
щеНIfЯ постоянны 11 равны IЮМlШ8ЛЬНЫм. а Фr. == Er.. НЗХОДЮ,I
1] (1 + МР,М ИР'!I)' ) '
r \ ==
( ! + ЕЛР r н ь" + ЬзЕ:. + ыI/щ.. + b2h ) ' .
Prl-l Р rщ
rде Ь, I'>.Р".""I'E.I'>.P, ". Ь. I'>.P".,...."I'E.I'>.P,.... Ь з БР, ,...I'i.l1P,.,,, Ь,
== fiPMcx.r..i'L 6P , составляющие narepb cr в долях CY"'I tapHbIX
потерь в НОl\lIIнаЛLlIO'1 реЖl1ме.
AпropHTM расчета хараJ<теРИСТИI< cr. На основании изложеllноrо
выше матерП8J13 составлен алrоритм If схема алrОрИтма (РИС. 5.10)
расчета "а ЭВМ xapaKTepl cТIIK тяrОВоrо cr, работающею на B .
А.пrОрlfThJ имеет слеДУЮЩIН! вид:
(5.51')
I п}ск;
2 овод: Xr.' Ь.. Ь 21 Ь З1 b'i' ар н' 1'.1 макс' Е'. Е";
3 I3Ы'JИС '1еJfие: и .-11)"': '== 1, I r(ll'" = == 1. kf: """ 1, VH.MaK == п/3, ан: == а р . н , '\'н: ==
4. O ВЫ<JIIСЛtНН : и,н, и2н (7.30,; Уl == 2п/Зх r .v 1н , У2 == V lH ' а == Уl / У2;
5 СР;ШНl.:'lше: и> I +е';
б СРdШiNше: а < I е";
7 ср.ашн'ние: 1'н 1'11 макс:
= : ;I :'I : Vk : 11 0 5 } , k шн по (5.20): kU{I)' k (I) по (5.22), 7.[' н по
(5.23), Ч,,, по (5.32), Ч',,, по (5.31), Е'... по (5.40), ',... ПО (5.45). (5.4б),
')r.JJ по (5.51):
10 ввод: Иd.lil. 'd.I'I, '"д.И. "plil. (I O. 1. ....11; ,, O;
I1 Быt,1IIС.'lСlше. у..(ij:::::Jd.lфUd.[lj: r::::::r+ 1:
12 ВЬ!ЧIICЛt'Нllе: а. == ар. '\' по (7.28):
:f = ;: le:V / (7.19), k B1 по (7.20); k UII )' ki(l) по (5.22), Х..(5.2З);
U r (1)8' J r(l). ПО (5.4). (fo!' по (5.З2), Ч'r по (5.31,. Er.. по (5.40), J s . по (5....з).
\ . B':1D ; . ;t :.( 'V ;".. ',,,,.. ',.. Х" cos<r" 'j,;
Iб сраflЩ'Нlfе. I 1;
: = :: t': : I(":)'; ;з. по (5.28), a ll ==- ct ар [i];
19 СрЭflНt'НII аа , 6;
20 ВЫЧllс.'IеНllе: а о :1./6, \' по (5.29);
21 ср.:шнеlfllе '\" 2а 3:
22 останов.
В n. 2 ВВО1ЯТ ОТНОСlIте lЫlOе значеНllе 1I:..1ie IB .C I
НIIЛ цепи коммутаЦИII 11 OTHOCIfTeJlb.HbIe потеРЧIIСlЯ \'ro.'1 \'}! с }'чеТD:\t
методо\] nОС'iед.овате.1 I-ЮfО Ilрпб.lllJt.еНIfЯ 'ет' ежи\]\ 2 J ВУ. Ifc
Toro. что HO\IIIHa.lbIlbIll pe>hIIM cr соответе } I Р I (в npeдe.'1a ДО.
KO\loe зНаЧ Нlfе уrла 1'11 unреде.'1ЯЮТ npll а =:::- У ;;,сляют остальные
nycТlli\lbIx ОП\..10неНllii в' If в"). Д .lee по е П хо.з т ; расчету пара lет
параметры cr в HOMHH3.'lbI-lО\1 pe H\le .1I1\ a В п. ]0 вводят la('CIrBbl
роn rеиерэтора в HeHo fIIHa.lbllbIX Р ЖI B '". fJlОВОЙ CKOpOCTl1 ТЭД.
значеннil lIаПрЯ>ht'tIllЯ 11 тока на BЫ O 3hT i.CTlIhIl 3..'Iектро:\ю611:Н1.
Оnредедяе\lые npll за..1.ЭШIII тяrОВОII х р 11З
а} б . J g '" :" .
l r 2 : 2 1 В 5 О,9 6
1.5 I I J,б П I С,8 t
1,0
Cf 1 Б q Е 0,1; В 0,7
:, 81 0,6
О а,5 1,0 ,51"" . О С.5 1,0 1.5 ['/11* О 0.5 1,0 1.5 1'/11*
PIIC. 5.11. арактерllСПIКII rеIlf'рз-rора СТ.IБО 400:
(l иl(l). tl r (II.); 6 ):r!lI(l).); B llr(/I(H.)
Хараперисти и сии'ронноrо rеиера ора ПР". р:ЩJlона.%ном } прав-
.пеНltlt тяrОВЫМI. Э.rJектродвиrатеЛЯМII. [С.'1II треОУСJСЯ раtТЧIПЭ"iЪ \a
pahТepllCТIIKII cr Д.1Я Р3З.1I1ЧНЫ' r,3pIl3I1TOB ) Ilр.ш.ое/lllЯ ТЭД. в ". 10
алrОРIIПШ. прпведенноrо выше, IШОДЯТ ДB .Mepllыe маССIIВЫ U d . li, Л,
Id. li. jI, пе j О. 1. .... fI1 noрядышьш 'lO\1ер ЕаРll нта У"ра ле.
НIIЯ. Xap3KTepllCTIIKII npll ) rrраюеНlIII по >lт"",,},,у I\ЛД тяrОБОrо
CII.lOooro з.lсктрооборроваНIIЯ СТI1Э раССЧlllъшаlOТ IIнаЧе. Л\етОД рас.
чета ПРОIl.1.1ЮСТРIl)Jуе\J /lа 1l)JII\lepe СТПЭ. еодеР>hаще.. cr, лчпт 11
Ад (с\е'" ПЧПТ С\1 plle. 6.1).
'пr..ш,'1еl-ше ПО \1L1hCII"II} \I} КПД Ч:J 1.иhС соответствует 13арнанту
6 (e\l. 4 J). 3дееЬД.l>' I<3А;доru значеНIIЯ '!астоты ". lIа ЭВ,\\ методом
ш:'реб(}ра опре.1t НIЮТ ОПТII\1:i.lьное значение I1ЭР3\1€ rрз абсолюТtН ro
СI\О.1Ьil\ IШЯ I . np" котором 11" := 11 Макс-
ВЫЧIIСЛЯЮТ Ilapa\teтpl.r IЮ\IIIIМ1ьноrо pe>hIlM3 aCIIllXpOHHOrO ДВlI
ra1e," D,,, по \4' " ',,,.' . Z,,, по \4.31), 1." по (4.40). cos 'r." по
(4.33). '1.." по (4.4 ); 3BTO.IO.IH.)fO IIHBepTopa напряжеНIIЯ О." по
(67). О," по (6.13). .. ,,1'" (66). k ш " по (6.9), ']11" по (6.10); неуnравля'
e\loro выпр"'''IТ' 110 (5.19). k nr .. 110 (5.20), У" по (5.28). '1в" по
(6.11); CIIII,puHllur rell.p 'op k""'H. k." , \5.22), Х." по (5.23).
<['''00 (5.31). 1 ". по ':>045\ ,546). '1 " '10 (5.51); ']-,,, 1], "lIB"'1I1"I].,,.
IIре.J.е..1ЯЮ1 теh}IЩ . JlHl)f ) IIнтеРВ3..1;] [raCTOT fl.) 3Ha(le
"' р ч еl;'!ЫХ 1131' . 2 ТЮ. .С 1 ,. по (4.54). 1,. по (4.32).
Bf (2 : 3 ; 3 '4)1lO Н зь" l 1...,. по (5.4) Прll все>. реЖII"3Х
CT. ) I .II. a "pc1"dl 'сны\ар"теРllеТllhllтяrовоrо Cr,.IIn2
рис 4 3 д. я ваРIlЗНТОВ j'nptlB. f ШЯ I fi АД rнпа ДК.720 (см.
. .. и. з). ДJIШЫL rШLратора: р." . 160 кВт; и." 230 В;
/,,,'. 3.30 А; ,." 400 rц; (1,."
"()PC) об \IIIН; Pr :: б; 111С' == з; 11r 11
().92 ). C(, rl'r 11 О 7- \ О 982 ом;
'. [J.. 8IJO". \Р." . 'lзr"вт:Ь: U.2З;
Ь, 0.06; Ь, 0,21; Ь; 0,50.
. На рllе. 5.12 npIIIJe:tellbl заlJlIСlIмоеТII
:; 12 араКl IIС: I:И I\Пд 1);1 /I.) .J}IЯ варнанто13 Уl1rаВ,.tIеНIIЯ
1J.(JI.J .. Ад (I б). Хараl<теРIlСТ/lЮ' Х, (1..). по-
иазаНные На РIIС. 5.11, и, {:OUfU TCTB)'IOT
о'
".
Н4
I 7. !: шеНСllроваННЫif (1) 11 неl\О\lПеНСllрОi'анныii (11\ RЬШ-
5.7. Внутренние пара'lеrl1Ы l'AIU8bl
сннхронных rel-lераторов
Энерr ТlfчеСlше IIOКазатели 11 хараКтерllСfШ':1I тяruвы\ cr L\ Зllа
lIтелыlIl.. степеНII оБУСЛОВЛlIваются BH)'TpeHIIII\1II пара\lеТрЗ:\1II Xr. I
);с. 5 11JIII Ха. для явнополюсных машин). ЭнерrеЛlчеСЫlе ПОhаЗ3Тf'111
П'If раТ Рd тем UЫШС, Че\1 меньше значения ::'тих СОПрОТI1Б.lеНlliI. Ok
ШIl\.U IIХ чрсз еРt ОС СIШ>hСlше МОте. nplIВeCTH к неПрне lде\Ю\I} Д Я
(lрО hПlrуеI\tОIf _с:пэ УВ€lllчеllJlЮ массы, размеров 11 CTOIIMOCTII cr.
,I;ЕlеД; ) }'I, [3 1\31\.IIX rрэшшзх след}ет выбирать знаtl IШЯ .t r . 11 Хс.
ДН31l3ЗОl1Ы реrу...1l1рОвання напряжеНIIЯ 11 ТОl<а статора тяrовоrо cr
оБУСЛОDЛ НЫ "Х значеш",,," в Точка, В 11 D (СМ. pllC. 2.1). В соот-
ВСТl:ТDlШ С зтиr..1 реАШ:\IЫ работы rellepaTopa характеризуются м3I\си-
fl.1CIЛLI-IЫМ TOI{O I 1,(I)....;lKC. 1'(I)M<1"..JJrtllll, I\IИНИ:\IМЬНЫ\1 напряженпе:\1
U r - tl )lIIllll. U f {I)'J.Iщ.lU rll )ll, МИШlмальным ДЛИТеЛЬНЫ\1 током I r (l):\]IIII.
:;:::::; Ir(I).шнllr{I)11 11 МаJ.:сима.1ЬНЫ 1 ДЛlIтельным напряжение\! Ur{lpla,, .
:::;;: UrIl)NiJKCIUr(l)H. Первые .два параметра ОТНОСЯТСЯ 1\ кратковремеНlIш.IУ
режиму.
На участке BD внешнеЙ характер"стик" cr работает С постоянноЙ
(с точностыо ДО КПД Вт 'IO\lIIН&ТЬНОЙ мощностью, поэтому
и rIlJ"8Kc. == CO ЧJI ..i(cos li-'rvJ r(l)МJIH.); (5.52)
Irll)\JaKc_ == COS qJr .J(cos r:prВU rЩМlIII .), (5.53)
тде со' 'I'rD I1 СО' 'I'r13 KOCIIHYC } т.та '1' тенератора в точках D 11 В
внеШllеЙ xapaктep"cТI\Ы' cr.
ЗначеНJIЯ U r111 r.tat>c.9 Jrll)'\J;iKC_, (j)rи, Ч'rD И tprl:J яваякrrся IICXO..1.HbI\111
ДЛЯ проеКТllроваШIЯ тяrовоrо cr. По.тученные в ходе расчета rеиера-
тора IIн.дУКТlIвные СОПРОТIIВ.'lення Xr. If '.с_ (н.п(( Xd_) ДО:1ЖНbI обеспечн
вать рабarу CIICTe\lbI cr вп с \lаI{СИ\lа'1ЬНЫ 1 н \lIIНIНlаЛЬНЫ\1 на.
прнжеННt"1 11 fOl\O\1 11 УI{азаНl-lbl Ш 1\0Эффlщнента ш мощности, ПОЭТО:\IУ
необхо.дIlМО ) становить связь },1ежду ИСХОДНЫI\JII llaflllblMII 11 внутреннн.
МII параметраМII reHepaTopa, а таКте с ре>ЫI),I3:\.Ш работы 3KВlIВa.leHT.
Horu ВЫПРЯМlIте.r:lЯ.
Оп редел 11:'1.1 ВОЗ\Ю>hные сочетаНИЯ режю.юв проеКТllр}е),lOrо cr
(ТОЧКII В, С 1I D) с реЖIIмаМII ВУ. НаllЛ}ЧШII" по энерrешчеСhll>l "ОМ.
затеЛЯi\l является reHepaTOp, вся внешняя характеРИСТlша Koтoporo
наХОДllлась бы D преде.1ах реЖII\ЮВ 2 3 11 3 l3Ь1пря\ште..1Я, так кзh Б
"HlepDd.T уrлов t} 0-7- n 2 (с,,_ pllC. 5.2) К03ффllUllеtlты ""ш " "1Ш
б.'lIlЗIШ h еДIIНllце. ЕС.'111 cr работает на B T, 3Toro :\ЮЖНО itOCIIIl,lb :C3
Счет за..'1аНlIЯ достаточнu Ma.'lblX значеНllil yr.13 реrу..'шров.аНIIЯ !хр (в
пределах до л/б) 11 I<paTHOCTl1 ток.з 1 rII )\I,,-ШС.. коrда } rO.1 l' не IIревы
шает л/3.
Однако на ПРaI ТlIке значенне Irlll"III"-С. T8hOBO, что ll.a>ht' ПРII ар
О пуCl_ стпэ осуществ.тяется в pe)hll\le 3.......J. на rpaHHIIe млор<>rо
(Т. е. при nUCTOflHHoil р.з601"е четыре:\. веНТII:.iеи) JJ:\I€eT \1t'....TO fюрОТI\ое
115
. cr Так как в реЖIIме, соответствующем точке В
замЫК3Шlе всеХ фазыводах rеиератора ДОЛЖf!О быть олuределенное На...
(с.\!. Р"С. 2.1), на ВобеспеЧIIвающее задаННЫII пусковои момент ТЭД,
пряжеНlfе иr[НМ ; еqкой по току (ЛИНИЯ АВ, СМ. рис. 2.1) и чеТЫрех
то реЖII" r с БП не должны совпадать. Это значит, что для всех
BeHTII.lbHbllI режим u ro'1 КО:\fмуташlИ должен быть менЬше 2л/з
ТlШОВ ВП маК II lа ']ЬН ШIIУ U r I МИ:, 8 I обеспеч.lIваЮЩIfХ У*. значеНII
Для З:':: = етс ' ; асно ( . 9) и (5.30) соотвеТСТВУЮЩIIМ .выбором
Тмзкс, О р. РОТlIвлеНIIЯ Xr.. Отметим, что уrол ,\''''<1I{С 1t/З можно
:Н ри малых Xr.. что вызывает увеличение размерОD 11
Mac ,:; eCKlle показате."1 cr в пусковом режиме несущест-
венны. то COS (j\r 11 11 COS ЧrD харю\ТерllЗУюr экономичность ref epaTOpa
1t ПРlIвода в це.'10М:. поэтому необ ОДJlМО обеспечивать достато ша eы
COK: з( ), я ( t : э:,Т ' оs ,/" представляет собой ФУИКЦIIЮ
уrла О (см. рис. 5.5). Б НОМIIнальном режиме коэффициент мощносТII
обуc.nовлен уrлом О., который cor.'aCHO (5.30) заВИСIJТ от Х,.. При мак-
СllМалыroм напряжении уrол БD, а значит. 11 cos (fIrD определяются не
то.'lыю СОnрОТIIВJ1ением Xr.. НО 11 В соответствии с (5.28) ЛРОВОДIIМОСТЬЮ
наrрузки У.О связанноЙ через передаточные КОЭффИЦlJенты БП с крат-
НОСТШ,Ш тока 1I напряжения cr. БЛ1lЯНII€ Л r _ На КПД в Д.'lllтельном pe
}1\lf:\.le ана.rтОfИЧНО. поско.'1ЬКУ как основные, так 11 дополнительные
потери cr есть ф}'НКШIII IЮЭффlJUlJентов k Bu , kБ/, kUII), k/II).
СпеШlфИМ работы cr в СТПЭ оrpаничивает не только значение
X r8 . tю 11 неuбходимое значение CHHxpOHHoro Ilндуктнвноrо солротнв.
леНIIЯ Хс. (И,III Xd.). Пуск <енератора, соответствующий троrанию элек-
тромобl1 '1Я, яв."ш€rся ХОТЯ 11 КрЗТIЮRре\1€ННЬD.I, но рабочим режимом,
hUl0pblil 1Ожет HMCТl. часто ПОБТОРЯIOЩИЙСЛ (в rородских эл€ктромо-
6".",,) ил" пери<цическиЙ (в карьерных электромобнлях) характер.
Здесь, Kah н Б ОСТ3.1ЬНЫХ режимах, С.1едует обеспечивать работу cr
с допустю..IыJII преВЫШ€IIIIЯ\Ш те\lПературы. что особенно ваЖНо. IIбо
раССМЗТрllвае>tыii реЖil" cr ос} щеСТБ.1лется посредством форсирова-
н"я ero тока возбjж.tеИIIII. Сопасно (5.47), коэффициент фUрсlJрова-
ННЯ k , !.1"'" = IIIMat<r l он В С}ЩtСТl еНlЮЙ степенн обусловлен conpOТIIB.
J1eНlleM Ас. (и.'lll X(I.) (l JlIlli1KC ТОI\ пuJбуж..1,еНIIЯ в режиме соответству.
ЮЩе 1 ТО'ш(' В). I\p} lllЗнз I.IНt'шш.. Й \.зршйерllСТIIКИ cr 'определяется
:HJlO ЭТII\1 пара>,f€Тром: ЧСll &J'IЫIIС' Yt;;.. тем Меиьше устаНОШШШlliiся
cr CII I\leTpll'IllOro J<°POTKOI-U jа\IL.!К I-ЩЯ. ЭтОТ ТОК при обы'IНЫХ (д,,1Я
7 U I I :lIачеЩНI СОllr ОТ lIв.1t"ПШIХ Хс. == 1.-1 --;--.2.111 Xd. == 0.6"';--
J{аи .'IЯ тяruш..I ' r.l..б. р.d.JИ IIt'ВЫIl зеl 11O"IИН ..'Iьныii ток, в то вrt':\IЯ
СЯ uбеспеЧllТЬ 11311 K 11(1)tJJ 1. .2 ...;-- 3. В пусиоrЮ\1 реЖII'\1е требует.
ЧТО да р .iheНlI€ L r-III"'''",., 1I0310J.t)' стаПОШIТСJ1 ОЧСВIIДНЫ f.
НlfЯ пр еУ:::З I :Щ' 3IUРО с 1ЮIt'it1l0l1 хараhтерltСТIIКОЙ 1I:.1\13"ШIЧIIFШ.
возбуждения р ых ).с.., И \1If.. Нt"u(j\ОДII:\.Ю знс.'Чlfrе 1ыюе уne.1Itчt'lII lе тока
с lОЧIШ зреНl }I I :OP, t'IIHXpOHHbIX маШIJН, осо(")енн() не"lвиuлотОСI-JЫХ.
фор , rpena нахuдится n тяжелых ус..'ЮБIIЯХ вс.l]еДСТВIIС чеrо
и C I O : возбу./КдеНЮI 'tОn}Сl'lI lОВпре.J.е.1а'( k'M K :::::= 1,2U 7 1.З5
Р ИНД} ИПlВнuе сопропш.lеllне ДО.'1жно выбираться меиь
176
шим. чем для cr 06щеrо назначення. Однако чреЗ),1ерное СНIt)i\t. ние
Хе. 11 Xd. (при больших 1 rшмвкс.) ПРИВОДIIТ к возрастаНlIЮ p.B\lepOB
н массЫ.
Нllже излаrается вывод расчетных соотношениЙ. ПОЗВО 1ЯЮЩII"\
наЙти предельные значения параметров ХI'. 11 Хе. (или Xd.) cr. рабо
тающеrо в СТПЭ "а преобразопателыlюю наrрузку.
СRЯЗЬ номинальиоrо коэффициента МОЩности cr с индуктивным
СОПРОТИRлеиием цепи коммутации. Напо:\IНИМ. что в соответствии с
(5 30) СОПрОТlln.nение Xr. завнсит от уrЛОD ан If "н. I(рнтеРIIЯМl1 выбо
ра этих уrлов ЯВЛЯЮТСЯ значения ноr.шнальноrо коэффициента МОЩ
постИ cr по основным rармоническнм напряження и TOI<a cos rpr н
И коэффиuиента мощностн пре06разовательноЙ наrрузки Х, н. rрафи.
ЮI ззписимостеЙ которых от уrла б н для ар == О. предстаВ.'1енные На
pllC. 5.13, вычислены по (5.23) и (5.31). Если рассчитанное в ходе про-
еКТllрОВ81IИЯ cr значение Xr. ОТлнчается ОТ полученноrо из диаrраМ\I.
показанных на рнс. 5.3,6 и 5.14, то по этим диаrраммам стедует про-
верить ЗlfачеШlе yrJ1a 6 н . Если i}и < л./2. оцениваем. наСКО.1ЬКО расчет
ные значения cos --Р.. 1I И 1..1' 11 отличаются ОТ заданных. Если же при pac
четном Xr. уrол 6 н >- л./2 IIЛН расчетные cos tp...H. 'Хr.и существенно
отличаются от заданных. необходнмо повторить электромаrнитный pac
чет cr с соответствующей корреКllией сопротивдения Xr.
Выбор индуктнвноrо сопротивлення цепи коммутаuии по ус.lОвиям
nycKoBoro режима cr. Ранее указано, что при пуске cr работа ВП
Б четырехвентильн()м режнме исключается, т. е. уrол 1'.макс ДОЛжен
быть меньше 2л/3.
Из векторноЙ диаrраммы ЭДС (см. рнс. 5.1) находим
sinrpeB:::::O: (/f"II)МЗКСХ. +Uf"(1)ЫНI,siпtprв)/Е rв ,
откуда после nреобразоваНIIЙ
sin 2 tprB + 2x r . cos 2 Ч'I!В sin ftJrBl ("lllмвкс./и rrl)NиtJ. +
+ (Xr.e СО5 Ч'l! в lr-ШМЗКС./Ur{II.чнн.)2 sin 2 ({'еВ == о.
Рещая это ypaBHeHlle, ПОДУЧII"
sin (f'rB == sin (f!cB J 1 (Xr. cos <Р"'J:JrЩ'\lal<С./U rЩ ".lн".)2
Xr. COS2<peBlrlll Bl(e.IUrIIJ'IHH -
Из (5.54) ВIIДНО. что работа cr фllЗllчесю' осуществю!З, ест' ДIIС'
КРШ.lIIнант больше нуля При )(rlt- 'X- r 8=0,65
равняв ДlIскрllМllllант нулю, 0.8
О,б
O,
0,2
О 2 " б б 10 12 1 Iб ',.
PIIC 5.14_ З.аНIII..IIМО<:ТlI х,.. (УВ.)
, <P'H''''H
СО fPr..
0,8 X rH
О,б О 20 O БО "'Н' ,р"л
Pltc 5.13. ЗаВИСИМОСТII
cos rrr_H 11 ):...8 от yrna д н
(5.54)
177
Ir(I}MlIHXO
Iшiiдем м.аКСIl1\JaЛЬНО ПОЗi\Юi1\lюе
эначеВllе IIНДУ'\ fllшюrо СОllрОТlfl1
леШIЯ llellH I\ОI\lJ\lУI'<]ШШ:
Xr;. === U"(I)MUlI.I(I"(I)1IJ8Kt;;. CQS rll('8);
Прll ЗЗД;IIJIIЫХ пзрзметрз, lIa
rРУЗКII
Xr. == Il Li ID/(kВUlЗ V IJJУl3. C() Ч\п).
(!i.55)
н npll эаданных для пrоеКlIIJ1013а.
IIIIЯ cr IIС:ХUДIIЫХ ДШIIIЫХ с Y'It.'TOM
1>. 'f,. PrDP.. 1'11)"," I f (.},. Ifl')MOКC (5.31) 11 (5.53)
Uk5 , H : 'o L Xr. == COS q'.. 1,/(C05 (f!:вl щмаJ(С VIII).
ronOl.o CI' в раЗ;olIIЧIIЫХ: РСЖШJЗХ (5.56)
Дли предпаРllтелыlO IlрllllЯТllrо C()S Ч ,Н из РIlС. 5.5 Оllределяем уrол
tt", IIЭрIlС. 5.2115.4 наХОДlIмkпuн,llВ/н 11 и",. [[ОJlученные IШЭффIllЩ"II'
ты nОllстав.Нlем в (5,55) 11 вычисляем -"'r.. ЗllачеЩН-1 Х,... и cos (Pr/J I\Op
реhТllРУlO1СЯ .10 пр"е".емо"у ДЛЯ crпэ C()S '1'," (см. plIC. 5.3, б 11
51;1). На pllC. 5.14 IIре;J.С1зюеllа Вh1'IIICJlеIllШЯ по (5.55) заВIIСIIМ()СТЬ
}j"r_ (1/11') 111'11 раз:шчных 'lj"/.... СОOlлетСТUУЮЩIIХ определенным cos ([rn.
Lt.,ш 0111 rllp}t'\1 hlраЖt>lШt'М (5.56), Кnfда заданы J ..т)111I\.С- 11 cos Ч I 1',
ТО С(II'Л.lсtlO 1I!)('1.UаJ1llТе.1ЫIO IIРIlIlЯТОМУ COS Ч>rl1 находим VI/ (см.
pllC. 54 11 55). Да",... р nllllUас'" БЫЧllслеll"ОС по (5.56) з'шчеllllе х,.
с 1I.111.:tf'IIIIl' I: рис. 5.J, 6 11 5.5 дтl З31l3нl.lOrо cos 'Р.. 11; ееЛl1 разница
"rеШ'Ш1ll'Т.) (1. 1'11 ЗI1.l1tСIllt(-' СО, 'I.r 11 СЛ{>ДУС1 I\Oppt:'KTllpnB3Tb.
Выбор СИlIХрОlllюrо ИlЩУКlИВlюrо СОПроl"ивлеllИЯ cr. в окреСlllO
СlIl TOllh". fJ 1'IIt!lШlсii Хi1р I\1\.'рlН..ТНЫI ttl\1. рис. 1.1) м.аПШТlldЯ СIIСТ«:М3
HlfOlltJfOCr НfМЮllческн 1It' lIЗСf.tЩСН.а. поэтш."1У шшчале Д lИ УllрnщеJIIIН
p.IC IUTPII" 1i IJa\.ы('IIII}кJ IIl....иIНюш).1l0сJfую М3ШJlIIУ. Ila ОСIЮВ<1lшlt
ВС"1\1<1рII(Щ .11Ы1IJ311.I\1Ы IШt 5.1:> j;lIIllше\1 УРЗIIнеННfI ЭДС cr u IIOМII
1I;].lЫlo\1 1I ПУ<"IШШJ'\I IJt'Аш....."
Е" и >
=>= "I' J 11',.11 2U,II".J'11",XC '\111 fPr 11: J (5.57)
[оп::=' Vr&H...ft + lrll........ lU.1l1w..JrЩМIII< \"{" ...il1ll'I-JI.
ТШ\ 1\3K .!.1Н IIСIЫСI III(t"lIюrо (Т "rll"Сlllt':IЫI 1I.1'\1\.'II€,llIIe ТОЫ) 11UЗ
6 !.I 1.t.'II IJI. 1J3lЩО СОi)lВ IСID}Н'Щ.t. 1\ 111\11'114.'111110 IlС, то hо..ффНllIlt'IIТ
фJ(JСllрunашш ЮК8 tIO.:!G}Ж'.t'II.IJI
_ k,... F./. /' , E"o/FoH' (5.58)
РеIJJая (5.:>7) 11 (5.58), I1О.1}'IJJ"
fи! ........,1 "l+2U I
k,.8J>.... == , rl"I),, ..' 7l'K...Xll/ ,111)>111'1 '(IJ 'о1к .х...SLn'Ir-1:J
111).. 1(1)11. + 2U'(I,!,/rll)11XC slЛ '1....
(и ' н' ' +2
... \ 1(1)>11111. rlll".",...-t c . UrIIJ",". ./r,I)I.I;]"''''_.1.:. sin 'I,B
I +x . + 2х с . SiH 'Ir;.11
178
ОТl{уда
"'со р, sill'f с." + J (р, sill 'Р ,,)2 + р; . 15.59)
rде с ЧСТОМ 5.5З) " == (k M 1II J. tg rprn/tg IPr 1.)/(l iI) aKc. kf\lD.H');
Р2 == (/lIMfJKC Ur(I)"IIIII)/(lrll)М;ЖL. k'М;'ЩL)'
В 5.1 отмечи,;] важность выбора IIIIДУКТIIDllоrо СUПРОТIIН.IСЩIЯ
ll3ИII'1lюii ИНДУКЦIIИ relleparOpd Ха., СОСТ80ЛЯlOщеrо значителыlюю
дото СОПрОТllnJ1еНIfЛ Хс. 11 uпределsнощеrо [Л3ВНЬ!С размеры 11 массу
М.JШIIIIЬ!.
СurлаСIЮ диаrрамм (РИС. 5.15), lIIДС DозБУЖДСlIlI1I lIеllаСЫЩШIIО-
ro IIСfШllOlIOJ1IОСlюrо rснерЗТОр:1 D НОМllпа.1ЬНОМ реЖИ\lе
Р"" Рр" J I + x . + 2х". sill'r,,, . (5.60)
rде Х а8 == x u / r (l)..IU.(I)ti.
Соотпетствсш lO ДЛЯ nycl\oBoru I-'t'лш\ш
F"D F pD J 1 + (x a .F o . o ",.IF p B.)2 + 2ха. sill 'r'BF ,.,.IFpB. . 15.Ы)
РаdД ЛIID (5.61) IId (5.1>0), [ЮЛУЧII"
k'M.HC: F nB/ F е 11 == /l{l, Х
, 1 + (/rOJ'Ii;I(c.xи./k(j)2 + 2,. (I)М:lкс.Хи. sin 'lеn!k б
Х 1 I + 8 + 2хо. SlЛ1[еtl
откуда
Ха. Рз sin 'r,,, + J (Рз sin ,/",,)2 + р; , (562)
rде Рз == (kiМЩ(L kr"/ r{l)\1aKC8 sil1 r,pt!в1sil1 (,fJtll)/(/;щм-акс. k;Matl.c); Р-3 ==
(/<1"..., 1/ )/(f;(I)"""" "tмщ); "о FpвlF pH . .< 5
napa leTp 1<6 в соответстВИИ с прпняты,"ш ДОllущеlШЯlIШ (см. ':i .3)
можно заПllсать кап ОТlIOШ€lIl1е неискаЖ€НIIЫХ ЭДС. опредеЛЯ€:LfЫХ
ПО векторноЙ Дllаrра""е (рIlС. 5.15);
"о Е,в/Е..,,; 1
" ! ( " + 9 и f .. , . (5.63)
E;.I' == U 10 ),' + f(I)I,Xr ... rllJH I'II),XrSItl([rll' J
E B == U O)Mlltl + / (I)MlItl.CX; + 2и I'Ш\IIIIII rШмвм:Х" sin (f. В.
Решан t5.БЗ). r ЮС.lе IIреооразоваtlllЙ nu..I)}'LJII\1
,и.! +/.! х +2.. сн::.ч .1 1.:: ч"'. н 564)
1/0 J "В.""'. ; ':::.; x.. ..::ч, " . (
Ilз тре I'О,1ЫШhОП эде, Д,1J1 НОМIlIlд.1ЫЮп.) 11 Л}СI\UDШfJ Рt:')ЫI\ЮD
(РIIС. 5.15) H\lee:\!
sin tJ.1 Sill (f{l + о), sil1 tl " == CQS Ч'r "Х ./Er '1.; 1 (563)
sin 1,.::: sin «(j1: + U:); sin ОВ == СU$Ч,fJ Х , .1' II.ч"",. (Е. t/.k tJ ).' 1
ВЫр.t>f\СНIIЯ (5.59). (fi.62). (5.tJ.t) 1;1(5,65) 1 :f?":; '111 1 :11: . 13: о:;
Мt.'lРОИ "С. 11 Х й . 13(>("Ь\1a rРО: ЮЗД""If. (.le.lп r .JJIIIР«.II\('И\IIIРlJv.trl. II\:
(5.o ) ;\lertJ'1.3),1II ЧllслеJlноrо аш]Лllза lIuзrЮ.1НI.: 119
бо.'lее простыJ,Ш выраЖfШfЯМJf:
Хс. .-t"lg I /4 I + В. sin 'I',в; }
,(1).'"'' (5.66)
Ха. A"'lg ,,4 I + В'" Sill 'I',в,
Ir(l} II!KC.
r.зе J\оэф:JШllllентЫ А'" == kfJJ<dKC + O,25/ r (I)MClKC 8 1; Ат kfы;ж( +
+ 0,1/'11'''''''' 1; В" 0,5 (k,..". 1)I(I,CI,,".c, VЗ); В'"
0,15 (k fмш 1,05 + /'CI''''''С') (6 /'{I)"."c.)/(/,'(I,,,.,,c. 1 З).
Выражения (5.66) дают воз южность определить орпеНТПРОвочное
значение ИНД\"КТllВноrо сопрmllВленпя uепи коымутаUlIII П3 условпя
обеспечеНIIЯ ДОПУСТJfмоrо значения k/"'ЗКi: при за...1анных napa),leтpax
nycKoBoro режима:
Х,. ,"",Х.. Xa' (А" А'О) Ig I ,,4 1 + (В' Вт) siп 'I',B. (5.67)
r(l)M3KC 8
ВЫЧIIС.,яемые по (5.66) и (5.67) сопротпвленпя, а также наЙденное
в предыдущих nараrрафах СОnРОТlШ.,еНllе х.. МоЖно nредставпть как
их ненасыщенные значения д.'я cr снелинеЙноЙ характеристпкоЙ
на\lаrНИЧИваНИЯ. Для ЯВНОПО.'юсных cr (5.66) дают ненасыщенные
значения nара\lетров по nродо.%НОII оси (Xd. 11 Xad.). Насыщенные зна-
чt:'IШЯ ЭТИХ napa\leTpOD Д,1IЯ номина!lьноrо реЖJfма [енератора Х П <dС8
=::: ". kHo1C.tll rдoe lнас., .\'* насыщенное (f ненасыщенное значения
napa\leTpa; k".... о 1,2 -7 1,4 "ОЗФФИUllент насыщенпя cr Б HO III"
Ha,'lbHuM реЖlIме по } Iшвереа lЫЮЙ lipllBOfl на\IaПllfЧИВШНIЯ (c .
pllC 5.9).
Резю\шруя нз.1Шh€IIНое в .....311но;\l параrрафе, можно cдe 1aTb вы.
БОД; 1) решаЮЩII\1 }'С.l0Вl1е\1 вы()ора IIНДУhТJfвноrо сопротивления \"е.
ЯБ.1яется обеcnечеНllе Прll р.!БOlе I' " на ВН, так 11 113 ВУ значениЙ
} r.,oB t},,':;;; " 2 11 tt, < 5 6; 2) \iаКСII\l&,ыюе значеНllе КОЭффllШlента
фОРСllрован"" ТО".! во.;б}'..кдеНIIII ", } точняют ПО (5.67) в СООТБет
ствшl с Х,.; 3) пара>!етры Хс. It '00 (11.111 "..11 lа...) опре.tе.1ЯЮТ 113 (5.66)
по CI\OppeKTllpUB8HHO\.f) знаЧС"IIIIЮ kM "'с.
ВЕНТИЛЬНЫЕ
flРЕОБРАЗОВ.l\Т[Л\t
В СИСТЕ/I\ЛХ тяrовоrо
ПРИВОДд ЭЛ ЕI\ТРОМОБlIЛEll
\j 6.1. ТребоваНIIЯ. предъявляемые
1( BeHT" J)bHbll\I преобразователяr.1
Вентнльный преобразователь ОДIIН ИЗ ОСНОВНЫХ arperaTOB rяrо--
Boro СlIловоrо электрооборудоваНIIЯ СТПЭ 11 в значительной степеии
определяет ее теХншю зконо'\шчеСI{Jlе Показате'll-I. Основное В.'ШЯНlfе
на ЭТИ ПОКазате.:r:lИ оказывает схе\ш СlI.'ювой части ВП.
В научно-технической литературе достаточно подробио раСОlOтрены
как теОрllЯ работы разтlЧНЫХ ТIIпов ВП с ана.lIIЗШI схемных решеНIIЙ.
так 11 вопросы их проеКТllрOl ания. П()ЭТ()\I} здесь основное ВНII\ШНllе
обращено на краткий сравннте.1ЬНЫЙ ана.1ИЗ существ} IOЩIIХ ВП с точ-
КlI зреНIIЯ ИХ ПрllменеНIIЯ в тяrовых э.1ектропривоз.а:х 3.1еhтро\юбll.lей
If разобраны те особеННОСТ1I1I peLhIl\lhI paocyrw. которые опре.Iе.1ЯЮТСЯ
ыесто,! ВП в СИ.1Оной uеЛlI СТПЭ.
ВеНТИ.оьные преобразовате.1И. Вl<.1lОченны" Е CIICTe\lY ЭУ ВП ТЭ.1
электромобll.1ей. предназначены .ря преобразоваНI!Я nepe\leHHOrO на-
пряжения (II.1И тока) в постоянное (ВЫПРЯ'lIIтели), постоянноrо напря-
жеНIIЯ (ИЛII тока) в переменное (IIHHepTopbI), nepe\leHHOrO напряжеНIIЯ
одной частоты в nepe\leHHOe напряжеНllе perYJ1Ifp} е'lOl' частоты (преоб-
разовзте.rш частоты) If HeperY llfp} е,юrо постоянноrо наПрЯ>hеНIIЯ Б ре--
rу.1I1руе\юе (1I\lIIульсные прео(\разовате.11f постоянното напряжения).
Кро"" требовани;". преДЪЯВ.1яемых к СТПЭ в uело", ВП до.ш.ны
}ДОВДt'творять ряд} !'ребоваНllii. обуслов.1енных IIХ COB\leCТHOi, работой
с ДР}'rll\lII CIl.'IOBbI 1II arperaTa lII_ К IШ\I относятся разде.lьное n.1аБное
pery.ll1pOBalllle а:\tл.'IIIТУДЫ 11 частоты выхо..:щоrо напряжения в за
даНlЮ\I ДllШlззоне частоты вращеНIIЯ 11 Hdrp ЗhJl ТЭ:!; BbICOhVt" 6ЫCTpO
деiiСТUllе haHa.10B управ.'lеНIIЯ ю,ш.1IПУДOJi 11 частотоЙ ВЫХодноrо напря
>ht:'ЮIЯ 11 достаточная стаОIl.1ЬНОСТЬ передаточных hоэФ.:rl!Шlе ТОБ Э,Т Х
KaHa 'JOB; \ШНlIМ3.1ьное содержание высших rар:\ЮН1JЧ€СКIIХ 11 L l
rар\lOfшчеСКlIХ составпЯЮЩIfЛ в flЫХОДНО\1 наПрЯ>hешш '11.111 ТО'" .
стабll.1ЬНОСТЬ rар\ЮНllческоrо состава Bbl'\v;tHUro наПрЯ.>h€НIIЯ ('1111 то.
ка) R рабочем диапазоне IIЗ\lенеНlIЯ a:\I .lI1 '.J.bI JI I18CTOTbl n З ::: : ;
TOha 11 11:0эффпuнента ющносТl ТЭ . о\. ще\.:r _lеНIlt:' er MI ВП по
работы HeCI\:O.lbКlIX ВП от О.1НOfI Э . ВОЗ\Ю>hНОL:IЪ n o-!::'r в рt:'.АШ\It:'
TOh.}' 1I наПРЯ>hеНIIЮ .1..1Я обеспечеНIIЯ пуска ТЗ:! fl\I "reHe порз " 11""
XO.10CToro :\.ода; осуществ.1енне ра60ТЫ ТЭ . Б pe}f\1( эне ш в IIСТОЧ
rp} зкоЙ на тормозноЙ резистор 11.111 с рек} nеР.lЦIlt'И р
Нllf{ fШтаНIIЯ.
181
ВП с БЫХО1.0'W: на леременно\t токе должны ДОПО.11ните.,rIЫ-Ю об€спеЧII_
. а.1} юнесимметрию по фазам пыходноrо напряження (или тока)'
::-нМреактивноi'I эиерmеi\ ,ежду ВП и ТЭ,']" между ЭУ н ТЭД ил
между фазами ,теI<Тродвиrатмя; бесконтактное реверсирование ТЭД;
отсутствие самовозбуждения ТЭД, которое может вызвать авroКОлеба_
ния в системе.
При работе ВП от cr формы крнвых напряжения и тока [енератора
ДОЛЖНЫ иметь МИНИМ3..'lьные искажения, а потреблеНlJе реактивнон
мощности от reHepaTopa должно быть наимеНЬ JIIМ.
Собствеино БП должен обеспечивать: высО!ШИ КПД во всем днапа-
зоне изменения своих ВЫХОДНЫХ параметров и наrруз"и; высокий коэф-
ФIIЦlfент МОЩlЮсти; МIШИМа.1ЬНУЮ устаиовленную мощность СIfЛОВЫХ
веНТI:I..'lей " ДРУfИХ элементов СИJlОВОЙ чаСТII; надежную I{оммутацию
си.,овых вентилей; их работу с достаточными (ЮЭффlllllIентами запа-
са по напряжеIlИЮ, току 11 скоростям изменения напряжения 11 тока;
rараНТIlРОваниую быстродействующую защиту ВП от переrрузок,
коротких замыканиЙ, перенапряжений на элементах, срывов инверти
ровзиия; низкий уропень радиопомех; простоту, высокую надежность,
помехозащищенность, термостабилыюсть и МИНИМальНЫй разброс Па-
рзметров систем управления ВП.
Естестве"ио, что одновременно удовлетворить все перечислеиные
треБОВ311IIЯ праКТllчес,ш крайне сложно, та" "ак Для ряда "ЗБестных
схем ВП не,шторые IIЗ них являются БЗЗIIМОIICКJIючающими. При вы-
боре схемы ВП ПО воз toжносТII следует учитывать основиые требо-
ван"., о(ieсneЧlfвающие надежную работу СТfJЭ в целом с высокими
энерrеТllческими DОI<Ciззте.'1ЯМИ.
6.2. Классификация яеитильиых
I/реобрnзояателей
по Р: : Ы ;I :f ав.:ОВ8 re.ll1. IIспо..1ьзуемые В СТNЭ. МОЖНО классифицировать
ipex: HTe. 11 .iс.1ЯТСЯ: Л() ЧJtC'..il}' mаз IIСТОЧНика питания 113 однофазные и
(MOC:Bы Me IIК,11Oчения 8NfТIU(ей на о;!,НотаКТНLlе (нулевые) и двухтаКТflые
"аrlр : :: ' }, У "l са:;: й Б PIIВO Щ,ШРЯМ:J.СИlюrо напряжения за перlЮД П1lтаIOЩ{'["О
нне "" ) О Н3Зlшче1ШЮД! ;В; р ТJ.::;;.\::т ре;;"; I:р : : м..: р l Я I :Я ряже.
'" 11 неУIЧI3В,lяе lые.
Horo П:а::: теЛII час о1ы (rlЧ) с IIEТY IllР{If!ШI1l{'М 11 Ciез реrУЛUРО8ЗIIIIЯ выход.
:M:V l:ро ; н ( I: ;t' : I 'l О I: 'l: I :ж r: ::.lh O
ИСТОЧ1iliка Эll .::еIЮМ Ir()CTt' Iit1UrO 1.0ка (ПЧI1Т). ПЧ с It{'IЮСрС СТDеНlюii сvЯЗЬЮ
Horo ТОh.Э nO blwe I ll MI (t IПЧ) и rIЧ с fIPO IC>n'YTOtJHbI звеном леремен-
tI с ш ,::о )у K :: : ::; TItP'ltCT()POB но IlЧ с eC1'eCTBE-нноА. принудитслыюА
пеllC: И П з: ,::: цuи. РCi1"'ИВIЮЙ М{1ЩНос'tll ТЭЦ На r1Ч. .р которых коМй
: :! Фа: tШК П5Iта О :н ; : : О: Т ;-:tн tВ :: оК :
nY;I. 8 n Jl:; ::C:B'! h)to.eHHe н("ре..у..1ир}емой частоты выпрямляется. i"ro
.........ЬТроМ и ВЫПрЯ'W..'lt>ltfюе напряжение Ilреобразуется
182
ii ';I:' .rI', rT : O(, I p=Ii; . i = ::e =P} lOik частоты. ItHDep Opbl
IIOJH( 1\10ЩНQС'Пl ТЭ . эдесь обеспечивается Как с ПО\Ю ИЬ ' (Щпе с.ацuя ре.аЫИD-
обмеllOМ реаКПIВlЮll NОЩНОСТЬю между фаза щ ИЗ!\1ене КОll.з.еисаТОР )D. так 11 с
ПЧПТ за счеr C3\10rO преобразовзтCJ1Я можн ое' щес qe nblXO Horo IШllРllжetlНЯ
Зll3tJснием IIaПРЯЖСIШЯ На ВХОДе ЛИ JI, ВO BTOPЫX. Jри c :: 'e 80.п ф е р .вых. )'Прllв.1ЯП
роозния Ш\ЮЛIПУДbl 11 частоты напряжения Б IIHBepTope. щ НИИ IIKQ"" реrу:ш.
с )l] овПь D :ryС::I :аll:и: О; б; е; : : Я в : it( н)РЯ lите. ь (ВУ)
преобрЗЗ0nзтел.см постоя ноrо наnряжеllИЯ (ИППН) так HaзbIBaer. eli:;, .
ное реrУЛНРО8З1ше напряжения». Управление ВЫХОДным напряжеНllе", nocp("..'i.CT8
:;= : eт : : :I:I: ( g) : о% t ;7 nа .( Р I I Ю
ной) МОДУ.'1яuнеll (ШИМ). Способ шр Состоит в 113:>.tенешш ДШIТСЛЬНОСПI проnод. .
;л :;I я 9 (I ::b T };КС':r аЪН п ; :ТС;;=о=Н : : : ;
соСТ811ЛЯlOщеи BblxoДlioro напряжеlШЯ Ilз:>.tеl-lflется от Nаксимальиоrо значеНIJЯ до
нуля. Коrда используют способы ШИР 11 ШН\l, ПШJУВОЛНЫ БЫХОДlюrо напряжения
формируются IIЗ ДDУХIIОЛЯРНЫХ Jf.'lИ ОДНОпо.'lЯРI-lЫХ импульсов С реrулируемои СКВ8Ж.
ностыо ИЛИ длительностью. При этом изменяется а"lПлитуда OCHOBHoi\ rВрМОНllЧе.
ской выхоДНОСО н:шряжения. Способ ШИР ОТ 'Iичается от способа ШИ),l Te , что при
способе шир заданная скважность ОДНОПО.1ЯРНЫХ импульсов остается lIеllзмениои
(в устаН08ИDшемся процессе) 8 течение полулеРIЮ;Щ (Ilериода) ВЫХОДноrо напряже--
,-!Ия, а у способа ШИМ скважность ОДНОПШ1ЯРНЫХ llЛИ ДЛll1еlЬНОСТЬ двухполярных
импульсов непрерывно меняется по определеllНU"1У закону.
ОсновноН частью ПЧПТ наряду с выпрямителем является аВТОНО"ШЫII llноер'
тор (АИ). Это инвертор. работаЮЩШ1 на наrр}'зку. не содержащую источников ак.
тивной энеРl"l1И тоЙ же частоты, что 11 выходная частота инвертора. Ч-зстота, ампли.
туда и форма КрИВОЙ выходноrо напряжения АИ определяются режн IOМ ero работы
или по Rрайней мере инвертор оказываt"Т JIIЭЧllте,1ьное влияние на перечисденные
параметры. В отличие от АИ инвертор. ведо:\!ый сетью (зависимый). оцает ЭllерПIЮ
в сеть nepeMeHHoro напряжеНIIЯ, в котороЙ уже юteIQТСЯ источннки а.ктивноu энер.
rии СО значительно БО:iьшей мощностью по сраВнеlJ11Ю с отдава6ЮЙ инвертороМ,
и той же tJaCTOTbl, QTO и выходная частота инвертора. Режим работы завиСШ,lOrо
инвертора ие влияет На параметры ВЫХQД}юrо напрЯЖеНliЯ, Qtш uелююм ooyc.lOB..1eHbl
сетью, в которую инвертор оТдает энерrИю. В СТПЭ используются TO.'lbKO ДИ Хо я
в некоторых случаях возможны режимы работы АИ С естественноЙ КОШlутаuнеи.
в основном Д!JЯ НlIX характерны принудительная I<ОМ}lут.аЦIIЯ и внешнее (не заВнСИ
мое ни ОТ источника питання, НlI ОТ ceтll) управденне ТИрliстораМlI.
чаю :;ОФ :Ь а: .f. О а ; н:Оп : ::l;о п: ч:нт:ь n е:т:: :;:
ОТРlщательному полюсам источника постоянноro напряжения. Частота перек.lючеtш
::::T : Ы: о hЯ:: ; а я .'l: ;I И ТХ р ; :БАИ
делЯ в ИТНФ ;h Ь :; ЙЮ: Н К ; i II О л П ) рядком (1epe :
lIJения ero тиристоров. а форма кривой 8blXO;{HOrO напряжеНlIЯ ;-0 П :; : ьно
rррки. АИТ питается от источника тока. МИ создаttllЯ OTOP В АНН фDРМ8
С ВЫП Я1.штелем включается реактор очень 60J1.ЬШОЙ ИIIД)'КТ ВНОСТи.. ключени" ero
KPllBoil ВЫХодноrо напряжения ООУС.l0t3.'1епа ТO,'lbIi:O ПОРЯДIi:ОАlf о.']жны П(l.rlУ
ТIIРИСТОРОD, а форма KpIIBOi1 тока параметра"ш Harpy л.ин на ТЗ:! необ.
Iof ИТ ;::;в: Ч =:н H : , (;; ие Р:е v ф; а 1II Af; p(;=: ;:
Теля. для чеrо встречно-параллельно переК;IючаЮЩС')I)' YCТPOjl ?тe.'Ib (оБРIlТlIыil
торному мосту) подключвется так называемыЙ обратный выпр
totocTk8ToHOMHble "HDepтopbl де:JЯТСЯ: по схеме Ilреобразо: ч ::У( о:::
Тора, фазнQCТИ А инвертнроваННОI"О напряжеli.llЯ) на роцесс.а KOo\IMYTaUHII
неМОСТовые) и трехплечные; по характер.у 11 осущес в. :=J Т:ЦНИ с ме)к,.'t.уфа30
:В: :i :}1 Й O ;("rio " K() INYTHP)toU1JIX J[OlQeHC8
1S3
ров на пар е.'I : :е.К i :: : : ые, лосnеДОDательно-пара елJ.,ные и с отде_
леfUfЬNl1 IIЧСС.rтз . )"cTpoiiCТB IICKYCCTDCHHO". (ПРlIну ительноlt) КОММУТ<iЩПI С
по к. \"СствеНlюii К()),ШУПЩIШ (УIIЮ В К3ЖДОМ плече (ННДlШltДу аЛ ЫI.8Я
YCTpoACTBl ) J С БЩПIl! 'ИК n кзждоii фазе, с о(iЩIIIII 'ИК ДЛ ..-руппы ТИРllСТОрОВ
: f.1"' катОДНОО (rруппоп.ая IЮ..IМУТ31I11Я). с общим ИК ДЛЯ Всех rлаЩiL.Jх
TJfP" () C;yBC:b II II ':P I ) НН}ЩБllдуа.'lJ.,Н IМ Dык.тll еШfС, ' пr(JIIС'
= B с e { : e: :: I ' IJ ; \ C; T: :H01f IIЛII 1(310ДIIOII rpynn.
по .'1llтеЛЫЮСТII проводящеrо СОСТОЯНItЯ ТIfIН1СТОРОБ С ДЛllтеЛЫ(QСТI.ю 120,
те':ы с I :,оф:;= р 31 1 '( I If : I: t aTC I I: : lo:) : : <;ao II I
заКО );111 О!l.ноступснчптоii IЮJ,I IУТiЩ..1111 П1К'.. лротеК31ОЩllii чере TllpllCTOp перед ero
Ны....1IОчеllllt.),J. переВОДllТСJl 11..1 Вl\,'JЮ'I;tIUЩIIIIСJI TllpllCl0p ДР)fОII qM31>1111111 UКIIIОЧЩО_
ЩllitCfl Тl1pIJCTOp СООПDСННОII ф:ВЫ. а Ш,lI\ 'IЮЧСllllе о.:щоrо 11 BI-..IIЮ1j{:III',t' друr:оrо lllрис-
TOI,.1 11pOllo.O.=ulT ОДJЮDрt'Мt.'IIIЮ. Д13 \ТI}'ПСIIЧo'JТ3Я "'О\IМУТ.:ILШЯ u ОСУЩССТDЛЯСТСJ1 С
n(\ ЮUIJ.,Ю ncпо'юrаТС'Jlмюrо ",(l1\.0I ПIР\ ющеrо ТllрllСl0rз. Рабо t lllll TJI)1I1CTOp IJЫ J!lО-
чается с ПIl\ЮIllЫО МJМ),IУТlIРУЮЩt'rо. I ])111 1'Olll образуется KOIIT)'P, 113MCIHllOIIUliJ IЮ.
.'IЯРI-Ю':-П. 113ПJ1SlЖ IIII)1 IJ{1 UЫК.'1ючзеМОI Пlрllсторе. С:IСДУЮЩIIII рllБОЧllII TllplfC1Cp
IJК,'IЮ'I<!е-,ся нС'заНШ..'Ii),lО Of ПРОllt'С\:.'I КШI\J -Т3ШШ n tlЫJ\JlЮЧИ{'МОМ ТИрl1Сторе, 110 обыч
110 по OIШII'-Jдllllll этоr:о 1I1)()IlСI,:СП
В -\11 с ),I('>tJI.)"ф.l3С1f1011 h(1\IМ)"ЫШIt!11 при ВЫ" 'IЮ'lеНJIII каждоrо рабочеrо ПI[1IIС'
TOp вк..'1Ю'I 1('ТСЯ С.'lt.'l JOщltilllQ lIuря..1......у работы тиристор друrоЙ фазы, 110 ЭТОI I же
rpYnnbI (iiH(I.J.IIOIl 11.'111 "';IП1дноii). В IlНlJepTOpax с пuфазtюii КОМ:\lутаЦliеi'1 'Ик.. попе.
p leHIIO БЫI\.'Iюч.If()Т ТllpltCHJpbl днр; n''Iеч, ОТIЮСЯЩИХ:СЯ к одноii фазе, tlеЗ..ШИСIIМО
ОТ npOI l'O':OB в дp ПIХ фаЗ<1Х.
[Jрсоr;РiiЗОIJ<1ТС.lll частоты С l'l.:посредствеННО;1 связью IiСТОЧНllка ПlIТаl-ШЯ 1I IIСПlI
Н.:JrРУ3JШ (lII1Ч) I\IOrYT ВЫПО.1Няrы::я К -Ш. с естествещ-юЙ. так 11 с ПРIII-IУДlfтельноit
IЮ\l),I}l.ННI('11 КII'IIП('1IСlЩltя J1t',Щll1lшоii JЮЩНОСТlI ТЭД В НПЧ обеспеЧlfВается за
C-'IСl ..t)\I }fЗ '1t:.8I\Tlflllllill ),ЮЩНIIСП,Ю М Ж..'lJ' фаЗШlоll1 11 возврата ее Б IIСТОЧШIК ШIПШIIЯ.
()ЩI ;I,(':iЯl JI Лн ('\lMt- IЮДI\!IIlI"It'IНlJI )( ИСТОЧНlIКУ ШlтанJ.1Я на мостовые 11 нулевые;
110 L \1:\11.' ('11 11'111111 'l.JtIH 118 П рt:l....еСПlые 1I Dстречно-пзра.lлсдьtlые (ПРОТIJВОElI\ЛЮ
'Jt'IIЩД'), 1(\1 CXt LI llHl(-IIJ.IЯ Ф,i.J lJ.:irpY31\11 Н3 ЛОН: lIU1ШЛЬНО связаииые Б '-II-Ioro'
ф..llllioIl t.).t'tIIЫ И, I'Ос"t.tIЩ'.o'I.lI->НО рl j.tC.lt:IIIIU\111 ф<.lJ.ами tI.<I"-Р}3К1J; ПО ЛР.ШUIIПУ упр.ш-
::: :ь IФIIL )f'IIr.tи Il(Jllllllt1'l\J' lIНЧt'11III.JI\ rрупп с сопt.lесП1ЫМ 11 раздеJlЫIЫI\I y"paB
11(1 J. ,111"1: ИI'I \rl.:t 81\110Чt'НIIН TllpllCTopa в теЧt'Щlе по.'IУПСрlюда оыход.
IIОЛI II'ШiJ)J)hI..:IIIIЯ Irbl.u lrt'\ r ).ll,IIt.J),f. (;11Н}СОIl1 8 .1Ы1Ы'\I, тр..шеuеид.J!lЬ
IILoJ\I il"(JII;,''\1, .J 1 !.lllIl-Ji.J'iI \11,,"1 flk1ЮЧСНИЯ
IIpt"IJ(IJ1.00B31t 01. ....... ".. ос I \Jt.)to...)l '1IIЬt\i зп но" П{'реМ lllюrо тока СОСТ()JlТ
113 BII'! С flj1l111\ JJt I \Aflf\ Щ 1-1 11I)('"tll")р.IЗ}.ЮUlеrо трс\фззное (i31'РЯЖ{'llIIе
НСlt"ШIIК,1 IIIIТ IIIШI " ." 111 Н tl1РЯiht'НJlt' ПОIJЫШt.НI-IOИ Ч.'\СТОТhl, 11 tlПЧ
.1 : : 'II )( I;U: 'A 1, lilЩl...1 _'" II.:tП 'Н)hI.'Шlе ПН8ЫШСlltJоii 'шстотl>t в
II III 'IbClll.1 111 1 \'W'11 (.t}IIII.tr.) 11;!llряn-..еll1fЯ \111](1111 де 1ЯlСИ:
Пtl l1й1ЩШOl rII IJt.l"Ш.1I1.11 11.111\"". non 11.'1 Itl....рt'Ut'РСlшtII:dС (с (1.J.1ЮJlо.'IJlfJIIЫМII вы-
: ; :lbJ IIII ,IIII ;llIо'\.'I\Щ! 11 Iltm 111\lt 1It'11111.'\I 1I'I.1I4(1Ш>СТII DЫХОДIЮП1 11.1ЩННht"-
С.1\11I), IЮЩ.Иt l'I_p..-'IIJ,lI....I,. 1-) 1 «' .;J,"\ХIЮ.IIi[lIII>l\tl1 1JL.i'\:O..'1.IIЬJ:\I11 Ш.IПУ.'ll.o'
IЮ.)I : С: II) I 11;1:) : d::I:r"'" 'I : " ;);:;:" ) I; :II'; ;IC} ' : 1 :: ';I:), ШР)' "IЗC1vT-
..зто u 1\:: : }k; I I;CI I. ОС\1\1 '11110 flpUIle<:t. KI.) I'\I [.1111111 С 0 11tJ- II.IJ XCТYI)!..'II-
1'P II 41Q ;'II: :: "I: 0i ! "",,, I"II:;З: : :I:' ТlЮil. pe,IKTopll..' t>"IKocTtJ(Jn.
llе.!lL> II::С :::; :. :1711 Чl...'ru 11t1Jt1I.'Tt'(la 110 оню еllllЮ к Hпrp}'3Kt: II пар .1-
"e.lь: йt.:l ;т : Ю'I\'IIИН I\t):l.IМ}"lllр)ющ,еit ЭДС с ыtpаЛ"lе.."lЫttJЙ 11 пос..1сдова
18'
с ItC O С :r . I :ЯЛ б п :; ; :: . у которых ИК СВЯ3<ШО 'II60
оrдслено от ЭТlIХ Нслей; , 11 lIt:'заВИСН\1Ы(', }' Которых }.lIК
по числу фаз I-JiJ однофазные и мноrофазные.
6.3. Сравнительная оценка Схем
веитильных преобразователей
llяет е ' Т;е : :I Н (: ХИ: II : Y T: :eт Ст вопреде.
Ilр'IDСД lllн.lМ в C.I аНИЯ I.
OCl108HI>II>II1 IlрI1ЗIIВIШ. оБУСJ10ВЛI1ЩIIOЩIl:\111 lIыбор cxe 1 ВП ДЛя СТnЭ. являются
пrС",ICllа. lIддежносТl, 11 Мlf1lllмаЛЫlOе количt"СТnо ЭJ1СМ{'IПОn сuлоnоь части_
Пrюuессf,l Б nЫПJ1ЯМI17СЛЯХ } ilраn.'JяеI\1ЫХ 11 I:lсулрав..1ЯОIЫХ, cBofiCТBa и метОДЫ
IIX про('кrИРОD.i:lНIIЯ BecLMa 110дроfilЮ ОСDI:ЩеllЫ n JJИТl:рат}'ре по прсобразовате.1ЬНoU
Tt'XIIIII<C. поэтому ЗДесь ОНИ не рассм.ПРIIDi11О1СЯ ОТМе111М ТОЛЫШ, 1.IТ(\ Ilзвестные
Р I ущества предопр('деJЩЛИ НСПОЛЬ3()DаЮlе в СТIlЭ Трf'хфэзных МОСТОВых вн
IIC:lСТUSlщсе Ilрt:мя И3 ПЧ е IICK)CcтneHHoil I\Шlмуташ!еi'l предпочп'нш отдается
flЧfll, т.ак как анн содержат меШ.ШЕ't;: tЮЛIIЧ€СТБо ЭЛЕ'М{'IПОВ СIIЛOl:ЮЙ чаСТ11 If И)lеют
знаЧIП«:ЛЬНО БО.1{'е простые ПIСТ{'МLI )'nр.аплеНIIЯ. ЧeI'll НПЧ Преобр.азов.атеЛII с про.
NеЖУ70 l ШLlМ звенО\! Ilере!'<.lеlflюrо TOl<a из-за С"южное1" I1 J-1еоGХОllIlМОСТИ lIBoflJ-1оrо
прео(iраЗОВЮIIIЯ ч3стоты в систt'lI1.ах тяrОIЮI"О ПРIIВОДЗ Не ПРШ,lеняются Поэтому
в ДClJJЫlейшt'М 113 Бсех ТIIПОD лрео(iраЗОВClтеJJеЙ чзстоты анаЩIЗllРУЮТСЯ TO..1b1<0 ПЧПТ
с uскусствешюii I<ОММ}"ТаШlей и НПЧ С еСт€стпеl-ШОИ IЮ lltIутаuиеIUI.
Так I<ЗК преобраЗClвате..'11 Ч3СТОТЫ ИСnОЛЬ3}ЮТ rл.аБныM 06rазо в СТПЭ, IЮС1рО-
еllНЫХ по C>ieMt' cr ПЧ АД. 1"0 наll(ю.'1t е ПрОС10 реr}"ЛIJроnать нэлряжеНIJе ТЯI"О-
BЬJX Ад посреДСТВО 1 Ilзменения наЛРЯЖ{'НlIЯ cr вне з.ависиt.ЮСТII от типа ПЧ I10310\l}'
пр€о(iразоnатеЛlI Частоты Б СТПЭ вылолняют ФУИКUШО толы\o реr)"ЛИрОВ3НIIЯ ч.ас.
таты тока статора ДВilrате.1еА, Бс,едствне 1.Iero l<aK для ПЧnТ. Tal< "Д.:JЯ НПЧ orra-
IШ'lIIltIся в ОПЮВlЮМ аН3.11130.1 CXC I nреО(iразовзте.'1ен без }лраn.1еШIЯ ВЫJЮДНbl:'l1 на-
пряжеНИ61 за счет са),юrо nЧ.
к .достОИНства\! НПЧ c. eД}"CT отнесПI ОТНОСlIтельную ПРОСТОТУ cxe)lbl СИ;ЮВО(I
части, {то сравните.1ЬНО мачые размеры 11 массу, Однако мзксимадьная выходная
::I T: 1 :;б I: ш:р;о:з . ао8: :};о-:О Н: :I.J ;Ф З::; Т:;:)7:е ;
требуется Прllменять ПЫСОl\очастотные cr ,:i.."IЯ по.выwеняя BepXHero предела ч.ас
то.ты '1..
ПЧПТ Jlllшен укаЗ3t!нorо недост.апш 11 IIa.JeeT бо.,ее ЛрОС1}Ю CllcтeMY упраВ.1е.
IША Зliзчение М.аI<\СШlз.чыюii BbIXO;IHoil частоты ПЧПТ Оl"р.аничено ТОЛЬКО ДllНа)!И.
Ч€CI(НМII пар.а},lетрз!'<.1Н ПlрllСТОрОВ Но двС'нное преобраЗ0ваНllе энерrИlI Быпря.\I.1е.
Hlle Ii IiнверЛI(10ВЗНllе } ве.l1!Чllвает КО.lllчество Э.1еменТОВ СИ.10воii части и тем
с.амы\! раЗ'"I€:РЫ 11 '-ZlССУ Н СНllжает кnд_ Кроме Toro. недостатком nЧПТ является
не06ХОДIIМОСТЬ lk:ло.'Iьзования фИ."1ЫрОВЫХ 11 КОММУТИРУЮЩИХ l\ондеисатороВ значu.
Te..'ьo } еТ таТОЧliоrо опыта СОЗ,1JНliЯ э.'1ектрш,юбн.1еii с ТЯТОВbl)l ПрIJБО.:IФI
nepeMeHItOI"O тока не дает OCHOBaHlIii сде.lать окончаl"е:lьное заК.1ючеИllе о. paЦHoHa.1b
HOCTII ПРII"'еН IIИЯ TOr-О ".']11 шюrо Тllпа ПЧ_ в liастоящее Бреwя проводятся ШНРОЕ<ие
IIСС.1еД(lDi3НИЯ СТПЭ юн, с НПЧ, та" 11 с ПЧПТ_ но.\ ные инвер-
8ыбор 1::\&:,,1 aBTOHO\lllblX tlНвtртороа, В ПЧПТ ЛРIl)!t'няют а я . АИТ (r:r ll
торы тока (АIП, 11 наПРЯjh('НlIЯ (AIIH) .JOCTOIIHCTB лrеоб ЗЗ0ва o ) отс\ ТС'Твие
: Т ; Нф ЬТ нl а :l н:;:J :Р : ;Д;: б:З 1 1 :
: ; O I , J пеf.:: ;: IfБ :не . ::ч:с; СZО :: Б I та;= : еii :
преО{')I\n:ЮDзте.:IЯ с .-\IIT IJе.lОЛ\" ПI!lЮ бо.,ЬWllе лереl-lдПР(l 1ЯРI!О 51 ТОК3 на t!.i.
:)БОД : 1 -\ 'I J -Ш I I\ I r( r; ::ч ; :::: i l:ас ::ч езнк =
50:"""100 [ц 11 -ПРII:\JеIIЯТЬ .дОСТi1IТОЧIIО C.l(J lIble с",е щые ре. 185
r llleHII л.'l:;: .:'. :а;: L :I I I:а - Яl ;!J ПL :: :r I: а : I :I : :I3:: :' 'I, I
P (T; BC; ) : I() IJ' t I ; I::t I ! CJ Ч ;. 1 . lеМt'lllОБ. O lt:II\O
тш :;; If' tJ Быходе АНН ПР I\rllчеСI\l-I t!C ЗtiБIf " от Р('ЖJlf\Ш АД 11 ОI1РСД('11nетсп
пllll } Б ();lн ,, н n :с :t' ; В 'з i.=: : IСl: рa I I: 1 O :: llll )I: lal\CII_
"lз.'lЬ;ОII lfII OC1J()Dlible сж ы АИН. 13 П.1 Р а 11 л е.'1 ь 111>1 '1( \1111 I\Oi\IМУПlру_
ЮЩllii a eH K . э I е llllо;: :оС;: r :I () :. : : I I\:: : n O:' : :IC
: ." bHO IIзrРJ'зке- T. jJ\lle IIHD PTOPbI IlмеюТ Ilt ДtIСТ:JТОЧIIO Ж(' 'П-..уlO ШI(;'ШIIЮI
Х: I ;Т1'пс r] : : : : я Б 3 IНМI дl.Дд :Т) :.II : 1 1 I В}j ;:::
:OCТlI IJ З JfКlювеНlJЯ ЗnТОl<О.I1ебаНIJii n раЛJlеЛl.,ные АИН tli1cro [Jhlло..'lllflЮТ с Д!Ю..
Д<I\Ш, отсекаlOщlt tII l\U IМ)'П1рУJOЩllе KOH;l:etIClITopt>t от Ilflrp) 31\11. Б п О с л с Д о D а
т е л ь н ы >: AIIH К(J:\I IУПlр)"Юlll1lе t\ШlдеIIСi1ТОРId соеДllllены ПОС. l lедоnаП'ЛLНО с
Jfзrррl\ОЙ. что IIСЮlючзет БОЗМО,,",НОСТЬ срыва IНIБ(,РТII ОБаIIllЯ .!ЧН-1 пср('rРУЗI,ах "
KOpOTКlIX З:J\II>!J<'зНIIЯХ П()дuбflые AIIH обладают Ж 'СТI\ОII D1It:lШlеll '\:ap II\T('rIICТIII\oil.
Не.аОСТС!ТhШ; ШJСJI('..'lt1ватеЮ,IIЫХ IIHDepTOp()D. оrр.аНlltllшаЮЩIlJil IIX ПрИI\1снеНIIС в ДIIС!.
паЗ0не частот Нllже 1000 [ll. J1В.1ЯIOТСfl знаЧlпеJ]ЫJЫС размеры IЮММУП!РУЮЩIIХ
КОН;lеIIС:ПОРОП. П о с п е Д О n 8 т е л ь 11 О . пар а л л е л ь н ы е ДИН lIеперспек.
TIIHH::.! дЛЯ СТПЭ IIз за неДОСТЗТКОВ. nрllС)ЩltХ пзраJ]л('лыыы\I 11 последошпеЛЫJЫ'-1
IfHDepTop<'l\!..
АИН IlереЧllс..'IеШIЫХ TIlIIOH БЫIIО:-ШЯIOТ Б ОСЕОnНОМ с ОДlюступеН'lатоii: KO!1II\1YTa
llHtlf JI С k(1:-IIlf'НСiЩII('(( ре.tlКТIIIЗНОЙ МОЩНОСll1 Нdrр)ЗI<II с ПОМОЩЫО КОllденсаторов.
). ЛIIН с БОЗБР Ю\I рt::аJ>:ТИ8НOIi аЮЩIЮСПI H.'IrppKlI чер('з дlloдIIыlt обратныЙ I\IOСТ
II\:" r.ПIШ преЗL!lсетв} ющеil труппы IiнnерТОрОБ Б ЗН ЧllТе ЫlOii мере ОТСУТС1БУIOТ.
1.1. 1\11" 1\(1\1"1\ т'rР\ЮЩllе f...ШI.1Е'IIСЭТUрЫ здесь лре...1.наЗНdЧСllЫ rлаПНЫl\! образом для
nЫh 11("I IIIШ (11)'1 T()PtJD, а fJЕ'<:IЮIIDНЬJe 1"01\11 иаrРУЗt\ll UlIPK}' 'шруют Iежду фаза;'\ш.
T'I';II(' \1111 ЩШI нщотс oJ'J.IЮ 11 ДI:I}'ХС1)пеl-!чаТCJil КОММ)"ТЭLl.I1еli 1I с ОТД('J]еНIiЫllШ {)т
Н.Н ру.ШII h"111t 111..." юР,1\II1 0'111 l'io.1ee IIерСП КТИ8НЫ д..'я IIСПО.rJkЮВЭНliЯ n етпэ.
"t'\1 t1{' JlL,III>1(' IIIIIЫ \ИН. T.\h t\.IK не ТРt'б)Юl nрюtснеllllЯ lIJt."жд.уфазопо(i KOM JYTa
111111. IIrl( t.\. IР"n ю' I\.'lючоше ТllрШ:ТОр<J оБУС. 1 ЮВJ1llБает одновреl'Jl€Нllое БключеНIIС
ТЩ'tl " I , рап 'СНII(' \1O"'\:НТ81\111 БК..'I.ючеЮIЯ 11 ВЫК.'НОЧСНlIЯ ТllplIC"lOpOB
OL}щеСII\.lilt'......"j - - 80 ЩI("\Ii'11II ЗJI\(JНУ. что СО3Д3СТ БОЗ\IOЖIIОСТl., реrУЛIIРО'
: :::JiII;1I'I\flA н .tll (11)1 (crn, 1, ТllЯ1f11Я ТllРIlСТОР"" В теЧ{'l-ше IЮ. Уrl('РllOда БЫ>:ОД-
II i
БО.l''''
[J JJ ..:.
1'1..:1.:1.,-, t:lIIl.... пр,
ВЗ:1II\lноrо
11....\(')/\11\1(' щ
"I'шкенilf! r\ 11 t Iвчеfll:fIIlН 3 ШЛIl1.УДЫ It чаСТОТI,1 II
: :: f ::: ': ;:. ". ч.:;' :: ; :: : : i'; ; i.:'; :: I
penJl:TlJpOU, f1I'I>СТfЛlI )1 III'Ilt\ Н IlI'lb "JI I\I)Т1IР}"ЮЩII\ IЮII.1еllсаТ<I Ю П, 11
П('Ч("ШI A.11IТl'lbHL"' I LI Ip ' ':I() 3,1""11(3 IltРf'I{'i.Ю'lеЩIЯ Тllr!llСТПрCJВ 11 uOCC.
пяст СUЧ1,II{lПЬ tlt'II " IIp 1J<)Д'II,t . ifНЮI 1"ЫDlILl ТlllНlСrtфОI3 JBO. 'ITO 1103130.
TOp.l- DОЧ,Юm.IЮ Т (j 11rl 1. Irl'lt, ",II"() enl.. rMI..l (3Ы'Ш;!.tlt)I.U IЫПрЯЖ€IIIff1 ItHlJO:p
без ;lpll I "Ii IIIIJ.II,;() I<..I:IO' T ::I:;X L' I ltllfl 111'I[){'J.JТopa Прll аDЗрlltll:lЫ'i переrр)Я\,IХ
ВI.lк.;t)... t T :p )t\I,),IIIII OB.3 )'("'"1 Ilt.'IU IICKYCC1 веmюii 1\0:\1\1\ Ti1L1.1II1 11 (Л()l{IU;J
.'l-1JJ ш:ех r.lаШIЫ I;I:I;: I IL ПI)\ . 01.jru е.1ЬНUЩI ЯD."jЯIOТСЯ AIH.J С об'ЩIМ III
<IOlщ.it кош.l) Io..IUlI .1 Р" Б 11 IШ..1lllf11.1уа.IЫIЫМ IIX сык.1ЮЧ Нllе\1 Illщертuры {;
I(O' } IIIРУЮЩ IО )С1"рt "'r еIН .}'I l Я lIюrohраТШ>lМ 3 перlЮl1 IIС110ЛЬ30Ш11 111С \1
РУЮЩII\ I\()H.1 CI ICi.IIOPOB M"H(I ",:;c...It ACI7"'- ЧСfО )СТ<1tЮn,1СIiIIШI МОЩIЮСТЬ 1\0%1\1)111:
l1еЧlllшer 11.БIIмсliыllIйй )'[10' Ыы. 11.1ltEIII;{),тыюе l-\ЫI<.'IЮ'I{'НlI(' ПlрllСIОрОD о6С'С
Н JtОДJI\ЮСТЬ r"IY(jo: f...щ т.II IIЮJit!ых ПУ.1ЬС.3Щlii Dы о,:...юrо li..rnРfJжеНIIЯ.
cr (/j)lCJI08.111B<1C1l1pIIMCHe1iIJC Б rмll :: lт: 71 I 1"о 71 : ар:Д;: IУ
186
") ПnflIIIJJеIJII\fr) \'t.rаIЮlценн}'ю МОЩНОСТl, ТilрlfСrt)РОБ Ii
\IIH с ДH \\. ТУlll:НЧdТllЙ l o:'Iш}таЩlеЙ ю.1t'IОТ
'''''''ТУllбl'I..ншi KU"I IYT.aUII('il бо.'1ес ПО.IН()t'
\: I1 8 фЗЗd"l; tlarp\'3h11 11 OKYТt IБllе IIX
1"Юf'.Jrе.lI>!IЫ,\: тирrll..тоr('''. 'ITO оБССII('ЧIID3t'Т
8/
ОМ
иМ
НМ
ц
"'"
2
I L2
3М
L9 L.
8blXOiJ
Рис. 6 I СХС3.18 IфсобраЗ0ВЗТе.'lЯ частоты СО 3DellO.\I постоянноrо тока:
Ll LJI -lOнооrрЗflНЧJrвающне реакторы
1'IIРУЮЩИХ 1\0J1денсаТОРОБ. tfаЛ"ЧII которых обсспеЧlшает Нa;I,еЖllУЮ 1<0:\1:\1) таЦIlЮ
nlpllCTopOB даЖе ПР.I J\!аЛЫ\ ВХОДНЫХ НаnрнжеНIiЯХ.
T КlI"1 образо'\!, Д.1Я етпэ целесообразно nрllменять АНН с ко:\шенсаЦllеn p aK.
TIIBHOil МОЩНОСТН АД за счет об:щ на энерп!еЙ меА\А)' фаз3NИ н возврата ее в звено
nОСТОЯНноrо TOI< с ПО\1ОЩЬЮ ;шодноrо обраТlюrо моста, с двухступенчатоii еЩ<оСТнui'1
KO\l,\]}'TaLtlle,i. оБЩII\! УСТрОIЪ,:ТВШJ искусствснноЙ К();\I"IУТ,ЩЩI. litiДIIНU..l)''з.1ЬНЫМ
ВL1I("JЮ'I 'НlIС\l ТlIрllсroрОБ 11 вспо\юrате'ЬНЫ\l IIСТОЧНlШО\l IlD..lзаря;щ IШ\l\1}"ТИр}IOЩ111:
конденсаторов Cxe la CI1.'108011 Ч.3С711 ПЧПТ. содержащеro подобныЙ .<\IIН 11 не} r:р.зво
.'jЯС IЫli ВtoJПРЯ'IIIП.1Ь 8/ на шю.:шх ДJ Д6. ПРlJведсна нз рис. 6.1. .<\IIН БЫПo.lfjен
по rРЕ',фазноii !IОСТОБоil o.e\l(' Он еосТUИТ IIЗ Ш1Df'рторноrо \rOCTa lf И. 1J'.I{'ющеrо
шесть r....ы8Ных TllpIICT(1pOD T1 T6. IЮ!lщ)'тнр}ющеrо :\,IOC13 Л \1 на Пlрнсторах
T7 TI2. ПО!IklIO'ШЮШН," ПlрllСТОрОБ Т13 И Т14. IЮМ\JУ1l1иющеrо конденсатора
C 1i . t\(I\I\IУТIIРУЮlllеrо реактора [ к . заря;щоrо моста З\1 на TllpUCTopax T15 T18.
()iip тЮI-" \ю:'::тз О\, н.а .1lюдах lf7 B12_ Заряд'НЫЙ IIIОСТ пшается от ВСПО\lDП1Те.'lЬ-
tЮI"{) IIСТОЧllIIка подзаряда. обеспеЧllВзюшеrD заряд КОНЗ{'liсзтора СК;{О напряжеНlfЯ.
1I.UСТ<Jroчноr.() ДЛЯ НЗ.1t')Ы-I, 111 KO\I"\ ЫЦШI r..'i8BHblX тиристоров IfеззвИСП\fO ОТ B.\O.:t
IЮf{) тЮРЯЖ{'НlIЯ AIIH Вепо\юrатею,ныii IIСТОЧНИК ЛО.13зряжает кондснсаrор Ct4;
: T lt : )\ ;I} : I IH :P I ; ; }е:\ fУI:а;;::I: ие:.о l : :' : leJ1: ::
IIC10'IIIIII\O\J подзаРЯда. 11('1Н.dЧllте'iЬНЗ. Т,Ш как она раСХО.1уется 1I1ШЬ lta IЮ\Шt'НСВ'
UIJЮ aK11i1JHbJ\ Jllчсрl> 13 I\OHrype J"t)\I\I\'таUПII
ПV_1Ь% ЦI :О lп е: О lе I :; { f:.ОРком с Hп;::K :: ::Р 1:18 дН :
IliIЗЫI'\: 3118ЧЕ'НlIЯХ E'ro ЫIЭ.I>QJlщпены МОШIЮСТII. З.3ШИТЫ ОТ lТереН3fJря:жеtllll', 11 ком.
пеIIС б :: :' II :() :' Р: I ; j : н:::Б:Р фаЗН(Jе !lЗfJРЯ)/\ :
Р} е"юп ЧЗ..:ТОТbJ (1('ущеСТБ.1яеТСJ:l IIIIБ РТСIРIIЫ\l ЮС:Ш'IЛЙ6РпТ о :очно W("O.....'I
: : , ,и::I :: :lr Ос ; "л <Jз I Н ТО;:зкrIiВ'НОЙ Р ЭIJерrней IТPOIlO,O;III T
TO.'IbI<O :'I€ЖД) t."ro ф.l.:l'3\11'.
187
и,. f,
Pllc. б 2. Н}.'lt"В3Я (а) и ЮСТОБЭЯ (I J схе':.lbI преобразоввте.1Я частоты с непосредст-
BCilHi"l1t СВЯ3t,Ю
ПР(IН}''зНТЕ'lЬНО r'laBlible тирисruрн (JЫI''''II)Ч IЮТСЯ IЮ\IМ}Тllрующеll ПСПЫО
"; T :3 lя u: а 1 ; . . :()J H :;;с I::87СI ОЦ: II : :
LBOh l : CJi' Бык.ll< N-Ш(1 r 1.a8PI.l), ПIРИL TOpOU ОПр Д€ЛИСlСЯ nJlOrpd)I\I \
pa OTЫ ТИрlllТОрU8 J7 TJ4, 111 Iчеред! I П Н"Д '1,:t()ЩИ'l: npt: fI;JrIlT€ IЫЮ З р I i\lа
:Ь ас ; :: о И ,, ';;'c; ;::';[' ' " ' ,. r:: : p ;) . 2: :i"' )'r: e",,
pery r;;: JjOC;:I :t \lC r: p: I I P ltL :I E : L' I n ll: ;I;::i::'h rll r;: ;l.
инн Н<ШРЯЖ(>}JИН С ПО\ЮЩI,Ю 1111 ПН Jlf\,:'JflЮТСJl DОdМОЖНО('ТI Iкп()ль ошtlШЯ дЛЯ 11II; r.
тора.1J1)БОlот"па.llеЗ8IШ{"lI"'ОСIЬ т .1 [\ыХо;.шоru tнтРИЖt'ШШ ОТ 1'I),("I,]lюrО.1.U1 r .эз
П j е. J: : Я;lР ';) IJd : :. { I I1 Ркrlд'j Сlt\ и: :,тr :: I ; ! ;ЛL I е.
Шi nРССj(jразосэтеЛFl. Кроме l(lro. IIППIi IlреП JкrБ}t'l р БОlе rlp('{I()pa30Ca1 ,
с рt:I<УП Р2(щей ЭII(РПIII п lJСТОЧllИК шп.шш]. ПОЭ70 1У 'ИЯ ш.ШЛIIТ}Дtюrо rery r; lii
,j" I j : ;: Ы' ;J ":' И : 1 :i Ь р: I::::" : :I::л I, ;: Р:,, '>'I."' ::
РerУЛIIРОI:!(!ние I-iапряжения с IЮ Ю[JН.Ю ItHcepl0p.1 I1pll ()ДII(Jflfl('''II.IIIЮ УПР311ра
Шllj Ij<JСТО1(оЙ СНЯЗВНО со с.'I.(JЖlюft проrРсl\l"Юli П{'р{'I{.IJ:!UЧСНIIЯ Тllрш.:ТОрО8 IНшеРТl1 .
IBB
:' Z;: оr НОре : J::I Я Л(lli ) в (:l i.2)1 П ёi О КО'"''''утэцяеn. В c.:t tlзе
::; о :: : о:: р е n .п :х: :э ; е: СТ I : Сч: эт:fJ ": ::
W:ДМ r :I ::I :I[l li ек; м: ():: И :Л Ь{ Рэ:: ; ф :'ц 1 o;.
Л1JТУДНOI..О ре УЛJ1РОВЩIIIЯ; ЭТН СПОС бы обеслеtшвают : : НЮ СЯ lIедо;-тэТlЩ а,ln
'I Ы Т:JlЫя ОдJюrо IlапряжеНIIЯ или ТОКа. ПрИr.l lIение ев hC!fe ' ; 1 :
раl!И Н I 7М я: : :ЗО : : :е:; Т:ТЬ:Jп-ЭП ф : хф:: ' схе а nче
таК каК оБЫЧIJO ИСЛОЛЬ3УЮТCfl трехфазные cr и АД. '
прос:::"' сr:cJ;е :IЛ : j:::; я О ч: ле;Оfн H B IT o : ii СХ(з ,в ;л : й)а),с :
(рllс.б.2, 6). и несколько БOJJсе DЫСОКIIЙ КОЭффlщиент МОЩ1юеТII. Нулевые схемы I'ме.
;з ;': r 01 К:;а:I С4J :Ы!Д Jla :e = :I : ф: р)сr p:;
ОДlювремешю коммутируемые ТИрl1СТОрЫ, СООТВС'1С7ВУЮЩllе различным фазам Э..'lект-
РОДВllrюе.'IЯ. В этом CJIучае трехфазныЙ МОСТОВОЙ Н пч со стороны наrрузки МОЖi!О
рассматривать как три однофазных I1реобраЗОВЭТeJIЯ. ЕCJJИ Н ПЧ выпшшен по нуле-
воЙ схеме. фазы АД соединяются в потеlluиалыю связанную систему.
Мост?вые схемы ()беспечиваЮ'f более ВЫСОКУЮ частоту ОСIЮВНОЙ rармоническоn'
пульсаu.ии Быходноrо наПРЯЖ('IЩЯ преобразовэтеля IJ симметричную форму кривоi\
тока cr, в леДСТБие чеrо Jlсключается nодмаrНJlчиваиие rенераторэ постоянной СО-
ставляющеll тона. При ОДIЮ J и том же l-1апряжеНШi cr 11 одинаlЮБЫХ ПО классу 11 До..
ПУС1llМОМУ ТО1(У тиристорах мостовая схема по cpaBJ-IеНI1Ю с нулевой дае1 БО31.ЮЖа
Iюсть увеличить фазный ток АД в 1,73 раза. повысJ.l1ь содержание основной rapMO-
иическоЙ в ВЫХОДНОМ нэnряжеlfJ1I1 фазы НПЧ в 1,27 раза 11 HeCKo."i.bI<O УЛУЧШJПь
использование rl1рИС10рОВ. Разделыюе питаНllе фаз :теКТРОДВllrателя 01 нпч
с мостовоЙ схем()и позволяет реализовать ДО 60 70 00 МОЩНОСТИ АД, ксrда о.дна
фаза преобраЗОВ8теля выiiдеl из стрсж. Мостовая схема оl'5еслеЧliвает в два раза
большую выходную IОЩНОСТЬ. qe f нулевая.
КОН кретный выбор тоЙ 111Ш иноit t::Xt'Mbl Н ПЧ олреде.1Яе1СЯ возможностью ИСl<.'iЮ'
ченltЯ последовате.']ьноrо или пара,'1лельноrо соединения ТИрllСТОрОВ в п..1еqе пре
обраЗ0взтеJJЯ и заВИСllТ в ОСНОВНОМ от ero мощНОСТИ.
В Н ПЧ применяют rnЭВНЫ\l ооразом схемы СII:ювоii части с встречио.пэра.lJ1е.1Ь
ны" ВК..lючение"l вентильных rpynn. Для TaKllX преобразователей испо.lЬ3}"ЮТ COIJ
местное 11 раЗДeJIьное ) прав;,ешtе ТllрIIСТОр3:МИ. Прll соа"естном УПРЭВ,1ении в течение
каждою полупериода выходноrо напряжения ТllрИcrоры о;щ й из ПрОПlВовl<.'iЮ
Ч€нных rpynn фазы Н ПЧ работают в выпря}.штелыtOм, 3: друrои rруппы в инвер
ТОР.Ю'-I режиме. Частота CJIfдования управляющих Jlмлу...1ЬСОВ определяется чвпотон
напря..кеНIfЯ u ЧIIСЛОМ фаз ИСТОЧНllка ПIlТЗIiIIЯ. а uик:шчность перепода rp}nn 113 re-
ЖII:'lIi'1 в реЖШI требуемоЙ выходноЙ частотоii тока статора Ад.
npt;:II I} ществаМII cOBMeCTHoro управления ЯВЛJ\ЮТСЯ отсутствие реЖIf"lа npe--
IIC :xT :eO : T iHT I ::O e , в к P ; finP:lo : aa;. :;K tl e :; I ;
ВЫПРЯМIfТ JIьноrо реЖШ,IЗ К IIнверториmlУ, J<or a осуществляется раб .а и :: :A
ку с люБЫ\1 коэффициеНТО"1 r.lоЩНОСТlI. Однако "lrHOBefJHbIe З1Шl,lен I не.м OH . е
BCHTII.'.IbHblX rpynn ТЗfюrо Н ПЧ раЗ.']III,1НЫ,,, DC.'ie.lCTBlle чеrо H и юсть a
МIIН}'Я наrрузку, протекает УРЗВНltТе.'1ЬНЫИ ток. что ВЫ {пде б овзте.'Iя ПО
НОЕК!! rокооrраНИ1J:IIIШЮЩII\: реакторов. 11 СНllжается ПР: Ч I а лuтаfl Я
;плii npll'lIIl1(' rpe(j} rOi ) 1J('1I1Ч"В:ПЬ УСТ3ИОВ.l€НН}Ю "ющность IIС
СIШ:\рuннOIО ('енераТО"ра. ЗВ1яющие 11 1Л).1ЬСЫ в т чt'Нllе
При РёiЗдеЛЫЮ 1 )'лравдеШIII ТI1Рl1сторзз.1II )ЛР . Т' r пп)' TllpllCIOpbl KOTO
ЛQ.lI) пеРllода БЫХОДlIоrо наПрЯЖСНIIЯ подают TO.lbKO на ) б ет торзя rр)'ЛlТ3 ТlI
poii проводят ток, В 7еЧ€Нllе след)'ющеrо полупеРIЮДВ Е;НОil rр)'лпЫ If ВК,lючеlfllt"Я
Pllc or.OB. а первая ОТl\.'.IЮ",Iветс!.'. L\\ежду OTK.'J e(' blii bpe"letlC'-1 Восtт3Н lВ1('НИЯ
Лр}rOlI ДО.'lЖСН быть вреJ.lеююu IIIlтервал, опр ы 06)'слов.'.шВ.1t"'тr:я топыю rO
аПIlР::JЮЩIIХ своilств ТIIРИСТОРОD. ТОК через ТlIРIIС iцестаЛ('НJIЯ р8Jде.1ыюr()) npa[J
1\СЛт АД, ураВШlте.'IЬные ТОЮI 01.СУТСТВ)'ЮТ' Д;; НI1Ч т е. в CIICТ('1.I{' }пр.Ш.1'-'IIIIЯ
...lеЩIЯ необходимо контролировать "IOКlI в rpy' Itj9
рмерэзова те1е \J .. ; р Й--:: I : ' р с ао . :C : IO-
:: ; f.°:;:;e e O lr;;T ; уВу , {: I е еП ОТ Б : I Иn Ч :
Н}'lЬ. Н;а"lIчне ;J.ЭТЧJl:v.t ёОIl'-lесТJJое } np B.1eIНIC. Н надежнаJj работа даТЧIIJ<3
II:! :;' П;; ::: J.I ti Kopcrrl<O:\IY SВ"IЫJ<:3.НIПО. 701\ I\OTOpOro urраШIЧJJlМсТся JI UI:
С()nfl(1tl1в.1еIJJI М e..'ibHbIM )'праВЛt'lil,('М [llplJCT p M 1 П ОI ШШНiJIЮЧt'Н"ЫХ I"Р)'пп
Н п I С;: 1 с.l Жllе \. о :е e rb ::T::;I C : K яОD Е I : О%;I :;:I Q,
WIIX ре.1КТ t эlt lpf с'ЮВlll1 надежноil работы даТЧIIIЮD 11}.1IЯ lС1Н3. о-
РJ\lJД-1Я Ыбраlf r ixeMbI СllЛОВOIi чаСТJI Ilрео(iра3 БатеJl 11 з?дыныыx J1apCJI\1eтp08
, ' H Мlпуда l3ы:!\о.!ttЮro наПрЯЖС'НlIЯ 11 фUрМi1 ero I\PII OII ()uYC.'lOIJJlCllbI Э.ш().
: i :З\lt'Н{"Нltя уrЛll ВI\.'IЮЧЕ'ншr 71IfJIIС"ЮРОВ в течt'tlП 110J1) rJt:r,IIОД . ( аПрrlжеIIIIЯ на
ЫХ т т ; r п :н е= ::Зi "нзС ll /C 1 )п r.I Ж :I . : J:IJ
; II I;:'::: e I: On 1 T I ,O ::: :X д; ;: : . °K r; 2; :.: fc Ф :: r
СIЮn З,ШК с отр,шаП>,lJыюrо 1'1:1 пО.JJОЖllте:lЫLЫII, CII1.:7(':\13 УnрlШЛЕ'НШJ СОЗДает IIМПУЛЬС.
ВIi:JючаЮЩIIII LООfветСТD}ЮЩIIi1 ТllpllC"fOP. u ._
J\IV.l.V11IР}'ЮЩЕ'е шшряжеJШ€ :\IШIi:€Т Бы1ъ С'i)'пенчатон, 'Jpe) 10ЛЫЮII. СUМ1\IеТрIIЧ'
IJОЙ. СllJiУСОIIДaJIl>НОЙ 11 прямо}'rОЛl>lюil d-OP:\II>I. li МОД.УЛllруемое НВnрЯ>hЕ'lше CIIHY
соlшалыiмM 1I.lJJI Пllлообразным.
)lro.'l вк.'IЮЧЕ'Нltя 'шристоров изм('ннется в 'П:Ч€Юlе полупер"ода DЫХОДноrо 11;][1-
ряжеНllЯ преобра30ВlIтt"JlЯ, 7l11i. же JШК 11 МОДУЛllрующее шшряжеlШ€, но npll прямо..
yrO.тIbHOM н.aripяжеЮIII уrол ВI(ЛЮlfеllJIЯ II€lIзi\lеllныII. Поэто},)}' 4'ор....а КРIlВОЙ Вi.>I:\од-
Horo наПРЯЖ('НlIЯ Нl1Ч ('Il'IЛРЯ}hсtIIIЯ ЛIп<ll-i1IЯ ЭJ]('КЧЮ;l.БllrаН'JJЯ). з.аВIIОlщая ОТ )TJla
Вк.lЮ'lЕ'НIIЯ П!РIIС'1ОрС\Б. O(i,CJJQB.:J€lia ор\юj1 МОДУJJIIР}lllщеrо IшnряжеНIIЯ.
ЗаlЮН IfЗМt'IIt'НШI ) ("1а Щ(...IJЮ'l('НlIП ТllpllC"lOpOB до.пl ен быть выбран TBJ<lIM сбра.
30\1, ЧТ(1бы ()(iffпечtПЬ H.aII{'O.'lI>IU) IU 8МП.'1IIТ).'1У OCHOCHOIi rap 101II11f€CKOiJ вы>"одноrо
иt1l1lн!жеВIIЯ НПЧ. "IIШII),tа<'IЫj(\ C(I.:!ep>h.lIJJIIf> БЫ('ЩIIХ r.арМОНllчеСКltх. OTCYTCTBlle
r.ар\JOIШlfССI\l( . t\paTllbJ \: rpeM. fI::1JI\leHbUlee fI3Metl€HJI(' rарlllОJIII1J.Е'Сlюrо состава
ВЫХОДНОI{' JrаПрЯik.Е'НlIЯ nреuбразоваП'lП "Рll IlзыеНI:"НlllJ ('ru частоты It t.111Н11t.ы.'Ib-
"\"Ю заrр}JКУ cr r<'КIIliщы),t ТОIШ),I. AJ-l.а.'11f31IР}П п('реЧИСJI€нные 4;оРМЫ t\рIIБОЙ
NО.'1)'.lI11ЧIOlJlсrо tl3rlIН1Ж{'IIIIЯ, NUЖНО (ДС.'lать С.'1е;i\I()ЩJlе IЗЫБОДЫ нез.аШICII).lО
ОТ фОрJ.iЫ ....Ршюr\ ).1\ шр I ro I:I3ПрЯ)l<..lt'ШIЯ 1) Н3116о.'Iьшая li\lшlltт}'да О(НОDI1ОЙ
rаР,"1ОIIII'J{Н,>ОЙ Ш"''-ОЗII n Н<ШРЯЖf>ШIЯ Н 11Ч j:Щ'('Т место IЗ случае npSlMo}'rOJlb"OfO
"ЮД.\ЛJIIIНUlllffll ШШI А\(I!IIЛ npll ПI \:()11:" К ЧJ"ШluеJIДС','I,IЮldl 4'орме KpllBOii II':ШР .
}hеНШI 11" а:'\III.lItТ}'.l, ("\СШ)DII(\II r"lJ1 ОНlI'l('СJЮJf }N€Ш,Ш.dется. а npll 7ре)rо.'JЬtЮII
форм!' Д('С11IПIt7 \011'1"" ::.., I ).111 rlРЩ''''JJ \![,J),111 с 70ЧЫI зрt'ния со.зer>!\iiI-IlfЯ
IIЪ!СШft'\ r.-JJ!lЮНII',С'СI(Н-': l l(lrlfl ll'''\ , ,'IA3.J.II,Шlfl. траП\..I'(.IIД .'1ЫlllЯ 11 Трt.Уfl 1 лt,Н3f1
фОfl:\1Ы крпвоl'I наПРSJ}f\t"'111IJ1 IJ I]pfl о.'1ЫI;JЯ Ч11Р\I<1 сб) СJ)lJБ.,1I1ШIе7 ЗJШIIIIТt'ЛI\liЫI L
ПрОU\':lIl r"Р:l.Юlllltit-\lI.Il\: l'p PI,I\ JI 1\(IM1411 БЫХ{l"lJЮI' ЩJЛрЯЖСIII1J1 НПЧ;
з. ш. tI,.е:\ С.'I} чаJ!"'\ \1t'1 IfI I 110 пrнн.юуrОЛЫЮJ\lУ 3<J1\.'IIY,
cr З(JIlI'_'IIIIIТ(' 'JЫ1(1 р\>I 10! I "'М.М ,'IH', 11f'IIНIIJ\lая IЮ DtIII!\l::11-11tС
СОИ.'ЩСРIIЩХ ТЬ I>ЮЩНi".1С111 '1., 1 "(Т l' 1t.IJ lJ.1Я СТIlЭ 1>,Cl.:bMa DriЖllыt.l) 1.Ш
1',3" fJl'l\ 11/PUH IHII\ r' I I\ '1Е R 1'1-'11' 'lt '1 D 8 lt:':<:IIItt' 111 1\'Пf'рIIQЛll Dы\:ОДIIOIО
; >k ; : Яр: , I. IlfJll.....1"'.1 ... \ 1. IR"I.I liю Hl;J СДIШI"2 4чlЗ :-'I€ .ду шшрЯЖСI111('М 1I
ш('rоВн ( U!l'''' Лрl1l1Я '.,-- (''{14I1 10 I"tlll, (1 1(1\1, 1\31 ;j}l t1(lP:l.I,1 l<iрIllЮЛ ...о.!t),:lllr Ю'
ПЧ л.1 ::: ' I :, a 11'3;c I\T ;)W ;' I : ' -;:' I f rl::It; : "Iе; : I I : I I I
H ;; ::(I: :eT.I> ; (I \;% f1 :.1:; ,. I;:r:I!II : J: :,:I.::II: . g:: 11f 1P : ' Cl II ) :O\ :
:;t_ l' 0\11111 БI..!).(J:If fI(Jlt(() 3ШJ.П"'fI }ПiltЮII."lt:11 IIЛJТр rllр:<.юtlll'l€СI\IIХ. p llll>1
МОЙ }'lIр ь,,:и :З п ,:\ l Щ ТС T :' 'e;n"';:rJ; I ' p r)t I; ;1 1 ч:е ;! :II IIC:=_
рlК:1С!рИJ .
зуВыбпр HMnY.!lЬCHblX nрПJбрiВО8d.ТI:J\еи IIОС10ЯtIНоrо НilllряжеНJlЯ. В СТnЭ
аIIIIJ II'::;О; :р т .С:::: ЯТ :;I : O :::C:II : : I ll \ ; I :i ,e;
190
ffl :' t с ш\:1 ;: r С;е("; и ::::ЫМ ПрllЧllнам). ПОЭ-Щ IУ еДhtlСl'Rftlll0
S1i r ЯmIМ : :;ТС С ФI II: ; М ч: п : ::!{I :: JI:НI 3 'Ы:О; = ;: I ; :
IЫрl:lме1"рОIll УIJРiшлеlIIIЯ. КО:ilффltUllЕ'НТ ЭSIЮJlНСIiI1Я [см. (6.113)1. ()Н ИЯв'lЯС,СIJ
rде '11 ДJlJiте.rJ.ЬНОСТЬ (Шl-JрllНа) ЛI J':;;;У И "':. """т'и ' J (6.1'
ШIII преобразОD8теЛSI. . t( t( Пt'рllO;J. 11 частота KO\l I}'Ta
JI3"1(> I ::I UIII; T O 0 : ::fI JlllT )c:: ell;ll с sfС}r еСТDJ1яеТСJi rЮСР АС"IБ<»'1
perYJ.llpOn lillll (ЧIIР) lи == consl nepCfll€l1tll,If1;11 яются l1еР lо;а Т :Ю lif11П}JlЬСl1 I
111111 Прll IIIl1рОТII 'Чi1СТОТIЮМ рсrУЛl1lютlИIШ (ШЧР) ОllIЮIJР !IIеJJ110 IIз ::ю ),li, =:
e c c C:II:ii ":: ;:ДЬ :ЗfI I)j:Н vl r , 1:;:0 O 1 c;:a 1< \J :I I;eM :::;J:t :U I ):
i: д:; I II: ы ОО : I I,II:с:: ж; р: :;::ст ь:rЭJ{ 'e lli : H T: ::
11з rpex переЧJJСЛСJJliЫХ методов реrУJ11IРОВ<lНИЯ Ш,!XUДJJОIО нсшря>nеНIIJI IIП ПН
Ч Щ(' Bcero IJllмеltЯЮТ ШР. ДЛSI KOToporo D наибольшей степеНlI прояВJIЯЮТся ДОСТО-
IЩСТn.J ДIl0':Рf'flfЫХ СПОСО ОБ УПр Шления уrЛОВOJ1 СКоростыо тзд. Kpo\le Toro
ИСIЮЛЬ30n"Нlllе П СТ(JЯННOII 'laCTOTH Iюммуташщ облершет }СJЮIШЯ раооты (1 подав:
пСllIIЯ пупьсаU IIИ , повышает ТОЧIIОСТЬ расчета ОС110DIЩ.х УЗЛ()Б преобразовате.1Я,
ВJ\J1IОЧ8IОщt..'"rо '"II8ЧIIТЕ'.'IЬJJсе IЮJ1ичесТDО JJeaKТliБHblX ЭJIемеI-lТОВ.
(3 отпИЧII{' от ШР при Чi1':ТОТЩ) ИМПУЛЬСIi(JМ реrулироваН1!11 "'lrnll lалыюе Зllа.
чеllие коэфq)IIUI' liта заполнения AIi Id1Ifi. соответствующ е МИНИМIIJ1ьноil частоте
: мr:а Х I З Т;М :t: ь н аl<к }, :и О я;. ' : :.=
МОСlЫО оrраllllЧНТЬ зону npepblDl1t'TblX ТОl\08 1I ПУ!lLсашш требует )веЛI!чеНI1J1 Р<iЗме-
ров '1 lao.:LэI реЮПIIDНЫХ э.'1емеJJТОD. ОДНВJЮ в преобраЗ0ватеlЮ': с lJJIP CJl.Chlbl СII .Ю
ООН чаСТI) и упраnлеlШЯ MOr}"f быть более ПРОСТЫМII, чем С ШР, ес,,111, наПрllмер,ДДЯ
ОТl\лючеНJifl rлаnиых тиристоров Прl-Iменять не)'праВЛfl мые 1<О.'Jебате.1Ыlые I\ОНТ ры_
ННОI да это преlfм)'щеСТDО ЧИР оказывается решаЮЩII\I.
IIзвеСТlIО I\IНОir.С\:'ТБО схем CH.'JODOII части I1Л ПН_ ЭЛJ ПрЕобраЗОБЗIеЛIJ ОIЛИI.J.I(,Т-
ся приняты.., ПРШЩIШО f формироnаНllЯ БЫХО.lНоrо неПрШК€Н1IЯ (О;J.ИОПОЛЯРIОfО
IIJIII дпу:кполярноrо) 11 способо:'>! реr)llllрования ero среднеrо значення. O.1tlal<O Ile
менее важным отличительны'\! nplJ3Hal\UM JlDJlяется способ КО:lШ}'IёЩШt тока. T. .
Ш<J1ючения 11 БЫК 11Очеш,я тэд. Очевидно. ЧТО этот способ определяется прежде BcefO
ТНПО\I Yl1paBJ1J!OlbIX BeHTIfJ1el\ на которых Быпо.1JJ€на силовая QaCTb преебразова-
ТЕ"Iя. IlnnH с лодностью )'праn.rrяемыми ПOJl}nрОВОДНШ<ОВЫ),IИ веНТИЛЯ JII по pflj()
Iюкзэаrе.qеll существенно ОТЛl)чаются от преобразователеi'i H обычных ТI1РИСl0рах
ОДlfако n настоящее Е1ре"IЯ по;шостью упр.авляе:\ ых веНТllлеи с napal.!e1p \III. (I.ют.
nеТСТВ\ЮЩш.'II МОЩНОСТЯ:l.I тэд электромобlf.qеЙ. JleT. Поэтому здесь раСС:'>lаТрIIВaIOТСЯ
(jППБ л: r;I I :е C :: H::X o I I :O; c hanH в liepeBepClIBH \t вариО!"Т
(С ОдlЮПО."lЯРНЫI'.III l(;I.шульса"JII вЫХО';ШОI"О напряжения) БЫПО.1.НЯЮТ по CXE"le с O.lНlIJ.1
: : . :3( :;'x : i: : :' ; I ;""lЬ Э п И ; ов ii в ci:' : C::
)ЫЩ ::Т: кСI : II : С1 hа Шi ;gJ :е : o e I "lJI п) :
ток" Э.'1еКТРОДlшrате.'1}1 при OДnJJ8KOBOM 1<0000нциеllте Э<JJЮ. ЦНН тока (115\.С'ЮБ;JИ-
чем Б JJереБерСIIШЮ\J преобраЗОБателе. "З аЧ J]ЬJJыеоб : аяtюря 13.3 Tali, ;.pIJ
В31ОТ существеШlые потери в TllptlCТOpax I1Л '1 В .q <Jt'НИf' В TllpllcTClpax Про!'ВЫ
ОДllнакOIЮМ КОЭффlЩIIt'нте заполнеНlIJ1 потер н lIa ПЕ'реli t'lэа об JБочШэlе (\Отер"
I т:g lя вэ.. : :; ::;: яи ос : ;е;llд:а Н РСБ РСfI;НО 1 npeoop.J30I3l1-
теле хDУ:: :Р Н :: -lIчеСКllе ПОhззате.1JН CIIC: : :D% ;:fl J II; :
оrраНllЧlIвают npllMeHeltlle ЭТIIJ\ преоб ЗО 1 П):С)j 11 ре.1еi'tlю.I«(1tlта'ПОРII I\Ш (Н.
:: ii ' : ; а е U :I.Н: оэ NB: : П ; : ; :. и:.1: :rв nlfittO
дЛЯ СТПЭ должен ПрОllЗDОДllТЬСЯ в проце..:с 191
требоваНIТП. nрезъЯ:: = J:стпэ ОНКР('ПЮМУ КJI€!ССУ 9лектромо6l1ЛЯ. IJ технико_
экоtf:liп С; :вз ::з; ю ДIi ::: ТОI к Т : : ,:ЛJ е .и.ln
::. Ю:: I ТО С1 Р<3 РI 10Р С ;сяВС;::: : IJ: :б:IТ I ОР [] c.
через HeJ\OTop e вре ,я ия ВЫХОДнЫМ напряжением IIППН с одноступенчвтоii I\OM j :
чаf'ТС . 'JЯ ) прввдеНСТОТНО'IIМПУJ1l..сное реf1lJ1нров,зн},е. ПРJlСУЩllе ему Ilедос'r.i3ТКН
'1 ШllеI1 ПрllменяЮТ B<3HIIf' T3KIIX преобраэовзтелеll_
оrрпБ : : И Н :ПI:I :л ;:;н: и хс;% н ; ре;
I(Оlll.ТJт.аUI:iiвс; .а е ьных TlipltCTOpUB В оnределеНlJые MOMe.llTbI Bpell ellll. '] ТОК
H r b TflP1fCTO?.a а я =хО:дн: : ;; Ве : : Язаli:ч; О; Ош"р: =:[I:1 й СТ(JР.
3.3ec B, ;I HH }рП IIС ОРIЮ--{'МI\ОСТI-юii КОМlIIУТCJШlеii Iюндснсатар заряжается 'If'рез
: OPB Т;е ' ::: ;"Хl. =: о :; fЗ ;::у а : :у П::оО
.шкать зн.ачJпелыlеe перенвпряжеНIiЯ fJ.a ПО:iуnРОВОДIIIII<ОВЫ>i ПРllбор х, Трвнсфор_
т ': : i U1I )'Тjl д р у з: а I II : I II\:л l(с Н э
ЯВ:.iяется емкостная КОIll1\l)'таUJfЯ с колебательными uеПЯМl1 лерезаряда коммутирую_
щеrо в 1< ;: : =Телях с пара.:lлельноii коммутаШlеi'1 Ill\шуJ1ЬСН.ая IЮIllf.JУПIРУЮЩ.ая
эде вводится парашIе..1ыIo ВЫКJlючаемом}' тиристору или параллельно наrрузке.
Форма ШIПУЛЬСОВ Bыодносоo lIапряжеlШЯ таких ИППН заВИСIIТ от структуры и
пвра..етров IЮМlII}Тlfр}ЮIДIП{ ueneil. Ta форма отлича ся от прямс:уrолыIйй BHe .
IIlle хараюеРllСТШ<lf преобразоватепеll с параллеЛЬНОl1 ROMlol)'TaUJJell имеют неЛllнеи-
IЮСТЬ и недостаТОЧI'УЮ жесткость, у HltX СР Вl-IlIтелыю IНtзкая Возможная частота
IЮ IМПВIШИ Дlfалззон реrУЛllрования среднеrо значения Быходноrо налряжЕ'НИЯ
здесЬ.ОfраНИЧЕ'IJ СНlIЗ}' IJ сверху 11 заВ11С11Т от Быбранноii частоты коммуташш ИППН
с параллельноii I<ОЩIУТСЩllеfi реl<оменд} IOтся для неревероlВИЫХ схем, так как ре-
BepCllBIJble преоБР З(lI3 Т{,';1I1 11"lt.'107 СnШI\ные системы }'Пр ВJJеНIIЯ ВЫПОЛliЯЮТ 111<
С заВИСИ IЫ"ltI },'llК. у 1\0TUpbIX КОНТ} Р заряда КОММ)'Тltpующеrо конденсатора обра.
3}t'тся nrll БIi:IЮчf'ННН rJl<l.BHOI"O ТJlрИСТОрt'l
В преооразОш!ТI....iJя)( с ПО(" '1еД(1вэтельноii К(1ммутаиllей импульсную RОММУТИ-
Р}ющую эде вводят последова7еJlЫЮ с выключаемым rnaBHbIM тиристором ВЫПoJJ.
НЯIOТ ИХ с незаВlfСlf IЫll1И )< И К. в которы}; ИЛИ1'}" Р заряда КОI\IМУТИРУЮШЕ'rо конден.
саторС! образуется npJ1 DtШЮЧЕ'НIIII Д()ПОJJНlпеЛЫЮI"О Tl1pUCTOpa Форма I1МПУЛЬСОВ
БЫХодноrо liаПрf1>11.еЮiЯ н ero среднее значеНllе мало зависят от параметров коммути.
РУЮЩfIJ: цепеir. Но в cOCТCIВ этих щ'пеil В1<ОДЯТ реакторы IJЛИ трансформаторы. что
ЯВ.'Jяется с}щественныru недостаТI<О\' IIПЛН с последов пельноil КОММУ7аUIIеи
НедостаТКl1 прео(iразов.атеJJеi't с пар.JЛ1еJJыюil IЮММУlаuией в ЭНClчителыюй
стеПЕ'НJI УСТр<'!НflЮТСЯ пр" }Сl<ореНlШ npOllecca Лf рt'З flЯД<:l I<оммутируюшеrо конден-
сатора посредсwо", ДОП(JJ1НИТ('льноil Itели ut-.JlЮЧi:lЮlllf Й( я ПРll ВЫКJJючеНl1I-1 rЛC'lвноrо
тиристора. IlanpllMep E'fV ШУtlТlfJЮН8ннем ПVСJJ('доватеJJЬНО С()t>Пllненными ТlIРIIПОРОМ
I1 реаl<ТОрОМ.
Если по МОЩНОС111 тэд треб}еlСЯ нt>t'КО,lLtю лаРitJJлеJlЬНЫ1< иепей тириСТОРОВ,
то ПрfJ ЧВСТОТНО.Jlмл}..ll,СНОМ fI('f}.'IIIPOB<'IHIIII Ilt'Лf:с{юGр;:lЗJЮ ИСПОJ!ь3013аТI: Мtlоrоф з.
Ii)'Ю схем)' преобразов.атеJIЯ 4HCJlV lHrl:lcт()pOE 11 f!1(IШНОСТЬ зл€ментОfl КОММ}'lНРУЮ.
щtПI I<QlJTypa. Б Ч;.tстностн IЮЛНЧI'С1Б1' I<()НД НСВl0рОБ IJ одно Н МНОJ"оф зн()ii схемах,
:К :V Д:=;т: О.п) ь : : О II : !:: В:: :ае Р ;;Л I> =
Ф ::LТ I'f1 JТ : :а:и эrt ЭтоТ в л: R !е тz rас JJ:С I е::ТП :;: I H
Dbl]юдноrо фИJJЬТрОВ ИПllН
ПРI1 заданном наЧЗJlЫЮМ Токе тэд в т-фэзноii схеМе З:'ШJJllтуда ИМПУJlЬСОВ
:all; :H: e, а их ШJlрииа во Столько же раз больше Поэтому еСЛl1 пуск тэд
нат и ЛО1реfj;; О: I : О;:: : :Уч ; f:КI< :: то в т-фазном nреобрё3ЗО-
НМП}'JI с э:а ;:gр; : ел еJl т : r : е : ОС;П ш :: =rУ I
192
: ; :Ь::: ':T ' I f.Я:;I I : 1 ' :Ii\: : ; ,: :: () :з . (> : :I;:
; З ;.} E M" : (): A':l}li n I ' ::: f'; I . 2?PO I. }'СI\ОРЯЮUШМ 11Рnl\НС
6.4. Преобрсвоваlели l.JaCIUIbI
со звеном Постоянноrо тока
rНРМ )lfичес.кий с(]став 8ыходноrо напряж.ения ПЧПТ. rар)ю
lIичеСl{Ill1 СОС13В выходноrо напряжения ПЧflТ в ЗН81штелыюrt
CT€rI€НlI ЗdВllСIIТ ОТ Д.lштеJ1ЫЮСПI ОТ проводящеrо состояния ТII
РИСТОРОD инверТОрlюrо \юста_ В трехфазных МОстовых АИН ншl
uO.'I€{> 1I3СТО nРИМ€IIЯЮТ управлеllllесуrлами ОТ == 120 15011 180°.
Преll"ущестнu АИН, работаЮЩIIХ с IJ T 'BOO, постоянство
r dрМОIIИ1lескоrо состава ныходноrо напряження незаВJlСИМО ОТ хзрак.
H'ra наrРУЗЮI. нбо р, даlllЮ'-1 случа€ ПОС.1едняя всеrда связана с IIСТОЧ
IIIШUМ nOCTOf1HH()ro в",-однurо напряжения IIнрертора. Форма БЫ'Хо.з;
Horo l-Iа()ряжеНIIЯ АИН будет ()ставаться неизменноЙ 11 при ОТ < 180°.
еСЮI КОЗФФIlЦllент Мощности шзrРУЗЫi по ОСНОВНОЙ rap,-юиичеСlюi,
cos ([ДО) меньше l'IJ111 равен ero rраНИЧIIОМУ значению COS rf'lI(1)fP
(РIlС. 6.3).
Для yr loB От === 12011 1500 облеrчаются условия ВЫКJ1I()1,]{'НПЯ r.la.B.
ны'\( ТllрИС10рОR. так кан создается естественная пауза ДЛlIте,lЫЮСТЫО
60 И..']II 300 меж...'J.У МQlI.lеНТЗl\1И БЫК.lючеНlIЯ предшествующеrо 11 ВКJТЮ-
чеlШЯ с.Jсдующt'rо по nuрядh.}' работы тирнсторов Иi\' При ОТ == 1800
за счет худших УСJЮВIIП ВLIК.,1Юl.JеНltя r.laBHbIX ТИрllСroров :\юr}'т П)l.
Нlшать сквозные KopOThlle замыкаНIIЯ АИН. ВО избежание КОТОрI:П:
ПРIIХОЛИТСЯ УСJЮЖI-IЯТЬ }строЙство заЩIIТЫ Itпн ClIcte'-IУ УПР3В.1еIЩЯ
АИН.
Режим с уrJЮ:\1 От == 150° рекомендуется ДJ1Я знаЧlIтедьноrо р.lень-
шения солержаllНЯ (lяmЙ 11 седь'-ЮЙ rармоничеСI\НХ состаВ.i1ЯЮЩJIХ
в I<РНВОЙ выходноrо напряжеНIIЯ. Отношение
РlдщiРIД == UI(I)/I(I) СОS(j)дЩ (U 1 / 1 С05 q>J === kuщk tНl СОSЧ'.1:(lJJСОS (fn
Достиrает при е т 149,2" наибо.%шеrо 3Ha
Ч{'НИЛ. Т. е. В ЭТОМ С-'1}"чае выходиая аКтIIВ
lIая мощность AI JH по основным rа !\-юни.
ческнм наnряжеНIIЯ 11 тока макснмаЛЬНа при
той zM."' потребллс\юii 11\1 от выпря ште.'IЯ
МОЩНОСТII ПО всем rаР ЮНllчеСIШ)I: P ln ==
Р. U.l,l'
ТаКIIМ обра30 I, ) прав.тение инвертором
с 8 т 1500 обеспечивает работу АИН с энер
rеТllчеСКllМl1 показаТ€.lЯ III. б.'1IIЗКИМИ к
ОптимаJ1ЬНЫМ. ПОЭТО IУ подобное управ.lе.
IIIle преДПОЧТIIТ€,lЫlее по ср3ВН€ШIIО с. е т ===
120 11 ,ВО О
3аllише\1 аflа.rJПТJlч€ские BbIpa}heHII . ПО- PIIC. 6 З. ЗаБIf(:II}ЮСIЬ }r 1011
ЗЕОЛЯЮЩllе раССЧlIтать rаРМОНllчеСКIIИ co {)7 11 б д ОТ L"(JS Ifд(l)rр
став KJ1I1Boi'1 ВЫХОДllоrо lIапряжеНlIЯ AIIH,
6. zpaa 6","Ц
: : 1 ' I :
[} БD
В3
00,5 0,6 ,7,1 _ B LC'S'iA('III"
:- 4----'158
193
PIIC, 6.4. КРI1Б3Я фа юro IIзnряже
НIIЯ на .at<TIIBIIO-ИИДУI<ТИDН{)Й II.ar
p)3t\f АИН 11 раз:южеНltе D ["ap
МОlшчесКl1n РЯJ1-
, иl: 2 J ()tI I 7:- IIlA.U
з V d l;. TCOS-'i--т.IIlAt+.
4 J U d I TCO,,1i
:х 6T bд sink(O "T tlд ):
6 з Ud l+cOSkX
Х Ит (lА SJnk(e U'l tJA +
+т)' 6 d v d I i-СО k)(
Х 6T е.n Elnk(O U'l; U.Q +4)
Ig4
IЮПI3 I?()() 8r 1яО.... 11 011 рзGОтзe-r
на дl\.ТIIЕ!IЮ I II...l} J<111[Щ Ю H:JrpY.-II\}'.
Фпр'\IЗ f\Рllппll фriЗI-Нlrо IIШlрЯЖt'IIIНI На
пы\оде I1Iшертора IlрlllзеДt'IIё:1 На [Jllс.б.4.
Тзr-.1 же пшШЗfil-Ю ее раз rюжеllllе IШ OT
.'J,еJ1Ыlые С(JстаВJ1t1ЮЩllе с разJlпLlI(ыIII
аМПJllIтудаМlIl1 ДJlll1еЛЫШСПJМl1 Здесь
Оll == 1t От ДЛlIтеп bJЮСТЬ ПРОПОдя.
Щf'rо СОСТОЯIШЯ ДIЮДОIЗ обратноrо MOc
та в lеченпе полупеРllода ВЫХОДllоrо
н"пряжеШIЯ ПЧПТ
РЗЗ.r10ЖIIВ каждую составляющую
ФdЗIШIU напРtlжt'НШ.1 на ВЫХОДt> АИН
в rармоничеСКllii ряд 11 ПрОСУММlIрОВЗВ
ряды, ПОЛУЧIIМ
и, --;"Ud +{(I+cos4)x
1.==1
х sin ke cos k от t 6 д [sin k (е
О Т Од ) + I . k ( е
2 S111 .
от -; Од + т) + sil1 k l n
6т-;0, ++ п)]}
. Ud , +[(1 +cos k;) X
Sil1kH (1 +3siI12k+
Sil1'k+)lco'k OT 6д sil1k Х
(о от-; Од) , (6.2)
[де k 2r + 1, r О, 1, 2, --.
IIdт}ральныЙ ряд Чllсел; 2.'1./3 е т ";
О a I /( 2) показьшает, что В фаз-
НОМ изпряжеНШ-l на flыходе IIНRеJпора
ОТСУТСТВУЮl третья 11 l\paTHbJe ell 3P;
МОШlческие. После nреобрззоВ3НIIIIII
(6.2) и..еем:
и, * и . + Avsin(v!J+ 'v1
,де ,, 6p='= 1;
А, == 1 sin 2 v е; + Sill 2 '" о; :l sin 'v sin 'V -; СОО '\' Oт ; Од ;
1 " == arcsinl* (sin,\,t:}T sin'VtJn)l.
Действующее ЗП31.J€Нllе наnряжеНIIЯ 'V й rapMOI-lIIчеСI<ОЙ
и", и. х
>< 1 rsiП \! +sш2v "; 2sin'V о; SinV COsv Ort{ln .
(6.3)
Напряжение на выходе ДИН
и, (U"'З)V(Jt + 30, + 30,,)/(2л).
l'ешая совместно (6.3) и (6.4), оолучим
k иv == ==
ц 1.( sin 2 '\' + sin 2 v 2sin v sinv cos"
I (л + за, + ЗО.)/(2П1
(6.4)
(6.5)
Из (6.5) следует, что при выбранном знач€НlШ yrJ13 Вт иоэффици.
ен r k u \' заВJlСИТ ОТ yr па 8 д ' В СБОЮ очередь, уrол 8 д является ФУНК
ииеЙ cos '}Д I-Iп11 cos ffД{I). Если, например. коэффициент МОЩНОСТИ
АД ПО ОСНОВНОЙ rарf\.lОНllческой равен rраНИЧНQМУ значению, то уrол
Од определяется На основании rрафика plIC. б.4. Для этоrо случая
ПО (6.5) рассчнтзны зависимости k иv
от Р : ')I< :::;;Н 6 O Horo нао- Кио
рожения АИН при работе на аl<- О,16
ТIIВНО.ИНДУКТИВНУЮ 11 двиrатель.
ную наrрузки несколько отлнчают
t:Я вслеДСТlше деЙствия ПрОТI-IВ 0,12
ЭДС ДВllrателя. Однаl<О ЭI<CI1ери-
: П ; :l: i еЛ IЯ ;41 : OB
СООТllошеНIIЯ. опредеJJЯIOЩII rэрмо.
JIIJческий состав ИРИБОЙ напряже. (J.Оч
НIIЯ на статllчесноИ аJ{ТIIВНО IIНДУК-
ТIIБIЮЙ наrрузке инвертора. CДOCTa
точноЙ ДЛЯ ннженериоЙ лраКТНК'1 О 0.80 0,85
:' ::pa A]f C :ia : Ряс. 6.5. ЗаВIIС1fМОСТJI коэфtJlЩllеНТОD
tюu наrр}'Зlшil. k иv и k и {1) ОТ cos (jJд(l)
1"
...
expert22 для htto'//rutracker.oro
Результаты расчетов rаРМОНJfчеСIЮ О соствnа I\pllBoil Dы:\о:щоrо Ha
"р"жения АИНБЫЛJl JiСЛШlЬЭОВ8JiЫ Б 4.6 дЛЯ }'1,Iета влияния t,ысших
rармоничесКИJ< МВ 3t1ерrеТllческне ПОКВЗВ1'елlt 11 тяrовые харЗl\теристи.
1<" :;;' eдeм формулы для расчето пер даl0Ч"ЫХ КОЗффlJцие"топ АIIН
[10 напряжению и ТОК}'. передаточныII коэффиuиент инвертора ПО На-
пряженпю из (6.4)
klJ" U ,/и. \ 1 (о + 36, + 36.)/(2,,)/3. (6.6)
Если. как принято в 4.6. счнтать. что характе!,IJСТlJка со' qдщ и,.)
аивлоrllЧИВ ЗВВIIСIIМОСТII cos 'Рд и,.). раССЧlIта,,"ОIJ по (4.33) ДЛЯ пы.
бранноro сочеТВИIIЯ яар"аитов управлеИIIЯ АД. то. З"ая КОЗффllШlент
МОЩИОСrn пр" каЖДОМ значении 1'8' МОЖНО, IIСПОЛЬЗ}'Я rрафик, Изо
браже"иыli "а pllC. 6.3. "аll1ll }'rол Од, ЗаНl.СIIМОСТЬ ОД (С05 '1' )
аппроксимируется выражеН llем :(1)
6д ( 0.254+ \'0,064+0.61(1 СОS'l'Д(,,))IO.ЗО6. (6,7)
мос литeJtьность проводящеrо состояш,я ШрllСТОрОВ 'IfIБеРТОр1l0rо
О, о Од; О,.;;;; 50/6. (6.8)
1m статора АД ', '.t(J/2т.cos'l'д)' Тоrда передаточ"ый ко .fc
Ф,Щllеит иивеитора по ТОКУ З,tr
kш т.',//. 1/(\12 со, '1'.).
(6.9)
КПД I'lJвертора
'111 P,./(P,. + PII) (1 + I1PI1/P,,J ' (1 + 211ит' ./(ЗР,д)I '.
rдe I1РI1 потерll D lIиверторе; I1и, падеИllе "апряжеllllЯ а
сторе lIиверТОрllОro моста. 11 тир"-
1al\: нан 14 == l.nZtf.1klll, то
'111 ( 1 + -+ т.;,н lIU , ) I.
l,'t.tI Р1д.k И1
КПД выпря,ште.'Я
" Р. ( 6Р ) ,. 21(
'18 Р 6P 1 + ( I + ) '
.. P d Wdld ==
/I + ..!.. и. ) '
\ 3
'де llP. "отеРIl в выпрямите.пе' 11 ..
оде ВЫПРЯЬЩТСЛЫlOrо Моста т . u д ПllдеИlJе .lзпряжеllllЯ lIа ди-
о ак как и. U.lk иv . то
'lB ( I+..!.. kllи ) 1
А8тономиыll 3 и,.. (6.11)
ванн В НlIвертор наПрЯЖен
Ине ем. СТПЭ с злеКТРОХIIМllче ия.с широт"о импульсным реrулнро-
'lивенапряжеIIИЯ ДВllrателеli 1!e..'e KO; ЭУ IIТЯ ОНЫМИ АД реrулирова-
рторасШир IIли ШИМ (СМ. 00 6 З рзз"о ос}ществлять посредство>!
.
(6.10)
flри ШIIР I<рllвая BЫXOД о)
llOfO (ЛJlнейноrо) напряжения [! .l Ри
"нвертора за полуперllОД (пе
рJlОд) представляет собоЙ по r I -
следоватепыюсть ОДНОПШ1ЯР. L
"ы IIМПУЛЬСОВ с реrулнруе и. tCtl
МШI длите.rJЬНОСТЬЮ. Общее 11 t=:r
Чl1СЛО импульсов /(1111 В f{риво i I i I I
этоrо напряжеНIJЯ за период 5) ..f0 ;'20 tю //,.'.! !JO C' ef'#
может составлять 2, 4, 8, 12 и 11 .m.... I
1. 11.; С уве:lIt(Jением /(1) J1 rap 12 I I .1.-"'>
моничеСКИII состав выходноrо ТЗ , .
напряжения улучшается. Ok T . . "'4"
113КО Т31\ое управление обус 15 I . - ..
ловливает зна lIтельные ПУЛЬ Т6 . P " . . . ,
'::I л:J Нр ;;Х :а:' ) I I .
чистоты. По тому в случае не. Т/
обходнмости реrУЛllровання Т2 . .
амплитуды '1 частоты напря тз "'
ження в ШИрОЮIХ пределах с T
малыми пульсаuиями CKOpOC T5 1 .
rH АД требуется ИЗМенеНllе Т6 I n r----:t:
режима инвертора: в области PIIC. 6,6 Диаrра ма выходtiых J'ПIнеАиоrо и
нИЗкиХ частот необходИМО фазноrо напряжений (о) JI а.'lfориrм.ы пере.
формировать выходное напря 1 :iючеНlIЯ СILЛОВЫХ тиристоров O.!lHoiI фазы (6.
женне с БОЛЬШIIМ ЧИСЛОМ IIM В) npll Кп.м ==..
пульсов, чтобы предотвратить
неравномерное вращеиие АД; в верхнеЙ "аст" частотноrо Дllапазона
c.'leдyeт уменьшать 1(J1 11 с целью снижеИlIЯ KOM tYTaUlloHHbIX потерь эиер--
I'Ш1 в IIнвер rope 11 повышення I\оэффнuиентз IfСnОJIЬЗоВ3НIIЯ напряже.
НIIЯЭУ.
Для получения BbICOl<l1X ДlIнаМllчеСКllХ СВОЙСТВСl1сте'IЫ АИН АД
инвертор с ШИР должен обеспечивать иезависимость формы I<РИВОЙ
BbIxonиoro напряжения от режима работы Ад. Это достиrается nрнме
HeНlleM соответствующеЙ nporpaMMbI управ.,еиия ClI.'ОВЫМИ ТИрllстора
MII IIнвертора (алrорнтма переК.1ючения). Для BbIXOnиoro лннейноro
напряжения С к.,.Н 4 (рис. 6.6, а) IIЗ ЧИС.1а IIзвеСТIIЫХ ашорlПМОВ
nереключення МОЖIIО указатЬ на два ашоритма (рIlС. 6.6, б, 8). Досто.
ШIСТВоМ указанных алrОРНТМОБ является на lичне равномерной за
rРУЗКII по TOI<Y вентилей инвертора. I(роме тото, они позволяют дo
crаТОЧIIО просто осуществлять переходы к режимам форь"'роваll1lЯ Ha
nряжеНIIЯ с большим числом Кл" 11 обратно и мorYT быть получены
"рн сравнительно простой системе управления (СУ) инвер!ором. Оба
алrоритма перек..,ючения реатIЗ)'ЮТСЯ в АИН с пафаЗНОII 1'0MMYтa
цией, ЧТО дает возможность неско.1ЬКО СНИЗIJТЬ массоrабарнтные ПОК3
затели АИН.
На рис. 6.7, а, б ПР'lВедены алrоритмы переключения силовых TII
pllCTOpOB "нвертора, кривая вы"одноrо напряжеНIIЯ KOfoporo форМII
197
; I':: п ;:ь Ia H a. rO
plJТ\la перек.'1ючеНIIЯ. покаЗ: I: :
ro на рис. 6.6. 6. 11 от.'1Ичаютс
ОТ !Iсходноrо ,ЧJlСЛОМ nepeI{JJIO e
:H::HT 6 F Ii
3000. что и позволяет достан)"I;
просто решать задачу переХода
от одн?rо реЖlIма ФОРМIlРОП IIIIЯ
I{PIIВOII напряжеНIIЯ к ДРУlОМу
Перечисленные алrорнтм
переl{лючеНIIЯ обеспечипаЮl pe
rулирование BbIXoAHoro HaHp
жеиНЯ ДИН и незаВНС'I>Юсть
формы кривой этоrо наПРяже!!'I>,
от параметров наrрузки Во все"
частотНОМ диапазоне ВслеДС;ТРllе
неизмениости стру,пуры CII.101'OO
чаСПlнивертора. Это AocТllraelc
за счет двустороннеЙ npOBOJII-
MOCТII всеХ плеч ннверторнOI о
моста в любой момент ВреlllеЩI.
для чеrо в момент ВЫКJlючеЩIЯ
CIIловоro тиристора какоЙ-лнбо
фазы ВК.оючается тиристор ПР01"-
ооположиоrо меча той же фазы: на ннтервале желаемоЙ паузы в КРИБОЙ
иапряжеНIIЯ все три фазы оказываются замкнутыми накорот"о через
Трll вентнльных Пlеча ОдНОО 'руппы (анодноЙ нли "атодной). что н
nОЗ8о.1яет per).1Hp08an O.511
Н.о1ПрЯА\ение IIIшертора не. + "
за8I1С'''1O от параметР08 па. + CZ Тд' IдЗ
rр}ЗЮI.
rраНllчные значення
частот 10, 25и 50 ru. сот-
веТСТ8} ЮЩне Перехода 1 0"1
K,. I2I{K,. 8,заТtl
от 8 ,,4 н, на"онеи, от 4
,,2, Б.ыбраны с учеТО\lllрЬ- О
саЩIII Момента на ва:,у A;J.
If оrраничеlШЯ пу.lьсаUIIII
уr.lОБОЙ С"<1'oС1ll до 5 8 ",
110 отношению к ее средне,!}
.шзчеНIIЮ, а Т3I\же с } LJL'TO\I
hV\j\tYTauIfOHlIblX IlOтерь ()
lIирерторе. Значенн Д"Ш-
lе.1ЬНостей НМПУJIЬСОБ при о,5и п
I'ереходах задаются TaI{H
МИ, чтобы обеспеЧИ1Ь неllЗ J-1IIC_ (j t!. CXt'Ma .Шl0ИОМlюrо IIIШI;:'РН'Р ' II.;JПРIII1{С.
198 НIIЯ с ШIIРОТIiО-IIМЛУ.'IЬСllыr.1 pel} .llIpuB.J1ll1t..1\I
т'
"
I
в 60 1 ; lfJ :*3
PJiC. б.7. ДнаrрLlIIlма выхоДНЫХ .'шнеilноrо
1I фазноrо налряжеR1iii " мrоритмы пере.
lIJ1ючеНJfЯ СН.10ВЫХ ТtlрИС10рОВ одноil фазы:
(j д.'fI КЛ.Н'='В' 6 Д;'\fll\пн== 12
CI(Jt
KB
C C
д; TJ ДJ Т5 дs
MeHlloe значеНllе основноЙ rармоничеСI\ОЙ BbI,"01.HOrO напряжения .\1 I11
11 тем самым IIСКЛЮЧIIТЬ броски ТОl\а БО всей CIICTe\te при T8hllX 11Pre--
!\ОД8Х.
Схема трехфазноrо АИН с ШИР nриведена На рис. б.8 11бl. l1ннс".
торныЙ мост выполнен на тирнсторах Тl Т6. обратный Мост на ДIIО
дах Лl Л6 Каждое из трех фазных устройств 1\0\1МУПЩIIII соеТОII'Т
"3 коммутирующеrо LC KoHтypa. подключеНl:lоrо к 11ск}"сстненно со.
зданноii срелнеil точке источника ШIТ.iН-1lIЯ через ЛБа встреЧlю пара '1J1е.
лЬНО включенных КО\1МУТlIРУЮЩIIХ ТИрllстора т к . а также тиристоров
ТдJ Тд6 11 реЗI1СТОрОIj RD.l RlJ.6. предиазначенных для ПО1.
З::JрЯД3 I\ОММУТIIРУЮЩIIХ конденсаторов.
В процессе перезарядС!. коммутирующих конденсаторов часть их
п('рпш uозвращается в цепь источника питания. поэтому в инвертоr е
Her поc.nедоватеЛhНОfО наКопления энерrИII. По этоn причине маl\СИ
малыюе шшряжеllllе и СН мак(. на IЮl-lденсаrорах в рассмаТРlшэе\юi.1
схеме НевеЛlIIШ и близко к напряжению ИСТОЧНlIка питания и п , j\\aK
Сl'Iма.пьное напряжение на I\ОММУТIIРУЮЩИХ тиристорах составляет
1.5U П. Вследствие СКазанноrо коммутнрующие конденсаторы \1 ко",,}-
т" рующне тиристоры в данной схе"е выбирают на понижеНllые рабо-
Чlfе напряження.
GicTeMa управления АНН обеспечивает авто"аПlческиЙ nере>.од
ОТ одних значений КSI_п к друrим по ПОДДJlапазонам. Прн этом C '
выполнена так. чтобы ИСКJlЮЧИТЬ нзменения напряжения на Быходе
инвертора в Mo\1eHTы перехода Прll достижении опреде 1енны>" значе
НllЙ частоты.
6.5. "реобрааоватеnн частоты
с непосредственной связью
Зависимость между входной и вЫХОДНОЙ частотамн ""....
Трехфазный МОСТОВОЙ НПЧ содержит три однофазных nрео-
бразователя, I<аждый из "оторых состоит из двух nротивовклю-
ченных управляемых ВЫnРЯ'lIIтелей (см. рис. 6.3). rpynna TII-
рнсторов, пр нсоединеннЫХ к фазе наrруаки катодами (I<атодная
сруnnа), образует положительную полуволну ныходносо наnряжеИlIЯ
НПЧ, а rрупnа тирнсторов, присоединенная к фазе .наrрузки анодами
(анодная сруnnа), отрицательную полуволну. КаЖдая nо,'уволна
формирvется из отрезков синусоид напряжения ш(таю(я, сдвинуты,
относителЬно друс друса (для мостовой схемы) на уrол n/т. или по
Времени на O,5m.f., сде т. и '. число фаз и частота напряжения cr.
Количество такнх отрезков N lOжет бbIть только целым числом,
вследствие Чеrо Частота выходноrо напряжения НПЧ является диск-
ре1 ной величиноЙ.
Д.rштельность пол}'волны выходноrо напряжеНIIЯ
L nN/m.+(n n/m.). (6.12)
Спасаемое (n n/т) оnределиется свойствами тнристора, кою.
рый не может nрек атн ь работу, пока протекающий через Hero ток
не СIШЗИТСЯ ДО нуля.
109
. '.JV Бы:\одноii fBtJl't. :=== 11 Jt в\.одиоЙ /в"\ == f r ЧаСl'о
соотношеlll.е меЛi: .
тан" нпч 11 1, 2л (2L). (6.13)
о" (6 12) nО. 1 }"чаеN
Из (б.J3J с учет /: /,т, (N + т, 1). (6.14)
частота 11 зависит от MIfHII!\-ta.'1ЬноrО значенпя N.
\\акс,,>!а.'ЫI'::'erся неоБХОДIIМОСТЬЮ nО:lучеНIIЯ симмеТРll'lноrо ВЫХод_
ыпороеоnреде.о НПЧ Ес"" ЧIIСЛО фаз АД Л/, 3, то мIIнlIмалыlеe
ноео наnР ':."' ' оrда .1Я ;Ре фаэно.трехфазноrо нпч IIЗ (6.14) nОлу_
значен"еЛ 6 Однако снижеНllе/,м,"" аnример, до 1/".';" 0,31,
ЧII'" 'I Ш{С ; еНllюсодержаНIIЯ ОСНОБНОII rаРМОН:lчеСI";ОИ в КРЩюЙ
nр"вод"т Н} . жени я преобраЗОБате.1Я на IO 15 о, а содеРЖИllllе
BЫXOДH : , c ;\ составлЯЮЩIIХ знаЧlIтельно У!'1еньшается. Из 4.6
; ; что на.1l1Чllе с}-бrармонических Б КрIlБОИ.. Быходноrо наПРЯ е_
IIИЯ !нriч прнводит к СН'lжеНIIЮ nереrРУЗО'l1Ю11 способности тяrо_
ВhI Рл РII"ентальные исс.оеДОВ3НIIЯ, проведеННЫе для оnределеНIIЯ
paUlIOH&1bНOrO соотношення IIM,", I, npll с?хрзнеНIIII достаТочноrо
запаса стаТНЧecJ,оii устоiiчивосТII АД в верхиеи облзсти 'I3CTOTHoro ди-
апазона 11 ПРllеМ.'Jt'"юrо rарМQНIfческоrо состава выходноrо наnряжеНIIЯ
НПЧ, nOlшзывают, что в стлэ это соотношение допустимо в пределах
1,.." (0,30--;-.0.3.5) 1,-
Подавление ВЫСll1ИХ rаРМОНl1чеСКJlХ в кривой выходноrо наПряже
IIИЯ НПЧ. ПРЯМО)'lольныii закон изменеНИЯ модулирующею напря-
жения, т. е. nрямоуrО.1ьная форма Быходноrо lI пряженин НПЧ
(см. 6.3), npllBOдllТ к rЮЯБ."еlШIO Б фаЗНО 1 на'пряжешш АД ВЫСШIIХ
rармоннчеСКНА, кратных 1ре>!_ АМплитуда третьеЙ rармони',е('ноii
I1рllблНЗIIТЕ' '.jЬНО равна а\Ifi.1ИТ) де основноЙ, Тf!I{ как в случае раздеJlЬ
Horo nитаrшя фаз АД СОПрОТIIвленне токам rаРМОlJllческих состаВJIЯЮ-
щих, Кратных Tpe\I. веСЬ!\13 )fЭЛо. Этll rарМОНJlчеСКJlе состаВЛЯЮЩllе
вызывают повышенные ['Отер н и HarpeB АД, а таКЖе дополнитеЛI,Н)'1O
токовую заlрузну cr.
11сn 1:ЗО :Н 4 СО..t маНIIЯ rар ЮItIIЧ{'t'I\IIХ. краrиы\. IPt':\(. можНU
ющей фазе АД '1 ,ка",:\ая фаза KOTororo 'lO\h.1Ю'lаетсл к соотв:,стну-
05\IOТОЧНЫЙ Т 8: ф ез фll1ЬТр, н е..ICтаR.1ЯЮЩIIII {.обuЙ однофаЗИЬJII тре\-
ВЫ\1Н Обмотк:"щ lo aTOp с З3\thН}'ТЫ\1 1(trIlIlTOllp{)E01l0 J 11 ()AJ.1H"H,II
r.'1aClio 1I nос.lед . .' ждая nБМn:.l\а траш'qор\ыторн fШJllOчаеlсtl (0-
Покажем, чт В I ; :,;J С .-щ:)н нз фю А;} (pIlC. 6.9, а) .
ИЗ кривоЙ фаЗНоrо l aJ; s.J:I Ш тю ortl фll:lЬТр;:1 IIраКПIЧt..'СI\II II\.'К",lllIЧ;:. т
СОСТЗS1ЯЮЩие. ЗаПIlШ ),'! I3 НШI А llpetMO.-I кратные ей J .ар ЮllllчеСI\I.
Ilмеющеro KPIlD)" ражеllне ИН ВЫХодното Н8прю"е.IIIЯ НIIЧ,
ю npH>!oyrO:'bllUII формы, НСПО.lьзоваf1 ря.1 ФУРI,е:
и(t) u l . , I ]
" '" SIЛ '"",,/ +}. 2р -т- I ып (2р + 1) WIIIIt , (6_ 15)
rJle и т а!ош.1Uтудз .1инеи Р=...I ...
IIUIO наПРяжения НПЧ). Horo наПРяжения cr (аМnЛllТуда выкод-
200
а}
и,
КфGзсААД Ы
и,
/( QlозеБДД 51
х фазе С Пl/
If QlозеСАД <)
и,р
о) . . .
PI'C. 6.9 Фll41ЫР rаР ЮНIiЧt:=СК.IХ СОLIiШ.1Я.
ЮЩIIХ, I\раПIЫХ трем.
с! схема ВКЛЮ'<!('НlIЯ ТР.1щсформзтора фIIЛЬТ
p.l. 6 САема заМt.'щеlНlЯ трансформатора
фllЛLТр3 для tt<!ЛрЯlf..еllllЯ rаРЫОllllчеСI<ИХ co
СТilltЛЯЮЩ"". КраТНЫХ трем.
PIIC. б.lO. ВремеНllыеДIlClrра:lolМЫ Н;:ШРЯ
женнй НПЧ с фИJ1ЬТрОМ rdр:\IOНllчеСКlIХ
составляющих, кратных трем:
pe :a :a C2e а е;::и:а н ll б
мотка" трансформатора фllльтра: д нап.
ря жеНllе 11<1 фазе An
Пр"мем. что на выходе НПЧ фОР lIIруется СII lМеТРllчная СlIстема
наr1ряжениЙ. Т. е. ПосТоянная составляющая 11 четные rар:\оЮНllчеСhlIе
отсутствуют. TorAa фазные напряжеНIIЯ будут oAIIHahoBbl по веЛIIЧlIне
11 по форме 11 СДВIIНУТЫ ОТНОСlIте.1ЫIO Apyr Ap}'ra на 120' основноЙ rap-
МОlшческон (РIlС. 6. 10, a 8). т е.
11., (t) + и", [sin 6)'(1)1 + 1; 2р 1, , sin (21' + 1) """,11; i
1113(1) +и", [Sil1(Ш"l)t + 120, + 2P 1 sin (21' + 1) х I
:< (6)"1)1 + 120')] ; I (6 16)
IIc(l) +и", [ SIll(Ш"I)I 120) + f 2P 1 sin(2p + 1) х I
- ,
), (ш,,,,1 120 ) ] . ,
Для rаР"Ollllческ" х, кратных тре\!. соответствующ"х Р 1. .
7. IU. .... nРOllЗведеНllе но\.,ера rар\IOНllчеСhОIl на 120' дает Ile.lo
ч"сло nep'IOAOB. т. е. IIХ наПРЯ>hеНIIЯ СlIнфазны 11 образуют СIIСте"у
HYJleBuii последоватеJIЬНОСТlI
На обмотках трансформатора ПрОIIСХОДIIТ C-lожеНllе \IПlOвенных
знаЧеНIIЙ фазных напряжениЙ, в резупьта.те которых апряжеllll сар-
МOIlllчеСКIIХ. обраЗУЮЩllе СlIсте\!ы ПРЯ'IOII 11 обратно" nOc.lenoB,IТe.1b-
lIOCТII, В cY IMe равны нулю. А наnряжеНIIЯ rap'IOHII<leCK"X. ,-раТIIЫ<
2ОI
ШI'Х СlIсте;\()' н}..lевоЙ пос.lf lовате.1ЬНОСПJ. П Р IIКlJ3ДI)IЕа.
: . б :i;(а.. TpaHcf I , P(PIIC. 6.Ю) ""ее" ll" (1) + "В (1) +
в пнтерВ31е О (I)I J) . БСО.'1IОТНЫ€ зшзчrНIНJ фазных НЗПР Я Жflllli
+ ис (/) === +и еl\афа bJ в 1I\leeT ПроТlJвопо.'10 IIУЮ ПО,'НJРПОСТ
равиы. но напр SlжеНllЯМ фаз r1 и С. 9 ,.
лоотношеНIIЮ к иапр е вала :rJ3 Wlfl)l n 3 1I\1eei\1 иА (t) +
Ана.rlОfИЧИО. Д,lЯ 'и Т р
+ IIВ (1) + IIС (1) ==== _. Н\т Я1\lО}'fо.'lьноrо напряжеНIIН, ПРIIЛО}М I1ноrо
131'\11\1 об р а30;\I,о 3:laTOP ' меняется через yro.l1 п/З. При ЭТОМ сум_
J{ об\юткзм трансФ р (1) ПрllJIOЖ€lIное 1\0 все!1-" Tpe1\.r обмоткам lPallC.
марное напряженllе ': 'lЬH . утроенной частоТЫ п. p8.BH по aMn.rllJ
фор\laтора. прямо . аr.rл..rштуда напряжеНIIЯ на каЖДОII отдеЛЬноii
т}де и т (Р"С. 6. JO' u )iз. Отсюда следует. что по отношеНIIЮ к IIallp".
оБUО liеСОС :' : I\II составляЮЩИХ, кратных трем, оБМОТl\l1 1.pali
ЖfJ!" ,rap. послеДОЕательно (рllС 6.9. 6). ОчеВIIДИО. eCJ",
:: o :n ,:: bJll., (1). "н (/). "< (1). записаины CIlCTeMoii Урав.
"ет';; (6.16). то
U,p(t) fU m [sin 3(')11,,1 + J(2pl, 1) sin 3(2р + 1)6)1(1)/ J . (6.17)
Выражеllll (6.17) совпадает с (6.15) д.1Я напряжения прямоуrолыlOЙ
формы. 110 напряжение lIа об\IOТ Х трансформ т?ра II\leeT утроенную
частоту ПО отиошеНlIЮ 1\ OCHOBIIOII rаР IOНJfчеСКОII.
При наЛIIЧ'Ш IIдеальнorо фll.оьтра кривая напряжеиия "1 (1) на
фазе АД опреде:lЯется разностью выходноrо фазноrо напряжеНllя нпч
11 падет,,, напрн>ьения на об"uтке траНСФОР\lатора фllльтра и Нмеет
форму ст}"пен',ато-nр"'IOУ"О.%ИОЙ СIIНУСОIIДЫ с максимальноЙ ампли-
Т)'."\ОIl 4и.. 3 11 а\ЩllfТУДОЙ первоЙ стуnеныш 2и т/3 (РIIС. 6.10. д).
ВыражеНllе (6.17) llOЗБQЛЯет переЙп! к расчету параметров траис.
фор\ытора. СОПРОТIIВ,lет,е Kuтoporo для токов rаРМОИllчеСКlIХ состав-
:IЯЮЩII'. кратных трем. весь..а Во.1I1КО. Масса 11 раЗ\lеры rраllсформа'
тора фlflЬТрd Оl1р€.1е,lЯЮТСЯ ПРОХО.1IЮli \1Ощностью SIIPO'. Так каи. об
МОТЮ, траНСФ"lШdlOра включены по,. 'e.\OBBTe.lbHo с фазаМII АД 11 по
ОО\ЮТI\3:\1 Протещ ет фазныll ТОК ,). то
S 0.5"',/,U"......,. (6.18)
це UI(З.'.'.) деисmующее значеllllе напряжеНIIЯ rаР'ЮНllчеСКIIХ со.
стаВ.1ЯЮЩIIХ. "раТIIЫХ трем.
фор а I э "ц."епт 0.5 введен в связи с re". '/то все обмотки транс.
1. е. поР ОТiЮ[j;е: ТС'1 f/ерIlIlЧIIЫ\Ш. d ВТОРИЧные об ютк" отсутствуют.
транСФОрматор ю к rаРМОНllчеСКИ\l состав.lЯЮЩИМ, кратНЫМ трем.
Как ВИДно H ce работа т на Ао.юстом ходу.
()Чередь, Прll n я lO; 6.10. ,НВnрЯмеНllе иl("':' J равно и 1 /з; в СlIOю
фазноrо наnря1ен }rОЛЬИОII фор "е "'pllBoii деЙствующее значение
"еНIIЮ и",. TorAa ; я Э,1еJ{Т!'ОДВllrате.1Н и, равно аМПJJlIТУДНОМУ ЗIШ'
':" 0.5/,и",. "', 3 И3 (6.18) nОlУЧll\l Snpox O,51 1 U,
202
ПОМIIМО CBOero OCHoBHoro наЗначения JюдаВ.lеШIII rа[1'\10НИ.
чеСI<II'\, кратных трем, фильтр УJlучшает ЭllсрrетнчеСЮIt= nOKd.JdTt'.111
UCIIII Нflч. АД за счет иекотороrо ПОДавления остальных nысш1t\
rаРМОllllчеСКIIХ вслеДствие паДеНIIЯ напряжения на ИНДУКТИВIЮ\l со.
ПРU'fllвлении рассеЯllllЯ обмorОI{ трансформатора. кorорое возрастает
ПрОПnрUIIОН3ЛЬНО номеру rаРМОllичеСl\оit.
Передаточные коэффициенты НПЧ по напряжению и току. Расс\ют
rllM особенности расчета передаточных IЮЭффИu'иентов НПЧ по Ilапри
ЖСIIIIЮ 11 току (СМ. 1.8) более подробllО.
Так как рабочни процесс во Всех силовых вентильных юстах
прсобразовате.IЯ ПрОIIСХОДИТ одинаково, можно оrраничиться нсследо
ваllие f ТОЛЬКО МОСТОВ ВJl] 11 ВJl2, формирующих ПОЛОЖllтеЛЫI}Ю
11 оrр,щательнуlO по.оуволны фазноrо напряжеНIIЯ АД (рис. 6.11). Пусть
в момеит () О, (рис. 6.12; О 2nf ,1) мост ВУ 1 включается в вы.
пrЯМlIтеJlьныii режим, а мост ВJl2 выl{ючен.. В ЭТОТ момент фdза
..1 у qлеКТРОДl1иrателя оказыВается ПОДI{Люченной к выводам а 11 с cr
(раnОТ:iЮТ тнристоры т, и Т2). так как MrHoBeHHoe значеНJlе ero JlI1неЙ.
ноЙ эдс е ас больше. чем еаь 11 еьс. Фазное напряжение АД U 1 НЗ!\.1еия
ется по Крl1ВОЙ ео. с во всем ннтервале е 2 6( == п/б + с(,. rде а 1 ====
==== apl + а О1 yrO.1 включеНIIЯ nepBoro KO:\1 IYTHpyeMoro веНТII 1Я
тз; apl 11 Cl.vl соответСТВУЮЩllе yrJlbI реrУ l1ирования и естественноlI
задержки ВК I1ЮllеНilЯ. В интеРВ3.1е 8 з е 2 == 1'81, rде 1'Б' yrol
первой КОМ:\1УТЗUIIII, прОllСХОДllТ переброс ТОI{Э с веНТИ I1Я Т] на веlПIIЛЬ
T3 в ЭТО\1l1нтероале напряжение и . изменяется В соотвеТСТВИII с ПО.1У.
суммоЙ ЭДС СО и с. коммутнруемых фаз reHepaTopa. По OIшнqаllllll
IIIпервала "\'.., в промежутке О. 0з п/6 + а.. rдe а. yro," вкЛю
чения BToporo КОМ\1утируемоrо веНТII I1Я Т4. напряжеНllе ll( вновЬ
113\1€няется по КрllВОЙ тlнеiiиоii эде reHepaTopa еьс. В IIНTepBa.'Ie
О. О. "\'в' ПРОИСХОДIIТ вторая КО\lмутаЦIIЯ (совместная работз
а Ь с тиристоров Т2 и Т4). Далее внеhо\ш}та.
UIlOHHbIe н KOf..IM} тацlIонные IIнтервалы
У"
/( tpO зе АХ зле- тpo
8!Juzотеря
PIII.:. 6.11. Схема фазы пр '
оuрззовзте.'1Я частоты с Ilело.
среДСТlЗf>НfЮU связыо
203
eihll'\lд "юСТ8 В..\ J noc.Je,J.OB3T€.lbHn чере.'!},ются
Еыпря...нте.lьноrо Ре ;'I 3 (по частоте /,.) до ПОСТУП.l€НIIЯ СllrНа.'1З
с пеРJlО;J.IIQНОС:; iI IBepTopllbJii реЖН f. коrДd наЧНllаеrся НзмеlН Нllе
о переео:"С В ЗВОfО l\3пряжения АД. ОчевиДн,О. что этот СllfВал. фор_
по.1ЯРНОсТll Ф 1 IП 8Б,1€н1IЯ НПЧ. ПОСТ} лает в MO'\I€HT, l{оrДd
Мllр}е?<fЬШ CIICTe'f e )нgд.а фаЗIIОfО напрЯ>h€НIIЯ 111 COOTI--!еrствует Tpe
д.lllте .ЬНОСТЬ ПО1) а Рэ.lеhlРОДБиrате.1Я ')' Так ({31{ раСС:\fаТрИв:зеrся
б,'€\lOil Чdсто те HT I KOM 1YTaUlleiil ТО ЕК.1]юченная до прlН.ода УК3ЗЩ--j.
нпч с естестве н ееt1ти.,е" продо.1жает работать и IIОС.1е ero Пос.уп_
Horo CllfHa. 1 f1 r.apa х прово..З,lIМОСТII в течснн€ npouecca l1ереВода BJ11
JI€НIIЯ. I1нrерБз.l 11'0 в ИI:lверrорныii реЖJI 1 СОСТ3В.lяет ()r === 4п'3
:Ы Яд.'IIf . . оrr..1е а п yro.l ВI.;:.']ючеНIIЯ nOC.'] AHero веНТнm]
л 1" "e","'le ВУ/; ' jJpl + O' }ro.' Щ<ЛЮ'IeН""
еБ: iоЯ :I : ;:I РУ \lOrо веНТIIДЯ в IIHBepTopHO 1 реЖII\fе BJ11; Вп!
1 Е ) r.1bI реrу.lIIроваt1I1Я 11 eCTecTBeHHoro опере>hеНlIЯ К. юче!IIIЯ.
o ;се\1 ЭТО t IIHTepn3/le напряженпе U1IIзменяется по I<РIlВОII JJинеlllЮЙ
ЭДС cr. дa.1€€ внеко,,,,утаЦllOнные 11 KOMMYTaulloHHbIe lII!Тервмы "ос-
ледовате.%но с"еt1яют друr друrа (также с пеРllOДIIЧНОСТЬЮ ()..
,,'3) до тех пор, lIо"а то" фазы АД Не станет равным НУ.'Ю (ПР" ()
В. на pllC. 6.12). Через t1еКОТОРЫЙ пром уто" Вп. СОIIЗМерllМЫli
с вре\1ене)' восстаНОВ,1еНI(Я заппраЮЩIIХ СFIUИСТВ Tllpl.ICTOpon lI...необхо.
ДЮ,fыii д.7Я обеспечения над.ежноrо вык.-!Jючения всех веlПllJlеи B 11.
наЧlIнаетСЯ ВЫПРЯ'lIIте1bt1ы" реЖ"'1 моста ВУ2." пронесс ПОВторяется.
Из Сhазанt10rо, а тщ;же IIЗ pllC. 6.12 с.1еДУет. что В заВllСШЮСТII от СООТ-
,юшеНIIЯ частот {, {, в течеНllе пюупер"ода фазноrо напряжеНIIЯ (II. II
фпзt10rо тока) АД ш,сют "еСТО (N, 2) ко шутаUIIII В ВЫПрЯМllТель-
но" ре"'lIме одноrо "оста 11 (N.. J) КО\lмутаЦlIЯ в IIt1Верторно"
peMIIMe -'Ip)roro. Здесь V, 11 ,V.. чисдо IЮ\lм}'таUIIЙ в ВЫПРЯМlIтель-
IЮ\i 11 IIt1BepTOpllO\I в одно" lIитерва.1е повторяе'IOСТII. Б пронессе Пе-
реходп от о;щоii О;О"'I)таЦШI к ,.'.\pyroii напряжеНllе АД опреде"яе1СЯ
ЛlIнеЙиоЙ ЭДС ret1epaTOpd, 11 в течеНllе J{О lМутаuионноrо пронесса
llO.1)'СУ"МОЙ ero фазных ЭДС Ес.1Н Ус.1Ы СХр/1' "р; (i 1. 2. .... N,;
j 1,2. .... '11..) ПОС10ЯНllые ",н пере"енные в заВIIСIIМОСТИ от вида
МОДУ.'IЯUlIИ I"ривоii и.. то yr.lbI '\'af. 1'щ. CXVi, Ci, КаК праВIЫIо , перемен
t1bIe, опреД€.lяе"ые "rHOBeHt1bllol ЗllаЧеИИеМ фазноrо 10:<а двиrателя
в рассмаТрllвае lO\1 IIlIтерва.1е.
Так о;ак по.1)'l1ерио;J. фазt10rо напряжеЯiIЯ 11 тока АД составляется
IIЗ N л IIнтерва.10В ПОВТОрИе\IOСТН ОП' можно заПllсать
Nn 3f,/,::t: N. (6.191
rде O N ДОПО.1неИие по б.11lжаЙШеrо uе. ОЧИСЛенноrо значеНIIЯ N n .
ЧевиДНо. что .v л .V. + .'11... Это позво, яет КРIIВУЮ Il3пряжеНlIЯ
"ff; :: TaBKTb "ак КУСОЧНО lIепрерывную ФУНКUIIЮ, УДОБ. еТБОРЯЮЩ)'iO
аждоrо в оши, о;оторую 'ЮМIIО описать соотв€ТеfвуЮЩIIМII для
1Iналитич иеКО\I lута ИOllНоrо 11 I\OMMYTaUlIO!"Horo.. интервалоВ
_ еСКНМII выра",еНIIЯ'III. Пренебреrая ВОЗМОЖНОII t1eCIIM MeT -
:;а:f, :Б<;it i oТIIOCIITe.1bHOOCII абcuисс (nPll дробн х значенИЯХ fЛ,).
те.%ноl'O )! :,ч :;, о;: ряження по IIнтервалам J\.lЯ каждоrо ПОЛО»II-
204
11 н Б е р т О рвы ii Р е ж 11 1 \1 О С Т а B 2. В первом Bllel\(),,
М) таUНОШ-lO\1 IIнтервале
О IJ 2Л/J II.; ", I'БЕ.siп(); (б.:!О)
13 IIIITCpB3.'le первоЙ IШ'I'IУТ3ILШI
211/3 1I. 8 2П/з r', 1'".; )
". (1/6/2)Erlsin() +sin(0 "/3)J; (6.21)
ВО ВТОрО\1 внеti:ОМ\lутаШЮЮ-Ю'1 IIнтерва..,е (еСЛII IЮ.lаrать 2а/3
11, У", 3"/2 11.)
3n/2 , 2 U 2n/3 1\2 + У"'; } (6.22)
"1 1 6E,sin(0 1!/3);
в IIIJrерВале второll КО I:\'1утаUlШ
3П/2 1I. О 3л/2 f\2+У"'; )
1/, (J 6/2) Е. Isin (О ,,/3) + sin (!) + "/3)1 (6.23)
JI Т. Д.; С учетом IIнтеРВЭJlа повторяе юстн ОП ::::. п/з rlO.1УЧIIМ ДЛЯ ин.
терВШ1а nOCJleAllei't I{O''JMYTaUIIII в ннверториом реЖJt:.\lе
(N" + ') + { I\'V' [ ' I e (N" + ] 1) ( f\N" ' +Y" ) I } v" '); 1 (6.24)
", Ec sin e (N,, I)T +sln e N,, .
в IlнтеРБа_1е окончаНIIЯ IIНБерторноrо режн..а Моста ВУ2 11 нача.1З
БЫПРЯМlIте.%ноrо реЖII\lЗ моста ВУ 1
(N" + 1)+ I\v , +Y"IN JJ e (N,,+2)+ +<х" 1
"" (6.21\)
", J "6E r sin (e .v,,+).
в ы n р я м 11 Т е л ь Н ы й р е ж 11 М М О С Т а ВУ2. В IImерБэпе
nepBoII IШМ\lутаШIJl
(N" +2)т +a. e (N" +2)т+ а , +1'8': I
(6.26)
I/, 126 Er{sin[tJ (N,,+ 1)+]+sin(e N,,+)}.
в IIнтервале меЖ.1У nepBoi'i 11 BTOpoil KO'-t:\lутаШIЯ:\1II
(N" +2)+ +а, +1'rl e (N" + 3)+ +"'2;
1I1 J 6ErSinre (.v,,+I)+]
(6.27)
:Ю
н т А. H3( OHeU. ;t.1Я IIНTepBa la последнеii I\О\IМ}Т8ШIII в ВЫПРЯми.
Te.l H " pe","\le В!> 1 " .
,,::::e,,::::(N 2) з + aN. "+ Y.(". ')' I
(лr. 2)т +a,. ...., D (б.28)
,16 Е 1 . [ е (Л' 4)T ] +sinle (Nn 3)T])
Ul J' яЛ 11
11 В пос.те:\lfем BHel<O''''1 тащIOННО'. IIнтервале (перевод моста BJ' 1
в IIнвеРТОРIIЫЙ реЖII>!) n
(N. 2) -т + aN. ' + 1'.(N. ') О N" з;
и, I 6E,Sin[0 (ND 3)TJ,
ОпредеЛII'" действующее значеИllе r фазно;о. напряж еНIIЯ АЛ. по ь.
зуясь "звестно;; формроЙ и. 1 (2fT.) ( u;(t) dt. rne Tl 11/,.
о
Падстан,ш в эту форму у выражеНllе
I N8 2
", (Ot \' k,E, sin (О + ',) + k,E, sin (О + tjJ,);
(=:;)
(б 29)
пр"веде'! частоту ',(II.l1l Т,) К частоте эле rеиераторз 11 Н3 осно-
ваю'" (б 20) Iб 29). ПО.1У'Щ\f
и. tl'E,;
t.' ==
r [ " , "" , ! 11,+, [ '
, п " k i 5il1'(0+1J',)dtJ+ k; \ sin'(O+1J,,)dU .
I l1 1==-1 е
, (б. 30)
це k j . k, IшэФФ"циенты. равные I б 11111 I 6'2 IJ 33IJНClШОСТII ОТ
1. .; 'I' 1J', фазовые СДВIIПI рзсс"аТрl!lJаемоrо j.ro IIЛИ j.ro УЧ3СТhОВ
I<Р' НОЙ ф3Зllоrо иапря",еНIIЯ ОТНОCl1те..1ЫIО кониз IIIпервала I1редыпу'
щеll hOM\lYT3HIIII в ,шверторнuм реЖ1l"е 11 нзчзла предыдущеЙ hO""y'
таЦ'1II в ВЫПРЯМIIтеЛЬ1l0М реЖII\1С МОСТа НПЧ.
Решая lIитеrрз.1Ы в ИЫраlhеllllll (б. Ю). H3>.OnIIM
и' ! 3;.-
r . N I
Х I I t 12" " [ . ( " )
... 4:1.\'11 ,...., \ 1"' 10S( , 1'"/) З'.П 3 1'11} .+
+ 5111 (4 + 1'''') j} \I' :21',,, со, (2" - 1'.,)[з sin (Т
1'n') + 5in (Т + Уш)}].
(б.31)
206
Очевидно, .,что даже в с.lучае Ilря:\.tоуrо.'1ЬНОЙ МОДУ:IЯUJIIt. М1rД<:1
ар :о=:: f'onst I rJ p const. выражение (6.31) весьма CJlожнu HCnO.lb30
А ПЬ IIрll al a:1H3t;' 11 расчет '{. тз_.. как O:j. ;. "fII. '\'111 пере:\.I€ШIЫ. B1\C
Де\1 для ПР,:lIПII11€СКНХ инженерных расчетов в\..есто этнх nepe 'eHttbIX
\'I"ЛОn lIеlюrорые.. усредненные 311зчешIН a. cjJ , Вср. "ВСР == "I(CP '\"Cf"
Оllреде'JНемые деИС ВУЮЩII\1 ЗИзч{'нне'\t фазноrо ТОКа АД. Kp0),le ТОП'.
д. ш пря'\tоуrО:IЫЮII '\tодуляцнн кривоЙ и. npllMe\1 ep == а ер + ,"ер.
ТOI"да. УЧIIТЫВЗН. ЧТО 2 I..Ю "С") == 2 r .LCI) + "ер. ПО.1УЧIIМ
v'==I.:I r l N,, 19 ...
I 4" \11 \ VCp COS(O:":fI+1J':IJ)X
х [3 sin Н 1'с.) + sin(i + 1'<.т. (6.32)
llеl'lCтвующее значенпе фэзноrо нанряжения cr соrласно ПрIIНЯ
ты" дeCb попущениям опредепяe-rся по пр"веденны" в [з1 форму-
лам
if 1
и" I r 1 ['I'cp CO' (2а ср + 'l'ср)s;п 'Уср\ .
Следовательно, передаточныЙ коэффиuиент НПЧ по напряженню
kнпчи И 1 /И, v'/v". (б.34)
В '<lцеальноЙ» снстеме cr НПЧ АД уrды CLш ".. '1'.'
1'.., О 11 при ар О, I1 p о
kнпчи 1'3 I 1 + [ 31 з ] [ (Nn 3) ] . (б.35)
(2,,) N n
В ЗБено НПЧ АД часrо вкдючается фильтр rармоничеСКIIХ со-
стаБЛЯЮЩИХ, кратны, трем. В этом случае k нпчи kфv' /V', [де k ф
передаточныЙ hоэффициент фн.,ьтра по напряжеНlIЮ. Эксперимеиталь-
ные исследования покаЗЫБают, что напряженне на Быходе фильтра
и; при { 1 < {,,, ПРllБЛIIЗlIтельно на 5,5 .., а npll {l > {,н на 4.5.. мень-
ше вычисляемоrо по (б.30) и (б.32) значения Ир В зоне ыа:IЫХ частот
(f «f,..) напряжение на Бы,оде НПЧ практически прямоуrольное
и ero деЙствующее значение раБНО амп.II1ТУДНОМУ. На Быходе фllльтра
(иа фазе АД) напряжеНllе И; имеет вид прямоуrольноЙ дву>-ступенча-
тоЙ CIIHYCOllДbI (РIIС . б.IО) 11 раБНО
2 ( 2 И 2 Т. + 4 И' I.L ) И . (б.3б)
И; 1 т-; J · з т I б J l'
k ф И;1U 1 ",=, 0,945. .
ПР'I прямоуrо.1ЬНОЙ модуЛЯUIIИ форма КРIlВОИ "1 15",lIзка к пря"о-
yro.1bHOii. по (б 34) 11 пе-
CpaBHII\l резу.lьтаты расчет.а kНПЧ{)J выполненноro с л a "I IIJ1че-
редаточиоrо IЮЭффllUиента по lIапряжению (с учетом Б е Р
. 207
(б.33)
СЮ'Х) Эl\.ШfШt.1ентноrо вьшря,"ш.
Тt'.'1Я
k u kвuk"щ, (6.37)
rде koи 11 k щl ) опреде'ннот ПО
(5.19) н (5.8) Н."" ПО rрафlll,а\\ (C\I.
рнс.5.2).
Для .\онечиurо, ДОСI'аТОLJltо
БО.1ьшоrо значеНIIЯ N n. lIаПрllМ р
N n БОа (что для ,... ::= 40о ru
соответс ('вует пуСJ<ОRОН чаСтоте
то"а АД" 2 ru), "ОЭФФ"цнен_
20 1;0 БО 80 100 ;20"'. 2РОД тЫ kнпчu 11 k [I nрl:1I\ТllчеСКlI COB
. падают" равны 2,34; раСХо>кпе-
PIJC- 6.13. 3аБlfСlf).ЮСПl !;'нлtJl' 11 It Bи ОТ иllе между НIII\111 увеЛIIЧlIвается
}rла {} ,б р.а",СЧllТан С возрастаНllе '1 тока наrРУЗI\:Н,
П)IIII:Тllрllые ,'IIIIIII "'НПЧlJ С}.. Т. е. уr.'1З {} :;:::: а + 1'. не HOCТlf-
IIЫf' ::/(6з5). сплошная .11IIIПIЯ kБи({I) ("ан, OHHal O, 400 (pIIC. 6.13).
БО.,ее существенное расхожден"е появляется с уменьшен"ем N n ;
напрнмер, ec.1Jl N n 24, что д.оя ,.. 400 ru сооответствует 'I
50 rII, УI<ззанное расхо>кдеllllе составляет 7,5 ., а Д.1Я N, б
({. 200 ru) 0"0.00 18 оо. Хара"тер заВIIСИМОСТII и, (/,) ПI-
п рб "шчеСI\ИЙ. с отсеЧI<OIi O MaJ\:cIIMaJlbHoM}" напряжеНII , а yroJ1
(1 для НПЧ не нревышает 90 (I,a" правнло, a О, У 60). Поэто-
му рас ождеНIIЯ межд} значеШIЯМII kнпчu и kпи в ф) IIIЩИИ ЗКВlша-
.,е,пноЙ ПрОЕОДII'ЮСТII АД У. I,!и, ВПО."не ПРllеМ. емы в IIlIже-
нерllЫХ расчеrах.
Вывод аиа. IIТIIчес"оrо выра>hени я переда-
Т о ч 11 О ,. О "о э Ф Ф и ц 11 е н т а НПЧ n о т о "у. в преобра-
зователе с rальваНIIчеСhll\! разделеНIlем фаз наrрузЮI 11 фll.%тром rap-
"ОНllчеСКI! . "ратных тре\!, "РIlвая фазнurо TOI<8 АД б.1l1зка к синусо-
I1ДЮЬНОЙ. Напрш!ер, при пря.юуrо.1ЬНОЙ IOД}.1ЯЦИII BbIxoДlloro
напряжеНIIЯ преобразователя Il, кривая фазноrо тока элеКТРОДВllrателя
n ючносТII повторнет ступеllчато' ин}'сонда!lЬНУЮ фОр IУ КРJlВОЙ фаз-
Horo иапряжеНIIЯ ll;. еСЛll СОО q' 1. Естественно, с уменьшение!'.'1 ко.
эффнц,rента МОЩIIОСТII форма "РIIВОЙ тою, Elсе более приБЛllжается
" э"спонеНЦIlальио-синусOIЩЗ 'ILНОЙ, но те,! не менее остается близ"ой
к CIIH}"COHne. ПОЭТО!.!}' деЙств}'ющее ЗН.lчещ'е тока 11 южно опреде-
ЛIIТЬ через ето аМII.1I1ТУДУ I,щ:
I 2 ( I Т, l ' Т" ',," 6 38 )
I I 7; ТТ '.. 6/,,,,) Т2' (.
Т O;B :: :e oтвeTCTBHII со CI<8заНIIЫ\\ IIJНIIIЯ [ь, что тою, в фазах э.lек-
B ex фаз paB H)COllДa.1LllbI, то \Iпювениое значеlll,е сум'\арното то"а
j,!( ) Ilщ[iSiп61 + Isin(6 2",3)1 +1 sin (Н + 2 ,,3) 1] 2/,..(6.39)
lоll \i яетс с .чаСl0ТОЙ 6/[". Это lю.3но.1яет }CTdHOBIITb, что '"' (tПОЗИЦIIII»-
ра ота тенераТОра IIa 3l;вива.1ентныЙ ElЫПРЯ lIIтель, среднее
208
i,б
1,2
0.<;
ЗН81.J€Нllе тока K01()pOrO таhже i A
равно 211т. ПОЛНОСТЬЮ IIHeH'
ТНЧl18, поэтому д Йствующее
значение TOI\3 cr МОЖНО DbI
'",слЯТЬ по (5.\8).
Такой БЬШОД сnравеД.1IШ.
€сл" cos 'A 1. Однакон ре.
Н:I ыlхx УСJlОШIЯХ I\ОЭффИUИ
е,'т мощносТII АД 11 npou€cce
pel УJlllроваНlIЯ ОТЛJlчается 01
е.....щНllцы. tПО ПрИВОДlI1 1< fЮ
ЯВJlению инверторноrо режн
ма Н€НТIIЛЬНЫХ мостов НПЧ.
В этом реЖIIМ€ в фазах T€He. 04
ратора ПрОИСХОДIIТ не с-,ож€.
1II1€ токов всех TP€X фаз АД, PIIC. 6.14 Вре"енн;;я iIllarp.""a фазнот тока
а вычитание тока IIнверТIIРУЮ АД. ПIIIающеrося через НПЧ при пря:\юуrО.11.
щеЙ фазы 113 суммы двух дpy ноЙ ЮД}':IЯUIШ
ПlХ (рис. 6.14), поэтому CP€д.
нее значение TOI,,:J фазы cr СНllжзется на
б Ч д . б
/',./, 2:<Т.Т. S 2/ 1m slnB A dB n "/,,,,(1 C()'<f,). (6.40)
о
rд€ В. 2I1f,t, а выпрямленныЙ ТОК э,шива1ентноrо выпря\штеля ста-
НОВИтся равным
Id 211п> (',/, 2/,,,, +(\ COS<fII)t'm
2/,т[\ +(\ tos<r.)l. (6.4\)
Тотда из (5.16), (5.18), (6.38) и (6.-1\) наХОДII\! выражен"е переда-
точноrо коэффициента НПЧ по току:
k НПЧt I,fl , 1 з[\ +(1 COS<fII)]--' Х
J I 3 (2 + СО; (а ср + "ср)) sil1 "ср "ср [1 + 2 со. "ср со, (а<р + "ср)) ' ' .
л ) 2л (cos а: ср cos (а ср + l'ср)];), J .
(6.12)
Выражение (6.42) ПОЛ) чено при )т.10ВИII отсутствия обычны В hpll-
воЙ тока cr постоянных 11 субтаРМОЮlчеС!;II'l состав.1ЯЮЩИХ, ПР"ЧIIНОЙ
!;,поры'l является неCII'Шетр"чность ПО.1уперIlОДОВ напряжения АД
(по ДЛlпеЛЬНОСТII). Эта неСII\( lеТрIlЯ ВОЗИIlhает из-за необ О-lII"оrТlt
I1лавноrо реrУЛllрования частоты АД во все\( частотно\( ДИJIIdЗОII<:,
что ДОСТllrается ЛIlШЬ за счет опреде.1енното для !;аждоrо значения ,.
сочетаНIIЯ чисе1 Кл в ПО.10жите.%Но\( 11 отрицате.1ЬНО\! ПО,lУlJерllодах
напряжеНIIЯ U l - Точная I\O.-1I1чеСТВеllllая оценка поrреШI1DСТJI I\U:l(rфlt
Цllента k H n'lI иредстаюяеr С.lOжную, еще не решеllН) ю за.1dЧ).
:!Oll
.. " р аБнеlll'IOЗllачеНИii kНПЧI по (6.-12) И k
прежде че\1 nepellTI O) OT\I€'TII\I lо.1€..1ующее. При за\rt:'не В' " j
== kБfki(О по. (5.8) 1I 1 ;;le;1 тэд О,..lllOвремеино Э8:\Iеняетсн ЭI<ВIIU:
БlfВ8,lt'нтНЬ1\1 ЕЫ РЯ\I.'1f1 СТI1Э С нпч 11 Д Э.l I\ Р ДВllrаl .')ь заМt::ItJ.I
l€нпюilllзrр}ЗhОIl.: Д T1Ibho--ПНД}'hТIIВНОII наrр}ЗI\ОIl с ПрОБОДИМQСТhЮ
Тt"fI э....Вlш8.1€НТlюll 43.1< "оэффИШ 1ента \I()ЩНОСТII. Тоrда в IJроцессе pac
У. 11 со,рзнеНllе" e c \.з) дав нпч полуЧИМ резульrаты Б со, 'l'д раз
чета }fl0B д (C I. Р n . ЯМlfте.rIЯ при ТОМ же al\TIIВHO\1 СОI1РОТllВлещ_щ
"еНЬUlе чеМ .1.18 БЫ Р (t > за')
'i3rpp 1I ( и:фе :исн"ости п редаточноrо КОЭФФИЦllента по току
Так Ka , a8' тIНH8 (см. рис. 5.2), то параметр kI\П:' Д."я эквива_
H , :a,rнoro нпч пропорЦlюнален cos 'Рд' П?Э ОМ} ра ХОЖДСill'е
hоэ ,шиенrОБ k , 11 kнпЧl можно заПllсать Б Вllде {;, =--- [ k ш / kнП'1I
1 cos Ч'. Здесь k , kB/k.(I) переда!.оч ыII ,КОЭФФ.ЩllelI Т
BьтpBMIITe1B работаlOщеrо на наrpузку с ТОII же ПРОВОДIIМОСТЫО У.,
но 1':. ОSс в:и значеиие kнпч/, раССЧlIтаиное соrласн . (6.41)
11 (6.42), с k J из (5.8) 11 (5.20), то получаемое расхожденне / I
k / kНПЧI (з л) (1 cos 'Рд)' В IITore реальная поrрешиость в оп-
реДf.1еНШI nередаточноrо hОЭФФНЦllент.з нпч по TOI\Y t 3;1\lеIlЯ{'МОI'U
ЭI{ВIШ8.1fIПНЫ\l Быпря,ште.'lе 1 nplI QДНQвре:\lеННО\1 ЭIiВlIвалеНТНРОБа
НIIII АД, ЛО.1)'чаетсн равноЙ "'/ [1 ( ;, ;)I [00 4,700. Для уrлов
tJ < за 'apahТep зависимости t} (У*) существенно меняется (см.
рllС. 5.З, й), вследствие чеrо поrpешность "'/ еще '>Iеньше.
Та""" образо\!, замена нпч эквнва.,ентным ВУ с ТОЧКII зрения
nере':13точ.t-IЫХ Jюэффнцнентов по напряжеНIIЮ 11 току представляется
llllO.Jllе праоомсрноЙ, что энаЧИТе.1ЬНО способствует )'прощеНlIЮ рас-
чета (1I.10BOI; 'Iellll СТПЭ в преlела'( ПРllиятоii в IIНженерноЙ праКТI!I{е
ТОЧI-llI{' ПI
!i 6.6 JIМЛУЛЬСllые преобраЗОВoIтеЛl1
ПОСТОЯНноrо напряження
ОсобеllllОСТИ работы сrпэ с )J,еКТРОХIIМllчеСЮIМII аккумуляторам".
Основнан сфера ПРИ\lенения СПkJ с .1\еI'ТРО'(II\lIIчеСIШ\1II ЗУ это
r .'(.IO.1CКlI з.1ектро\ю6и.ш (rэ.\\). r.raBHoe )'с.10Бllе внедрения rэ\\
;и м; спечени.с за,\ l!IlOro среДНt.'Суточноrо пробеrа IIPH выс{)-
U общем TPaHeCc O H : K l X' ПОЗIЮ.'1ЛЮЩIIХ 5\Kcn.1}'aTllponaTb IIX
TЫB P" Bblt'iope 1IIла и C"C\lbI С \Р Pd(OIdl'PIII!.I \JbI'( СТ1IЭ нужно У'III-
",еll : :: e paKTe Hыe ос бенносТII: .НШКllii уровень напря-
об}С-10МеиныЙ т еб , я, бо.'ЬШ II.ПУС"ОВОII то" эпеhтрО;l.Бllr,?тсля,
Пззон И3\1енения a у . 011 .J.IШ(Н'ШКО I Э.'lеl\тро:\юбll:lЯ; ШllрОЮll1 Дllа
завиCII'!ОсТII ОТТОI::Я::;' Ш,Я тяrОВОII а""У"У.1яторноii батареll (ТАБ)
ров; lIапичие собствен _ РУЗЮI 11 cTenell1l разряжеНlЮСТl1 аЮ'У\lУJ1ЯТО-
чение B yтpeHHero dкт: : ;II.J.}I\ТIIВНОСТИ It OTIIOCIITeLlbHo высокое зиа
IIОСТЬ 06"ото" ТЭД и с aBII СОП(.IOТI .,еНIIЯ батареll; 'Ш.1ая нндуКТIШ-
210 р l'е.1ЬНО 00.1ьшое СОПРОТIIБ.1еЮlе но uеПlI.
ОТ ТАБ в реп",,,е пуша ТЭД потребляются ТО"", в 1O 1;; 1'31
превыIающllеe НОР\18J1ЬНЫЙ (ПЯТllчасовоЙ) ра.JрЯДIIЫИ тш, 3hK} ") lЯТlI
рОВ. В ЭТО),1 случае БОЗННК3ЮТ значителЫlые потери энерrllll На BH}'Tp 'I1
неМ conpOTIIB:ieHIIII ТЛБ, вызывающие ее чреЗ),lерныfl нзrрев 11 HflTell
CIIBHoe IIспарение электролита.
рэдlII<алыIмM среДСТОО:\I повышения КОЭффllUllентз IIСПШlЬЗ0ВаlШЯ
З3f1зсеllllоii 113 элеКТрО 1Обиле Эliерrни 11 снижения наrреnз Т АБ ЯВ
JlяеТСfl Прllменение IIМПУJlьсноrо преобразовзтеJ1Н ПОСТОЯННоrо на.
ПрJlЖСННfI. тем более ЧТ(J 3ТО ПрЭl<тичеСЮI еДИНственно ВОЗМОН>.lюе
средство реrуЛllроваиня напряження ТЭД, таК I<аК ступенчатое управ-
ление напряжением посредством переКJ1ючения сенлнЙ Т АБ с парал
J1еЛЫЮfО на последовательнuе соединение И"'Iеет ряд существенных Heдo
сп:tТКОВ. К НIIМ относятся наЛИЧllе большоrо I\олнчества I<O\1MYTaUII
OllllbIX аппаратоп. значительные колебания снлы тяrl1 элеН:ТРОМООIIЛЯ
Прll перtl\ rтючеШIЯХ секuиЙ, невоз\южность осуществлеиия эЛеl\Трll
ческоrо торможения, а также сложность КО\ШОНОВКII. устаНОВI\И 1I
съема батареи.
В сВЯЗI' С перечltслеШIЫ\'1И особенностями СТПЭ с элеI\ТрОХIt:\lIIче
СКОИЭУ прн построении п ана.пнзе ИППН необходи,1O учитывать спе-
дующпе факторы: возникновение добавочных потерь энерпш в ТАБ,
обусловленных И'1IlУЛЬCIIЫМ (прерывнстым) харю<тером потребляе-
Moro тока; перенапряжения на ТАБ прн импульсном реж""е ее раз-
ряда, вызваниые наличнем собственнои индуктнвностн батаре'!; or-
раничение Ia,{симальноrо пусковоrо то"а ТЭД мощностыо ТАБ;
предпочтительность nycl<a электромобиля с поннженными значеlШЯ
ми пусковоrо тока ТЭД дЛЯ уменьшения потерь в батарее; за8lЮI-
мость велИЧИНЫ пульсацни тока ТЭД от коэффициента заполнения
пмпульсов преобразователи, частоты КО'lМутаШlll, постоянноЙ време-
ЮI цепи ТЭД, значения эде, BHYTpeHHero активноrо СОПРОТИВ..енпя.
стеленн разряженносТII Т АБ п пусковоrо то"а ТЭД; существенно \lJ.
лая постоянная !Зре\lеНII цепи ТЭД, обусловленная ма.10Й индуктив-
ностью ero об:\10ТОК; неВОЗ\IОЖНОСТЬ обеспечения надежной KO:\I1\IYTa
ЦШI токов ТЭД при нспользоваЮlil только напряжения ТАБ без весь-
ма большоЙ еМКОСТII КОМ"УТНРУlOщеrо конденсатора ИППН.
Фильтр для сrлаживаНIIЯ пульсаЩIИ тока. Даже ПР'I IIспо"ьзова-
НЮI ИППН потер!' энеРПlll в Т АБ составляют до 30 "о общеrо расхо.13
энерrНlI батареи, а ее Тбшература может превысить ДОПУСПI\IУЮ. Т.,-
кие знаЧllтельные потер" и переrрев батарен вызваны добаВОЧНЮIII 110-
теРЯ 1II в неЙ за счет импульсноrо характера разрядноrо тока. Эrн.
как отмечено ранее, прнводит к снижеНIIЮ срока службы и надежнu-
CТII ТАБ, а также к IlНтенсивному испарению элеиролита. ПооеДllее
определяет значительное увеличеиие длнтеЛЬНОСТII зарядки Ш'''У''у.я-
торов, так кш, время, необходнмое для остывания электро.lllта и ero
ПОиолнения, состаВляет более половины всесо временн заРЯ1 И. При.
ИуДитеЛьное охлаждеНlIе Т АБ обусловливает ДОПОЛ!.JlIте.пьныи P"O'"
ЭllерПlll 11 уве.1ичение массоrабаритных показателеи электроОООРудо'
вання етпэ. "странить отмеченные несатнвные явления можно вкпю-
} д M между Т АБ 11 IIППН фильтра, сrлаживающеrо и}".lье'ЩIllI тш,а
211
,ekTJfBHo.:rb Прll lеНI:'IШ):j СТП.::) с фll lЬТрОМ 11) П 'I cpaпHe
ОцеНII" '! '1011 (jез rjш.lьтра .Ю затрат " энерПIII Т АБ за ВрС\lя
НIIЯ ее с CIlt.::Te \IООJl.1Я по )'с,пОБIЮ\I}' переrоиу 11 110 ПUн -рfI\1 ЭнеРrНIJ
.зВJlже .IIf/ .lеlПРf 171 I1pJl анализе ПрJJНlI\'.:зС\I. ЧТО ПОЛНое ВНУТрен_
Б с3\ЮIf 6JTapee ТАБ ПОсТОЯННО 11 равно iH(TIIDI-IU\IУ СОJlР(Н"IfI3.ТIеНIIIО
IIt'e "'OJJPc)TIIB lelllle яжеНllUСТI150 00; ТОК тэ,Ц за l1t'plJO 1 I{O fMYT.a.
:;:;, I ;f ::n.. :;:; : п}" rтЬСdЦИli ТОКд Т АБ пр" наJ1IIЧIIII фIl.'IЬТ
Р" IIf'T _ fllll Т \Б за Bpt:\I"' ДВII}-I\t НIIЯ :iJlt:'J\IРU:\10UII.;ш
1l0.IHbIll pa .\ ..1.c :: знеР;ШI A.!l 1 з<:nраченнuii на ero дВllжеllllе.
;: :::'::":, ;'II:'aB" ctпэ Аcrпэ IJ в са\юii I\JlTapCC lIA lдБ:
Ань А до + АсТl1Э + .4 т .\Б. (б.43)
В сБОЮ о',срсть. потер" ЭllерПIII в СТПЭ
4 ст п.;> т PPIlIll1li + "'P + P .") ,/1, (6.44)
rде lдв вре?\1Я :tВlI>h€ШIЯ аmО'l.юБИJ1Я; i.\РItЛПН. /j,p. !!!.P M . 1J noтepll
..ОЩносТII соотвеТСТБеllНО в IIППН, ТЭД IJ мехаНJlчеCl<IJ передача
пвк
ПотерJl ЭII"rпш на BII) треllН< \I aK.ТIIBHo'l СОПРОТJlвлеНlШ R T АБ ба-
тареJl с ) чеТО\l пр"няты допущен""
'..lБ.у
АНБ RНБ \' i \Б (/) dl. (6.45)
о
сде ,до > вре\1Я ТШl&еШIЯ э.1еКТРО'lOБIIЛЯ по условному перетону;
;П.L то... narapCII.
Тяroвые расчеты IЮ311О.1ЯlOl построить I'РIfВУIO ДВllження электро-
мобlllЯ. РМ.lс.IIIВ .1' hр'IВ)'Ю на араl,терllые }чаСТIШ, МОЖНО для ка",.
досо Tah"ro \ час ша нант" состав 1ЯIOЩI.е выражения (6.43):
. Т\Ь' -tТАБ"'" AT" . Ir Б R,.,b J iiАБ(/)<1I +
+ RТАБ т i Б (l)dl + R rАБ ; i?'Б (/)(11; (6..16)
'n "Ji
Ад. + .lсПlЭ (A o + r1;,ПlЭ) + ( 1.0 + АСПЕ')
(Ар.. ..\А тпэ t1А тАБ ) j итАБ (iТАБ) iTA', (/) {II +
о
'S1l1 '.. t
+ f и,оG(i, <)i, «t)dl J UfАБ(iТАБ)iТАБ(I)dl + R 1Ab f /?АБ(fJdt,
'п '.сl' '.IIH
212
(6.47)
rд{' t реи энерrllЯ, возвращае i ДБ
мая в батарею за Бре"1Jl рекупе. l:з. :3
paTIIBHoro тор\tOжения веJIIIЧII .
НЫ С ОДIШ\1 шrрllХО\1 COOTBeTCT ""1
вуют уЧ3СТI\У nYCha кривоЙ ДBII
жеШIЯ элеКТРО1\юбll.1Н ДО BLI:\.O.J,8
на авто\{аТllчеСI{УЮ '{эршперltс-
1111{У тэд за IIHTepB J1 Bpe\letlll
U (п. с ДBY H"I ШТрВХа\Ш
учаСТI(,У lIуска ПО аВТО\f3ТIIЧеской
xapao-.терllСТIII<е ТЭД за интерва.,
Bpe\ol. HII lrJ t Шt С тремя ШТРII-
ха\Ш У'ШСШУ рекуперативно-
ro торможеНIIЯ 3а интервал вре-
меНII t idl3T f.,.
При II\lПУЛЬСНО\l реrу-,ирова-
НIIИ lIапряжеНIIЯ Т::JД выражение (6.46) "VИ\lет BIIA
ДА, \8 RT"', 'f [ s" i iАБ(l)dt ] dt + 'т i (t)dt +
(1 v 'п
+ Rш ,{ П' ii АБ (1) dt 1 dt.
\" .
Т... ;
PIIC. \:1.15. Кривые IОК.а Т \Б за пе(.ню;J.
коммутаЦИII д.1Я СТПЭ без ФИ.1ьтра (1) 11
С фи. ЬТрШf (2)
tJ.J д раз,,:!,\: П}' "'Iь.::аЦIIII тока ТЭД
(6.48)
На pllC. 6.15 пока3аны фор\!ы KpllBbIX тока Т АБ за период ко\!\!} та-
шш для СТПЭ без фИЛЬтра 11 С фИ"ьтром.
1 [звестно. что потери в баТарее опреде.1ЯЮТСЯ деЙСТВУЮЩ,I\\ 3118-
'leHlle\1 1'Оl\:а [ТДЕ за пеРIlО..1 КО\I\'lутации, которое npli lI\шульсно\t
реrулироваНИII в реЖШIaХ пуска до выхода на аВТО\laтическую xapal\
TepllCТIIKY и рекуператнвноrо тор,южения cor.lacHo РIlС. 6.15 равно
lТАБ I l .n',,, t n . n I f.;..
.ЧI[тывая Пос.lеднее выражение. вычис.тяя BHYTpeHHlle IIlIтеrралы
в (б.48). переходя в И\lтервадах Bpe\1eНlI О t n . t a .. t. I{ ДРуrОll
переменноЙ IlНтеrрllроваНl\Я Л" И заменяя реa.lЬНУЮ КРIIВУЮ тOIШ ТЭД
в I'lIтерва.1е Bpe"eНlI t n t. B . на CY\1\IY квадратов TOI<a и соотвеТСТБ} -
ЮЩII:\ 'IНTepBa.ToB вре\1еШI потреб.,ения тока, ПО,'УЧII\I Д.1Я СТПЭ без
фи.lьтра
Ат'\Б RТЛБТnlд.пср [1 + I ( / ::.:е )"] '.'Т. С л",/I... +
)И_"IIfJI
+ RНБ T\ , l iДti + RТАБТ./ .,.ср r 1 + * ( / j./. J'] Л".i "" л".л,,,;
о" L д_тер !tI_ ,)hC
(1J.49)
213
;1.1Я сrf1Э с ФJI.1ЬТРО\1 "п.,..."...С Т ЗВТ
. RrАБТ.' ".ер J Л;dЛ" + RTAE ' ,M. +
.! r\ЬФ A'I llllj
111 MIIH
+ RTAET,' <ср S Л dЛ", (650)
1'1 :!.I3tH
\lЯ ДВllжении Э.'lеl\тро:\юБIfЛЯ СООТВfrСl'В€I-JIIО
[де Т., Т,.. 11 Т, В 7чеСI{УIO \араиерllСТIШУ ТЭД, "р" .работе по
до Бы\:ода на aBro laT I n 11 peKynepaTJlBHO}1 ТОР\fОЖ НlJllt 1 Д n Ср 11
зтоii AapaKTepllCТllКe 1 р nYCl<OBoro 11 тор\юзноrо ТОI,З ТЭД; "1
I . срезнее зн чеНllе за I'HTepBa. вре"ен" ,'1,/,.
(:Э;; ее ЗН(jllСIl fе .Т :, ДДВJlА{еНIIЯ э.lе.\тромоБJJЛЯ I\ОЭФФIl. .Нlент за
В pe(j.1LHbJX } С. Тllческоrо пуска IIзменяется от Л J1 flJЩJ О
11O.Tllellll ll за ВР"!Я e: apeKynepaTIIBHoro тор\южеНfШ I<ОЭффИЦllент
зо Л" ""С 1. Б Р Л ДО еДIIНfЩЫ. IIнтеrрllруя (6.49) 11
заПО.1неНJIЯ IIЗ:\lfНЯется ОТ 11 MIIН
16.50), nо.ТУЧIIМ: I [ . I ( Ы. ) " ) т +
il..J.Т:t.Б =="""2 RТАf,/дпср 1T"'"'i2 1D,.п _р п
R '\"':', м + RTAE"HP r l + 1 1 2 ( / Ы' ) " ] Ту(Л ....,, 1);
+ ТАЕ... .] . 2 д т ср
. 5
т
ААт.'Бф с +RTAE' .epT" + RTAE y ' Дli +
. u
+ + RrAt' у срТ, (л ,..." 1). (6.52)
Быра;h€IIIIЯ (б 50) If Iб.52) справед.1ИВЫ Д.1Я ещшстноrо фнльтра.
Ее.ТII расс.,атр"вается LСфильтр, то В них в\!есто RTAE следует
ВI{.,ючать RНБ -7 R ф , це R ф активное сопротивление добавоч
"ото peal{Topa.
Сравнение (б.51) и (б 52) в реа.1ЬНЫХ Дlыпазонах изменения коэффи-
иllе"та заПО.'"ения показывает, что за вре !я пуска электромобиля
до выхода "а аВтоматичеСh}'Ю хараhтеРНСП/l{У ТЭД потери в батарее
при на.ТIfЧИlI РИ.1ьтра СНижаются приб.1l1Знтельно на 33 00 по cpaBHe
: \ : I :.З фи.IЬтра; то же ОТНосится и к режиму рекуператив'
Приведеll"ыii анализ ПОI<ззывает высокую эффективность исполь-
зования ст.1аЖlIвающеrо ФЩьтра в СТnЭ Однако ДЛЯ правильноii опен-
" зФФеl{ЩВНОСТl/ необхо.:щ"ю рассма ивать абсолютное значеиие
: :Н де flff/ не TO.1bhO З время Т" 11 Ту, НО 11 С учетом времени
ВIIСЯlЦе\l ar TH a аВТО\lаТИЧеСКОII характеРIIстике, т. е. в реЖIIме, не за-
.тя. Э-То можно .чсистемы pery ироваНIIЯ напряжеНIIЯ элеКТРОДВllrате-
. } есть введеНием в ана.1f1З параметра
Т' (Т" + Т,) (Т" + Т,., + Ту), (6.53)
2!4
}i.€lраl\.теРllзующеl"О ."РIII:SУЮ Д6I1Жt;:НН)1 э.lеl\ТрО\Ю.
бllЛЯ [171.
YCTaHOВlI\I I{RI{ 1f3\1еняеТСJ.lIIO.lезная ЭНЕрПIJ.l.
отбllрlJЕ'\JaЯ uтТАБ. ОТНОСlпельно06щеrо расх()д,а ;.,.
энерrllll батареи на УСЛОВl-IO'\1 lIeperolle I1pll 6К.,1IО.
чеНlI1I в СIIЛОВУЮ цепь СТIIЭ сrлаживающеrо
фильтра. ОlмеТИ!\.1 что аБСОJlютное значеНllе НО-
терь ЭIJерr11ll 6 т АБ заВИСIIТ ar ТИПа аl{J{УМУЛII
ropOB, хар(:)I{терllзуемых ОПЮILlеиНе\1 RтлБ'ЕТ\Е;
Д,'Ш uДllOТl1Ill1ЫХ батареЙ ВеЛИЧIII-Jа l:1 ITA[,1.1T_lIh -==::
consl, есЛII /д const. СовремеНlIые ТАБ с
/:с.ТАЬ 100 В имеют RТАБ О,Об 7 0,2 О".
На рис. б.16 приведеllЫ за8I1СII)IOСТII
A IL!АТАБ L!r1ТАБф)IАТАБ f (Т*). (б.54)
Эти I\pllВыe ПОl\аЗЫВ8ЮТ , на СI{ОЛЫ{о относи
телыIo общеrо расхода Эllерпш Т АБ увеличива-
ется ,юлезная эиерrllЯ, отбllраемая от батареи,
rlpll включеНIIИ сrлаЖlIвающеrо фильтра на Bxo
де ИППН.
Изложенная оценка эффективности примене-
ния сrлаживающеrо фильтра на входе ИППН,
как отмеча.пось, проведена при допущении отсут-
стВ'IЯ пульсациЙ тока Т АБ и потерь в фильтре, т. е. д.тя IIдеальиоrо
фильтра. Без существенных поrрещностей полученные результаты
можно распространить на систе)IУ с реа.тьным фил ьтро\! , .шrда пуль-
caulll! тока Т АБ не превыщают 1 .. от значения пус,швоrо тока электро-
двиrателя и потери энерпш в фи.тьтре малы '10 сравнению с Э'ШНОМllеЙ
энерrИII. Анализ показывает, что установка фи.lьтра це.тесообразна,
если длина пробеrа электромобиля при это\\ увеЛИЧlIвается не менее
Че\\ иа 2 3.. с учетом возрастаНIIЯ ero массы за счет фильтра и потерь
энерrни в последнем.
3начитеЛьноrо улучшения )lЭссоrабаритных ПOlшзате.теЙ ф'mьтра
" снижения потерь энерпш в нем Прll заданных паРЮlетрах сrлажива-
НIIЯ то.;а и напряжения ТАБ можно добиться ПОВЫшение" чаСТОThI ра-
боты фllлыра f ф . Для ТАБ со сrлаЖlIвающ'ш ф'IЛЬТРШ'. работающеЙ
На ИППН, це.тесообразно оперировать расчетноЙ схе\юЙ замещеНlIЯ
(С\I. pllC. 2.7, z). Поэтому индуктнвность фllльтра L ф .:tO.lжна учнты-
Вать собственную IIНДуКТИВНОСТЬ батареи
L ф L НБ + Lд,.G.р,
rде L доб . р IIНДУКТИВНОСТЬ добавочиоrо реактора.
Прll допущешш постоянства за период КШ"IУТ3Ц'1II напряжеНlIЯ
батареll I1 тока ТЭД е\шость конденсатора фнлыра С ф определяется
Выражение" [171
С ф 1.I(8fф1'.U ТАБ "а..с), (б.56)
rде f1U ЦБ ""с IaКСllМальное значенне пу.тьсаЦIIII напряжеНIIЯ ба-
Tapell.
Рис. 6.16. УвеЛII'lеltll
полеЗIIОЙ энерпш, or
бllрае),Юli ar т \Б. ОТ-
носительно общеrо рас.
хо.з.а ЭНерrИ11 батарси
npll УСТЗНОВl<е сrЛ8ЖИ.
вающеrо ф(lльтра:
I RТАБ.ЕI.r\Б O. II()O;
2 RТАБ.ЕТЛБ "",0.1 I()O:
3 RТАБ ЕТ.r\Б о.Об!I()О
(б.55)
215
АнаЛII З IiБаЗIJУСТ8НОВIlВШIIХСЯ nРОLl.ес
соn 13 фильтре при тех >he ДОllущеннях
ПОh8зывзет. чТО заданные парзметры cr пa
Н\IIDзнШ 1 ,.ОЖI IO ПОЛУЧIIТЬ без ВhЛючеllПя
добaJЮlllюrо ре.:ш:тора, улу дш3юutеrо i\lac-.
СOl'збdРlIтные 11 энерrСТllчеСI..llе 1100\ Зз
Te 111 фнльтра- ТоrД8 р..tЦlIOIIJЛЫЫil tl<1C.
тота работы фн.lьтр.1 \171
1 / 1 ) '
fф (б4L тАБ С ф Д ТАБ """. " (б.57)
rде i1lТАБ N81,CfJA --=--- маКСlll\1а Т]ыю З1l3че.
нне ОТНССllТельНоlt пу Т]ьсаЦIIII TOI\<1 Т АВ.
ТЗi\ ка'" неТ Нl:оБХОДIIМОСТII ПР ДЪЯВ
lIЯТЬ жеСТI\lIе тр бовarшя к пу.пьсаЦIIII
( : 'B{) fl<" '" нзпрflжеНШI ТАЕ. е:\н,ость I\:ОНдеllсаторз
..'. фнльтра можно БЫ.бр3ТЬ ПО ус.1UБНЮ обес.
l1f?чеllll Я требуеl\.ЮJf ПУ.rIьсаШIII ТОЮl ТАЕ
11 113 соображенпй удобства KO\lnOHOBMI
б.10ка фн.1ЬТРЗ. Однаl<О С.1едует lI\!еть
в виду. что снижение иапряжеНllЯ На
l'\онЗ,€нсаторе фll Т]ьтра может ПрНБеСТII
1\ \м€ньшеЮ-IЮ напряжения. до KOToporo
заряжзется ",",,"УТllрУЮЩIIЙ " HдeHcaтop ИППН.
При ПОНlIжеННЫА частотах IЮ"I lутаЦШI 11 определенных l\:рИБЫХ
ДВllженнЯ з"е'ЩJO\lо(llI.,я (значеНlIl1Х пзрзметрз Т*) может оказаться,
'по "отер" энерflШ Б IIППН 11 ф"льтре 11 3 TpaTЫ на траНСПОрШрОБI<У
фlJ.lJьтра СПIНУТ СOilзм-ерll\tЫМII с Эhоно шеli энерrlПl от IIСПОЛЬ30В3ЮIЯ
фlllЫР3, В .Т"Х ус"он"яJ>. с.1с.чет Н3IШ' rр.lНlIчные значеНIIЯ Ч3СТОт
1"",мутзиlI" IIППН, Прll I<ororbI дОПОЛНlIте.%ные затраты энерrнll
ОТ ) ста,ЮБКfI фll,lЬТр3 "е IIревЫШdЮТ ее 3IЮНО\IНЮ, Счнтзе\!, что IIС'
IIО.1ьзован"е фll./Ырd ие 1есоооразно Бп.юrь до равеНСТБ3 между эти.
11111 состав.1ЯЮЩII\1II знерПIII, так hah 11 в Д3ННО\I сл}'чае У.1) ч.шается
теП.10БО"' реЖll\l Т АБ, 33 C'leT чеrо \ Бе.111ЧIIвзется ее срш; с.1У жбы
11 повышается нцежность. I\po\le Toro. еС.ll1 Б каhом.. lIбо реЖII"е тем.
тер з ч'ра Т.\Б nревышает допусПl..\Ю, Бк.,ючеНllе фн.lЫрЗ необ"\одН'
"о даже Прll } пе.lllчеlllШ потерь ЭllерПIII.
На рllС. 6. J 7 IIредстзв.1ены 3ItБII II\ЮСlll, 110 "ОТОрЫ\1 0llреilе.1ЯЮТ
IраНIIЧllые 31шчеНJlЯ частот 1\O 1\1\ ПЩIIИ ,Д.1Н батареЙ с различнЫМ
оrношеНllе\l RТ\Б Е ТАБ ПРll\lеНlIте1ЬНО " .1,lеКТРО lOБIlЛЮ с П3р3'
метра,,,, (С". 9 9.4).
ЭффеПll8lЮСТЬ рекуnер3ТИБноrо торможения иа электромоби,
.,ях. ЭффеIШIВНОСТЬ реl<упераТIIБноrо ТОр\lOжеНlIЛ ПРIIНЯТО о.\еНII'
Бать соотношение\! Ко.lичествз энеРIlШ потреб.1немоЙ от IlстоЧIII,I\а
ПНТdНJ1Я 3d вре\IЯ Л"-'n3 ' .
жен"я. ,С н возврзшае\1011 D Hero за вре\1Я тор\ю'
По.1НыЙ расход эне -
.10BHO\lY neper н' рrни "а время ДВlIмеНIIЯ элеКТРо\lOбll.1Я по ус'
Je тp А о , 3ССЧllтьшают Cor.13CHO (б.43) (б 4б) 11 (б 47). Пзра'
р... ВХЩЯЩlfll Б (6 47 ) 3'1 ,.,
.1яеМurо в тяrово " ,БIIСIIТ ОТ Бре\lеНII тоР'lOжеНIIЯ, опре:t е .
'1 расчете, и от TOh3 i pe . т АБ Б раСС\I3тrIlБае IOМ
PJIC б. 17 З3f1IIСII IОСТИ rpalllllJ
II'liIЧ.астоты IЮ I)!)'ТаUlIII ОТ пэра
),Ieтpa Т.:
, RТАБ ЕТАб "",(1,()G'u.a.
2 пТ\Е> ЕТАБ == O.lO>fJ4
s RТдБ ЕТ\5 ==(1, 09
216
rдt' т ре... вре -IЯ рекуш.'раlш:шоrо
'fОI'I\IOЖ€НlIЯ злеКТрОJ\. юБИ -!lЯ'
ЗвВIIСJl:\ЮСТЬ иТАЬ or llАБ on
редеllиет IlеЛlIнеЙIЮСТЪ ФУIIКЦIIИ
/"" (v). Чтобы '!аЙТII I дек (V), за
[1IПII€М уравнения
lрекUТАб == и д / д . т ; (б.59) РIIС. 6_18. 3аВИСШ,ЮСТII "[ока рек 'перащш
UТЛБ == ЕТЛБ + IpeI\RTAE,; (6.60) от скорости движения 9.1еюромобr!Ля
Uд kФдv /д.,I:.Rд, Iб.бl)
fJl€ I рек среднее значеНие тоКа рекуперации.
Решая (6.59) (б.бl), по,'учим
/ J Еiдв+4RТЛI/д.тlkФдv /д,rRд} ЕТАВ
т
CTporo rоворя, в импульсноЙ СИСТем KynepaTIIBHoro ТОрJ.IО>h€НИЯ
на значение 1 рек оказывают определенное в.пИЯНltе Iю [мутацнонные
процессы в ИППН, тем БОJlее за\1етное, чем выше ЧаСТОТа ,<о\шутаЦIIИ.
Однако, как показал аналИЗ. в pea.1:ЬHO 1 ДllЗПЗЗ0не частот I\OM IYTa
ЦИII (до 2000 [ц) н прн отношеНlIII времен" перезаряд3 КО\1"Уrnрую
щеrо конденсатора ИППН к перllОДУ КОМ\1утаЦИII, не превышающе"
0,2, учет переходных процессов в преобразовате.1е д1leт результаты,
ОТЛllчающиеся не бо.1ее чем на 300 от вычиспенных по (б.б2). ПОЭТО IУ
на практш\е }IQ>КНО пользоватЬСЯ lI\1енНо этоЙ фор\tу.rюЙ. 3аВНСII\Ю
ст" /РСК (и) для /дт const ПРИ\lеНlIте"hНО к ТАБ 11 ТЭJ.. "СПО.1Ь
Зованных в СТПЭ (см. rд. 10), представпены на рнс. б.18.
БыражеНllе (б.58) с учето" (б.бО) npllНlI\laeт BIl11
Tpel\ Трен
А рск Етдс, S i peK (и, t) dt + RTAb S i CK (и, 1) dt
u О
Е тдь ,"-' (/ P CKi t.) + RTAB \' (/ скДt.),
....
о u
rде /PCKi среднее значеllllе тока реl<уперuщш в течеНllе времен"
М,.
Среднюю скорость движения элеКТРО\lобllJlЯ в реЖII"е тор\южения,
соответствующую данному отре.1КУ временн tJ.t,. опp€де.1ЯЮТ на ос-
НОваНlIl1 тяrовоrо расчета, а дпя каждоЙ и, по (б.62) ВЫЧIIСЛЯЮТ /р.."
Следует отметить, что в (б .63) первое C,laraeMoe характернэ} ет
Часть энерПlII, ндущеЙ на восстаНОВJlение е шосТII Т АБ, а второе с:ш-
raeMoe потеР'1 рекуперирующей энерпш на внутреннем СОllрапlВ
леННII батареи.
реЖII' (':
f rc ..
Apt'J( == . ит.\Е (i pe ,,) ir (V ') dl.
"
(б.58)
l Ре l!.А
200
/60
/20
80
40
.0
Iб.б3)
217
Д.111 neperoHOB Д,ll11юii 300, 500 11 1000"
11 lf\r€HIITe.'IЬHO J<i. rэ \'. paCC\lOTpeHHO\I)" Б
r 10. наЙдены cor.laCI-Ю (б.бЗ) 31- аЧ ,НllfJ
ПО,1езноii энерrllll рек} пераЦII 11 , IIД}-щеll На
6QССТ3НОБ.l€'НII€ eMKOCТlI ТАБ. ЭТlI значеНII Я
СОСТ8n,'Н1ЮТ соответствеи ю 14.5: 9 11 7 о
ОТ энерfllll. З8трачеlll-l Оll (3 П} СI(ОВ(J\I p('
iКIH..IE'.
Влияние парамеТРО8 СТПЭ на пульса.
ции тока ТЭД. НаПРllжеНllе т АВ со сrлаЖII_
ваЮЩIIМ фнльтром
UТАБ ЕТАБ +1.i дср RТАБ. (б.64)
Ри.:. 6 19. 3aBJICJfltfOCТJI П}ЛЬ-
С<lUIШ ТОf(З ТЭД ОТ 1I.ОэффIЩIJ- rде I д . ср среднее 3, 18чеНllе ТОКа тэд.
о!т.а э.аПО.'iнеНlIЯ ИППН Прlf Здесь 11 далее вер '{иИII 31181\ СООТБетсmует
! ff=;я О д=нft:З е : реЖIll\I)' ПУСI{а, ННжНIIИ режиму peKY
на ТАБ (100 ОС соответствует llepaTIIBHOrO торможеНIIЯ-
М8l<СffJ!альноil ПУnЬС8U1111 то. АиаЛIIЗ кваЗlIустаНОБIIВШНХСЯ процессов
. ра2 :: rОЕО;А:Д:: в цеПIl тэд npll допущеНIIII ПОСТОЯНСТБd
ЭДС 11 СОПРОТIIВJ1ения Т АВ .1 .IНДУI<ТИВНОСТlI
== const. R ТАБ :::;::: 0)= тэд за период l\оммутаЦИII дает С учетом
O;M eH e .2 Л.! I!IJ; (6.64) Быра>hеНllе для опредe.nеНIIЯ размаха
и- "'" 0.5 {Л} I" и. "'"' I пу,nьсациЙ ТОКа двиrате.nя [17]
111 Е ТЛЕ (I =+= "IIU*) 11 е "II tT I"JI fI e(/," 11 (1: 1K)l
D. :ER :! 11 e I fTI:f .,I1
rде и* 1..срRТАБ Е НБ ОТllOшеНllе. хаРal<теризующее падеНllе
напряжеНIIЯ на aI;lIlВНОМ СОПРОТIIБ.1еНlIII батарен и зависящее от
протеl\ающеrо через Нее TOI\a, параметров н стеnеШI разряжеННОСТlI
ТЭД; т, ПОСТОЯНl1ая вре\!еНII цепи ТЭД
Дllllференцируя (6.65) по I<ыффициенту заПОlнеНlIЯ прll {. сопsl
11 !lрllраВНlIвая реЗУ.'lыат нулю. получим трансцендентное уравнеНllе
(б. 65)
(1 =+= А,И.) 11 е'л;, I) ",/,,' I е Л' " 1,I
T ft(
(1 + 1.;,(.,*)[1 е Л" (""'le ".,, I, ('1:1.' +
Т:r./и
+и*,1 e '" ('1:1"111 e"" " 1'1:/"1.
(6.66)
решенне I<OTOpOro дает значеНllе I<ОЭФФlIцнента заполнения 1... соответ,
СТВующее маl<симальной пульсаЦlI1I TOl<a ТЭД.
ИЗ rрафИl<ОВ. !lОl<азаНных на рнс. 6.19. c. eдyeт. что пульсация
TOI;a t!.l д ТЭД сннжается с увелнченнем падеНIIЯ напряжения на Т АБ.
О!lределяемоrо потребляемым TOl<OM. 11 возрастает с увеЛllчением паде-
НIIЯ напряжения на батарее. оБУСЛОВJ1енноrо ТОl<шt pel<ynepaU'III;
реальная ТАБ lI\teeT Mal<CIIMYM пульсацин TOl<a ТЭД с I<ОЭФФIIЦllен-
7амн заполнения ).&1' arlнчаЮЩII 1ИСЯ ОТ 0.5;
21
зНdчll;::rН..... .'п 'vH '"t'" nU1Ul-'U'1 lIу.r:IЬС2ЦIIЯ TOI{a ТЭП \lal{('It\1a"bIl3.
З8ВIIСJtт от падения Нс1'рряжеНIIЯ на т АБ;
IIУJ1ьсаЩIЯ тока T Достиrает Н211бопьшеrо значеШIЯ в pC>hII\I.t.'
реКУllеративноrо торможеНII с Mal{cIIM3.1bHыM ТОрМОЗIIЫМ TOI{01.t э.l\:....Тро.
двНfатеJ1f1 при наибо.'1ьшеll степени разряжеННОС"fll т АВ.
Такое состоя. ие батареи соответствует 15 20 00 ее но\1.1I1:шлыII
еМКОСТИ; даJ1ьнеишнЙ разряд Т АБ опреде lяет движенне элеl{ТРО\ЮО".
JIЯ с существенно ПОНИжеННЫМII скоростя\ш. коrДа реl{упераЩI'Я осу.
шеСТDlIflется с M8KCII\I8J1bIlbI\1II I{О3ффИНllеНТ8МII заполнения.
OTfI,leTlIM. ЧТО ecml устаВК2 тОКа ТЭД в режиме торможення НИ>hе
устс:ШЮI nYCKOВOfO TOI{a, ТО И 1енно в ЭТО".I режиме при наибольшей C1e
Ilellll звряжеННОСТlI батареи следует Оllреде.1ЯТЬ наибодьшую пульса.
цшО 'fOl{a.
IIспользоваНllе в расчетах реалыIхх пара"етров СТПЭ ПOl;азывает,
чТО в Дllапазоне частот коммутации выше 600 ru МОЖно принять допу
Щбllfе о J1llнеЙIIO\1 IIЗ\IеНеННII тока тэд за период I{ОммутаЩIll; тоrда
rюrреШIIОСТЬ lIе превышает 2 "". Это ;J.опущеllllе ПОЗВО.1Яет (б.б5) 11
(6.66) "РlIвестlI 1< ВIIДУ
М. Е ТАБ (\ + 1 .р*) 1." (1 'Л,,) /(L.I.); (б.67)
'Л;, (И* =+ 1 =+ 1 1 И* + (И*)2)/(зи*); (6.б8)
M""k' [ЕнБ(1 + 'Л..и*)1.;, (1 i.;,)J/(L.I,,). (б.69)
Пу.1ьсаЦlIII TOha тэд вызывают в lIе\\ :щ6авочные пульсаЦНОНllые
потери, ухудшают 1;о ",утаЦIIЮ 11 повышают те\\пературу КО.Т,1ектора.
ЕСЛII амплнтуда пу.%саЦllii не Ilревышает 10 00 среднеrо ЗllачеШIЯ TOl<a,
то заметноrо ухудшеНIIЯ YC.lOBllii работы Э.1еl<ТРО;J.виrателя не наблю-
дается.
Элеl{тРОДВllrате ЧII. ПРII;\lеняе\,ые на r \\ с 3.1еIПJIOХН\lнчеСЮI\Ш
ККУму.1ятора:\НI. lf\tеюТ \18.Ч ю по.:тоянн)"ю времени якорноЙ цеПII
(T . 3 7 7 IC), 0Ilреде.1яе\\ую \\а.lО'; IIН.Ч.IПIIВНОСТЬЮ Прll ПУ.%СIlРУ-
юще\\ тоКе (L. 150 7 3()0 \1I;rH) 11 OTHOCllre.1bI1O ВЫсоЫ"1 ahТlIВHbI\\
СОПРОТIIБ.1ением этоЙ цепи. Расчеты по 16.65) (6.69) при реа.%IIЫХ
Ilара\\етрах тэд 11 Т АБ ПОl<азывают, что ;1..1>1 обеспечеllllЯ Прllе'lле\lOii
llульсаЦlII1 то';а тэд >lе06ХОДII\1O .11160 уве.IIIЧ.lВать частоту 1;O IMYTa.
ЦlIII. Лllбо ВI{.'Iючать Б цепь э.1еh.ТРО.J.Бllfате.1И ;loпо.1нIIтедьныI1 реактор.
lIос.1едиее вызывает уве.1l1чеНllе \laccbI э.1еlпрооборудоваllllll " ;юба-
ВОЧl-Iые nOTepl1 энерrllll. ПОЭТО\I)' це.lесооuраЗIЮ повышать частоту I\O\I
М\ таЦlI1I IIППН.
j\IIIНII\Ш.'Iьное значение частоты ',( обу\:.10в.lено .J,ОПУСТlI\ЮII a'III!НI
ТУДО" пу.1ьсаЦ'1II ТОКа тэд и ВЫЧИС.1Яется по фор"у"е [171
'k.''''" [Е ТАБ "",,,'Л;, (1 =+ 'Л;,u*)(1 'Л;,)]/(О,2L.I.,р). (6.70)
Верхни" преде.1 частоты КО lМутаЦIIИ оnреде.1яется Bpe\leHe\\ ВЫI,лю-
чеШIЯ тиристоров, используемых в ИППН, '1 заданны" ДllaпаЗОIЮ\\
I<ОЭфф'lЦиента заПО.1неIlИЯ. При современно\! УРОВllе рdЗВIIТIIЯ nо:.}-
ПРОВОДНIIКО80Й rеХНIIIПI 11 Л il - 0,2 + 1,0 маl{СII\1альная частоТ&t liOM.
мутаЦlIII не превышает 2000 rц.
:!Ш
{i'J ать 1....1111111 11 '... "111 С нео6'\.о.:Щ.\1O с } ЧеТО\1 Ра.
о"ОlfЧ8те.1ЫЮ вы t I фIIJЬТр.а 1ft. J\lожет Оhззаться, '.110 Ч (.'ТоТ
lна'1ьноli Ч8СТО Т Ь! р::! OT a' ча'сто т l.. EC 1H ft'J < '... МIШ. це:lf'('ооuра:
1 11J1 . о..п111СЯ Бне tllапазо от} , " О М\I } ';аЦIIII раВНОЙ /.;. '"Ш. ЕС.'JIJ f "
ф" . :'ю 'ю часТ ... . . rj
но лрJlНЯТЬ рж Ч 1I\.еIlЯТЬ ТllрИСТОРЫ с меНЬШIl 1 npe\teHe\1 Bbll\:lIo
>;.. .а"С' { 1e.1 eT :110 в ).leHII ВЫБлючеНIIЯ IIсчерпан. ТО 11('1\03 rb I\()\I
чеt1llЯ. а ес:lII за па \ _ } Вt'lllчеНII€\1 массЫ IJ rабаРIlТОIЗ фllfllJТ р
r1РшеНIf€ \Iеж...... L (j d
ЛрО\lII('сное y 1111 В Т АБ II.. II переЛОДllТЬ Ii: I\OM IIHllpOBaHHbI\1 CIICTI:'Ma\1:
11 потерь 3Hepr 1 0\1'" тир' ЮUl.II\1 pe Hi:TOp0;\1 в цеllll r,1r..1BllOro
} прЗВ,1€НIIЯ. Hanpll\It'P с \ . .
1I1PIlCTOP IIППН я Сllособность IlЛЛН. НIIЗI,IIЙ } ровень lIаJlIНl>hеНIIЯ
комм}тацнон я в СТПЭ с ТАБ прн бо.'ЬШII' П}'СIЮВЫ' ТО"а, Э.'еl<
IlсrQЧНlfJ\8 nll:.r lIl1 I ро Пlil ДlIЗПJ3DН IIЗ:\lеН€НIIЯ наПрЯlhеllllЯ батареи
rp0.1Bllrare1€1I 11 ШI. н r Р} 'ЗКlI 11 степеНII разряжеННОСТII 3I{I\УМУJ1ЯТО
в З8ШfСII\юСТIJ ОТ TOl\8 ...
ОБ оБУС.'ЮБ,lIlВЗЮТ невоз\IOЖНОСТЬ осущеСТБ,']еНJlfI надеЖНOII K :\1111YTa
р. ез ,-ф'\lПllрнощсrо 1,0НДСlIс"тора I1ППН весь\!а бо.1hШОII eM"o
1[.111 ,. \ roro .уве'1I1IJ€ШIе е\ШОСТII до значеНIIЯ, обеспеЧIlБающеrо
crll. \РО} , ' , е ю"а '- с ' , l\l а ;ЫIЫХ ТОI\ОВ N p ll MIIHII\ta.'lbIIOi\1 flапряжеНlIl1 ТАБ
I\о\ш}таu I\ . . . .
треб ст У"СIIЬШСНIIЯ IIЩУЕТIIВНОСТН реанора перезаря а д.1Я. coxpaHe
IIIIЯ необ'tОДll1юii часТО1Ъ1 I\O\I\I} TBUHII. IITO прllВОДIlТ 1'\ СНl1z1...еНIIЮ до--
POTHUcr,. "он'} ра перезарюа 11 напряжен",п на КО\!МУШРУЮЩбl KOH
денсаторе Нllже }ровня НЗПРЯ>hеНIIЯ ТАБ. В связи с ЭШ\! В СТПЭ
с Э,lfКТРОХII\IJlчеСI\ОIi Э . rю..'l\.О.J, I\: обеспечеНIIЮ I\:О:\lмутаЦIIОННОЙ спо-
собности If\feeT сnецифнчt"Сl\llе особеННОСТII Под 1\0.11 IIУ11lal(IЮННOl/ cпo
('Обностью 11ОНII\шется запасаНllе li:онденсаторО\1 энерrllll, достаточной
д.1Я КО\l\lутаЦlШ задЗflНОro мrИо8енноrо значеllllЯ тока.
06щепрннятая меТОДIlf..З опреде.1еНIIЯ eMKocТ1l IЮ''''УТllрующеrо
hOlweHcaTopa при \IIIHIt:\It .lbItO\1 напряжении JlСТОЧНJIIШ П1паЮIЯ, Kor.
да напряжеНllе Т АБ прн rJ1} боlЮlt стеJlени разряженносш в режю'е
пуска может состав lЯТЬ 30------40 В, ПрllВОДИТ '{ существенно"у уве"1I1че
/11110 "ассы 11 раЗ\lеров уз. а I<ОШlутаЦЮI 11 в конечно\! IITore К З/lа-
Чllre.lЬflО"У СНllженllЮ чаСТОТЫIЮ'I\1} таЦlШ (ДО IOО 200 [ц) прн MaKCI'
}1д IbHO\1 наnрЯ>Ы:'НIIН батарсн. 1100 Б ЭТII}, УС 10ВIfЯ'" TO.lbI\:O Б таКО\1
IIHTepвa.le частот ЮАi:НО nOl} ЧIIТЬ IIрне\l.'1е\fЫЙ ДJIЗl1азон IIЗ:\lеllения
КОЭФФIIЦllента заПо:ше/lIlЯ иr [IIН. в СВОЮ очередь, CHII>I,eHlle ЧастотЫ
вызывает ух}дшеНII массоrабарllТНЫХ ПОI{аззте.1е" <jШJ1ьтра 11 no
БЫше/lllе aMnтlТY;l.Ы ny.%caIIIIII ТОКа ТЭ1 до 80 90 "о.
Требуе\lУЮ к "'утаЦIIОНН}Ю способность мо",но обеспеЧIIТЬ pery-
.'"рооаНflе,! напряжеНII" на конденсаторе посредство\! ero дозарllда,
т. е. зарядом до напряжеНIIЯ, превышающеrо нап р яжеНllе IIсroЧIШI{
IIlпаНIIЯ.
По УС.10ВII"'1 ДВII",еНIIЯ п}ск 11 ТОр\lожеlюе э е"ТрО\lOБН1Я осуще
l 'I Б ч lЯЮТСЯ не ТО.%IЮ с \lаl,СIВIa.lЫIЬ",Ш 'ставкам.; ТОКа ТЭД но и oT
., НЫМИ от IIИХ Поэт J ,
с"то р а в . ОМ} це.1есообразно ИЗ\lенять напряжение KOHдeH
ТАБ Д coorвeTCТВHH с 1,0\I'IYTllpye\lbl\1 TOKO\lIl с "чето" нзпряжеll llЯ
. оза(1";I. 'ЮММ } 'Тll р v J _
'КОНОМIIЧН 'ю - ющеrо "онденсатора позво. яет полуЧll1Ь
e\lKOCTII Об } н надежную IЮ\ВIУТ3ЩIЮ то"а в ИППН п р " 'IННIIМЗJ1ЬНО!l
I }'t 10в.'lенноЙ rlре
торе, tюtор оrрdНIIЧ> деlЬНЫ\1 IJапряжеине,,] На ЭТО'I I\OHileHca
ено допустlщы\ lIаlIряжеllllе J H TllpllClOpaX
220
nрео 6 разов.:1Те.l1Я. . lal\CII. с
м.аJ1ЫЮ Й peCНHllBl101I МfJЩ +
IIUСТЬЮ 11plI\-lеШ' l еl\'IЫХ KOII
деllсаторов 11 ) pOBHe\1 11 \.
IIЭО,1IЯЦIIII.
При ОПl еделеНlIII IЮ\I
..lутаЦИОНIIОII спосоuности
нужно УЧlIты ать потери
311epfllll в KUlI1 уре пре...1Бd.
r11Te..1bHOfO перезаРЯ.l8 C"'
Ln Т4 (см. рис. 6.21),
IIРIIВОДЯЩllе к СНlfжеНIIЮ
lI.Jлряжения На кондеllсатu.
ре. На основаН"'1 paCC\IOT
реИIIЯ переходноrо процес.
са в I{OHT}'pe наПРЯА<еНllе На
Iюнденсаторе (с учеТО'1 Toro, что перезаряд происходит в течеНllе по
лоВIIIIЫ периода собственны\: IЮ.1ебаПIIЙ контура) опреде.1яется ypaB
lIelllleM 117]
ис. ::::UСКIII..е 7.9.(i)П::::::;UС[{flаче (,пn2)J CI.(!L n . (671)
rде и СI( 11"/<,1 == иск 1'==0 ; а == r n/(2Ln) I\ ОЭффИЦllент затухаНIIЯ l,олеОЗllllit
в "-онтуре. "'п lr 1/(LnC K ) ' (4L ) уrJ10вая частота собственных
IюлебаНIIЙ контура; ([] аl\ТИБное СОПрО111Б..rJеНllе Iюнтура перезаря
да [/8 частоте перезаряда; Си е\1IЮсТЬ IЮ\I\IУТllрующеrо 'ЮlIДен
сатора; Ln и НДУКТIIВНОСТЬ перезарядноrо реактора.
ПРlIнимая и С K.lfa<,l == и с к дол, rде иС К.ДОЛ ДОПУСППоlОе на.
пряжение на I(онденсаторе, предстаВII\I ypaBHeHlle IЮ)[\lутацIIOННОЙ
способносТII Iюнденсатора в Вllде
(rпЛI2)1 СУ
сlс...lltlUС".допе 1\ л == (/д.ер --f О,5j,/Д'I.н..с)tВЫI Л' (6.72)
rде ' дер среДНее значеНllе MaKCII\lMbHoro п}сковоrо (ТОр\ЮЗllоrо)
тока ТЭД; f.bll<п Вре\IЯ выIлюченIIяя rлавноrо TllpllCTopa IIППН.
В (6.72) ВХОДIIТ ма[;сlIма.1ыlйй раЗ\lаХ п} .%сациiI ТЭД, ВЫЧIIС.1Я
е\IЫй ПрlI частотах ,и> 600 rц по (6.69) 11 ,,, < БОО rII по (6.65) 11
(6.66). Решение трансцендеllтноrо уравнеНIIЯ (6.72) дает MIIHII\la.lbHoe
знзчеНllе e\IKOCTII I;О\lмутирующеrо конденсатора.
ДОПУСТIIмое иапряжение на Iюнденсаторе сдед}'ет опреде.тть, IIC
Ходя rлаВНЫ\1 образом 113 ЭI{ОНО:\IJ1чеСЮIХ сообрЗ>hеНllil, lЗыбllрая 1\.1ш.......
ТЩ1llСТоров I1ППН по напrяжеl\llЮ.
Дозаряд можно выполнять раЗ.1И'ШЫ\1II способа,ш. СраВНI!Телыl.l"
оценка этих способов Поl;азывает, '!То предпочтеНllе целесообr аЗIlС '
отдать способу с ИСПО.%зоваНllе\1 тиристора Т5 в цеПII обратноrо В<'II
IIЛЯ (рис. 6.20, а), задеР>hI;а на включеНllе KOToporo опреАеляет д?заr",1
КоНДеНсаТора с....' осуществ..1Яel\Lыii за счет энерПlII, НаКоп.. ешlOlI Б 11Н
ДУК11IВНОСТII ТЭД. Для оrраШlчеНIIЯ СlюрОСТII наРЗСТaIШЯ тока чере.
Т5 11 снижеНIIЯ I\:О:\f:\1УТ2цIfОIlНЫХ потерь Прll cro ВК.1ЮЧ('1II1II Б цени
11IРИСТора }"Становлен насыщаЮЩIIЙСЯ реш;тор LJ. Б.lИЯИllе "отор"'''
T j
Рис. 6.20. ПРIIНЦIIПlJа..1ьная схемCI (а) 11 C'( \lbf ,.,_
мещения (6) 11 (8) процесса реrУ.тшруе:\Юfu лщ.l
ряда 1\О.\!\lУТllрующеrо КOfщенсатор.1
')'1
11 существующих параМеТРах попу.
.ОН..lенсптоРЗ Cl!e P'IНfTbIBaTЬ. таИ как. НапрlI"-lеV. I1Plf ' O
на 3DззрЯJ Ii ,,60РОВ с.1еД) e;'eH€" вьrl\лючеНl Я менее 50 \II';:C ер c
БD..1НIlt.овыt п tP"CTOPOB с вр лет IO 20 оо от ооще u Bpe\I€HII 1I.0зае J:I
lIO,'lьзов tlIIIJ заряда сост.3Б. ХСl\lе Тl rлаВНЫIf nlplICTOp T2 PJJ .
pea....1'OPIl0ro /:;0 а С". На Э'f{J1I С. ' I .......
» KOH eH " TOP (pllC. 6.2,0) ющеrо кондеllсаторd >10"'''0 раЗде""
rасЯlll1/ll Т озаряда КО"МУТ'РУзадержКl' на включе""е TIIPIICTOp. ;"
проиесс а . дозарЯД за время lIасыщеllll. ренктора L/ (pIIC. 6.20 5
на ДВб 2Б86J'11 дозаряд за вре\IЯ ться с момента. коrД2 IICtIlPS:I}j.;:eНl1 о).
(pJfC. 'с ;озаряда "южет Ha I : J1 ПИТ3Н1IЯ IIЛII БО,l'Jее BblCOI\oro УРО811"а
пPOU T"r.10 }.'рОВНЯ н.алря а Сl\ореиноrо псрезарядз. Ji,
= p "'ep пр" налllЧ"" :B HII . ош,сывающее ПРоиесс ДозаРRда
Д/llрфереНЦ 6 "'1:Ьън е ' feeT ВIIД (171
''I(€'I€ (р.'с. ..... . 1 2 Е
В < 't11 2 + (1/T ) dUcJdl + ro llC" Ю т ЛБ. (6.73)
d ru' T Д. L
'('R rюстояНная времеНII цеПII . -:; .=.=.!'}'ммарJJаS]
rде T L,/ . . цели электродвиrателя; ro, I IIL CK собет_
"НА}ЪТНВНОСТЬ III : KOH"f}'pa (р"с. 6.20, 6). "
вен,,"я }fловая (673) с учетом наЧа.%НЫЛ условии "с" 1,,,,,, ""
Решая }paBH Hlle '. по чим
:=;:.О iPO;;;.ETAE. Iдll=<о /д.ма.ю }
. 1/I2' ) [( ' .M'K' + иHa; :ТЛЕ ) х
ис" == Е ТАБ + е WCi( :!
Х sinrol+(U... ETAE)cosrolJ- (6.74)
Ток ТЭ1 оnреде.,"ется выражение\! r 17)
=с ==.--4С2t.r) { JD.llак('СOS(Ut [ wCi( (UIIIЧ ЕТАБJ +
'IC ff dt
+ 1.""", + С.IUн," ЕТЛЕ) j Siпrotl, (6.75)
2ыт! 4Т!(о f
rде / .. ,,' Щ'С'Ш 8.1ьное значение тока ТЭД за neplIO:! КОммутаlllШ;
'" I ro 1/(4T;').
Р.асчеrы ПОЫiЗ.а 'Ш, ЧТО влиянием потерь в активном СОПРОТIIВJlРНIШ
цеп" Э"екТРО,'Щ'lrателя пр" IIахождеllllll длнтельносТl' процесса
дозарнда можно Пренебречь. ПОЭТШIV, по аrая, что этнп T'lplICТOpHUlO
дозарнда 'ДU,I заканчивается при иO ==: UН.JЧ + и т ДОЗ, rде и т AOJ
"ВПРЯЖен"е Тирнсторноrо дозаРяда IЮI'.:\еllсаТора, д.'н t доз ' получае"
10'" (l/(1J ) arcsln (и, .дu.ro С.!lо М'КС) (6.76)
Этап дозар"ца IЮllдеllсатора С. оТ реактора L/ (рис. 6.20, в) ха-
ракrеРНзуетсн JPdBHeHII""1I
Е ТЛБ L dio!tll + iorRo + "с.;
иск Е ТЛб + wsdвtdl;
22'l
(6.77)
(6.78)
(б.791
(б 8\.1)
rJle w II1IС:Ю ШIТI\ОВ peal{Topa; s сечеНllе ero '\! ПIIПОПрОВО.J,а; В
IllIдуИЦllfl IJ маПlIIтопроводе резктора; ic ток КОнденсатора" llJ.
ТОК П8маrllllЧIIШШIIЯ реактора. I
"а основано'" (б.77) (б.8U) СОставим оБЩ е диффереНЦИа.1ыюе
ypдВJICHHe ПРOI[есса:
d"i./dI 2 + (lп,)di.,dl + "' i. I.", .
С учетом начальных }СЛОБИЙ ис,., k==D == Е ТЛЕ + и т AO.i. ia It
/..... р lJlII" }равиение Iб.81) TorAa
i n === 111 + (/ДIJЗ 111) cos Сй:Еl
(И,.U + 1.. H .."2:R.) V C./L, sin .),1, (б.82)
rде Iд.наq нача.nьиое значеНllе тока ТЭД 1-1;] ВТОРО\1 этапе Доза ряда.
получаемое решеНllем (б.75) 11 (б.7б). Решая (б.79), (б.80) 11 (б.82),
определим напряжение:
"с. Е ТАБ + (1. н.., 1,,) J L,/c. sin ",,1 +
+ (И,,,,,, + 1...,,'J;R.)cOSfo,t. (б.83)
Подстав.1ЯЯ (б.83) в (б.78) и IIнтеrрируя обе части По.lученноrо ypaB
нення, IIмее\1
i n === ir Iv:
ic C",cluc...:dt.
(б.81)
Bs 'ДQэ2
""S J dB } [(/'Ha, /")V L,IC. sin",,t+
B, f'I
+ (И, ДО, + 1. H..'J;R.) cos ",,1) dt, (б.84)
ще В, ИIIДУIЩIIЯ насыщения маrннтопровода реактора; В' ocтa
точная ИНДУКЦIIЯ.
В результате IIнтеrрирования получаем
1J.'sl!.B (I..H.. 1.) L, (1 соs""tдоз,) +
+ (И,.т + 1. ",,'J;R.) I L,С. siп<о,t. о ". (б.85)
Решая трансцендентное уравнеНllе (6.85), можно опредетlТЬ дли
Т€J1ыюеТL реЗI{торноrо дозаряда t дQз 21 а подставив ее значение в
(б.83) напряжеНllе на КОММУТllрующем конденсаторе по окончаННII
ero дозаряда.
ПРIlНlIмая на втором этапе дозаряда i. I n .., cons! н прене-
бреrая тOIЮ" намаrНlIЧIIваНIIЯ 1", ПОЛУЧIШ упрощенные выраihеНIIЯ
ДЛllтеЛЬНОС11f peal<ТOpHOrO дозаряда
t""" (l1I.. Ha .) [J (С.И т . ДО ')' + 2/. H,"wsl!.BC. С.И, "",) (б.86)
11 IЮНСЧноrо напряжеНIIЯ на к онденсаторе
Ие. Е тАь + 1 И о. + 2/ n ....u'sl!.B,C.. (6.871
22.J
Пu.l} ченные БырJ.А.....'lшsт ПU..ШО:IЯIO'f
) честь В.1I1ЯННе I1Ц'<i\lfТрОВ 1[('1111 Дu.1а.
ряда на напряжеНlJе [-"(,.1' ври Оllрf'Дt'.'lt'
H1II1 3.1ropIlT!l.fa УПрЗВЛt'Jl1IН ТllPIlt'::T0I10\1
Т.5. оfiеспечнвающеru ТР('(I}('МУЮ 1\:0:\1_
,\1утаUlIOНН} ю с.:rюсобl-lOl:ТЬ. а Т:II\.-!.\
В.'ШЯНlI€ ЭТOI"r цelНl на ДРУПlе IlaplJMer.
ры 11 характерllСПlКII IIППН
ОnределеНllе "арамеТРО8 ИППН 110
условию обеСrfС.fения ЛЛЗВffОСТff пуска
злектромобиля. ОДНIIМ 113 оснопны \
требованиЙ. [lред.ЪЯВ..'1яемых R rэл\,
ЯВ.1Яется обеспечеНllе Ш13ВIIОСТlI IIY\"I\iI
11 orpaHl-lченпе Дllllа 1IlчеСЫIХ возл.еikт
внЙ. )"\lеНЬШ8IОЩИХ epOl\" службы :\f{';\,a
ничесКIIХ vз.'юв СТПЭ 11 СШliКаЮЩII\
Ряс. 621. rпрощенная схе..IЗ lnnH комфортабё.:lЬНUСТЬ перевозок Hop
М3ТНВНЫ!\IИ !l.OI\У lентз;\ш установлено,
что начадьное ускорение rорОДСКII х транспортных средств не должно
превt>rшать опреде.lенноrо значения
Д.1Я rЭl\' с lI illу.1ЬСНЬШ реr}".::ШрОВ3Нllе\1 I:ldflРЯЖt'IIII}j ТЭ..1II;tЧ:l. 11..
ное ускореНllе оnрсд,е.1яетсн нача.1ЫIЫ),1 пу....I\.ОI3ЬJ\1 1111\:0\1 .1ШII,IП.-'.lЯ,
З3ВlrСяЩII.\( от 1JIНI::\Ja.1ЫЮЙ .l.1JITt"'.lbHOCТJr 'I)III)..lbt o a II JllрJ1jJ..ення.
Пос lt."ДНЯЯ оБУСоlОЕ.It'Н<'! \IIIНIIМ3.1ЫЮ Heu6'\o.111\IbI\. Bpe\lt."IIt'\1 lIер(>эа
рЯ..13 hL1Ч\I) ТНрующt>rо l\Онденсатора, IIcПО.1ЬЗОВ;JIIII(' 1t€'lleli YCK()peH
IlfJfu nt'резаря.l3 1I03ВО,lяет А ЗНilЧJПt'.lыюi'r черi.:: I'табll.ШЗIlРUОаП. Щlw
НН\1а.1ЬНУЮ ШllрlШУ tlЛIllУ:IIJt.:'3. т. е. ослаUII1Ъ ее заЕШСII'ЮСТЬ ОТ TUKa
Т3Д прll 1I€11.:t".lt'tlНоЙ чаСТОf!.:' КU I\IУТЗllШI 11,111 В дorIУСТII Ю),1 IIНTepB<I.le
IIЗ It'неIШЯ
РаСС\ЮТр" 1 flабul'У НIlПН. сле\ш hCYfoporu прнве..1.енз На pIIC. 6.21,
а LXt':\1bl за!l.jеЩ ННЯ ..J.IЯ р.Н.1IlЧllhIХ IIнтеРВЗ_lОВ ВрбlеЮI в течеНllе ле.
". IO
+
-т-
т;-
i."
!1А6
'р
"
L J].
L,
:,
Lr
:.-1 L:>1 Jj I.R A
",
ErA6
Рис. 6.22. Схемы замсщения иппн д"lЯ раэ..'JНЧНЫХ IштерВiiЛОВ времени 8
тецеяие леРhода коммутации'
O;ii rJ : тэдN " :щеrо коидеIIС8.ТОр ТОКОМ УЗД; li перез.ilрЯД конденса'
:::=RА 3 »Щ А т=:: Я: а Р эдОР: р э еТ: : : :о B I ; f ': f;a
зар8ЦIIWЙ ТИрИстор; Т5 ТИРИСтор з r:::т мr.с;.. е.; ::е о п:g: : :; рI};; r:r::.
nереэ.ар.IUI,JJыА реактор; С. КОНАенс8.Тор фИЛЬТра
224
t-
рllо.з.а I O:\1\IYTallllll 11<1 rlic.6.22
Пr rr L"о('Л.i/J,lL.'IIIIJI t.':\t'\I :i(l:\It'Ш('llJIЧ
nprтJJ11>1 L.;It ,lУЮЩIlt:' ДIJI'УUlt.liJJЯ.
1IУ.lь("ШlIIТ1 f\X(I:IiIl>l.o ЩШРЯ-,Кt.НlIЯ
rJРL.обr I"З( НJТС:Ш tlIJ:THol.: 1 Ы() Cr.la
)lШВ llОl.ОI IB:O:lIIbI\1 ФII:1ыrО:\I.
mйеll11t: H IIIP I"Kt'lIIln II ТIlРН("ПI.
рах IЗ пр()во:.r.НЩt' 1 COCTOSH1IIII, пр(:
МЯ 11:\ uк:нuченНя I1 ВЫI'i..'IючеШISl
11 06раlIIЫЙ "[OI{ 1'11 рllСТОрОВ ,)ап
IJbI IIУ.'1Ю. Днаrра\l ILI II ВрНЖt'.
tJlIЯ ас., II TOh€! i д За Щ;'Р"ОД I\OMMY
TaЦJНI IIр('ДСТ [};IЕ'НЫ Ila рllС. 6.23,
31\1111 палеllТtJ<iЯ cX('\t<1 (J1i1C
6.22. о) cUOTl1eTcTRyeT 81\:;110ЧI:IllIO.
му СОСТОЯНIIJ() тиристора Т2 n 1I11
тервале нреl\1еИll tl) t 1 . На :'10\'1
этапе прШН:ХО;Щ1 пrрезаряд KOH
денсатора C 1 , по цеПIl тэд TOK() 1
i д .J. lI1ТСЛЬНОСТЬ этапа t пl опре.
де 'Iяется BpeMeHe"l выключеН1IЯ
r.'JaBHoro Тllрllстора Тl. Процеt.-
СЫ в схеме ОПИСbIВаются } р шне.
нивt (6.73). В наЧ3.1ьньн"l \JOМеНт
перезаряда 10 напрЯif\еШlе кон-
денсатора равно Знаl.lеНIIЮ U доэ ,
I\оторое БЫ 10 в реЗУ lьтате доЗа-
ряда 3а предыд'щнйй период I\O f
МУтаЦlII1
< .
f ,3, :l' :[;
<
A.:
"
: : .
'\ 1
il
:!
:\ ;
i'/
\
., 1
'. '. I
РIIС. 6.23 ":lllarраМ\IЫ наnряжеНШI ';c ' fla
ю:тмутнрующем tЮllденс порt' l] 10К<I IA
ТЭД за rJepr1Q.J f(О\1 r\'ПШiЛl
UCI' 1/==11 :::::: (Е ТАБ + u ДО!!) е ----4, ni1 .!I' CH LII
Ес 'ш при t::::: 'о начаЛЬНЫ11 ТОI\ 3.rJектрОДlшrаТ .1И I!J == 1:10. то С
учета" начальныx условиЙ решенне (6.73) "меет ВН.1
',,' },С Се
E . + 1/(2.1"1:) { { /AI) ЕТДБ+{ЕТДЕ+U!J,ое}е Ln 1 >:
ис.. ТАБ е L C:UC II 2T r (J)
, [ ' ., у' : 1 со< "'tJ (688)
х SIЛ rol ЕтАс. + (ЕТАБ + u до,)" .
MrHoBeHHoe значение тока
d" J r U . ' 1/ [ +
i . С d ' " 1/(2'LI \roC. ЕТАБ + (ЕТАБ + до»"
Е ' Л V I J I il
+ тдв+(ЕТАБ+Uдоэ)е 21" :1 2ск sinoot+ A"COS(V,'
4 i"" L (б.89)
225
8 "1,jJ
expert22 для http://rutracker,orQ
.(,0'''- )
MCHII '1 1'!. (элш ' П"!.. 1Ic. '" l. : fI RI\.'IЮ<I{>JIЬJ T f.
В JJJfTepBB.1C. D pe, но:од IТ .l3.1bHE'ltIU1 1 1I Пt-РСЫрН.t I\ОНДt.'н\:а',vр
pltCТOpbI Т2. T, и f e(lb тэд 11 IIсрt\зарН:ОIЫII Р iШТ()Р L.n. ПРЩlt'с
С OJ.IIO pe feHtlO чrр .1(1)fI(lТСЯ ур ШIlt'НlОIМП (6.77). i6.t'iщ 11
I! браЗОВЗН'..-1f t1llPC '
сы (1 пре<' Ln(Ji,/I..1t -+- ,ni'l + щ-... ::::: О. (6. ( (J)
i,' i. + '.. (б. IJ
, не еэарJJ.1ноrо pt:LihTU!)(:I.
[де '. }O" БВS) '(б.90)II (б.91) ,юл}',,,,,,.дII'N"'рсIщ"з:'ыl,еe \JСЩ\JОРUJt.
Из\БЛ)ОIl e bHO 110rЯ.1 " Д.'" '.. ДОПУСК"" 11 реМ"\JЫХ иппн
н(\е}r БIIt'и-:/ [ . 11 преJJt'firс..'J';НI [ е.1I1ЧII}'Ш'1II BHlporo IЮрJIДR(I M:1.'If)('1"lt
'" [ '-:... [." Ulla H ttoru ур.ШIlt.ЧIIIЯ С ytJeTO\1 IIзч.а:Jf>1IЫ:Х }'c.'1tJ["J",i
li3 ЭТО[() д,,::)('Рflll . 1 I I Il\it.'e'1
U(i, 11:=1. == 1, 1',) '..'11("=1. .
. Е . { " R о { /. , /'I.'Б/SR . )е I"' (UС"'/WпL )SiП"'пl. (б 92 )
1::1 == TAu"" .iI.""" . .
Решеllll" (б.77), (б.80), (6.90) " (!i.!/I) ОТlюсllте.%'ю IIС.. дает Д" Фе'
реllШlа.'1ЫlOе однородное ураliнеfШ( TpeThertl rюрЯДl\а откуда
"со и, ., COS'''.,! + (.1 sin ,o"li(w.C.). (б.93)
Время пере-заРЯД<:i КОН.1еllс:порз С" t:оствrтяет
1,,' ,2:,".18fclg ( иc",C"",.II",). (б.94)
Jff '-('IШil.'] (Jрt'\:t.:IЩ l'!. l ("OOTвcтcTByer xeMa замещеllllЯ ПОка-
з шн.ая на '}JI(,:. 6. . 8. В Tt' eHlle 3Toro ире'-lеШI КОIIленсатор С... За
Р"А,""Т,'" 110 Hellll ТЭJ ('ЮС.1С ПЫК 1юqеНII" П'Рllстора ТЗ) до Е ТАЬ И
Д()З,lр жае1"<'Ji на 3i!,l.3IШ}'Ю r t'.'1I1ЧННУ Здесь также слравеДJШВО уран-
IIf'ШIt: tб 7: }. которие пр'"' tI..lча':JЫJЫХ УСЛОВНЯХ
i:l!: .. =-= I;1 ' ilf.,.1r .i" == иC le \1пД ..'II. С" L" II'-tеет решение
[ . '., tt :I..':?)J:c;tL )
ис.. :-:: Ei.;i, + {, 1.1 (:; ( Ia:, Е1.\Б --t. V CK1 €" ,п Х
. (()r. 21"\"(.1.)
Х'JI;Ы. !I:-." rl!c..,, """"JJ' C,'L" )COS("ll. (б.95)
Т о. 3.1ek ТРОдJ3щ'ые nя (. б ч5
ЧТобы Vn' . 1 & (tll\.....jdl. 1'..1.(; и(.. наХОДII,.1 110 (. ),
и нзб' . ptx:lllТb flbl.ЧЩЛt.'ЮJ(> Д.lI11t\,'н.ЩХ.ТII 1 )В('С:l.131Р'I1.ШРl\!ОfО 913113
еЖаТЬ реlU€ШIЯ трэ.н' > 'б '
Нlfтервзд t I .' l!LОUt.'IIПJOI 1) j Р81щеШJЯ (Б.95), разо Ъt
С.'€мой зам:щеНl яfl ;I :L". ОIЩЫ"" JI1I1"('PB3JНI 12 . 13 Н (, '.. с ОДliО l1
С (6 73). За nрС\fЯ l"i i" ',t O I:' харйктеро\\.l ПрОLlессоВ 13 сиОТflеТСТl.II!I
НИЯ IIСiQЧНJfКJ питаНIIЯ! !)t.ItCXO"tIIT заря;! IШН.1еJlr ПОрl:1 С" дО It3flpfl)h .
IIРЯжеНlIЯ nИПIIШЯ т . d За вр('мя 13 t.j ro JI0ЗНРЯ..1. сВLIШ€ lIa
KOToporo опре!l .,,,::rда ддя (, 1. СПраведлп"о пыр")!< нпе (?95
Е ТАЬ Н ДОПУЩ€НlIН Д..'ШТf>ДЬность этапа при 110.з.СТUlIовке LJ....
об ОТСутствии потерь в пепи ТЭД:
226
'n.! == arct g (Етль+иск.I4!' .('пП/2'V l.I{!Ln ) (j} CI'
"'.
1""
Iб.96)
,,'
j
,',
-1:,; -. !I.
1'1" 1.:.'1 i.lllllп,чп.IIII'I".1'lt.,,, НI,I'! .IHI:iI Н.!
'1.1',11('["0 ,1\CI\"II.Jlo НА.., 1.'i.lIJ1 'I '- TC.'IL.]lio"r-
\1'1.'111111
(,... ,f)l}
5
P'I (:. ) j.10.';-II'll'''::I",!,. I".,
ЗI'.,'lt.,t'I.1 .1,1'1111,1\.",. '.'.,',,'1.,,1
T.'i:,) T:,.t j., 1"',,;,,1",("':1 i .:,., ".".
.1.1 r\'J\ 2 '.;: :; !;.I::l\ " ;;)"::.:: 'J' "'1.
в .I(,.\I(:IIT l ::o t-$Щ. =. uс,, . i з ==-/.1." .\\UЖС:l (JK.H.JlbL I. ЧТ.' /1. _, >
>- /..1.\1. 11. \11}?.! llr 1 ==,! :-ш счет :!Озаря:lC.1 f3 flpl.:; I I:{ IIJ.llll ш;рн ц i,f'\I.
M laHiIIl iTI) O'-'Ii{}tJrjtТ (JfCy-rI,.Т.G11C ;Т311.3 lн; И 1.0 == I;J. , UC"j == и!:_,.
В rt.."II.:IfIIl' ::Il,IfIUА 1:1 t 11 '4 t ПРОIlСХОДIIТ J.озаря...l. kuH.lt'lI.
carllp.J С " соr.l'"!ПЮ ЛРl)цt'L'СУ. рЕн. С\JOтреНlJO\1 ВЫШе. По ОКOIIЧ НШil
до:':;'рида 101.. Т3,.1 З3),IЫhается через HlpilCTOp Т5 (pIIC. б 22. д) JI 113Ч'<:.'.
HHI..'Tl SI 110 уравнt:'НШО
i п ==- 'з.sе t "11:, ItJ. IJ
....1t. I З ' :::::.. i i1 J..'"""".' .
' 1I1l ывая кваЗIfСТ811ионарН<JСТЬ процессов в цеНJI тэд, ТОК i 11 В '\оlJ.
Н(' IIt'Р:IUД8 KOMMYT8UIIII ПРННlfмае:\( paBHЫ . ero зНачению в IШЧ; .lе
Ш'Р.JUда, Т. с
1:J.') == 1:J.",e ati. 1:.tпl "(Х.
(6 '.1/;)
rд.е ':::/11 ::-: 1,,1 + ln.: +- In '.1 н: -+- I:J."J '
Cre:olt'e Jначенне TOf\a ТЭ!} 3:1 rJерlЮД J..;n:\J),IУТ3ШШ ОЛрf.'.lе.'ШТ('Я $'..11\
CY I\Ja среДI-IНХ ЗJl8чеНIIЙ на каЖ:J..Ш,l расчеТНО f (IIITepBa..'l€ spe),lt'IfJI.
ПрIlВt.....!(>ННые формулы IrСflO.:1ЬЗУЮТ для расчета заВltснмостrir сред.
1-1<:"1.0 значеШiЯ Н tЧа.'JЬНf1r<) rrYCK{JBoro тока тэд от частоты KO\f:MYT3Ulilt
пр" ра.:t:шчных уровнях .'lозаряда КО:М\IУПiрующеrО КОllденс:ат\)ра и
разны:\ :i;I.1ержкз х i3pe 'ellll нз ВК.'1ючеlfrlе тпристора ТЗ YCKOP lIItul.l)
пеl'езоряда (pllC. 6.24) 11 от напряжеНIIЯ дозарнда пр.! фllКСllроваНIIЫХ
ЗflачеНilЯХ частоты КО:\.I\I)'ПЩИII (РIlС. 6.25). Эш заВIIСII ЮСТII по.'lучеШJ
Д,1Я злектромобиля 11 СТПЭ, napa'lteTpbl которых Yl<ada"bl в rл. 9 " 10.
Среднее значение начадыюrо пусковоrо тоНа тэд
8.
..' 2:1Rt>.(Jэ.'I lU'Q-rр . (l -t- у) Й...1'iJ 0.06
I А Н..Ч 11 ер =--= 1/ 1,1"'1I1IJ11 '
(6.99)
227
rде Оз" собственная масса З.rtект..
ро!\шбlf.JIЯ. т; u...'()Ч' 'уде.fJьное ос-
новное сопротивленпе ДВllжению 8
момент троrаНIIЯ злеКТро:\юбнля,
Kr/T; (1 + 1') коэффициент инер_
цин вращаЮЩIIХСЯ масс; Qщlч..........
требуемое начальное ускорение,
J h TaHreHC уrла наклона ЛИнейной
f часТИ кривоЙ намаrничивания тэд
(см. 3.7).
f 400 00.. ио Вычислив по (6.99) нача."ЬНЫЙ
Рис б 26 3ависrп.IOСТН относнтельноii пvсковоЙ тоК ТЭП 11 зная наПряже
амп.;и 'ды пу.'lьса IИЙК : : % тока H le U доз , вреМЯ t nl . определяемоеПI.
ТЭД от частот - no ! прИ'fеняемых в ИППН тнристо-
ров, ПО крнвым (см. рис. 6.24) нахщим частоту коммутации ,К' Нача.%.
ное значение '... МоЖет оказаться существенно меньше, чем частота,
по,тученная с учетом ДОПУСТИМО'I пульсации тока тэд и рациональ-
ной частоты работы фильтра. При такой ситуацин необходимо пуск
электромобиля осуществлять с пониженной частотой ко},tмутаuпи
с последующнм П.,'lавным ее нарастаНllем до НОМIIнальноrо значения.
Процесс нарастания частоты при этоМ должен закончиться до включе.
ния rлавиоrо тиристора Тl (см, рис. 6.21) Одиако уменьшение ,К
оrраНlfчено повышением пу."ьсациЙ тока ТЭЦ или неоБХОДИМОСТlЮ
устаиоВ!шдобавочиоrо реактора в цепи электродвиrателя для сохраие.
ния ;юпустимоrо уровия пульсациЙ ero тока, paBHoro 10 %. Выраже-
ние для расчета аМI1."ИТУДЫ пульсаЦ IЙ начальноrо тока ТЭД в процен-
тах от максимальноl"O иусковоrо тока получнм нз (6.65) при подстанов-
ке "и == J"и миtl :::::: f....Нич'f.t п :
Ы д СТЛБ (1 U.JK нач t'1) (1 e rtn /l:1:)
21 Д,,,кс л ер 21 д >ОКС Л срrл" Х
х ( /'f{.IICI':I}:'fI l) Tfl:JI< мч l
1 е i it: fK H1'i1)
[де tл CYMMapHoe BpeM пеrезаряда и доза ряда коммутнрующеrо
конденсатора.
На рис. 6.26 прнведены ВЫЧllс."ешшр по (б.IOО) ЗШШСII""СТlI от-
носительноЙ амnлнтуды пульсаuнil ШIЧ3.'IЫЮI'О тока ТЭД д.тя стпэ,
рассмотренной в rл. 10. Результаты анаЛНЗ(:J flOl\а.JываюТ, что Дllаflа
зон допустимых (по уровша flу.lьс;щиii ТОК.I тэ:l1 начальных частоТ
коммуrаuия достаточно llШрОКlliI 11 ЮЖС!Т оGесrlt'ЧJJТЬ TpenyeMoe Ha
чзльное ускорение.
Влияиие режима преРЫDистоrо тока тэд на работv стпэ. В ус.оо'
БНЯХ постониства CpeiIHero значення тока тэц в режи'"е пуска (до вы'
x дa на автоматнческую характерllСТИКУ элеКТРОДВllrате",я) пелесо'
о разн() ншl непосредственно подд.еРЖlIвать уровень на пряжениЯ
на коммутирующем коидеисаторе неизменным н соответствующИМ
Уставке тока ТЭД, или 06е<:печивать на конденсаторе неоБХОДIIМое
nревышение напряжения идо! относительно напряжения ШIтаIlIlЯ.
6
5
: f';;!;. ck..п.C;'i'"
\. .С,,"'100"!!(Ф
'\ , ...........
"-
.....,.-:..
I
" , :БD f .rц
А
(6.100)
22а
С" ;J .<;
....- " QJ
Рис. 6.27. Но\юrра'1"18 .:ця опреде.
JleНllfl критнчеСIшii КрВТlIQСТИ на-
пряжения дозэряда КОUМУТlIРУЮ
щето конденсатора
kд:
25 f
2J l
1.5
23м" ... fJ ,.
-' "
1,i!
'] . O{i r ", ;:;;..,O{
2JN
. '.,r.'1.J;;'..... .
5
':: ,.,\ . ,
J
'fH4 ';' ' . .J
,
. ... E'.!H'i,B
Рис. 6.28. З8ВlIсн,,"roСТlI 1.;р IТII':IеCl{(l"
крапюсти Ilапря:;кеН IЯ ;J.озарЯ.1а jjf
ЭJС ЫБ
ИIIЫМ" словам" кратность напряжения доза ряда
k доз ;;;::: UДО5IЕТАБ.
(6.101)
Кроме l1ереч"сленных ранее оrраниченнй пара 'етр k доз 1I leeT пре
дел по условням возю!КновеНIIЯ установившеrося реЖII Ja прерывнстcr
ro TOl<a ТЭД, пр" КОТОрФI ТОК В каждый пер ,юд кош'утаЦПII спцает
до иуля. Он может ВОЗЮlКнуть, еCJIИ знерrllИ, запасенной в IIHДYKТIIB
HOCТIJ ТЭД, недостаточно Д)Iя дозаряда конденсатора до требуемоrо
по КОМ lутацнонной способностп уровня. Указанные условия lOжно
опредеЛIIТЬ, IIСХоДЯ из уравнеЮIЯ знерrеТl!ческоrо ба."анса
C.E'rAs/2 + L I (1;."..,)'/2 С. (ЕТАБ + И до ,)'/2 +
+ R. (/;,1,o31 + 1 2/дo'2 + 1;,1",,,) + L, и; ,,,,н)'/2, (6.102)
тде C.,E"r AS /2 знерrпя, заПасенная в конденсаторе за время ето пе.
реза ряда; L (/ ."..c)'/2 знерrня, запасенная в НДУКТIIВНОСТЯХ
обмоток ТЭД за время перезаряда; С. (Е ТАБ + И до ,) /2 нерТIIЯ.
наКопленная в кондевсаторе к концу дозаряда; RA (/ I/AO" ..
+ ":аt nоз '! + I:.з/пауз) 9нерrlfЯ, затр.ачиваема я на ко. шеНС ЦIIЮ по-
терь; l Al , l д2 , 'дЗ действующ"е значеюiЯ тока ТЭД, coolBeTCТBeH-
110 в течение тирнсторноrо доза ряда, peal(TOpHor<; доза ряда. и в теч шrе
времен" паузы между "мпу.%самн, пр" которои ток электродвиrате
Ля замыкается через тиристор доза ряда 75 (см. рис. 6.21) в. цеп"
обратиоrо венти.,я; L, (I;"".н)'/2 запас энерrин, оставшщrся в
ИНДУкТивностях ТЭД к концу периода l(оммутаU 1Ш .
229
а)
рн,,: 6.29 ЗаШIСII f()':ТlI lilЧI
rпчеСКllil krаПЮС111 11 "")I.Ih('.
,111)1 .:iО3 1РЯ.1.,1 01 IlrL' I('11It .М.
Jlt:'ржt\lt (l'-'.'l\{.'lЮЧ('III,..1 1"IIITY
рn \'Сf\оr€IIIЮНf 1lt'J1L'_ щч!_ .1
hО1\lМУПIР}'ЮU1t'ru I\tlIl,I'L'H{'.llc)_
ра (о) 1101 IlIt;lукrНШI!'l'П, ,I
реззрядноrо реЩ\1I'Р.! (й)
'М'
'.5
t'
1.
1.0
5
(]
Натfчие ПОС.1е 1неrо C.'1ar te\toro в (tj.I02) 0знача т ЧТо ТОК за Пе
РJlОД коммутаЦlII1 не СНlIЗI .1СЯ до H\:lti 11 С.'JеДУЮЩIIII период НаЧНеlСЯ
с H€KOTOpOro значеНllЯ 'ol. '.IJIIJ'
Ее."ш I .NIIН == О 11 левая часть (6.102) м ньше IIраБОЙ, ЭТО COOl"Вe]".
ствует режш.oIУ npepblBIICToro тока, которыЙ СНllжает надежность КШ1.
мутации, ухуДlllэет ШlаВНОСТЬ пуска н ..'I,ltHaMHKY ' тектромобиля.
Чтобы перейти к pe>hIlJ\lY II€прерывноr() Тi..,I\a. C,1 дyeT уве.'ШЧIIТЬ
TOh тэд ДО значеНIIЯ
1.'1\1."', E1,\b '"
'" ',C..L,)k.,...lk. -+21. ::'/([/"1",,, + 1;,lд."т{;,t о ,,,). (6.103)
НЫР;l/М'IЩI;: tl).103) 1!1):JУЧf:11O IfJ 16.IO } r.PIl '.1 \1111. ::::= О Н rЭЕЕ'!lстве
JJNюlt '! "l'aU(111 1.fСП'lt
На I>IIC G '"27 IIpIIE . !eHcl НО.\I()rра ш.l. раCl.'ЧIПi1IfН Я на UС'НUШШJIII
(6 88) 1(; i8J I! (6 lI'ci) 'Р>I c. . . () м"Ф. [" 10 ,п,rll. с\р "
>. t "1,1 :!, I t: 'T:,1 =:: (I, i) 1( [(I,Н[)U,'IНЮLLt:ш найтtI t{рIПIРl СК)tо (,рат.
fltit П. lIаЩIЯА еНШi .)uЗЩП{ .i:j. I!t IIРI ВII.l:Н[НУЮ ЩJII .Щ.нных п.ара 1еТр<tХ
СТI1Э 1': pt''>I\!,'IIY арt.:'рЫР.РI.'ll;:11I '!ш\ Н.I [тl', 6.:.!Ь . .6.2 посчюt;'ны
ЗШ:ШСШ.IIJ("Т!1 }\pll1 }1 1.1. I.,I:! \! , !!:.Чt ! I.Ч i ,t, . tH Е J .\ . /fll 11 Ln. 1101...a1blRa
ЮlUlfе, ЧТt) (li.Р<1Нi;чеш 1. 1\!НI!IIЧl'LJ,1lI1 i.!..lfl!L.C'11! НallряжеНIIS:I д.ОЗL-IРЯ.J.З
может за lетн() CHII::llТt, : ффt\i\ПШIj{JI.'I.I... IlрН 1еllt:'НIIЯ TllpllCTOpHOfl1 JO'la.
ряд.а. ПоэrШ,IУ, еСЛII rp{'(oY<,,'\I ll! hО\1\lутаНIIОIIИ)1O Сlю,:оБJlОСТЬ не yдa
ется 06&.'нечН1Ъ в Hpt'.J.e:12x. Ш' ПРt'НЫILШЮЩН:\ l\"рНТIfЧf'СКО{' Jнзчt'нtlС
kP.031 ('дез.ует fI наЧi.l.lt' ПУ\."h.а rННiШП. ....рс1ТНо(ll, ;J.uза.rя..J.3 tШЖt: КрJl
ТIIческоЙ На Вр(" IЯ. .10\.'1i.:iточltllt. .(.1Н HL!\O.LiI IIПllН 113 pl'ihll la преры
BIfCToro ТоКа. uuеСIIС'ЧIШ "OOIH\.'ICIB)I(IIJtYk) J;:I !('rЖI\У Bpe leHJI подаЧIf
И ПУ.1ЬСОD УПрЭВ.rIеШIЯ Шi ,':I;JOHblIJ lllрlI\'ТОр. ,.. "ft' 1 lrобы I1ЗЛрЯЖЕ>Нllе
Ur.. YCI1t;'oi10 ДО<:ПIЧЬ требуе 1()1 ,) 110 'Т.'lоF3IfЯ\I КО:\.1\.1УТЗЦIIН УрОВtlЯ Bo('
становление необходимой краПЮСТl1 д.о 3.ряда осуществлнется ПU мере
ВЫХОДа ИПIlН на режим lIenpepblBHorO тоКа тэд. Здесь ВОЗ'lOжно
как n. aBfloe, так 11 noporOBoe нарастание klJJ)"J. в заВИСНМоСтl1 оТ
8еJlltЧИНЫ ее снижения при пуске.
ОчеВIIДНО, что, Так как Е ТАВ уменьшается за время полиоrо разряда,
I<Рнтнческое значение k до , следует определять, Korдa ЭДС соответ'
<твует допустимой степени разряженности ТАБ.
:5 , '" ,.
2.30
Р,абота ИМПУJlы:ноrо Jlp('ofi
(Ш'JОВ,' П_' 'IЯ rIОС1"ояююrо tla
III' ЖСIIШI. 11,1 pft\. Ij.:Ю IljНlBl'-
ICII 1 \ t.'\li1 H 'IIII :, Ilр('оСIР:I .<llЗа
ll"ll, ::н п 1" 1I.llн,ф.1 НlLI\1
Ilt'рt.'Щ__рt.'IШIII>I.\1 111 11 11 ( \.' 11111
р\II 111,1'.1 1''-'1 У,<1I1I"Ш;lIIIН,.'\I L\bI
':\111111111 IIЭllрНЛ':{'IIIIЯ. t'\1I\tJt:l'
IIlIil kО\l\lУ Т i I IlШ'II. "pt.lВaplf
1(".11.1[1,1\1 11(-'рt"jЩ>Н.lО'1 BI1t: п.Е'ПII
I.III, I I- ):.L. \ I..'ЮI(К'III1Ы'" ТlIP(l('
ПJрlll.I\1 IIt.'р 3i!IИI.I0\11I :10з<-'rя
,[0\1 lill.\l\1\"1IlрующеПJ OIf:!r 1I
саlора 1171. наlы3юIщI\.:оI
рС'iII\1НрЫ 1 2 1 4 обеСl!t>ЧlLва.
юТ JL1Д{;'РЖКУ IIзраСТ:IНШI l0l(a
на вре-1Я ВКЛЮЧ('!fШ:I 'rIlp"\. T()
ров С цепью t'11I1,,!\(-IIНЯ hO),I}IY'
тацнонных IItJТf'pL в ТНРИс-
тораХ.
80е"е предус,IOТРен "ред-
saplITe,1bllbIii з.аРЯJ. KOH.1eIlCё3
rop;:1 до I-IзпряжеllНЯ GaTapel1
че ез НОР lа...чьно за:о.lкнутые б.1(JК.IШI.lтакты t.:lIw10BbI:" кон rзкторов
Лf\1 " TKI. Этот заряд неоБХО:lIЩ по след)'ющим ПР"Ч!!Н",I. Ее_1"
осущеС1В.1ЯТЬ пуск с разряженным t\oH.J.eHcaTopo l, он БУ.1,ет r.ep-
ВОII3Ч.а.1ЬНо заряжаться сравннте.1ЬНО .10лrо через Ш'IlЬ Т3..1. JJ),le
ющую знаЧlfl'е.1ЬНУЮ ИН.J.уктпвность. C.::te.1CTBlle,c этоrо ЯВ,1яе-тся
}lеобхо,.1ПМОСТЬ снижеНIIЯ нача.lыюii частоты КО"'.I\"ТЗШШ, ТЗI" К31\
дО l'еХ пор, пока иск не .'1.0CTllrHer значеНIIЯ Е ТАБ . перез<.1рЯ.l
HbIii ТllрИСТОр Т4 должен оставаться ВЫkлюченньш ВО IIзбеЖё3lше
срыва реrУЛJJроваНIIЯ. Рекуперативное торможеНl!е без npe.IB.1pIITe 'Ib-
HorO заряда конденсатора Ct{ может также npllBeCTII h (рыJЗ per .11(-
рОВJНПЯ Б 1O leHT llерВОЙ KOJ.O-JутаЦIIIJ ТШ\.d тэ..J. коп,р:-ю .:t\..l.,l.il{('И
обеспеЧlIвать hО)1:\IУТНРУЮЩIIЙ КОН..1.еIlС:ПОР поt":lе Н3рЗСТ31111Я тока
Э 1еЕТрО.J.Вllrатедя в контуре СЗ\ЮlЗозБУ"h.lеНIIН.
В I-Iзча.пьныil 1O).leIlT П)Тlw при БК,lЮЧ€НПll hШIТ lКТОрОВ .п1\1 ,7КЗ
прп подаче управ."яющеrо щrпу.1ьса В .1ЮЧаюТСЯ ТIIрllLТОрЫ ТI" Т.;
11 образуется Iшлебате.%ныЙ IШНТУР С, Ln Т4 перезаря:za O"\lY
тп рующеrо конденсатора вне цепи тока rзд. в результате <--.... Прllоб-
ретает IIШJЯрНQСТЬ, необходи-мую ДJlЯ БЫf\.'JючеНIIЯ r.."laBHOro 'ШРИСТО(:lа
т 1. Через По.':ЮВIIНУ l1epllo;ra lю шутаЦlIII подается Ю,ШУJIЬС упраВ.lе-
ння На rасящнЙ TllpllCTOp Т2. П(){' 1е ero включеНIlЯ ТЭД оказывается
110..1.RлючеЩ-JЫ1f к ТАБ нз вре!оfЯ перезаряда конденсатора С'" Чf'рез
цепь тэд. С неl\ОТОрОЙ з"держкой ОТНОСlIтельно импульса УПР31:3.1е-
НIIЯ ТllpIfCTOpO!\1 Т2. опредедяе:\юй BpeMeHe 1 Вы .rtючення ".'ШВН(Jrо
ТIIp"CTopa Т/. подается упраВЛЯЮЩIIЙ ",шульс на Т"Р"СТОР ТЗ, 06-
разующпii дополнительную Н,епь )'CKopeHHoro nерезаря а КОН.::J.енсзто--
pa Прн увелllчеНlI1I напряжеНIIЯ ис, дО ЕНЕ да.чьнеllШIIЙ дозаРЯ.1
PI{C 630. Э.l IПРII'llСI'.,н.j L\tЧ.J l:\'i,11 li\. ,t:.
веРСIШЩМ\ ИППН ,JЛТJ.
2T Kl L Т A8c U;: \ Jlpf.i : 6Tb ;,;Zt ; ". :. \
"е Hlra l' T('v'!r..+:elill
231
КОН.1енсатора rlрOl. СХО":ШТ За ,"'Чет эн
rИП. наl\оп..'lеннuн I3 IIН,ЗShНIВН ер.
Т2 Д2 ТЭД. .'10заря:\ прерЫВается llk.ТlOч ""f
еМ ТIlрlfстора T . упраВJlяющ"r, "-
пульс на КОТО?ЫII подается IIРН дo:
Д3 жеНl1II напрЯ}I\еl JI(?Ы Ur." ЗI1C:lчення. д .
статоч:ноrо для КО ,,,мутаUI-III ТОI{э rJIac_
HOro тиристора. ПОС.fJе ВКЛIС1Ч€ЩIЯ
631 Схема сндовой aC'fJI ре-. ристора Т5 тиристор Т2 ВЫК!lючает :.
P"CBep H HOTO MOC1OBoro ИППН ТаК l\aJi к He ."y ПРlIкладывается раз:
n яжеНIIЙ V С. и ЕТАБ; потреблеНlfе тока от Т АБ "рскращает_
нос",: : уэд замыкается через T!IP"CTOP Т5 За счет о Энерrп". dana.
:;IНОЙ в IIНДУКТНВНОСТП иепи электродвнrате.fJЯ. Далес:: ПРn[lrссы ПО-
вторяются. _ ( _ _. _
Реж,," рекупераТlIвноrо т рможенпя включены контакторы TK/
ТК3) осуществляется подачеп "мпульса управлен"я на T"PIJCTUP TI.
который. включаясь. закораЧlJвает ТЭД " образует контур er" само-
воз6"Ж..'.l.('НIIЯ. Коrда ТО!{ достиrн€т определенноrо значения. ВI\.1JЮчает-
ся ruplJCТOP Т4, прОllСХОДIП перезаряд КО" 'VТlIРУJOщеrо конденсато-
ра. а при последующе\" ВI\ДЮЧ€ШIII ТПрllС'тора Т2 I\О:\I\1УТЗUlIЯ
тока rдавноrо пtрllСl'ора После окончаНIIЯ перезаряда iI дозаряда КОН-
денсатора через включенны" ТIlРНСТОР Т5 энерrllЯ рекупер"руется
в Т.-\Б. Дюее ПрОlJессы повторяются
Поддержание заданноrо знаЧеНIIЯ ПУСl\овоrо (TOpM03IiOro) тоКа
Т3Д осущеСТВ.r:Iяется аВТО:\lаТIIЧеСКII ШllрОТНО IIМПУЛЬСНЫМ изменением
ко9ффш.щента заполнеНflЯ J'I1
+
ДI
т1
и,
Некоторые особеННОС1Н работы реиеРClIВНЫХ ИЛПН. PeBepCIIBHble ИППН
с JlВр:По.1ЯРНЫ!\tU ВЫХUДIШМII Ю.JnУ lы..а ПI БЫПОЛНЯЮТСЯ ПО МОСТОВОН схеме, СНЛОБая
чвен, KOТOpOf1 содержит четыр(' П!JН:СТора 11 ШУНТlIРУЮЩJlе их ДIIОДЫ, осуществляющие
6еЗj..lIlЭРЫВНУЮ I\ШIМУ'ТfШIIIО (pII(" 1) ЗJ). ПРI1 СIШI\I{""(рJIЧНОII КОММУТЭЩIII l1аrрузка
1lOt.'.ТОЯННО ПО,J,К!IЮЧ('ИС3 к 11\ iOЧЮ1КУ I1IIТШНIЯ. В прош:ссе реrУЛllРОВ8НИЯ IIзменяется
ТОЛЬКО по.1ЯрНQCТЬ БК,11ючеШIЯ IIСТ(JЧНIII<3 СII\ще-rrнчная kоммутация обеспеЧlшает
пооч.ерез.нос ВКJ\ючtИl t:: lit'чеП1Ы'<: fTJ. ТЗ) 11 чепIыI:x (Т2. Т4) ТИРИСТОРОВ. ПрlI вы.
kпючении очередlЮС! пары 1иrl!СТОрIlВ. Н<1ЛрIJ\!(Т Т J 11 Т3. знерПIЯ. запасенная в тэд.
nредстаВ.'1яющем НН.:!.УКТИElJю аКТlIННУIO наr J .зkУ. nОlвращается в IIСТОЧНШ< llIIтаШIЯ
через обратные Днод.ы Д2 11 Д4 Форма нанряп;еН(iЯ на наrр,'зке имеет ВИД ДBYX
' яr;ы:,:: IIМnУЛЬСОВ t5еэ паузы (pIIC 6.32) ИЗМС!JЯЯ КОЭФФИЦllёнт запоЛН€IШЯ Лfl ==
;т;. я K : a ry.'l1fPOBaТb сред.нее значf;'-НШ' БЫХОДlЮfО напряжеllllЯ пре06рВЗD-
vrЛО; НСI( ИНЯТЬТЭ О тиристорь и ,Дlюды «IIД€альные» It преltсбречь IIзмеиеНlI
ТН рОСТИ:,;..J, за пtриод КОNмутаЩI1l ТО aKТI,BHOe СОПрОПJВ.'lеltие 11 тiД} к
ВнасТЬ S]I(ОрНОЙ цепи в TeqeHHe вреМеНИ Т еизм€ины При этом схему. приведен'
: :fИН: i ОЫОЖИО заЫеНlIт , 3КВНБаден ноfl cxe!';loi! .(РItС, 6.33) [18) в ней ИС ОО
формы с ro напряжения из Дает ИМПУЛЬСЫ Iшпряження ПРЯМОУfОЛ Ь т
д.'IHTe.'1ЬH амплитудой. равной наПрЯжеlШЮ ис {}чинка ПИТ(iНIIЯ ИЛ. перltо..10М .К:
Каим обо : н: ож"телЪtЮi1 части периода 1м Н отрицателЫlOii т к IIJ. t:-rр{Л
для ннтервалаолvжнтельиые напраВления токов 11 напряженнй
времени от t == О Да t == 1м справедлива урэвнеНllе
(и п E,J/IR A i A + Тrdiд/dt; (6.104)
An.я интервала от 1== 1м да t == Ти уравнен не
(и п + Ед)/Ц д i A + T};diAIdt.
(6.105)
232
. I=w.
j u '
Рll": IJ З:.? :lll.lr)J I I'\Ic:I
B,.!,\(':III.}HI 1I<1llряже.
111151 рСВСРСШНюrо
ИППН
tL
Рнс fi.3З :'iЮШD<!-
Л{'I' r!laS] C' 'I.I 1(f'ПИ
"M()C\I')Brll I Н1ПН
ТЭ."!,.
:" ffi ' .
\ i ",.! !
"1
l iIt:: 1, J\ i'l 111'."1" I 1. '" t,-
11(,..u 1,)1,.1 "-"l.."rСIlIII1',r,}
11I1ШI
Решая (6.ICl4) и (6 105) " УЧIIТЫВая, tJТO i 1l It==1) == I n """,T ' по.Ч'Ш"1 .'{,lЯ
перlюrо Ю\Н'рБ<3Л2
{ д == ил Е д (1 е tlт.r. ) , ( O )e tl1::r..
1R!L I n .
(б.lllfi)
rяе
для BToporo интеРШ1.lа
U '.Е
fn ==:с n n Д (1 е {t l")J'1:Ч + [.n (t и ) e (t........tII)J.r.,
(6.107)
( д (О) == и n (2e a к lи)'Т.!: e T к,т.т. 1)
. 'LR!! <1 р ТкJ.Ч
. ил (e TK 1::!: 2e 11-1/1:!: + 1)
'n{!II)==- r.RдО е Тl(f'Ч
Е д .
Щл '
(б. 108)
Ел
!:R. .
(6.109)
ОчеШIДНО. ЧТО [ д (О) есть МIIШI\13Льное '!8 l1ерtю.:I IЮ "lуташПl ЗНачеНие тока
ТЭД. а i n (/111 ero \Jaкси t(l"lьное значение. В про",ежутках между ЭТИIШI значс--
IШЯ\Ш ток злектродвиr.ателя НЗ\JеНяется по зкспоненuиаЛЬНО\I}' закон}' {рис. 6.3-1-}.
Величины ( д (О) и ip. {t и } MorYT IlрННШ\18ТЬ как ПО.lОЖительные. "('ак и отрицате. ь-
ные ЗНачеtНlЯ в ЗВВltСIIМОСТIt ОТ napa\leTpOB cxe\JbI и I\ОэффНШlеflТЭ 3ЭЛО:ПJеlШЯ 1'<1'
Выражения (6 106) It (б.107) rрш,IOЗДКИ 11 иеудобны ДЛя ан.а.11Iза. С целью IIX
упрощения лреДСТЗВИJ\l напряжеНШ: U з Б БIlде ряда Фурье:
'; ( . 2nvl I 2nvl )
U з ис:р + А.. $In ... В\. cos 'т;;""" .
\."",,1
и се .....!..... ( I ,{Ни Undl }; Undl ) ;
т 1( T "," T 1(!2+' и
2 ( TK.: 7111 .1:'1\'1 Tfl: 1 "l . 2nvt 'f )
Av \ UпSlЛт(1/ UПSШ d,
Т'" t....l '" rf(.. +tl!
В 2 ( lK;.'H"и co, dl Т{' ипсо, 2;"/ ).
\' т;; TK' Л Т", TK/'+IH 1( .
Псх..'Jе преобразовани!\ из (6. 1101 (6.112) ло..'I}'ЧИМ.
и ср := U П (2],и 1);
тяе
(б. 110)
(6.1111
(b.II:?)
t) 11 )
2:13
)и ( :'-.1'\'/11 ) .
A\ =- ( o\' ,/' I co:- .
.}и 1J1\.""
B,,==-( I)' \lЛ SffI .
(f3.IH)
((),115)
с "е!' 3Jja eH"e ТОК8 fllЮРЯ J Е J \ R
pt'..1 1 ""'" (и ср Е;t.)/"f,R д == IU'l (:....}.,I 1) .n /.... л. (6 11ti)
..еР ,а..'10Пlчt-iО ypa8Jlelll11O ЛК()Рllоl1 цеПlI ТЗ!L, 'llr.IKJ.JI \lllr()
Вt>Jрзжt'tlие (6,116) аНи .lJ:lf принять и==- и п (2)"" () ПtП'D\I'V "t."'\:;ШIIЧЕ'С,
п( rояt!IJЫМ Н8,п р яже rэ 3.' пр'" о6tШХ cnQc06a:< у раВJ!'Ш.ШI <:Д lIIaKO !
Kllf' \:.(tр "теРИtТlIЮlj9 то и ==- о 11 9лектрClДВi:lЛlтеJJl> Р<:Iбщ::!( r 11 r"?l1\(lMI" '11'1\} 1II'P _
Kor.:1:l '" TM' 1:/t."..1:' eHHblMII за ('I,!('T I1УЛI.саUII( lюr 'fl\ " Эtlt'I 11II
rllflH r.) l"ор\!()же"llЯ й Чf{И зреНllЯ лрсдсrав.rIflt' со (щ 1IIIII.:'pCC tlaXU \.le"IIL Ж'Йст_
в\'ю е: :: I::;J( DК.а якорЯ l!! 11 r.;оЭффlllill СН13 Il\.1l0.rIЬЗОR<JIIIIН Э,'f'КfI}(}j,lJllr IТt'.'J.S1
по r,ЖУ k d .. пд """" 11J j'/Д ствующее значеlНlе \'-ii r.ар ЮНIIЧ'--'СI\Оii тока ,д. 'Iерез
О6оЗIIЗ'ШБ черс л" З::11чt'Clюil flзпряжеНШl Из, через Za\l 1l0Лl1Ое С(ЧIJ'!О-
и 3МПпllТ)'ДV " H rзрм
ПI "lеfjf/ ut'ЩJ J\ОРЯ ЩIЯ v.ii r.аРМОНltчt.'С.КОЙ ПОЛУЧII 1
/д\'== UJ(}' '1 2=,,,), Ib.1I7)
rAe
И,. J.f А;. + В;.;
!б.IIВ}
Z " == R::J. I + f(2л\!"'t }/ТкI2. {6.119}
I1з 16.118) (' 'чето (6.114) 11 (6.115) IIQC!lt:' IIреоБР8ЗОВЙНJI11 нмеем
и" == 4-И д sin ПVЛ11.Ф1V). 16,1201
Н 11$) lюказ:шl.J, ЧТО .:t.1Я 06есrlечеНIIЯ ПрIIС)l!lе:\юrо )начеНIIЯ J\UЭР,РIЩIJСНТ.а
нспuлъ.э.ОБаНIIН тэ:\ необхо.:tII Ю выбрать Т К QДlюrо 11OрЯ;i,ка с .10СТОЯНi10L\ Bp "eIIH
'х 11,111 даже 1t'llet' '[ . Поэт,-,му (6,119) МОЖtЮ \"IPОСТIIТЬ.
l.l.\' "2л\'Т:F./ Т К. t6.1:!1)
jJСlю.1J,J If (6 J 17). (6. f:Ю) н (6.121), напде" отношеНJlе
1;j"':/.1! 11 -== [,'\.l;1.I1 I!(U, i)l!l\l) == (I!\' I (siл ;Iv),"!sirl nA 11 ), (fi.122)
;\118.1113 (6.1221 11()t(,BblfMer, 'П.О i1pll ,110."iblX "и (О 1'.1 1) спраоеД,=tIlВ(I ('o()r"
ношеНflе
/д....f/ дtll < Ij\'. t6.1 3)
ОТllOщеJillе ТеП.'ЮiНl'( lюrерь. 05услов.1енных соотвеrСТВУЮЩII:\НI rар ЮJIIIЧI:С"
КИМ," тока. очеdl-lДНО. УJ..I.Ш lt:твсrЯN Ilep.aBE'H<."TB}'
i",>v'.\P,. .." 1",.II (l1 < I{v'. (6. J 4)
Выраженне (6.124) ПtЛ';<\ЗЫК.\{'.I, "ТО ПРIi опре.делеН1\Н KO фltt\lн нта ИСПОЛЬЗ\.lВd'
ИНЯ тэд ПО ТОКУ без :ш.нЧНf ,'iL.IIОЙ liоr'решностн МОЖilO преltебречь Bce .1I1 rapMOHU"
Чf'CJШМИ состттяlOЩНМИ Тока, Кроме O<:'HOBIIOCI.
Зliачеttие IдО} раcrЧНТЫ8Вем 8 сouтпеТСТВШf с (6.111), (6.120) и (6.121).
J пН, ::::. ' 2 UпТ к siп 1й.II/(л21'r,I.RJ!.1. (б.125)
11 ю З ая среднее 3начеНие тоКа :Мектродвнrатe.rIЯ 1 д.ср и ВЫ'lИСJШВ из (t:i.125) основ'
У РМОНи есКУЮ Тока, находим козффиц иент ИСПОJ]Ь 30В2ННЯ ТЭД:
k Jl &:lIoД :::; J А.ср! V I .cp + I (I). (6.126)
I .I tlы
СС IIЛ1аЯ
OI1II1'\\.\JlbIlbIlI ВЫЫН'
ПАРА'\\III'ОII СИ.iJOIIЫ,\
AI'PITA 101\ CI1CI.'" нпОi\l\l о
n РI1ВОД,\ .llI.I(П'О\\ОБlI"III'
7,1. Основные 11O:ЮЖ('НJIЯ
KOI\-I11:lею:нOIО MeTOlli:i ОJlllll\ШlаUИl1
У:IУ11IШ"l!llе Т ).IIIIК(J""jН:()НtJ'\ШЧ t:КI(): В(JКИЗ \l .'Н.'11 t.Л l: 11.1 I[НlI.I\1
О()Р'" {tJ'\1 pa'HI.t'PO:!. "<11 1..'[.1 11 '-' 1011'\11)1....1 11 CII.']CJfJfH'I) ':tlСIПРо(н!ор\ :\IЯ 1 dIlIШ)
СI1Я'JаIJО :.. [13 ЧJilfJfJl hflJl ,1 'lfl.lIJH fJ11 fll'\11' j,JIШl1 ПНоВЫ;,; 7.1 l-i.lрItЧl1.'I;'IIХ
MillJIIIII П 7:\\) Ii Вl1 Ollr I\l11 LЩIO"J т:..,\\ ':tr(J. 11 \..' IIШ(JL 111, ".iа.J.. 1Ча
Нt"iIIкреДСТUС'1I1I1I 11.\ fHI Ч} J()I)lЧIII\ОВ. IItJ ее '\(11..1;'1111 1Н.>lIlо.1ЮJП. В ПIJ.'IНоii
Mept' ;ШШЬ в ТО\1 l.'.lучаt>. t't'ЛII оптщ,ш3:J1l1l1J1IIIЫС {J<-J.t:чеl1.f Ol:I(IJI:allfd на
рЗlt 1 101-J:З:l!?IЮ НI,I()p;tIIНl.>J\: 11(" Хn:ЩЫХ даНI[Ы\. tlТрC:.lжаЮЩIIХ ()\.."\)б fll[tJt'ТII
рабl ТЫ r:::>, . в .IICTe:\le ТИfОlJlJr"о IIj"JlШI.Цil '1.'1еI\.ТРО:\I(Jt)11.1Я 11 требl)ВЭШ1Я
}( T3.1\1 11 СП l.=j rlраl\ПII{(I. I!JJtJf'I(Тllрования СТПЭ ПОkаЗЬШает ЧТU
JI lенtю t а О/КЛ>1I1I1.:' IЮ:\(l1JI 1.1l> ILIX ;ЩIIIIЫ 11 DнутреННIIХ [(ара:\I Р()Б
ТЭf \ 1 II(J{),fJee С.'IUАШО: Ilpl-l . Ю J(),\I НC:JПрi.lR,1f'НIIII пр Jt::КТllрОВЗННЯ СТПЭ
(от Э '{ -':Э.J. 1I,'Jil оТ Т .::)..11{ -j ) Трt'буется IнзреllJIIТЬ ряа Heonpe.J.e.1ell
HOI.'T H l,р..пl-l.О rdl..Т\ЮI Р'IЧ IIrOI\E'CC RbIUUp HO\IIIH.J:tbHbI\ lЭННЫХ
ТЗ.\\ liа пр''''ере СТ\Е> с' Т:>[]
По заД3ННЫ'\1 'НtaЧf'НIIЯ\l I.:ВtJб(l lноi, IOЩНО(Т\I. н уr 10ВОЙ СIЮРU("П\
две (прОСJйllрОВ:НflfЕ' от lBC f\ ТЭД) \ЮAi:tlO выбрать в ШJIРОКО [ 'fН
теРВА.lе H{}\IIIH J.lbIlOe шшря.'НСНlI€' тяrОRоrо B HepaTopa. а Прll наЮI.
ЧИН ре..1УIПt)Р<l \lежJ.У B2.1a 11I двс 11 reHel'<:1T(ipa 11 НО\liша.1ЬН Ю
уrловую CI-::ОРОl"lЪ. KaA\'H}\I 111 сочетаНlIii Но !IIН8.1ЬНЫХ .J.JHl-1bI:'\. reHe
paTl}p 1 \1OА\ет СUUТВ\;,,1"t'lI::ОВdlЪ ЧIlОЖ('L"ПЮ соЧеТаJlJti', пара\1С'ТрОВ ТЭ,J.
(HO IIIH i,,]bIJbIX lI<:1пряit\еIIIIИ. Ч3СТtJIЪJ тока, Пt.'rеrрУ'iочноii СIШСОVfJI.JI.:ТII.
МакеН\t<!.1ЬНЫ>' напрsнкеНIIЙ Ii 1"01,<.1). C:.I (,lе.10I1ате.r"{ЫЮ. и COOTB T TBY.
ющее JЮ.'1llчеСТI30 варщштов ..:НlаЧl'НII ' расчt'тноii ЮЩНОСТlI [енератора
11 ВIl. а rаl<же l3арllaJПОВ f{(}.'1IIЧt.'СТВ;1 11 класса веНТlJлеЙ в плечах '\юстов
вп. Т <JI\lI 1 \..)fiразо\[. обшее l\о.'шчеСТ130 рассматривае fЫХ в прои{'-Ссе
ПроектщюваНIIЯ варнантов спчетаННII napa leTpOB [енератора, ВП 11
ТЭ.'1
N спk , =--= N,NвnNз.' (7..,
rД .У r. N rЩ, /'(1, CoOTLleTCTBt.'HHO ЧII('...10 варианто но;\шна. Ы-lЫХ
данных ["енератора, вп 11 тэд. В Чi:lСТlЮСТlI, J\nл ЧIIС..10 ваРI .шп.1В
сочетания M3I{C1l!\fa. lbHbIX значений напряжения н тоКа э.леКТрО.1ВIЮ]
те,'lЯ. Оllределяе\IЫХ вариантом управления ТЭД,
В npOLl€CCe срав...нительноrо анз:"иза расчет ы.х" Д HHb X o :i. :
и ЭJr€ктродвиrатеЛfН Прll раЗ.'1IfЧНЫХ вариантах ) прдвлеН 1 вите.:IЬНОПИ
Но выбllрают номинальные :J,aHHbIe ТЭ.\!. которые в деl СТ
235
, \13 даJlеJ\1f ОТ опТЮI8.1ЫI Ы :Х. l h .I\ I\. ШI \lIIтi.:C'l"l"Ba N CT1
MOf} r 6 -rb Bf'<.b. етсЯ расс ютреть ?"Ш! lIеМJl.ОрУЮ Чаl"П} Dаj)"illll.О Э
на прЭI\ТIIf(t' .t\i 3 оваНIШ or тэд к ДВе II(ЮШ'СС' Ш]о1(Шр 1 JlО.\IIIiI;].fILIiЫ
111'11 пp р r\lчен. R этоМ с.1учзе. ,'еЛ\l J",щ\\ P ;IYI'T"p I1Щ"
даННЫХ ТЭ, J8 4 H ) J.'10 УЧIIМ ОДНОЗI-lаЧНУЮ!\lеХ.lftIIЧt ('I{УЮ xap tl\rt'fJllelll \
Ic . (1.3) 1I (. . НОЛ ОДНRI\О ЭТ()ii Х.:.lрЗI,,::терlll'l'lIIit' \IO.iM'I' СОО1ТlrКУ
ТЭ..1. с реrУЛЯТОРОМ Вllr<.Jт€,.'1еii с rа:3ЛIIЧIIЫ 1 Iю:\llIIt.I,f]ыl\,' 11:iI1I\H", T
Т ВОВ8ТЬ ряд э.lJ€КТро.... " ,.. t'
С тэд ере",ешюrо тоКа ТaJ\же 11 с р п.rIllЧIIОII 11t.'rl'rру.\оч
Ifие .адл \ В'ДЗНlЮ\'J с..'i\iчае ЮIЖДОМУ варllтпу ТЭЛ t"OOTIIt'T.
ноЙ споса HOCT: C1 : 1I "IО'lЫЮ OAIIH" В3рlli:ШТ retlepaTopa. тем IIl' :l.lt'Ht.'l' выl
СТБ)'ет ПРal\ТIIЧ о ii стпэ весьма затр\,днен, особенно пр" II<1JII1 I I111. вп
6up ОПТIОI8Л-ЬН < ,
хоТЯ общее число рассмзтриваемых В8рll IfIТОВ
Nстэ NшIN.. (7.2)
т. е. в N.< раз меньше. чеМ при npoeHTlIpOB3111111 в Нi1l1равлеШI1l от дне
. тэд.
Естественно. что ОПТIIМllзаUIIЯ стпэ подразумевает 11 выбор оп
т""альиых ;\3нных ВП.
11з скЗЗ3Н1юrо следvет, что оnределеlШЕ IIСХО..1НЫХ Д31IНЫХ для
расчета (11.111 выбора) тэ.\\ представляет собоЙ весь"а трудоещ<ую за
дач}'. вЫnо,IJНlI1Ъ которую \южно тuлько прн наЛIIЧНII соответствую-
щеl'О \fеТоДЗ. В Н3I..'ТОЯlцt'i1 r лаве рассм..1ТРJlвается :метод номплеJ{сноlt
опfш.1JI: аЦlШ {'II,l()BOI'O э.l{'l\трооборУДОВilНlIЯ СТПЭ. Дэнная задача
ЯВ:lяет('я MHOH} It"pllOiI, IIОЭТШ\IУ ее нельзя предстаВIIТЬ как пОIlСК Эl\
crp€'\fYM3 Jlекоюроii ЦС.'Iевой ФУНКItНII (что является основоЙ IIзвеСТIIЫХ
{)fIT lо.llt ,ШIЮIIНЫ'" Mt. lO \t,H). ОIlТII;\IIIЗllровать rllлопое Э.П{'J\'fроо60рудова
Hlle 3JI3ЧIt1" наити 1аlюе t'очетаНJlе НО'Вlна.ПЬflЫХ данных 11 IlapaMeT
ров, Ilplt ИО"l"ОрО\l l't.'ХIllНiIl<:ЩОIiОМllче Юlе поюззатеЛII СТПЭ 11 элеl\ТрО
мобll.1Я li 1\E'.1f1\f II..t\'O:\ ITot Б ..lOПуt.."I'II)IЫХ пределах 11 обеl'Il€ЧIIШlеr(я
за<l шнаЯ ТЯПlП"я \.lраhП'РiIСТНkа Р (t r }"
Оllтимнзнр}'емые параме,'ры СIIловоrо электрооборудовання. В "З
честве ОПl"II'НlЗIIIЧ ("".1 \ IIРIIIIЩI:НОI.СЯ 11арпмt.'Ч>Ы, Нt?IЮt..'реДl'ТВ€1I1It1 ItЛlI
косвеНflО U/lШ1l0ЩIIt.. 11.1 Т( лНllhl) jJ\С)JЮ'liIll('l.I\IН:> 1!O1\.3 .J;tTC:llf СТIIЭ 11 обус"
ЛОВ,'1IIВ3ЮU1.1IС Н(lДt'пill 10 I1 3'I'lf;('J;: IlrliH ю pafi(JТY L11 р('I-атов СII.пOlюrо
э.'1{>кч!ообору:юшншя Во Bct'\1 JЛilll.131,1tI' 1I.:"'PYJOl\ Н CJ{tlporTei'r ДllIIЖС.
НlIЯ :юеК1.ро\юБН.IIЯ
К 01lтш.lll:lIIРУt 'IЫ\1 11(:lращ трз" t..:r ()I'IIt)СНН.'Я Вt}мllнаЛIJII;:IИ 1l..1(Tor.1
тока 11 IIН..':I.УfПIННIO{> t'UllрОI"lШ.1СlIlll' 1J..t:'1111 IЩМ ..JУТtlЦlfll: f{ OIIТIIМIIЗ"Рyt .
Mbl!\t IJapaMeTpal\l AД . llеРС'СР\<30Ч1\НЯ СI10L'оБIЮl' fh В часнна TOI\
TaTopa в НОМИНаЛЫJO"\1 рt ЖШ.IС Р.13'I€ЩСIIII{' rЭJl всех ТIJlIOВ в IlВК
:t.!J:ектрш,юбиля нредъяв.п.и€т ж('('пще l"рl'fЮО<.ll1НЯ н "Х l"абаРIIТIIЫМ p3J
Mepa . По тому з'наметр 1-1 Д.1ИН3 KOpll)'C8 ТЭ1 ТiНже явлЯЮ1"СЯ оПfll-
MH3Hpye!\tblMJI ПарЗfltетрю.ш. .. .
ПеРСЧllс енные " тэ\\
( . ('ЛИЧIIНЫ С\'ТЬ ФУН!НШII rлаВIIЫХ р8змероfl .
T I( ;:('BHel'O ..;иа.метра стаТора Ь, H",'HI.1.lIa)1eTpa sшор'я Dtl ;1 : .'шНЫ (1K
маrнитн Т а; lI lН !ДHtlЫ коря lя). ЧIIСJIа пар п()лосов Р" JI з. е,I';;Т :
в ВОЗ:J.ушном . )зок (. инеинои иатрузки А 11 маrюIт!Ioи}IIIд)кl ы1.
в свою . зазоре в,). rлаВные размеры электрllчеrКОII М8"III'
очередь. обус.rIOВ,,'lены числом пар ПОЛЮСОВ. маКСllмаЛbl-lDlt уrлО.
236
)i!.el':()P.O 'T(.I J. 1 {'!)\Н.' 1 РЩ'li IIt),1I0(".I, It'I)\lt'lрщ'ii [1'J:t\!lI!i>II' ;1:".1
:J. 11.. 1\ 1 PI)\I.1I1I1I1 ш.1\1II II !' ру 1'-.,1"111 11 ШIУI'Рt'I(IIIIЧII 1I.III,I\I 'I. J 1\111 \" 11111
фоР\1у,ll. НрВН О ДН\1Ы:'\ Н Щ'IIЦIII-ШХ Рilсч 'r;1 ";1 H'I\.I-р'I'lеl h'l ' "1 '1(["11 '1 i \i
1.1 I\a]I>IB t:r, ЧТ ) IH ,! \"IICI\I IIIYI"'IX ф"II\llJрОll l' 111"'lIt T '. IHI';II\'I' I :.I'!III
1.)\\ \11.1I 1 6I)III'.llрIIIIНIЪJ Щ'II:Ч 'IIIIЫ\III, ,1 .iP\lllt' ("I,ll'l\r J \J\I.IIIII!lill,ll'
II " PY3l\11 11 BIIYljll'!"lIIt. Il.IpC:I\lelp!.l) Щ1t'.ll Т,Ш.lt'IШ '!I\IIII\itН1I...Ш [)
(11.'111/)'1); IlUt'.'II'.lllllll 1I{:'l"py. 1I1I J;IIIII '<IП, 11 1'11 te i.lI.lllll\HI 111111 \!.ltllt"il
('I\lIро(ЛI (.:ЛН \1.11111111 1[('I1\.'\ll'IIIIOII) 1"111\:1 tlаl'I'ПI,1 1111\,1) 11 '111\.'11 Il'ф
1 ::II(1CIII! C':""':l(jIJ I.I.l':II,lItI, -.' ,." III" . pa" \lt.pt.l, cl "JII..I'Ш r, (..IC)'lP:IlIН.I ' 1)':
t.1I..'lн.III'IШ.J.llщыt t 1111\111 \ЫП 11 ,'lpll\llll'lb ;\1.11111111 \\ОiIЩО!.:Оllр,'.ll'.ll'III1I)И
"fОЧl!о,'II.1U I1ЫР,I:ШII, I(l'pt': YI\.! :;Jllllыt' lpl.Y\II..'IIII,I.
ОII'III:\.IIIЗIIРУI..'.\IЫt.' 11i.IP,I\lt'l pl.1 Т.:}\\ и НlLlЧllll'.lЫЮII I.:T\;.'111:1111 .НШI!\'ЯТ
')"al il'\C.' t)l- \1a....t...II\I<I:II II(II(1 1I.IIIРS1)I\ JIIIЯ иЗ\1''''_. 11 l\.pa1"l111CТiI \lа"L"([\IЗ.ll>
11011 CI'\OpOl' rll k", I ) !. .
Мt'l"ОД РШ:"If..'Пl lIарitМt'lричеСIШХ .ЫВисимостеи. Р,IСLJt'I"Ш,I(' lаllНЫt>
э.'1l'I\.ЧIII I l'l\C)i( :>.t;}LIIIIII .1 11 l'l..' 1,1.ШI(I,н'Р<! l'.lt.'pM, UII TPt:IIIIIIl' 1I,lpa\lt.'I"()Lr,
8. r.ll-">nt' 14..'()\lt'ЧllIИ : 11111IBIIII ;11111.1 (("1t)1"IIОllIl'IILIЯ l)aJ\( pI)B Jy61loB JI ШI
ЗОН pt>l'opa 11 l'l ('I,Jpa 11 1:11II. I.1 :tФ,I't.'h 1111111111 tJ 131) Ц IIIlIorO З I.iОРiJ) I..'ШJ.
Зi.НlЫ Мбl';:l) CI)OOII t..1IСИ'\I(11I I\CI ффIllШl'tl10Ii II-H. \3ри....[t'рll УющН:х
pi:Jl'XOJl 2hПШIIЫ\ \НJll'Рllа,'ЮIJ, P<llllpl. tt.:',1l'lIll(' (IЩl.'Р >, Уl'.lсШIIЯ IIarrl..'B3
11 ОХ,,'13ЖДt'IIIIЯ \latlllIHLI lI.1р В IJIllptJl-i.(J \1 :lIlallaJOlle \1 )ЩНt)стеll ()шt
113:\1t'IIЯЮТI..'Я 13 ('раl3JlllП:.\'I[)IJ 1 1It.,("jII,lI>lШI\ пределах н Д,lЯ IIрощеНIISI
пара"1t: ТРIlЧt'l'I\IfХ заВJIl'II)1u\'I 11 :>'1U1-Yl {jып, lIt.:юп.uчены 113 расоютr
I-IIIЯ, иаllРIВlt'р, в (191. flара\ll'Трllчt'СЮlе заВIIСII\IQСТlI ('"1I.rlтшоrо .']('I{.
трооБОРУДОВШIIIЯ СТПЭ, ЯН.')ИЮЩllеtя UСIЮНОЙ I\ш.tП,1еl\l"flоrо :\1t.'ТОД<l
0I1Т11)11IЗ3ШIII. IIреДСТ3В':lЯюr СООOl.1 ФУНI\ЦШI ОПТlI llIЗllpуе\(ых no....<1Ja
Тl'леii ИТ IIt'KO:\Ib!:\ IIOMltН<l,lbllbl\ ..:ЩННЫ\: 11 BH Тр IIШI:'\ l1apa\I TpIJB,
В ряде работ IIСI..,,!) :J,УЮТCJI ЗdВIlt.'II IOС1J1 OTI-IОСllrе.1bflbI.\ 113:\It'tlt>ШI(II",13В-
1-lbIХ p BMepoE3 It МассЫ OIIТII:\ш,шруе\IЬ!Х общеПРО\lыш.lt"lНtЫХ 11 су.lОВЫХ
Э,1е1\ТрilчеСI\НХ :\13ШIlIi по t:ршщеНIII-U с аН3.'Юr!IЧНЫ)1II IIJpa"'lerpO]\(1f
немп.ороli ( базовоrl)} маLШIНЫ ОДflaJЮ, ('СIII В 1191 в l\.3чеL'fRt.' Ui.BOBbJX
НрllтпЬ! серlliiпы€ М3ШIIIIЫ "f-oil же :\ЮЩНОСЛI, ТО Д,lЯ ОПП \1II3:НL .I'I !НЫ.\
pal' It.'L"t)1J СТIlЭ llе.1есоойраЗltO IlрIIНiI\I.'ЗТЬ Т3.\\ реа.,1ЫI01I1I;k:оlЗtJII с rпэ
ЛЮI )с)il \(1)ЩIIIIl'ТII
..1.1И t)U\)I )IIlС'IIШJ \1l'III.la [1,Jr',L\ll'rr" Il'СI-i.Ilt.' 3 ШI(l..tl\lt1\'1"I1 1-311 ,.,lt.'.l\el.
T II\)I\I! IIpllll\I.-t\lII) !.. 11t..\.....jt.. I) t.'\ILI\1 lIara\H::rp.1\1 {MJOBOIll ВП
(IРJl оl1рt:.lе:1t'ШIН )1;Jt."l.:Ll 11 I..'rt.HI)!t)\.'111 БП У"ШТЫ\3<l.бl c. e.t IOU H
{)l'о6\:.'Шlt.lr!"ll: pi.lCC'\I t1'pIlBae\1 I"tJ,1bKO треХф.d3J1ые \lOстовые \'ХБIЫ. I\JI{
HclIIUo..1et' paCllp(lt.'Tp lItettllble; ПК,1Ю L Шf':\1 в пар "еrрllчеct\lIе 3.JBlIl.'ll\lt.Il..'.
ТII фШ1ЬТРУIOЩII\:.', I\О:\ЩУТlIРУIOЩllС, l\омпеНСIlРУЮЩllе .11 др r lе.Э' ;\[t
ТЫ t.'II.'Iшюii "IЗСТII, .III:I.1IJ3 \lt'JоДОI3 paCljeT<3 I-..l)TOPЫ ЛI)!....iJЬ!:>.11.: I
JI .J:J,f'cb B03MoiКIIlI ЩНII'J.t"..l€'IIIIt' II.\: \ljCt. b! rl f'ТОII\ШСIII I-i (k130Ub!:\J B(,.III
ЧIltI.а I_ " , ' ". _ IПII:\lIIз.lНlllJН
Т;НПIМ OOp('l30\I, ОI)t'\..'неЧllВd(-'ll.Я t:'AllНlTBO 11OДХl):!.(.I 1\ О 'ТI1'.)
ВЫ),( расчетам Bl"t'X aI11t..'1.3TOB t.:II,10Boru Э!jеl<ТРl)QБОрУj,l.)D tlJIЯ L ..
что ПОЗВО.I]Я('т r,'IIleCTBeHHo IIpOCТllТb IIХ выполнеtше, . . " 1
Критерии оптимальности, Bb!nl1p I\pllrepllf'B Ulllllмалынн, в ll .H l
проен'rнров.ншн СТIIЭ Щ1t?Дl'rЗI3.'1Яl"Т l"обоii (,,10ЖНУЮ З<I ач .. J.Ш I
СНМОСТII ОТ .'IaCC 11 ШВI-I:1Чt'IIШI Э,']t'IПРО\lоБJIЛЯ 11 }"l.'.'IOBIIH NO :H..L:I1,lY,,'
237
ве f( Iп'ерllеВ MorYT ВЫсr}"Пd"l"Ь рвз...lrrЧНЫt' 1(').ШII\1)
таиии в каЧ :каэаfеДII ПрIIВО,J.З IIДJl са.\юrо 3.'1l'KTPCT\ltJ(ill: IH J{o
номические адЬНЫ\1 J\:plltepIle:\-f оптпм3лыспI ш.1Н I\'s.J '\.
НЗlfбпJJсе YHII ep p aT связшltJы:х через p3C CTIIYI() ((ШШI)t:Тt С 1I111I1
MY лрнведеНIIЫХ зg УД ВШШЯ. ТеХНlfцеС'';:llii YP()[H:нr "poel';:.j II )\ ltlCd
соЙ 11 CTOHMO :b: e:c':t удельной Maccoi'l 11 уд.слыюil l' (Ji(\IIII..'IIJIO t ll
стпэ харзк р} тзt\ 11 Bcero THrOBoro элеfi: т r ю <JtI О РV.{t)U'll1l к
отде.1J.ЬНЫХ аrреrзтов. . (I 8
цело;\!. тих к итерJlеп нео(jход.н,\ю УЧIПЫВа<IЪ. КрlПер/111 ВМНОШII1МО_
Кро:: чесюfх fаШИИ выбр<1l,lНurо ТIIШJ JI I,J)I-Н:ТРУhНlIII. rt'.'11)8Ня
сти с '1е;к JВНОЙ BbIrlO..'IНlIM TIf.. т 3\1 (!ТР,JЖ Ю С.Я B t::tl"lIIe" 01 P,'IIIII
: =,;ЙР О r.a}{("lIмa.rIЬНОЙ тшеННОII (11.'I1f уrЛОВtJll) I.'I\UPUC11111 l\t)ЭффIIЦшщ.
Т" заJlО.'lII€ИОЯ паза (IIЛII меThIЮ:?lOс оru '?,()l",rp<JII(.' 'B3) РОТОРС1,
ха актеРllз\'ЮЩIIХ Мt:'Х3ЮlчеCl\УЮ ЩЮ IIЮL: rb I1 l:lt:IIt.llb Пt:I!{),'][JJОliаНIIЯ
aJ{ liВHoro 06Ъf:>\f8 "[3:'\- НеООХ.ОДIШО l'a }ht:' УЧII,J"I U:JП} Ol-Рill ."чеJlilЯ
диаметра 11 ДЛИНЫ корпуса тз.1, CBH3..1Н1IЫ с..:: I\()МIЮIН)Вl\:ОIl llВк
электрОМобиля.
Допущения и оrраннчения. принятые при выводе 1-1 анаJJизе пара.
метрических З3ВИСИМОСТf'Й. J kходя нз спеЦШРН (1I работы :;леf\Трllчес
JШХ {аШНН в стпэ 51,1]ектромобll.JIЯ fj особеННОСТ€НIIХ р К'чета ПрlI HbIl:lO.'le
пара\fеrрllчеСКIIХ заВItС:1f юстеl 1 тэ\t ПРIJНЯТЫ Hell.3 felfHbI\1II С.rl(:'д.УIOЩllе
Ве:IIIЧПНbl. КПД 11 J\ОЭффlfЦllент мощноrТII 3.'1t'1-\ '.РlfЧffl,НХ t\taШIIII в JiOMII.
I1а.i')t,нш.t ре>fШ\1t'; ПРUlfзведеНlIе I3KCII'\{a.']ы[ы.\: ....{Лlпельных 31-JaЧениii Э!lе.
ктромиrНlIТНЫХ IIзrр 'Зок A"]:il\cBr. J.I\C; JahcIIM:3,1bHbIe .J".JlI1Te.:IbHbIE' [тот.
НQCТИ тока J в oп OTKax статора 11 ротора; КОЭФФllцнент reO'-fеТрИIl по.
дюса /!, тll, (, - лП,' (2р) расчеl-,юе rюпюсное делеш,еl; ДЛII-
на зффеКТlIв!!оrо воздушноrо зазора {;' (:(1Я АД) " отНошение 26'/D,
{Д,1Я ДПТ, rПТ 11 СП; \faKCIIMa.1bHOe !!апряжеНllе между сосед!!!!""
КОЛ.'lекторны НI ЛЛШ'ТI1Н3Мlt 11 реактивная ЭДС, рапные ДОПУСТlШЫМ
значенням (Д.1Л lal(l!lH 11OСi.ояННOI'О тока).
ДОl1ущеНIIЯ По{'ТОЯIIС1"ва лереIlIlС.'1Е'ННЫ]; велпчин, КрО\1е проItЗВt-'де.
НI,я .4!.Ii1h.(Bl-''-1:Jti"о':' ЯВ,1ЯЮ1С5:1 оtJщепр"няты:\ш н нзш.rНI 060СНОВ8Н1lе
в [191.
nрОllзве.'lеНJlС ..1 1",,('B .'o\.I'i.<: \IOMIIO lip('.:H.:TaBHTb как энерrllЮ, запасен.
ную в е':ЩНИI!е объеМа poTUpiJ, t.;(jf'lрilЯ оuрзтно ПрОfЮРUllOна.пьнз :>.ta.
Шиннон lIоtТllЯIl1ЮЙ АрНО.'lIJда С.:о... :lt)лущеНII€ А "',1I\С Bl;M.'I'<: == l'олst
основано lIа TO . что В I1IItP()KO\i ДJlilll<.l,\ОIIt:.' 11З i неНlIЯ мощноеТI' Т3,\1
постоянная APf-Ю,llьда НЗМt'няетС'я Н€.JJltJЧIlТ€,'JIJIlО. Если же выбllратЬ
: качес: е базовоЙ Машину, "IOЩНО('П КО1(IРОЙ одноrо 1I0рЯAl\3 С npo(:'K
нруемои. l!зме еЮlем C \ вообще \JO>l<1I0 лреllеGреrн...
Теп.1I0Вое СОС1оянне Э.l('f{ТРllчесtюй. МаШIIНЫ заВIIСИТ от превышеюrя
те"пературы ее обмоток, которое опре'lеJlиетси ПРОl!3IJсдеllllем ,4J
'IДII rJ]шейной наrрузкон, {.'CJllt П.'10"ТIIОСТ тока lIеlfзменнз. ИзвестнО.
что А Nilи & уветtЧнваеТСJl с повышением мощности ТЭЛ--1. Одн:.ню прИ
(ОМ также ВОЗрастает 11 Наружный Дl!аметр pOTupa в I!TOre YAe.1bllble
Ш на еДННlJlIУ поверХ/юсти рОТОРа) поте р и' Р аст у т he-3Н Ч'lТепь!!о 11 "ревы'
еНие TeMnep3TvpbI б t'IIHO,,1
Уровне, Учиты' О МОТОК ОСтается приблизптельно на Н(>ltЗ;\f ЯШI И
. Пая также, ЧТО при lIезавн('нмой системе вепТJlЛ
238
( l'L'I'.'la I.'YIlleCIBYCl В<Н\tl'z"III)I'r , l)f) l-П{'ЧIlТЬ _ .
II('IHI y.{C:II.IIIJrf) (11<.1 ( "Bi 11111"l.:'pl) рэ.' BI>}r.IOO'"<I11I( 11.' Ili),\I,,\'I.;..,щ
[10 10 ' \1.1;(Bl I.'}, Н III'C'II'J.}I{'I;H:"I'I. :}.M '1\ 1,1"0(1[0.1,1'111 I'.l\','
IIре.ШО- <II";III, HI.'II \1I.'Щ1t)\ 11, a:JI:IO[srJI":, :(;I.I:II: : II /'" ".'! 'I.:::\I II\,.H::I'.,HI;\\:
111110 1 IЩЗОВflll, 1111.1I.IIIJ 11(lt!'.I!.\\t'
НI>.Ш.(,): Il;Jp.:t\/t-IР,II'lt 1 \.,II!I. :(1)1111:11\1o, 11'11 1111 ' \, tl'I '!HI[1 \1>1 !I!lzl,t.,":: 1-
111,1\ 1'.11 11. Ol фОр\!1 1:l1'I.I\\t' illp 1IIIIIt'.II'1( .". OII(1I..II..I('[IIII,!\ \!; ,,,..J:I/ '-
IH I\ . L( II) 111<.111111. flоlIЩ\ J.ISI I\l \::\ 111I'1II 1IJ1I.'IJ, .p.1 ;.,;, 11\ .11.'11:.1,\ I t!>i t
III 11 .'1 IBll' r и 11I1 IIllitllllt'tllllo \.. (1:1 tJHIJ'\IY. 11'11:111(\01\ 1"'z1\l1\1 P\ ,t't 11. '1',,,
l'п'Я 11.1 IPt't>Yt''\III 1 \1'111;11,. Ilt'{.JЩI\'IJ\lоlI \'111..11'.1'11\ I:CIlI:11111[1!11 l'l i:';:_
1\'1'111.>1(' \'Хl'ЧI,1 1 lI.trJl 11I1 ".,'111 IИI IH:II.\It'IIIII.1 '
. ., l\pIJ I('. ПII' " 1.IP[IIIII'\1,I('\1 '110 (J I,:lJщ.11 I III I ;!\lI:(OT \'ТрП\I\ I)I!Ы\.'
t.Xt.:\II,1 \II,iOHOII 11(1111, l[.!l.IIТI!чНЫ\ \: IIРI}СI'lIIР) \lЫ\III. Т" i l' (IП!II\.IП\Я
t\ liOIlL IPYKIlIIII ,1l'h'IРIlЧN.КI!\ \1<111"'11.
7,2. ВЫ801l СООТношений межn.у
JI lpil MeIpil I'i111 1S11 О8ЫХ 3.lek1 рнчеСkl1Х
Мi1ШIШ
в r.JI. 3 достаТОЧН(j 11\14PI)\ 1II11 P"I \lIITP('ItIJJ ВОНрОСЬ! tJlПI[\IIIЗ:tШill
Э,llеl<ТрIlЧ СКII:Х ШШI\ll П(ll"Тl)яшюrо TOI\3 Здесь ;h urраНIIЧII\IСЯ 113,1()-
ж.еНIlf:'М :\lето.13 ОПТlI\1IП:1ШII) ТП3 n('pt''\1t'IIHoro TOh.a на np'l\!ere IJpll
в,>:щ ,. ТЭП
nараJ>i.1етрические 38ВШ:НМU\:ТИ I"Rr08bIX асинхронных Д8иrаft:'Jlеii.
РасчеТIlJЯ \lOщ}юсrь rяrlJВЫ'. q l \)IIР'Ul'.lяется \laKCII\la.lbHbI\lII 'L.ll1
теЛЬНЫ)1J} зНачеНШ1\1rI .:1:ft:'I,,'.rО\lаПIlIТIIЫ:Х наrр\'зоJ.< Эш ЗНЗЧ!;'lШЯ
У тэд СОUТИf:'Тt'ТИУfiJ"f III)\ШН;J.1Ь111t\1\ I)t'ihll\l}', 1. е, 4':.1.1"., .4 1i 11 В'..... " ==
::::::: Br,H. Тю\ КШ\ УJ,,3ЗioШI(!:J.е :JlfКЧII)\I;JrНllТные н.а.rруЗКII пр" 1aJ.JJlHbI,
KO'j l)cl)IIUlIf:'BT3X \IOЩНUСТlIII I\.П;l оuу....лОП...1I1Ваюr Значениt:' Р д ,;' ),III./l\e\l
заIlll(аТЬ:
pn.pl .',..... .4'18 ,JD,lJ',"ЫI:J.11 "" АI,в. нD llkf.,t'II/Р. ,73)
r..з.е (0111 11 СIIJlХРОНН3Я уr.lовая I..'hOpOCTb ,<\.п В HO\flll a.'lbliO\.1 реiЮI\IР
С .!1p\'f()ii стороны, cof.1.aCHu t 1.12),
Рз'I' , == P-",k(oJ 11-1,
ОТIIОСlIте.1ыюе 113\1eBf'lillf' ра....ч Тиоii "!ощНОСТ1I 113 17.3) П (7...1)
Р;и,," == P3".P<l<:tJ/P:;'PJcOj. ::::::;: _4",B""ID:)2.[;k:f HIp*; t7 51
Р; р.,", P ."ll . \7.6)
Здесь 11 да:lее IIндеl\С <*,) на.:1. СII I ОtЮ 0зн ч.аеr. : I : :{
IIЗ INI€ние IlзrзмеТр.1:1 r t' OTl-юшеНJlt 113р.i:l If:ТрЗ ПрОt:I\Тl1руе , t
оБОР .Д(1dаНIIЯ 1\ пара;\fеrр) fш.юнurо. от:меченнйr? 1rJ- еl\СО . ;\О»..() -:
"а" '\"8",, cons!, . лО,/(2рl,) соп'!. то А.Д" 1. О,,(р ,
[ I!
с; O:lp'
. D.)З Р. (*) ОТk\".'Щ eOlH'
Позтому С учето" (7.5) 11 (7,7} 1,,, ( 1. HH ;oPHII "<'1P3 статора
веТСтВенн() ОТНQСllТNlыюе пЗМt lIeHII€ BII} тр
17.71
239
. часТИ АД
Jf ДЛIШЫ al\TJtBffOIf
д' I,r Р.: " (р*)'П:" ;
. .1 r . /(f ' . )
1, l' Р." ,,,Р,,,,,с. (7
.9)
Масса АД приб.nИЗlIтелыю равна сумме масс аКТIIВНой 11 KUHCTPYI{
тивных частей:
О. О." + Од.щ +С дк .
о о а соответственно МаССЬ! акТltВН()й Части, поп.
rде Да. д.щ. ит If корпуса. ц
ШlfПНJПЮВЫХ Щ е изменение мзссы ЭЛ€КТрОДВllrате.JIЯ
Orноснтельно
О; 0./0., (О;..Од." , + О; щО. щ." + О;"G. кб )IO.. б
k..O;" + kд.щО;.щ + k..hO;", (7.10)
rде 0;.11 == Од,а/ида.б; о;.щ == Uд.щ/Од.щ.б; о;" === Gд....JОдl,б; k д :<::::;.
=:;:Од. БIО/1,.6; kll._щ==Од.щ.rJGдб; kДI\=::=GД,I,Б/G!:6 O.'lll массы аИТJJВ_
ной части, ЩИТОВ I корпуса В общеи Массе (la30 OlI машИНЫ
В /l9] проаиализнроваиа связь между массои отдельных чаСтей
АД общеrо назначеНIIЯ н их rлавными размераМII 11 получены расчет-
ные выражения. PacnpOCTpaНlIB их.. на тяrовые АД, заПИшем ОТНоси-
тепьные изменения МаССЫ 8КТИВНОИ части, ЩИТОВ н Корпуса АД:
о;. (D;)'1,; о;.... (D;)2,.: a " (D;)'" 1;, (7.Щ
rде D; == D{J/Duu ОТНОСIlтельное изменение наружноrо днаметра ста-
ropа, который при заданном внутреннем диаметр€ зависит от Высоты
паза h n н высоты ярма статора h". В Соответствин с (14] Da D, +
+ 2!h nl + 1'11) D,y; У 1 + 2 (h nl + h;,)ID, и
17.8)
тде
D; D,y',
(7.12)
у. У/Уб I + k, (а; 1) + k f (а; 1); I
k, а,,/О + а,о + а,о);
k, а,бi(l + а,с + а,б); (7.13)
а, 2h n ,JD i ; а, 2h.,/ D,; I
а; :::; QzfQ'lr,; a :::; Q,!а,б; h nl == QПI/Ьпl. J
Зд:сь Qщ сечение паза статора в свету; Ь пl ширнна паза (ДЛЯ
тр пецеИдаЛЬНОfО паза ето ширину берут по средней высоте зубца).
Сеченне паза статора опред€-"яется колнчеством н сеченнем эфФек'
HBH[ X ПРОВОДНИКОВ В пазу и коэффнциеflТОВ заll Лflення паза Meдь
.1. РННнмая в Проuессе ОПТIIМllзаuнн АД этот КОЭффНUllент неизмеи
ным, получнм
Qn, I,,,N,/a.
rде N чнсло 3фф , чисдО
параJt eJJ.ЬИых ветв::ТИВJJ.ЫХ ЛрОБGДНИКОВ в пазу TaTOpai Q
240
ПIИ("1I1J1а 11;1"'1.'1
. Ь", , O'/(pq",),
rl. e I IШJUВI,Ш l1!af по HIIYTpeHllCiJ пк ),. ,
fШ3( D l TclTopa 1111 IlfJ,'1IП( 11 фазу r j 'КПОl IН cт.H.)P ; <./'ь! 'На 11)
С у ч еТf)\1 получснных С'ООflIOЩt:-ЩIII IIЗ П 13) Ш.1€'С\.1
/l,,1 ....... /."Л >/Щ.I,;/fD Щ ...... А
B >I("OTY ярщ] l.'TaT0i'<:I I)ЩТ'IIIТШЗШОТ' ПО ,11 11 11)
в 11,,-'11 1,{'HOBl-lоrо :\ШПНПНО!.() Не те К 11) значеНI!Ю за\1LJКНlt)ill\.'I.)(f{
,JЮt.:l0f'() ХО.:.l,3. Так как ФII ....= Rt>D ;1) II ( ) )ТВ Т(:ТI3ующtТо рt'tlШ'-1 \0'
В а \lОЖIIО СЧIП31Ъ npr)II()PUI1{)Ha.1 ;H I.; IШ:l IIIТII)'Ю 1111..1) ,\ШIЮ 13 Я(I\IС
1"0 ПР" ПОСТОННlнпt КО<:iФФlJlшенте' . юнш В воз.з.УШIЮ\\ 1дl()I'\.",
заПо.lнеlНlЯ пакета СПыью
11, Ф,,!/В/.I 0,/1'.
11з (7 .(3) П .15) попу"""
а l:Jt
(l === Ан/и" u ==- I:o
ЗнаЧ lIие лш.еllll<ш lIаrр\',яш А uп еде
I{f1ЭффШll1еНТа МОЩН(JСТН И . 11 J1 lI1).( .I1З условия fЮСТnЯlll'rвз
. .Jвеt..:ПIO, что к.О3ф:рИШlент ),ЮЩН{)ПII -\ '1
ЗЗНl1сllr ОТ оТношеНiJЯ Itю.l1:Jпшчнвающеrr ТOK J '
тора. ["иll,н "'"'--' /)' 8,и!тА", (ПКV..1а при c s ч! i:1 ==f'c f.'m lh T ] СI.а ! .
б' == сопst дк . 11 '\ь СОП>.
п 'С)\
А* А,'А" k Р"Ю: (7.171
Решая (7.12), (7.13), (7.16) 11 17 17), наХОДIIМ
D.. D; у' D; Р + k,ll/ ,)'/(0;)3 11 + k,(I/p* I)}. (718)
Подстав"" (7.9), (7.11)" (7.17) в (7.10). Тосда
G; (D )2\k",li .t-k,.ш l/D: + k..цfD:j. (719)
Д"а'Jетр "opnycaD" D. (1 + "JD.), сде "'. односторонняя
топЩlша "орnуса.
Выражение в скобках д.ля АД из:\-{еняется незнаЧllтельно nр lБЛiI
зите."ЬНО от 1,2 до 1,1 пр" увеЛllченш, МОЩНОСТII от 20 до БОО "Вт, по'
этому относительн()е H3 leHeHlIe диам€тр3. корпуса D: == D",:D)I,\J lОж
но nрнравнять относительному изменению н.аружноrо Дllа lt'тра CTiI
тора:
D :;:: D .
(7.201
ДЛIIН3 ""рnуса
1. 1,[1 + 2 (I Bbl " + "вы. + 3 щ )'I,I. (7.21)
тде Inbl.7J н 11 1Jbl !} ДЛlШ8 вылета ,У1О60вOJ1 ЧасТИ Qб ОТК J сrа О I аЗi.1ЗОР
между вылетом (1 щитом; 6 щ ТОЛЩliна П I ПНИ О: еШI (7.21 J.
Проанализнруем выражеНllе в "руrЛЫХ скоо ка \ \Р
СОI'ЛC:l\:НО 1141. lp,b!.1 O,44T 'P. Известно. что "ы. й .......:"'l..ы.. Н()
1 ) + О 88 R I Р ) . а 01'НО'
этому " } четом 1, 1'/ , ДЛIШЗ корпу"а 1. "'" ,( , ,
241
t.,.r t.1L-НOf: изм€н€шrе
1 IK/l.." 1; 11 + k, (i р* 1)), (7.22)
r.1e k ; I + If(O,881J, (; i Po)l '.
Пt;.l\'ЧЮI за81IСIJ;\IQСТЬ переrрузочной спосоБНОСТl-I элекrРОДВlIrа
1 .7Я f)т варьируе,":ых парЮ1етров. В соответствии с (4.13) и УЧlIтывая.
что Л'l + Х; =::::о Х к . з прнве..1еииое JJНДУИ.Тltвное СОПРОТlIв.JIеНIII? IЮ
pOTK()rO замыlзния,' получю.f
/С. "/(Х к ,5.). а .23)
Нu ш'на,::Iьное СI\ольжеНllе при IIзУ!еНеНlШ но шнальноii ЧаСТоТЫ TO
f\a 1I )IOЩНОСТlI АД npltMe 1 ПОСТОЯННЫ:\.1 Jt raCC!\.IOTplll\l характер НзМе
НеНIIЯ парЗ\lетров т;,)I \-.,: ". СОПРОТlIвлеНIIС
" ",w'/Z, (r., + r "_') ш;Z" (7.:14)
rде iX'} число ВIIПЮВ обмотки фазы CTaTopa l2 число зуВuов po
тора; f п , r. er сопротивления стержня 11 короткоэаМЫk:ающеrо cer
MeНfa обмотки ротора: T } == plCTlqC'T , ': I == pLc..r/qcr.:r; lп. lccl Д.ПlIна
стержня и длина зу6цовоrо деления На роторе. q 'T. qcer сечение
стержня JI КОРОТКОЗ3Мblкающеl'() ..:er1\1eHTa; р уде.пьное СОПРОТlIвле
нне материала оrn..ю11\и ротора
По.1ЬЗУЯСЬ приведет"JЫ\l1l [3 1141 выражеНIIЯf\1Н. наХОДIJМ
1, 1, D,'p. '" DJZ,; } (7.25)
q -T ,..... I II ....... ( 'I/Z ) (P!lII'U 1t!1; .lcN....... q':Т:Z2/Р.
rде '?,н НО IШIa.'1ьныi 1 ТО" В f)ft'.IOl ке ротора.
ПодстаВIIВ (7.25) в ,7.:!4), '10.1)''111'' " fJ [1 + (p/Z,)21 (ш,/р) ><
х (UJu/P:J.J') D. н.пн тш'; '\ак Ip:Z:::.i! . 1,
,: ш,.О';Р! (U,,,IP. .). (7.26)
В свою очередь, "-', . ..1"D,./ ,. . 1,.о.z!,,,!рз.,.. Тоrда 113 (7.26)
'; 1,"_D:il'l (L' 'HIP. .)2
ИНДУКТивное сопропшлеНJlе коро, Koro замыкания
Х!{ ....., ш1lit ).1 + ) ) 1!I"p.
rде r,i... /\-2 суммарные IIрОВОДll::\1IJС111 IH,TOI..("! раll'еЯНIJЯ (){jMOTOK
сппора и ротора. Вет.'ЧIIШJ (L:}'1 : - i..) JН:' j;:HHII '11Т 111" частоты. ПОЭТо
му
Х к ., w;I,t,,,!p 1, (и ",.4.D,IP4 ,,)' а,./р). (7.28)
Решая (7.23), (7.27) 11 (7.28), яахоДИМ /С. (II.D,) lf,,,/p IIЛII для
ОТНОСlIтельноrо изменения переrрузочноЙ способнuсти, И!vI.еЯ в виду
(7.17),
). Л"п.... о (Щ;,,) tf р*Ш: (7.29)
В соответствии с (4.19) максималы-юft напряжение электродвиrате...
ля, необходимое для обеспечения надежной рабuты АД при максималь-
(7.27)
242
ноЙ Частоте.
и,м"" V ""'К" Dlл.. V k"' D/ . . (t..
Прll любом заданиом значении k", nереrрузочная cnoc
равнз ,"'НlIмально допустимоЙ ПО условиям устойчивой рaбon.i JNII!I[-
TpO.lBllra rеля и по соображениям минимиаации массы. и размеров, 110-
этому можем СЧlfТать лv == ЛDб == const, лv 11 Torna OТRocителЫlое
IIЗ\iеНеIIНе макснмальноrо напряжения
и; MH": =.::. U'makc.IU1-.rаJ<.с.б. ==:: (U'}(!!KC/U"I) (UJМБIUIМ8кс.Б) == V k fл: ,. (7 31)
! де kw k.,1 k wб .
Стоимость злектродвиrателя Сп ирнн"маем пропорционально!\ сТО-
1t 10С"'rи з u ктивных материалов С д о, которая определяетсй m-ассоА: .
активнои части АД С д ....... С д . а ....... Од.а.
Относительное изменеНИе СТОИ:vJости АД
C; Cn/Cn.G G , (D;)21;. (7.32)
Выве..1ем выражеtНlЯ Ilараметрических зависимостеЙ массы О'" и СТО-
IIМоСПI С, редуктора ПВК.
В табл. 7.1 ир,шедены зиачения массы а. п.qанетарных редукторов
мотор-колес для различных значении мощностн тэд Рд.и н переда.
Точноrо отношения i n . Величина t1. (О. G )/(i i ) характе-
ризует I1зменеНlfе МаССЫ редуктора на единицу передаточноrо отпоте-
юlя. Т оrда часть :l.fассы редуктора, определяемая только мощностью
Рд.н И не заВllсящая ОТ ilJ (НЛИ, HHaQe, Масса редуктора С i n == 1).
а"р == а" l1".in.
Расчет ПOl{3зываеТ. ЧТо Ц{р ==:: a p == а",р. В то же время состаВJ1Я
ющая \laCCbI редуктора l1"i n обусловлена как мощностью электродви.
rа:tе:IЯ. так и переда1'ОЧНЫЫ: отношением редуктора. Тorда масса ИЛ&-
HeTapHoro реДУl<тора (I<r) мотор колеса определяется как сумма 9\'11.1
двух составляющих: О'" == О кР + l1 K i n .
Используя данные табл. 7.1, зависимОСТН ОкР (Р пВ ) Я t1 K (Р АВ >
МОЖIЮ аппрО({СИМlIРОвать выражеШIЯМИ О кР :::;:: o,2P 4; 6.", == ОД186РД1iJ
откуда lЗсса (H:r)
а. o,2P ' + О,ОI86Р..i ш
rne р дк ИОМlIнальная мощиость тэд, кВт.
Тебя... 1.1
РДII.I{ВТ
U . Kr
и:. кт
"" I "KP а:"... авр, кr
n
22,4 В9 1,21 61,9
70 14.96 во 137 1,72 91.8
90 17.5В 122 26,3 180 2,29 11 ,1
'Н 17.58 160 26,3 238 2,19 115.0
14:; 19.20 217 28,8 330 2,35 255,0
185 21,25 з05 31,9 496 2,91 31!/,б
457 40,0 469.0
2.17 26.60 40,0 693 5,60
300 26.60 618
..1Uf
. . (() /'1 «)" Н ;;:;:;: ((11.:1 Н' lU" ". с.де {О" l' = НОМlff,а.f1ЬНая \"r JI
TBJ\ КЗК IrJ o-:eca. то. ес..1П прннять .U)I, 11 COl1st. OTHOCIITeJI BitJI
скорость :нотор к - чноrо опюшенпя pe:J.YI\Topa IiOe
измеНfНlfе передвro
.' i { '; 6 === (UI.! В (tJla ...!WI;J, Н.б. (7 3
lп пп .
Тоr;щ оТНОСIlтельное IIЗi\rенеllне M<iCl'b! редуктора с учетом (7.3з)
G: G./G." t.P H [(P;HJ"'" + (1!/" 1) "';. Н]; (7.34)
1" === О.2Р ' /б!G'i.6'
, ванИИ даннЫХ табл. 7.1 коэффицнент /" 0,67.
На Ol но е е!JеНJlЯ стоиМОСТИ редукТОров ПВ К IIСПО!IЬЗQВ3JJJIС
.'lЯ опр). Д анные Р яда тиПОВ лл<знеТ8рНЫХ редукторов с i ь
П р енскурантны м Щ 5 5 n
. 6 Q04 рассчнтанныХ на передачу о насти . lOO hBT
З.6 . '6 аботки этих данных по методу Н811меНЬUIJIХ KB8rJnaT .
В резу.оьтате о Р "" ов
получнм формулу
С. I,HG H ;
с= == С/С", D ;;:::= G ,
'де С. стои,юсть редуктора. руб.
Представляют ннтерес выраження. для расчета суммарных массы
ОД.К Jf СТОII).ЮСТIJ Сз. fi 6.'101\8 «тяrовыИ элеКТРОДБllrатель редуктор
ПВК"
(7.35)
(7.36)
Ид, G. + G.; С." С д + СК.
OrНОСIl1'е.'1ьные IIЗ:\.{'flеНIIЯ ЭТIIХ пар8меТрОБ
O , G".I G ol " " (k ., HO + O:)/(k n ." + 1);
C , С" ,Х д .. 6 (/п "С; + C:)/(ln.H + 1),
(7.37)
(7.38)
rде k д к == Gд.r/G" iJ; 1:11' == С."}, (.!С'" б.
Чтобы НЭI(ТII ЧИС'.'ювие значеНllе k:J..I<. используем соотношение
Gд Рз Нан Gо О"'(Р,,"/Р'Нб>"" (7.39)
В качестве баЗовоrо ПР'IНН""t''' тяrОАЫЙ асинхронныЙ электродеи-
rатель Тlfпа ДК-720. ю,еющии Р з ."." 40.5 кВт и Од.б 230 Kr.
ПодстаВIIВ значенни базовых Вt':IIIЧIJН в (7.39), получим для АД О.
14,ЗЗ P::' .
_ Опреде.,нм по данным табл 7.1 заБlICIШОСТII Од (Р д ..), ОН (Р...) и
О. (Р д Н). затем рассчитаем заВНСНМОСТI1
. О
k..(P...) о; (Р д ..), k .H{Pn,,) : (Р д .,,) 11 kn.H(P,,,),
rле k n . (k H + k;.K)/2.
Anлроксимируя Фуикцию k n .. (Р.,,) прямой линией, имеем k...-
""'(5 ";'-O,OI)P...
КозффиltИент
244
I A . K С,.щGд.бl(СК(I)GК.б) k . KCA(I)/cK(l),
rдt" Сдtl l 11 СЩI 1 СТОИМОСТЬ единицы
Д"а.11IЗ :tallllbIX t:еР(IЙНQ выпускаемых м СЫ АД и реДуктора ПВК.
СДIIШЩЫ IIХ 'W.acCbI ;\ЮЖНО ПрlIНЯТ п{)казывает что стоимость
(' 17.:35) ("',111 === 1,4 руб/кr. ь СД(l) t руб/кr. В СООТветСТ8ИИ
Параметрические зависимости
Р;:l("It.'ПJая ЧОЩIIШ'ТЬ cr определя тяrовых СИНХронных reHepaTOpoв
ЗII'-lЧСIIIIЯ\'111 "1ЛСКТро:\tаrН(IТНЫХ наre:fСЯ максимальными ДЛите.'lЬНЫМ
РУ30К, поэтому
Prpac'l..... A1.! l(cBfJ'.tlU<(:.D I,frHlp.
I'po"e Toro. соrласно (1.14). (7.40)
РrРIIСЧ == PrilUrM8Kc.. (
ОТНОСJlтеЛЬ1l0е изменение расчетной МOI.Ц.НОСТИ 7.41)
Р;РJСЧ ==РrР<JСЧ/Р, расч.6 === A ,ati.cB \!aKc(D;)21;f;Hlp.==P. и
rде ':tJ==ff'tll/rнб; Р;..==Рrи/Рrн.б; . r.H r.Maкo. (1.42)
и. U r . M8 i\\:8 и и
(,.MaKC.== ==' ( 7 .43)
r М8"С 6е U r н U r 1118кс..б .
В соот етст и с д?пу ениями A Jj".B aKI; == 1, D;,p.'; == 1. Тоrда
нз (7.42)fr..(D,) Pr..U r . M . кco (p')2. откуда относительное измевение
BHYTpeHllero диаметра статора cr
D; V р;.и; моко, (p"')2If;. . (Н4)
Рассмотрнм подробнее параметр и; МЩ" Так как напряжения
cr н ТЭД связаны посредством передатO'IНorо коэффициента веитиль-
HorO преобразователя ku. то
и" и д . макс k UH U дНб k иОб .. Il UDб .
r \1i:lKI;.. k UD U д . 1t k Uн . б Uд,.М8КСf. == и3,макс. RUDa ' (7.45)
<де kuo. kuo/k u .; k uоб . kuобlku..б передаточные коэффициеll1'Ы
ВП по напряжению в режнме. соответствующем точке D на рис. 2.1.
НО'lJIнальный режнм cr может соответствовать режимам 2 или
3 (СМ 5.4) веНТIIльноrо преобразователя. KorlIa напряжениедостиrает
маКСII\шльноrо значення. обычно имеет место режим 2 . в КотороМ
уrол (} не превышает 90' Изменением ku можно пренебречь
(с\\. рис. 5.2), поэтому отиошенне kUОб.1kvо. блнзка к eдlllIIIl\t. э..
позволяет с достаточной тоqностью принять и;.м.e '=pk и:.....-
н в дальнейшем оперировать параметром и;.м""", таккакеrolIllJiyчaiiМ
непосредственио нз параметрнческих зависнмостеii ТЭД. OnrerИII.
что то же самое можно сказать н об относнтельных нзменеНВIIХ lIOIOIiI"
нальных напряженнй. т. е. U;.. Ur..IU r ... б lfд...
На основании изложеино ro (7.44) приннмает вид
D; }fP; .и;.о.., (р"М;... (7..
Относительное изменение длины активНОй ЧЭC11l а
lj V P;."U;.....,,/(p.f;..). (7' !l.,)
, о" опреЖ,1ЯЮТ выражен,"я,"," (7,1 ) (7,16), 3
Ве,lпqIlИ о дуюШИХ соображениЙ. Пршшмая в ПРоцессе ачеl-Jие
А НЗJ\Од.ят из С.1е . , . JlOСТОЯНJlЫ;\Ш uе.1Е'сообразно ПТНМИ
. I r.I,,"LV И r_МБt\.С 1.". е(JХраliя
3 Ш.1f1l вн€шнеii харзrпер"СТflКII <...:1 11. С,.lеДОВЫс>.lЫЮ. OTHOCIITe 'Jb 7ь
hP T ::I1X е..1ИНlШ3Х) значеНllе IJН..1УКТНВНО"О СОПрОТIII3 ']еНJlЯ ВЗШIll1:
(8 ..1 t\1l1ll1 Xod.. (ИЛИ Ха.) неизмеННЫМII. ВыраЗIIВ 1l0:л е днее через 9,lJeK
lIIi..1. ,е Н аrР VЗI{1I в НОМllиа.riЬНОJl.I режиме, liаllдем (ври 26'/ о
ТРО}18ПIIIТНЬ . I
СОП5!)
,'aJ. F a"/F o ,, .4,,/(Во"р) C0l151,
OТI\ 1a. учитывая, что Ан":;:::::. A" I{C П В&\ === В fJмаКl::.Iи".мэ.",с..
A == 1/ р* /и; .1\131'С..
ПОлучи..
(7.48)
Ilcпольз)'Я (7.46),113 (7.12) (7.16) имеем
O о;у* о; \1 + k,[ 11 (D;/:;.Ma"," 1] + kf( 7 1)\.
(7.49)
Относительное IIз lенеНllе маССЫ rенерзтора ВЫЧИСЛЯЮт ПО форму.
ла\f. анаЛОПlЧНЮI (7.10) и (7.11):
с: o :. (o )' (k,), + k,," V D; + k, "1;/ VE), (7.50)
rде k,.э О..а (JG. б; k r щ === G, Щ_б/Gr б; k r . K === G r _ K rJG r . б .
ПО.1УЧИ 1 З8ВlIСII!\ЮСТЬ ННДУI\.тIIвноrо сопротивления цепи KOMMYTa
шш (в долевых еДIIН" 11<1» от варьнруемыХ параметров. Можно пока
заrь, что .\r r,... [де X .. . IJНДУRтивное сопротивление рассеяния.
ПОЭТО),IУ
.\,. ' (f,.,,!p) (11..f!lzj I,(l, .IU,..) ""
(7.51)
rде Ш 1 ....... A.tDJ1'.11 """ .-1,.D,U: ./Pr . Ч1tС.10 внтнов обмотки статора;
Z, чис.'1O зубцов ста'юра
411(.;10 паЗов lIа IЮ:JЮС 11 1_1)ilЗУ Ijфl .......- i\:'[; Zl""" рqФI.
Суммарная прово;щ,lOСТЬ ра,'с'С''''''Я обмотки статора )., ""
.... .",. == }.nr + ...'ll Лlil, [де ';'111. '.. I I ЛЬ, проводимости рассеяния
пазовоrо. :юбовоrо 11 в ВОЗ:IУШН(,;\I З2зоре,
ПРUВодщюсть "азовт" l'<JtсеН"Шl (д:/я наиболее распространеИ'
Horo прямоуrо.1ЬНOI о "аз Cla-r°IJ<l {Т) прибтl3llТельно пропорциональ-
на отношению высоты паза li П) ширине:
л , ""'/""'0 I!;,,/b , А:Р'qфllD;.
ПР"ВОДимость мБОRоrо рассеяння ирн диаметральном ware обмOТКII
и. , 1Л, con t ПРОПорционмьна числу пазов на подюс и фаЗу. т. е.
1.'1 1..,(1..'10 Чф.-
ПРОБОДНМОСТЬ рассеяния в Б03Д)'ШНО ' зазоре Ле, при достато ЧJШ
Ма.10М зазоре б обратно пропорциональна ширине паза статора:
'OI 'ОI!ЛOlО l/b , rqф,ю;.
246
ОТfЮСlпеJ1ыюе IIЗ\.lе1-lение суммарной проводимости рассеяния
СЕЛ,I' };Л"ЕI',б "пА;" + ".";' + 1<0""
(/",A;. + ",Р;/р' + 1<0) Р'qф,JD;,
rл k. r л'111(/,:f;}1,)6; /lJl == i"1I1Ci/ л'lб k6 == Л6Iб/.ЕлН''i составляющиеnpоводи_
MOCТlI Он JOвorU cr. отнесеНные к СУМмарной npоводимости есеЯИИА.
Окончательно И i (7.51, получаем ра
Xr. х..!х. 6. == k n (p*tU; MIIKC.) V(U;.MaKc.IP* ) и;.н/Р;.н)2 + k n +
+ Ro V р'( ,.I(P;...и;. .«.). (7.52)
Относительное изменен не стоимости cr, по аналorни с (7.32),
С; С,/С, б о; . (D:)'/;. (7.53)
Б некоторых ти пах электромоБИ 'lей две сочленяется с ВЫСОКОСIЮ
ростным cr с ПОМОЩЬЮ повышающеrо редуктора. Получим выражения
параметрнчески::х заВИСliМОСтеп ero массы G p и стоимости С Р ' Обра.
БО"ll\ 1 11С. \\ею;!.у НШIi\lеНЬШНХ квадратов прейскурантных данных ряда
ТItIЮU ЦlIЛllндрических одноступенчатых редукторов с момеитомна BЫ
ходном ва;,у до 500 Н . м и передаточным uтНошеНием ip == 1,25 -+-
--;-- 4,75 дала возМоЖность получить формулы Д!lя массы (кс) и стоимости
(руб.):
О. [О + O,Oпl'l.;.; (7.54)
С. О,460" (7.55
Чтобы выразить (7.54) в системе относительных единиц, используем
приближенную формулу G,. "" 0,07 Mpip. Поrрешность, обусловлен-
ная подобным прllБJПlжением. неве.'1НК8. Кроме Toro, так КаК в процес
се оптнмизации анализируются не абсО.lютные значения. в ТOJIько
относительные нзменения пара метров. тем более правомерно опери"
ровать приближенным выражением. .
Если учесть. что в энерrоустаиовке. состоящен иэ две и cr, ори-
меняется повышающий редуктор, т. е. ;. '"двс./"".. < 1. _ТО (7.54)
ПРlНlIIмаеl ВIIД О р == 0.07 .Иr 1I/i'01 rде M r н номинальныи момент
на валу cr, н . м. Так как
М...II"'Р r l:l/(Щ..ll1r.и).
(7.56)
ТО GI-) "'" Pr.IJ/(roABC и'l1r и),
Прин"мая "'двс. cons! и 1]... co !. ПOJlУ<ЦIИ .
ные изменен"я массы и стоимости, редуктора. . 7 57}
о;, ОрЮр.о С р Ср/С.. б Р,... ( .
Суммарная масса н стоимость б-оока «,'енератор peдy :
о, + О.; С,.р С, + С.. Относите.,ьиые изменеНИII
метров О:.. О, .Ю,...О (". .0' + O;)/(k,.p + 1);
С;.. С, .р/С,.р.б (1, С; + С;)I(l,.. + 1),
rne ",.. О,,,,Ю р ..; /,.. с'..oIС...
(7.58l
(7.59)
'.84f
.' - :'.
. ff чнс.l0вое ЗНдчеННI? k , р. orJpe..lc:lII\1 ПО (7.54) с
Чтобы наНТ еДП\.ТОРОD. задаваясь раз.lll'fНЫ Il( ЗНа YQerofot,
(i.56) \lacCbI !ЯД S{ .\\ассы cr по.lуча(!\l. IlСfЮ.:]ьзуя уср чеlillя.\fИ
P...R .'1.1Я U 1 r.H СО I ( -на еДIIНПU\" раС1I€Тlюii МОЩностп) Мае е с днеl-JНОе
чеНllе Cle.1ЬHO' " Р Ill(1 . IllOO ь, g
зна ,. В А) В 1ПапаЗ0не ,.. кВт I<ОЭфФ ,,,,,
;;:,2 5/;5l 5:85 .пр,; ,]с." 0,94. nplIHII llIe\l k c . p 5,75. ИЧ И еИ1
Коэф:jJИuиеНТ . .
1 === CrIIIGr6/(Ci:"I,Gp б} =:::: (L1(I)kp(liJ k. Р. ( 7 60
с.р . I
. 11 (. I СIОII:\IOСТЬ еДIIНIIЦЫ \taCCb Lr н редуктора.
rде. ; I .llfЗР ННЫХ ceplliiHO ВЫЛУСI\ае IЫХ .::r')ПОI\:. з ш;зет. ЧТU CTOltMocn
еДННПllЫ IIХ l>13CCbl :'-ЮЖНО ПРIlН ТЬ l r(i) ..... Р) O!I . . В COOTBercTBl1I{
с 11.55) Ср," 0,46 руб/кr Tor.'13 113 (7 60) ['.е 25.
7.3. Пара метрические зависимости
ВеНТИЛЬНЫХ преобразователей
С,'шественн)'ю до.1Ю ,".!аССЫ 11 СЛНI:,\ЮСТlI оборудования СТПЭ СОстав.
ляют' \!асса 11 стош.юсть ВП, Ko opыe CI{ладываются нз массы 11 стоимос.
ТlI BEIHlI,lbHbJX \IOСТОВ 11 усТРОIlСТВ фlI.lьтра, КОl\ll\.lуташlИ 11 IЮМf]еНса
Ш!II "онденсаторов и реаиороВ) !\ОНСТРУИlIвные узлы ВП СЧИтаем
ВХО.lf1ЩII\11f в COOTBerCTB) IOЩllf устроЙства. Прежде чем перейти J{ под
рОnlЮ\lУ аН8.111ЭУ 'Х:зр:наера IlзыеНfНIJЯ ЭТIIХ показате,1]еЙ при Варьир(}.
BaH"11 napa\lerpOB 13.\\. (}Ст3НоШI;\IСЯ на неКОТОрЫХ общих вопросах
11>, расчета .1.1Я 1)8З.lliЧНЫ\ ТIIПОВ преобразовате.lеi'i.
НаllfЮ,lьшее раl..'lIrостраН€IШt' в СТПЭ IIМеют трехфазные мостовые
cxe\lbl лреобр:ззоваrе:fеЙ. оСi.13.J.<:JЮЩllе BbICOКlIMl1 знерrетическими по.
Казате.1Я\Ш (:l\'чшее 1l('Jlо.1ЬЗОВЭНllе \ющности ИСТОЧНJlка ПИтания ВП.
меИЬШllii 'ОЭф "Ullеит ПУ.1ЬСШЩII выпр,шленноrо напряження) Здесь
Д,lЯ Р<JЗ,1fI L IНЫ:х. CTp Ъ:T) р СТП3 раС!:'М3Трllваюrся трехфазные мостовые
ВЫПрИ\lIIте.ll1, НПЧ 1"\1. pllC 6.2, б) 11 основньте узлы ПЧПТ
(C I. pllC. 6.11 Ifнвертор,шii, ovpaTHыI1I КОММУТIIРУЮЩНЙ МОСТЫ.
В З3ВIIСII\IOСIIl от CXt:\lbI СТПЭ I{О:Ш eCTBO преоБРЗЗ0вателеЙ и от.
Де.;"(ЬНЫХ }'Зо1013 'южет сущеСТВi:ННО ОТ""Il аться даже в пределах Ok
нoro типа тяrовоrо St.lектропршзодз. IЮЭТО IУ в расчетах массЫ JI стои.
Мости ВП It .."Х УЗ:ЮВ иеОП\(I.JJI\1() ВВестИ структурный I<оэф:рнциент.
УЧИТЫВ8ЮЩШI IIЗ\lеНенне общеrо КО.'lllЧества преобраЗ0вателеи СТnЭ.
ВЫПРЯМИТeJlИ. .'\асса 11 СТОIl lОСlЪ вьшряr..штепей определяЮТСЯ C
отвеТСТВУЮЩН\П.j CYM\lapHbI\ll1 показзтелЯМJI вентилеЙ. вклю чепны
в ПОС 1едовзте.lьные 11 пара,l.lе.'Iьные Звенья в п.печах вентиЛЬНЫХ МОС.
ТОв
Число ПОС..'1едовате.1ЬНО Нк'1юченных вентилей в плече моста
Q.e" U <.M'KCf(U ok"u). вы
а ЧIIС.10 пара.'IЛf.:1ЬНЫХ ветвеЙ в ПЛече для Т р ехфазноrо MOCTOBoro .
ПРЯМите.ля
и I Т.е" I д . м "кс!(31 dо k",). ДJlee
rдe о. .0 ПОпустимое 3начение обратиоrо напряжениЯ н сре нв-
аначение ВЫПРЯr.L1енноrо ТОКа венТиля. k v k I коэффнuненты
rрузки веНТилей по напряжению и TOK . н, "
248
Введем ДЛЯ удобства дa.rlьнейш.\ т{) аналнза параметр t8 H =::; fdoll J1OSO
r ДI.- 1,/1611 === 50 А K lacc Вентиля по напряжению
q." UJIOO.
Ilз IIрl1Вtдевных выражений для QB fI' Т 8ен. t вeн . qвeu
U Д.Макс == 1 ()Uk'luqвeIlQBeH;
IД.lI1акс == 150kнttр.еIJТееи.
Пронзведенне левых Частей этих урзвнеинjj представ..1Яет сабо"
РОl"'IСШУЮ Мощность Выпрямнтеля (В . А)
Ре рас,. === Uд.максJ/J,Мt.К'. == 15 10Зkнukн/qвенtйенQ8еIlТНf':tI. (7.63.
Аналнз закономерностей IIзменения Массы н СТОИМОСТИ веНТилей,
сеРНйtЮ ВЫпускаемых отечественной ПРОмышленностью, ПОЗВО"lЯет
ПРllмеинть следующие эмпнрические формулы, связывающие массу
G CII 11 стоимость C ell веtlТИЛЯ (с учетом ОХJ1.аждающеrо раДJl3ТОrа)
С КЛаССО!\1 beh-rИ:lеii ПО напряжению и ДОПУСПIМЫМ ТОкОМ: G f':H ==
:::::. G:;,.t l " It: C ('II .= U;,I! (1 Ь IЯесн). rде G so масса веНТJ{"lЯ при
t Uel1 1; lI:-,,). Ь;ф КОЭффНЦllенты, опреде.lяющне стоИмость венти ']я
прИ t RCH == 1 и Чnеfl ::::::: 1.
,\1асса и СТОII:\IOСТЬ BeHTII.'IbHOrO МосТа выпрямителя. СОСТОящеrо
ИЗ тв."! fI.lеч. соотВетственно
(7.61)
1762)
O тnпG'OI"HT...Qвe.; (7.64)
C тп.а.. (1 + b,oq...) т вед.... (7.65)
Учитывая выражение Д.1Я расчетноЙ мощностн ыпрямителя и вводя
CTPYKTYPHЫ КОЭфф'Щllент W" характерllзуЮЩИII ЧIIС.,10 одиотипны
выпрЯ\ll!те.lей в СТПЭ, получим параметрнческие заВ!,СИ'IOСТИ а о и
маСсы и СТОИМОСТII всех неупраВ.'IЯеМЫХ выпрямителеи привод
ТРО lОбll.1Я:
Овн т"G W, т"т nп G..W,P Bp "./(15. 10'k Hu k.lq...);
С нн m.C W, т.тn..,a,o(I + b'Oq"H) W,PBp".f(l5 Х
х 1 O'k H ukHIQ...I...), (1.67)
. . фф uнeHT' т' число !IJIeктpo-
тде W 1/т структурныи коЭ И ,. тenя
ДВllrат ей Шf ающихся пар!1Ллельно от одното ны в п н ря:" соот вии
' Я массы u стоИМОСТИ
относlIте.пыlеe изменени нОСТИ ст ктурЫ СТnЭ и вп в про-
с принятыми допущениямн иеизмен p w сопs!)
цеССе ОПТнМIIЗ8ЦНII (т. cons!, тпп . cons: .' (7.681
о' Gви/Gвн О РВ ."./q...,
вн .' . (7.69)
. С 'С /C ). РН p".o/(q...t;...}.
Свн вн, вн О расчетной
, Q'Тноеительное изменение
rде РВрас1,l == Рвра<..,} Рврасq,б менныА коэффипиент:
мощности выпрямнтеля; о' пере 1 +Ь I q ' 1); (7.701
. ( 1 + Ь",Q..н.б) б' ...
о' 1 + (Ь.o'lш...б) (q.'H 1)/ 219
/7.66)
- 1...'. 1:.-/1,>,-" с)ТIIО\.'I'Н:':lЫ'l.It' 11C lt'IH'IIfI 1 Па а
lfr,. :-' q ",- {}11.'" r.. _ ." ь' ЧI"il . .( I + {':."ч". ,. J I,f l"'-;IффIЩIII.: 11 1 (t:Р Дllе 1I eт..
fJ('B 1> .IfПI:1Я. _Jl" t )I. ;; :'1 ceO[l :llIdчеНI1 11, ' '()I.:I.НJ"I'.-1t'r 0):125). .{ЛЯ
l)lIlПf,I IJ rlаз.11lЧ . (11 ("4 ) .
КаК Ilпре1t"IЯIОIСЯ t/r., , 11 1].0" (1 -) 11 (1 .(5) с.rJt:'ду
I.J.н..'с\ЮJ-РН;\!, MOC'l'l веIiТlI:IЫН"')I'О '\IOCI. III\I('('I '1\.'("10 прн У(' er:
"ШIШ'l.I)":\f МаССЫ 11 СТОJl. Р яжеНIIН веНll1.1Я II() М::1I\ОI\l;).'IЫJ()\1У lIаrr,'10П1Щ
()pa оорзтноrо нап - p 1)I{(:'
ВЫ!' Э..J опУСТII'\юrо rpe;l.HerO энаЧt'I1I1S"1 100i:a - 110 МiН<\"ШЩJ':1Ь_
НIfЮ. Т ""1 а 9 '1еКТРОДВllrате.1S1 (с }"Ч{'ТО\I [ljН"Il'IIИС"\lI>1:\ На 11РЩПIIке
HO 'l+'I:I HeJlTOB ззпаС8 по Н lIlrяжеНJlЮ 11 ТOI\)'. ()III t:':t ,15Н, i\'ЫХ k. , ( Il/l"/).
1«():7i.f-'Ч- . r rf Р еа I1bHoro ЦJlапэзтш 1ОЩllOl теll тэд ЭJ1('I\Т р о',
[1 3>0\1 С.l\'чае .!."" , (. т ( 11' 761 ) "ю-
6"'I ii 1.10 500 КВТ) I1меем Q"." . ",." 3 (. 11 (7.62) 110-
.lУЧ2€\I: qr'c/-'o .==- U!u,.r.l Ш '!( 100/.'110) == и:. IIU n. r.1,.I<C'''/( 100k Hu );
t AeJJ == Iд.М31,<..!(150k'I/) :::::::: 'з. I11 '1.M,'"!;'I../(l5()k ll/ ).
Та" ка" I д .""" КПД" I<ОЭффllLщеllТ МОЩНОСТIJ элеКТРОДВlJrателя
соrласно лринятым допущеl-lllЯМ непзмеНI-IЫ. то
q; l1::::::: и .ftи;.)lat{c...
t:f'11 == { IJ;.м щ.с" == l и :::::; P .Hlи;"IJ.
(7.71)
(7.72)
пllfпспте,'lЫlOе IIЗ'l.lенеНllе расчетноЙ мощности
p 1'" .:с- P r ; 1'1< ,р[.; ,.-1('...' == U. "' I c/ ."'::Ih ' == U;'tlU;./IIaHc.../ .lj :::::;: U;.макс.Р:.я.
Ik'1,'I.B"" (7.71)) (7.73) в (7.68) " (7.69). Тоrда
O H Р;.нIV;.н;
C[ H == 1 r Jl 6 (и IJU;.мвис. 1).
] 'HJ У"Р3Б J IЕ'\ЮI.О DIJIIIрямите.'IЯ (ВУ)
(j ,; .=:= G(!t::111 + С),;
С;,:, С р }. r- СУ'
(7.73)
(7.74)
(7.75)
(7.76)
(7.77)
rдеG JJсн1 . C BC1 " -\Ыlса 11 CTU!I)..IIICl"!> ВСII'IIIЛе". выпрямнтеля; О у , Су
Масса 11 С10Нмоеть С(IСII. Щ,I YIJp:"lB:IE'НlIH (изменяются дискретно при
переходе ОТ ОДllоrо (JI реЗI(о ШI\<1 1Ы \JI1ШllOстен к СJIедующему).
ПР"'lем, ЧТО Су. С, ПрОIIОрllИона,.lЫILr рвсчетноЙ МОЩНОСТИ выпря-
МIIТе.1Я. При выборе """,ют НУ. """IOЩ"rn МОЩНОСТЬ одноrо порядка
с проектируеМЬ}}1. поrР ШН()('iJ" lтr)('IJ:\'fClH ЭТIlМ допущеннем, невеJIИКЭ.
Поэтому
G, uy.'(jv о Pi, ".сч. (7.7 )
Для уПраБ.1яемоrо ВLIПРНМllТе:IЯ С ве .. G B . С вен C ; O и
опреде,1ЯIОТ по (7.64) и (7.65). Тоrда масса и СТОИМОСТЬ ВсеХ ВУ прl!В
да с учетом (7.68) If (7.69)
Gв.. mKW C (0'11 + О у ) m.iV СР Р.СЧ (O olq;... + Оу.б);
Св.. т W ( С' + С ) W Р ( c oa + С )
. .' f!; с В у == m и с Брас"" у.б.
. qвеиtВСl1
250
(7.19}""
(7.80)
ОТН(IС'IIП-'.1Ыlые IflменеН1tя '-1ассы ft стоимо€Ти ВУ
UШ {, P p", \ 1 + k.... [ )' I '1
Врис..
P p'''[I+k''. (q: . 1)1;
С;,у , Uy p P'" J 1 + 1 1 (С'в)' 11 t
L.[JY6 \ lIell J===
P P'" 1I + 1.., ( Р;' ) Ч 1 '
qЫ'JlfDеll
rдl' /(11"" т,( W сG"си.G/GВУti; lт-н == т W С (;/С ВУ
r l"дшшlВ (7,70) (7.73) в (7.81) (7.82): полу';;,.м
с . , . . [ ( I )1
B U д.мщ(с.Р д . н 1 + k neH .... 1 ;
U д.нИ J1. маКсе
c , и' P' \ I +l I I+h6{U p;,.,",. I) 11)
" .'1 м.81 C. Д.Н Бен ... (7.84)
UД.М.II.кс"Рд.и .
Преобразователи частоты с иепосредствениой связью. Расчет си-
ЛОВЫХ веllТИJIЬRЫХ мостов НПЧ практически не отличается от ан3...''lO.
rllЧНЫХ расчетов выпрямителя. Масса 11 стоиМОСть НПЧ
с пч С... + Су + ОРФ G: + G y + Ор.Ф;
С пч с... + Су + СР,Ф C + Су + Ср.Ф.
rде G р . ф 11 С р . Ф масса 11 стоимость реактора фильтра третьей и крат-
ных трем rармоническнх составляющих. Практика показывает, что
Ор.Ф и Ср.ф пропорциональны расчетной мощности преобразоваТeJJИ
РНПЧр"ч Рвр.с.. Масса и стоимость всех НПЧ при вода
, . ( a . )
G нllч т. (ОВ + Оу + Gр.ф) т,Рвр.сч + Gу.б + Gр.ф.б ;
qBell
С нпч т. (св + Су + СРФ) т,P P"' ( : 'B t O +су.б+ср...б ) .
qBeH вен
Здесь структурный коэффнциент W c отсутствует, ибо обыЧИО
в СТПЭ ПРllменяют индивидуальиые для К8ЖДОro АД п еобразоватeлll.
ОтноситеЛЬНЫе изменения массы и стоимости НП
G пч G нпч u;..""c.P;.. [ 1 +k... ( u, и 1 ) ,1; .(7.
G НПЧ6 д.н A,N8I\C- 1
. С нпч . . { 1 1+hб(и;..и;'.""" ') I I I.
С нпч "" C ид.М....Р д .. 1+1... и' р' . ,
НПЧб А.маас. ..... .
. ,. _. ,. (7.116)
(7.81)
(7.82)
(7.8ЗJ
8u
,
e " ча(ТQТЬ! С "ВНО выраженным Звеном 110C:'rOS)
преобра30ва ";30в.аlе.lеll. jf\:еlОЩfl;\ jt"I\O).НJeHCIfPOl3aHHble BblIllili:oro
TOf(a. .J.1Л Щ' fо t,. . iI СТt>Ш,ЮСТЬ всех fIЧПТ Лрllвоца Э lектро P M _
11' ЛQ.JНЫ€ \I.3t.C) lе.J:\"юше'l BII.Je 101. рве 6.1): МОБИJlQ
; ,if," (1 Ilре..JCТ.1Ш fТЬ в L' -
" UП ЧПf == GrI('t! + G ф ." + tIl.,О},;
СпчП1 == Спf'Н + С Фk + t/l.,C v
И'flе-н -:=:= т.J ?cGB.\1 + т" (011\1 + G t 1" + ОК!\\);
Cl\el' === IllJY'cCB,\1 + т" (C J1 .\\ + Со.\1 + С КII1 );
Оф lI1"W е Осф + I1l" «(jc,. + (jL,.);
Сф,,, lI1"lf',С сф + 111" (С".. + CL,J.
(7.87)
(7.88)
(7.89)
(7.90)
(7.91)
(7.92)
rде ОБ" 011>1, 00." 11 Окм .шсса выllям!lт льноr.оo (ЕМ). "вертор.
ншu II'JJ\\), обратноro (ОМ) 11 I.ОММ)'l11р)lOшеrо (J\M) мостов; G ф "
О ц .. GCh tI G L " масса peal'i:TItBHЫ :леfllентов. конденсаторов ФИЛЫ'.
а I<ондежаторов и реакторов )ётрОlfства комм)'ташт; С вм , СИМ. СОМ
t .\I' С ф .", ССФ. СС.-. C L " стоимость переЧllсленных УЗЛ0В '
Расчет пчпт. ка" 11 дрУПI paCCMoTpeHHblX "!ПОВ преобразователей.
СВОДIIТСЯ 1\ олреде,lеНJfIO к.1асса н :':lltсла вентилен, ИНДУКТИвности рев".
тора 11 емк()СfII I\ОНЛfНсзтора ИК, 8 та же емкости конденсатора
фll.1ьтра, С !lе.оью опреде'lеНII" заВIIСlIмостеи массы 11 стоимости ПЧПТ
Прll BapbllpUBaНlIII eru ВХОДИЫХ 11 выходных параметров (напряжения
I[ частоты тока1 ).!ето..:ЩКУ рзсчета nреобразователя в большей ее части
У.J.1)бнu Iiрt'ДСТ ВIПЬ В системе ОтНосительных едИНllu, аналоrнчио Ис
lю::ьз()ванноЙ Д.1Н ТЭ.Ч. ВН. B ' 11 НПЧ.
K.1ClCC 11 \.jHl".10 пuс.lе":lOВ81е.'IЬНО ВI{.lюченных вентИлей в плечах
выпр",ште.1LНorо. IIHBrpTopHoro 11 обратноrо мостов (см, рис. 6.1) за-
БIIСЯТ от "1В1\СJl liJ.1ЬН<}IО ВЬШРЯ),I.lенноrо напряжения, которое, в свою
очередь, СвЯ3:Шо l' МaJ':<:IJ\lЭ.1ЬНЫ)1 напряжением электродвиr.ателя че.-
рез IIереJ,аточиьш I<О'1ффИUllею I'lIвертора по напряжению kии. ЧИСЛО
пара.ые"LИЮ. вет'веЙ в П.1еЧаХ В,\\. I \J\\ 1I ОМ обусловлено максималь-
НЫМII значения,IИ ИХ BЫXOJ,НЫX тОl,оВ: для ИМ н ОМ соответствеи ИО
аКТIIВНОЙ и реаКТIIВНОЙ состав.ТЯЮЩИМИ тока АД. дЛЯ БМ выпрям-
JlеИl-lоrо тоиа СВяззнноrо с ТОКОМ I,м;ж.с посредством передаточноrо
КОЭффНЦllеита IIHBepTupa по ТО" \' kю. КОЭффll uиенты kии и kИl зВ'
сят от КОЭФФ'lЦllента Мощности электродвиrателя (см. 6.4).
щнако тяrовые АД Прll раЦlIональных вариантах управления И при-
НУщнтельном задаНIII' napa'leTpa аБСОЛlOТноrо скольжения работаюТ
достаточио высокими значеЩIЯМИ коэффиuиента МОЩНОСТИ (СМ. 4.4).
к а OCHOBaHlI1I сказанноrо в процессе оптимнзации передаточные
н эффllциенты инвертора МОЖно считать постоянными, а отнQCИ=
е Изменения расчerиой мощности ВМ ИМ и ОМ равнымИ м
собой 11 определяемыми '" J " что соrлас'
но (773) ПроизвеДением и д.маке д,ма кс . Я.
Ifите. ьно;tедставляет собой РВра". Поэтому масса и стоимо т с ть В;::%да
, ИНвертОРllOrо 1] обратноrо МОСТОJl осех пчп пр
252
r y'rero.. (7 б8) " (7.б9)
\\"' (j G IЛt!.Р
{j === т" <.: П,\\ + Itl к ( И.\1 + GO M ) q :fJС'Ч (W cGDMC'i + GИI\\Ь + GО\.1б):
(7.93)
С ._0 т" W ,С." + т. (C I1M + СОМ) т.p p""O (W Св, + С + С )
. ч:еi:еll с. \б 11;\\6 ОМ!> .
(7.94)
K" ?cc.: 11 Чl-lс.rlО веНТИЛей КОММУТИруЮщеrо мости. а Также паРЗметры
устrОllСП3 КОМ!\1УТ3Щlll и фильтра оrраничиваются максимальными 3Ha
чеПIIЮ.ш напряжеШfЯ U CKM3 'IH:' на конденсаторе С к , неоБХGдимоrо
AJНI ШJд€,j.Jшан коммутаЦНII тирнсторов КМ, И предкоммутационноrото
ка ТИрllСТОрUВ 1" мак'- (иначе. раЗрЯДllоrо тоКа коммутнрующеrо
кондеl{сатора через коммутирующий реактор), т. е. расчетная мощность
кт.1.МУ1-В рующеrо моста
РК/'.IРЗС'Ч == иск макс/к.макс;
р [I\рзсq == РКМраС'l1 РКl\\раСIJ (, == U 'I(.",al{cl:.MaKcl
rде U к.маис ==. и cK.MaJ<.c/ U СК,!<!l3кс.б; I .MaKC ==. lК.Мl;ксlIк.мзкс б.
ЧНС..1еиный аНализ ВЬiражеllНЙ. по которым рассчитывают VCI(.MakC
11 11(_ I;aJ<.C преобразователей, предназначенных для работы на реальные
ТЯfовые АД, при водит к ВЫВОДУ 1 ЧТО
P Mpacl,l p pac....
(7.95)
(7.96)
(7.97)
Тоrда массу ОКМ и стоимость С км вентилей коммутирующеrо моста
находит по (7.68) и (7.69).
СУМ!\.Iарная Масса н стоимость Веlffи.rJЬИЬ[Х МОСТОВ. ВХОДЯЩJ.IХ ВО все
преобразователи СТПЭ. с учетом (7.93). (7.94) И (7.97)
О... (m.p ..c"lq:..)(WcOBM6 + ОИМб + ООМб + ОКМб); (7.98)
С.." (m.Р ."чulq;..t:,.) (W сСВМб + С ИМб + СаМб + СКМб) (1 + 1...,),
(7.99)
I ," (1 W,) С В "61(W,f;В",б + С ИМб + СО Мб + СКМ6).
Переiiдеы к опреде,'lенню МаССЫ 11 СтоИМОСТИ реактивных элементов.
ИСХОДНЫ"II ивлиются формулы
G сф gсфQсф; ОС. gCKQCK; Ol.к gLДL.: (7.100)
ССФ ССфQсф; Сс. ceкQeк; C LK CLKQl.к. (7.101)
rде qсф. чс.. qL. удельные (на единиuу мощности) массы к?";ен'
саторов фильтра, коммутирующих кондеисаторов и реакторов, СФ,
ССк, CLK ИХ удельные стоимости:
Qсф 12пf,,,С ф (LЮ d )';
Qc.,. 2п} rHCI\V K_MaKc;
QLK == 2nf'HLK1 иако
(7.102)
(7.103)
(7.104)
253
. _ .. ' ["' '.I.':'liIf1\.'ill reJKTllnIJM.\ 3.1t"'чt"'llfI1П: \С1. 1 :\IШ\СН\lа
1 _'\,Щ_'Т.ь.l. . п"l! R .lIlп I\I.:eIIlIOI") IIЗIJIЧНМ?IНI:1: .lbl-!ne
H .O:<t HIII.:' '.'. ,1ol.J,." ,
С, 1\. II . I. ..\111.. '.'''' \L .,)";
С" С' (" ".... (2. I ..с.. "....'1.
[, ис.. "",,' (2:11 "1,, ...",).
Решая (7 9\), (792), 1/.100) (7 !IJ71,. ".). 1\""1\'
М7It"(Ъ] (1 СТОII\lОСПI ре:н..ТIIБIIЫХ Э.l(>\lt lllt)В Все\
СТПЭ:
G.... ==т иCI;'laKC/"M !,<: ( WI<,XI. l::'111'i\. RCd. 1.gCa, +g,... ) ; а.Н ) ' )
Ч' 1, ,. 1,1-; 'J.'JI, ' . 1)
(7.105)
(7IQб)
(7 107)
Ш"I)(]:; l'J[IIS] оfiЩеf
II/1РОIJJ}i.IЗОRi..1Н_' l i:
( "'к.К.",, )
с фh ==- т"UC..... M 3i\f;'I, ман lf- cXr ССФ + Сс.. + ц." .
Cf< \IШ,О:
17.109)
Отн()шенпе
UСК. fЩl.сIJк макс::::: XLII == 2!tfJtlLJ('
(7.110)
УЧ"ТЫВ8R (7.95) (7.97) !I (7.110), !lЗ (7.108) 11 (7.109) ""ее"
G.., т"PBp,," ОРВ."" I W c , :. gсф + g", + gLK); (7.111)
С4:,. Ifl..,РВDЗСЧ.l-Р f'<lС" (1flс ССФ + ССк +CL/( ) . (7.112)
Lk
П) 1НЫ(' \lJ\'\';) 11 СТОI})ЮСТЬ всех ПЧПТ в ПРПБоде электромобиля
cor.13("<> I k7), 17 S81, (i'.9S). (7.99), (7.11I)!I (7.!l2)
'. Р . I U'сGвм<.+GI1Мб+Gомо+ОКМб +
('!IЧ:I' --:: 1". br (1J ..
! QSf!tI
(J .111'" '., , ) + G ] .
. !,. , .. , gCJ. r gcl<. I gLI< }'.6 ,
'L'
СПI.JIli == т Pi1Pi.....,f ....... . (1 -+ [I'f.) {\,\7;:С В ,\1", + СИМ(i + Сом 6 +
: q.Jff:'/';fi1
(7.113)
, C.,\.-;I ..L Ре,. с..' jlf', :;: Сс" + ' ", + CL') + с,..о1; (7.\14)
G 4ПI ;::::: GIl4rп.:Gпчпr.. ""' Р 1З "),:<I 11 + k Hefl (G:(>ltlР рэс.<j 1) +
-7 k ф . !О....!Р;,,."с.. I)J; (7.\15)
С ЧП1 ==- СпчптiСПЧII .G === PD,...Jc\lll + IB('t! (С f:'I'IIР p.'IСЧ 1) +
+ lф, (C , ,fP;'pac, 1)), (1.116)
rде k"еи =: GвеН.Б/GПЧПТ6; k ф . к ::::::: G ф . к б/GПЧПТ6; lef!iJ -===' С IJ t'н.6/ С пЧПfб; lф.. ::::
=--:: Сф.JI.cJСПЧПТбi О;ен::::: авен/Овен б" G; ::::::: Gф /Gф . С;ен == С е ен/ С J!еи.6t
с;." ::;; Сф.к/СФ.«.б. ' к .К .1'-'-"
254
11" "('110""",111 (7<)8), 17.<)9), (7.111) 11 (7.112) на!"е,,,
(;:.11 -=- P':f"I,e,/Qr-f"t1. C "'I::::::; Q"Pi\i' I.:'1!(q;'<, t;('t1) (1.117)
., G , c, ,. Р ве ,..,х>.,I... (7.118)
. )11.1'1f.1f111l UC"'-'I''" 11 '" ",, ПРОПОРЦIIOIIЗЛЬНЫ. соотвеТСТВеННО
l..t.", 11 19 I."-,,. К()"jффiIL1Ненты ПРОIlоrIIlIOIIЗ.1ЬНОСТ11 в n Оl1ессе
IIIIII .111 1.1111111 lJ:Jp.J\1el ров ..\-1 '\lеНйЮТCS1 в 1fefioпbIlJltx npe:J.e.1ax. ctоэто,.,v
11 { ('/ 11 О) J Н J;(\,IПlll1liOе СОПРО1"НВ:lеtш.е ко).t I)'ТlIрующеrо реактора .ч
....... ( I 1.... 11..'''''... .
\'L. x: :. : .':::C" ' 8 .' == ...'aKC
'....аl\с
(7.1\ 9)
Вс. нrЧIlНЫ U.1..,tы с 11 ' . !"K' МОЖНО nреДСТ8В1IТЬ как
U lt -. L1 t:. о.:::: (U1I1fU.1.1 t'.)(U: '18..(, IИ Л "'З\{I..-.(,.}:;:: и:ни;.макс.;
'1.'.11иr == (/flll!/ '\" (.} (1 :"\ l<c...IJ \ ',.зкс,,"} == l _t!l; \laKC :::: I J<
(7.1201
(7.121)
(СШ',):1СIIО ПрIШЯТО\1У !1()rlушенню. зиачеНltе I д II1ЗКС* ПОСТОЯННО).
Р Ulая (7 119) (7 121), " 'ee"
XL,t U НU .1oJЗl(с..lf tI == (U ди )2U;.м.<Iкс.IР;I\. (7.122)
ОТIЮСllте.'1ьное (в долевых едпннuзх) значение ИRдуктивноrо сопро.
Тllюеlll1Я uепи КО""УТЗI!ИН cr !См. (5.3011 х,. x./,..lU,.
:::::::: XrSr ./1/ и и. откуда
X r ===: Xr.U JI/Sr 11;
(7.123)
х: ===: х;. (и; H)2fS;.11 == Xr. (и;.JI)2/Р; 11 ==:; X; (и:.н)"IJР; 11. О.124)
пбо S;.н=::::Sr.н/Sr.Н.6:=::Р;I:i==Рrи/Рr'16 U;нl;н вследствие (1рННЯ
TOrO допущення постоянства КоэффШJllентв мощности и КПД;
/; н =::; /r H/lt t!.(, == 1 H!(k /Hk;llH).
РЭII'-'I.." \ k3З3НО, ЧТО kl JH 1; kВJ == const (см. рис. 5.2): C.:leдo a
телыю, k;H' 1. Тоrдз I;t\ == 1;('.. Так как U rll == Uil.JI
И ' с " ==:: {; 11. то Р;.Н == Р;Н Т2Ю1.\1 образоt.l. дJIЯ ПЧПТ с не-
I<омпеIlСl\рОВЗИНЫМ" 8 [ ып р ямите ( лями 1 ) ( Z:. , )] .
. р' I+k I+kф.. .
G11ljПI Uд. IШ(С. д.н веи U;.tfU;.мвксо иA-Вl8.KC..
(7.1251
! 1 1 + h6 (и ни;..,,,. 1)
с чпт == и ,M8Kc.P;.!I 1 + 'ВeIt 1 U IIIЭ!\С"Р
+1 ( 1 )} .
фl!: U ,N8Ii.C.
11+
(7.1 261
255
fl!!.iP-iI:\' 3JШ СJl'ЮСТI1 '1ЗССbI Н ":Т()\ \ЮСТ11 пчr ! с ' О\Шенсн
111.1';11 Ei>lпt",C;Y"H",.H;\jll .].l}"] все\ пrеоораЗОR НЕ',l('1I Прll130Д() POBaH
C.I,m I == G"", . С," . ....!... 11Ir G ( + 1II r ('L ! т"С р (7 12
С .,' J.. С. (". С - 7)
Сl,ЧПI':::: "'''' "-'ф. . т," (:"7 т r } ..... т" ", (7.128)
С1е (J . (iL JI Се. C L :\f.1CCbl 11 СТ(1 I;\Ю lIl I\:О\lIIеIlСIIР)'Ющеrо I\()llДeH
Ci1Hlp.J '! тт\ооrраННЧJlпзющеrо peaI\.Top.. .
ОПIOСlIте,lьиые IfЗ\I€Н€ННЯ Iaccbl п СтоlIJШКТlI
I ( """ I ) /" ( ' (, ,-" )
G, чrl ==P Br .3.:"'J I +k"O:>II + ФI, 1 +
13 р.н:., Н P.IC'I
( ' с: ) ( GL ) 1
+ ke 1 + ke 1 ;
Р в p. "" В p..lC«
1 ( С ) ( с' )
.. [I".] 1 Ф.к
С ПЧПI == РБ ''1C'I 1 + lБен + lф." I +
Р U PdC'", f3 P;)C
( ' Се ) ( C ) 1
+le I +le I .
Pr. r (":" В p;'lC'J
(7.129)
(7.130)
rдеkL == G....(. G уптt'i; /"'L === СLliiС"УПlб; lc == ССб/СПЧПТб; /L == СLБ/СПЧПТБ;
Се с, (;,-.,; с" С[ Сн.; С:- С е /С е6 ; С;, Се/Си.. Массы 11 СТОII'
МОСТII 1,\{Ч!.1t, !..'.ТfОР;1 11 тО( ооrраНlI4нвзющеrll реш\Тора
Се; g.;Qe; ОС geQe. (7.131)
С, <',Ле; Се С[ Qe, (7.132)
[Де C! sL Н < ;-, Ci. \ Js.' IЫН.,(t' (на е':ЩНIIЦУ \ющиостп) taccbl 11 СТОш.tQC.
111 I\.V:\;fleflCHp >!,)I.ilt"r", l\lIl-1.КНипора JI ТОI.;:ооrраНlfчнвающеrо реактора;
Qc. QL Pdt.-Чt'lIIЫо;."'" \;(':Ш--IOLТiI уl....азаННых реактивных элементов:
), ' :.Ч <",-',.и "'.С т,U ',"Kc/(xeI3); (7 133)
({: :: : _.L ,,,) ". - т,/; .""Хе. (7.134)
rде хс!3 e\IKOt.:fI-Ю СОПР,illif:;.J':lfНl I';:V\llfеНСllрующеrо конденсатора,
ПРIlведеинuе 1, «(ЗВе.3.lt")'. \i. IJH.I\I,JIII1HOt' СОПрОТПВ,lенне токооrрэНII.
ЧlIвающеrо реfштора R спою очt>-ре..1Ь. \-С""""" Х р \.L........ U r макс- Тоrда
QL "" ( , '.J>';" ..... '.....'! "" Рь ра\"; Ur.:о1зt<с_ ;
\.," \ и. 11 \'1'-', Ia...c"
(7.135)
Q, и. ......1, .._"" Рр. ,,"с,/, ,,"к.- (7.136)
Из (7.131) 11 (7 В2) с учеlЛ\i (7.135) 11 (7.136) пОЛУЧIIМ в СIIстеме
относительных eltJlHltu;
G- Р расч .
С u .:l."'.lI(C. G; == РВ Nсч1l.l..Н;
'.
С С ос; C Oi..
(7,137)
(7.138)
256
IkIlО,'1l>"lУЯ П IЭ7) 11 П.l:1R}. 113 (/.12(Ч 11 t7.130) (llIре.1е;шм:
- I
G IIЧII1 _-с.=и "\!'щ\'"Р:"ll ! k"""l 1 ) +
( х;. ) ' ['-. .Н' ' ) д" ,,.,, )1
+ "<1>" 1 + kc '":"'" 1 + k L 1...2..... 1 .
. l!'.I.II C ",. \(.,;1'. .
17,139)
С . и . . 1. t t"""'IU' u' I) 1
ПЧJlJ == .'l,""ЖС' РДII ,1 .l[,ен , H ""C' 1 +
L':"".'l-.с'Р.iI.,'1
( -"о ) . i и;"."". . ) ( I )1
+/ ф " , -Tlc\ , +IL , f (7140)
д.м.".с, \ Х,. ; и tI "
7.4. I(ОМШlеКСНhlit анализ
пара метрических заВисимостей
n<iрамеТрИЧесt\Ие зависимости СиСТем '-яrО80rо ПрИ80Jl.а злекrромо-
ОШJе"'I. Выбор rнШi 11 С:ТРУliТУрной схемы СТПЭ . unределение ее эф-
феЮIIВНQСТl1 ОСНОВЫВ2ЮТсЯ наряду с друrllзШ теХНПКО-ЭКОНО lИчеСКПМli
ПОI\:азате,НН..ш на :ШЗ:ШЗе ).13CCbI If СТОII IОСТИ прое.кПlруемоrо электро.
(}БОРУ,.:ЮВ::ШIIЯ. 3.аВПСI!:\ЮСТЬ ).1'зССbJ и СТОИ;\IOСТII тяrО80rо CI1J10Boro 3.1€K.
ТРОCJборудоваНlIЯ опре..J.€,1яется Ka СУМ:IoШ соответствующих Показа
TE'.lei, ОТД€.']ЫIЫХ arper;3TOB
о, а, -+- Gвп -+- mса.;
С Т == C r + СВЛ + т"С ll ;
о; Gт/G'б k,G; + kВIlG п + kAG;; (7.141)
С; С/СТб I,С; + IвпС п -+- IАС;, (7.1 21
rде kr.::::::GI (/GT('; kЕп==GВПБ/Gт.6; k д .::::::tl'4,G;J..бiG тс ; lr==Сr.(j/С Тб ;
/1311 == С rш ,,;Стб; 1!1 == тhС:J.б'Ст(, соответственно доли ),lдCCЫ!' C Oll'
"ЮСТIl ТЭ.'\ JI ВП в 06щеii !\l3ссе 11 СТОН),JOСТI1 CII.10BO O Э.1еl\ТРООООР ДО-
вшшя базовоii СТПЭ. Ес....1П Прll про€ктнроваНIIIl НеоолоДШ.ю учитывать
ПБ К 11 редуктор тяrовоro reHepaтo-
11 I\lеханпчеClше j'З.'IЫ (редукторы ем трансnoрт-
ра). создаВае;\lые В СВЯЗ]I С заменоЙ адiЩНО НЫХ СИ) э.nектрически-
ных прlJВОДОВ ( lеханпчеСJ\IIХ, rllдромехаНllчеСI{НХ JI др.
МII, ТО (7 Нl) 11 (7.142) ПР"НIIЫ.ЮТ ВИД .'
о" А О- k о' + k а'. С; I,е; р + IвпСвп + 'АС'."
{::::: 'r [".р + 1311 ВП .9. :11\' С .
k G / а б . k т.ад к б/G,.б; 1, C,.p.oI '.б.
rде r r р.б т. Jl
1 == тfi,Cll.ti. riC T 6.
Декими nоказатепями СТПЭ , характе-
ВаЖНЫ!\1II teXHHf\O-ЭКОНОМJIЧ:в'IЯЮТСЯ удельные масса Ji СТОИJ.ЮСТЬ.
рНЗ} ЮЩН III ее ЭJШНОМIIЧИОСТЬ 1 . 257
9 -1.1--;'
равные 1.1Я СlI.7Оfюrо э.1еlпроо iiо rУ!1()1'<НtIIЯ
gr === (jT,(11lj(PJ.II)' gT == Цт / g 1 (i == О;/Р 1 н: (7 '
Су ::::; Ст/(Пl,)\ 11); {', с::= T/c. .. == С./Р I JI О.1,
...1e.1bIfble масса lf C1VIJMOcrb arperaHm с.НЛО .JlI Lter)ll преДСПН3JISj
c060ii I CCY н CTOHMOCfb. ()'JHt:'Cel-lН fе х lJолеЗНUl1 МUШНUСТН:
Д.1Я тяrОВЫХ элеКТРОДВllrате,'.€,1
gд:== Gn/P:J.II; g == [!,д/gД(1 == G;IP 'J;
Сп Сд/Р д .,,; C:J == Сд/С д (, == C /P.l";
Д,lИ блока «тяrпвыu электродвнrаtе.fJ(J редунтор ПВ«)
gnl' == Gn.,jP I _ Ii ; gn" == g/J, IJg д ."{l == Оц,,/Р;н;
(".11.,:::::: С:1J!р дн ; С;,\ == Сд«lcдl,r,::;::: C KIP;_}J;
(7.1'
(7.]'
д.ля ТЯfоВЫ:Х rеlfерэторов
g, О../Р, н; g, g,/g, " о: /Р:..; (7.1'
c, C,/P'.H; с; c,/C,,, C:/P:,,; (7.1'
ДЛЯ бv10К2 «(тяrовый reHepaTOp редуктор»
gr V .::::::: G, р/Рr.и; g; l' gr p/gr р'-' === О....р/Р; н;
с I == С r'/P r . H ; c I =:: С ," p/C r р.б == с; pfP: н;
ДЛff n IiTIJ.lbHbIX преобразова-rелей
g.,. Соп/Р.., н ОВIlЧ, ,,/Р. ,,; gBIl gвп/gВПб о п/р;.н; (7.14
(ыl ::::=::: CBIIIP;....., == С НИ 1 1'1 HIP n 111 СВII === СВЛ!сВII,. === C n/P н. (7.15
;де:fЬНLiе мпсс)' в СЛJJl:\юс-rь CH.rIOBOrO Э/lектрооборудования в L
.'10'\1 \!ОАШ1J IJJlpt'.1t'.1IlTh IЮ !.:()f)тветствующим rJGI{азатеJ1ям arperaTI
СН.'lOБОН llt!ПН-
Д1 == l!,ifJjRII",II.'1I) +gвл/lJ.Ill. +R д ;
gT :;:::;::с g7/g. f !. ,е. + !.!I;II ..,gl li + R, r,g )/gT ; (7.16
('т '-I,'(IIНlI1I 1 1:il,) + ('Bn/llJl" + (,Д'
c == CTll T ! «', (!-: + (IЩ (СВ" + tfJ.fJCr.)/CT.o. (7.15
Статические характеристики СИстем тяrовоrо при вода. Статическ
характеристики СТПЭ предстаВМIIО1 соб",', rрафическое изображеи
параметрических зависимостей 1яrовоru CI1.f10BOt.O ЭJlеКlрооборудоваИI1
Испо.лЬ30вание семеЙства статНче":КIIХ x2paKIt:'p CTIIK облеrчает и ус)(
рИет процесс оптимизации napahIeTpoD arpe,'aToB С позиций обеспеq
Ния наилучших l'еХНИКО-ЭКОНОмических поиазателей СТNЭ. Эти х
рактеристики подразделяют на СJlедующие rpYnnbl:
1) характеристики ТЭД заВИСИМОСТlI иаружиоrо диаметра
длины корпуса, массы и СТОИмости, номинаJIЬНОЙ переrрузочио спосо
ности и кратности максИмальноrо напряжения от номннаJIЬНОИ часТ
ТЫ вращения нлн частоты тока статора при вары'ровании иомш,аJJЬИ(
мощности н кратностн макснмальной частоты вращеНИИ;
258
) хар.:штеrЩСТlI 11 ТЛI'оВых reHepaTOrOn заВll(:ш.юСТII )ШССЫ н
Сlоll'l.IOСЛI 11 (Д": НI Сl) ИНД)'i\ТIIВlюrо СОПрОТJlВ.'J€ШIН цепJ..l КО:\о!\I\'ТЩIШI
()I IЮi\lIlI/а.:1ЫIЩ1 ч ст :ы вращения 11.f11l частоты 'IOK3 патора IIp., Варь.
IlрlJ JаlllШ IIол.IIIЩJ.:JЫIIН! f()ЩIIOСТ" И маКСi1:"Ш.1ЫIOI'01IаНрЯЖ€IШЯ L. '"-,",с";
.J) харщоер"tТIIIШ OCHOH'iЫX ТИВОВ ВП (ВВ, B ', НПЧ н ПЧПТ)
З€lВШ.:Нi\I()СТII M:JCCI>! н С1011м()стн от раСЧе1i1ЫХ л.ЭIIНЫХ и кратности мак.
clli\13J[hHOro ШШРЮМ"'НIIЯ тэ.м (U l \ M8"e Н Ur махе.).
-t) хараli:терllС"IНШI СТЛЭ заВИСilМОСТН общеЙ массы и стою.юсти
1 нIОПШ"U СИ.fЮLЮfU элеК'fрооБОР}Д()В8НИЯ ОТ расчетных данных 1ЭМ It
I1<.1РtlМетровU дмаr (с. и k bJ
Во все r1ереЧI1СJlенные [руппы Входят таl<же эаВИСИМОСТIi удельных
3Н Ч{:Ш-\'Й массы }1 СТОIIМОсти ОТ указанных aprYr-1€НТОВ,
nрипедеШiые в таб,'1. 7.2 значения коэффициентов noкзэывают, что
01111 изменяются I:Iесущественно в широком диапазоне мощностей ТЭМ.
ПОЭТОМУ МОЖIЮ считать полученные параметрическне заООСllМОСТИ уии
версзльными.
По преобраэовате" Я\1 частоты Ilля стпэ не имеется ВоЗможностИ
привести подобную lаf)ЛIIUУ ('() статическиМИ коэффшшентзми BC.'1ek
стDпе IIC;l()(:la',lJl}lI f )C"1I1 .1анных. ОдИако и здесь, основываясь Н3 форме
ш.IР(IJI\ ilIIЙ шфа\lетрнческнх зависимостей ВЛ, в том числ.е 11 ЛЧ.
1I;\ilеЮl }J основания преДПО.'lаrать. что стаТlfчесКlIе характеристики
ВIl аКЖе будут УНIIверса"ьны
При paC"leTe СТ11'IIIЧСС1\Юi характеРIIСТИК приняты следующие значеНИИ лocrоии-
НЫХ I\ОЭффИUJlентов для р.аЗЛltI.JНЫХ типОВ реальных ВП МИ СТПЭ с тиrовыми .9Лtкт.
РО.1В1lппелями мОЩНОСТЬЮ 40 200 кВт: неуправ...1яемые выпря.мители kfR!" == 1.0:
'r..C:H 1,0; управлясмые выпрямители k Бен == 0,9; 'Бен:::::: 0.8; пч с непосред.
Таблица 7.
\.щ\..\., \., \-.\..\
..
I Мощ I
I-\ОС'fЬ k
ТIIЛ ТЗ\-' тэм. а
.В,
0,565 0.109 0.326 0,200 0.180
ДК- 720 O
0,595 0,115 0,290 0,175 0.126
ДК 712,\ 50 0,210 0,152
ДК.715i1 200 0,510 0,140 0,350
YcpeДHeH
tlOE' знз.
чение
КОЭффll 0,330 0,200 0.150
Ullещэ 0,550 0,120
0.0865 0,0840 0.470 0;377 0,1330
CT-125!8 125 0.485 0.130 0.385 0.0825 0.545 0.373 0,081&
СТ lБОI400 160 0. 85 0.135 0.380 0.0860
САМ. 0.08БО 0,0825 0,500 0,392 0,1070
220/400 220 0.465 0.120 0,415 0,0920 0.1240 0.442 0.406 0,1220
[CA 800 800 0,475 0,120 0,405
Усреднен-
!юе :шз-
l.Jеlil е I 0,100 0,t;OO 0,38& 0,11&0
КОЭффit- 0.475 0,125 0,400 0,090
lllleHTa 25i
9'
а) о)
{;1 ['.. . .
оl с.
с' Т J< .5
.д
PIIC. 7.1. З.:tDllt'II НlС1"l1 \'Дt'ЛЫlOii M:I\.\':iot
(а) 11 УД('Лt'>Щ1ii C1C!11\lOt ril (Й ;1CIIIIXrl)ll'
Hor!.) Э.lс"тро.tJНН;If\'.l ОТ \,.l]1I0(111('.lb.
HOrl} 113"'t'IJ("ШI 1 IIоfllllll.l.'Jыfii 'f.II..'ltJTM
и;пам:JIi' JI,
Р 1I 1-1 ,
1.5
(J,:J
(.',
!Д
1,5 f J :
P, .' 7:{ . .IVIIC!!".""'IIJ ".н,сJI.
1\1.-1.11.1;,1,.< ....I,r"."l',I:I'.1 ':! ,-'r
()lJl(.....JI!p.r',/lt.f" IJ;:.J("II(.НIIЯ
flt,\lJlH.., 1. J!"lf ',.'( I,.fH
ц)
Ь)
Се
',5 {, ',5 [,;
P!l1.. 7.:!. 30111f11..ll/lЮС1l1 ДII:Оlt"р,1 (Щ "
ДЛIfIIl.f (,.) li<lI)(I}"t"l АД 01 nlflOr:lllеЛLlЮ,
ro liЛlt'II('/(fI,1 IIIJMIlfj;1.l1i.>JIOii Q;lCTnl"l.,!
10
о D,5 1,0 1,5 f,:
Рис. 7.4. З[jDII ll\IоСТII ле.
реrРУЗО[llюii СПособ1l0с.1I1
АД Of ОfНtIСIПСЛl>Jiоrо l1З
f\]('J1t:liнЯ 11() IIIH<1 1LHOr\ 'l3с-
TorbI
Рис. 7.5. ЗВВ1JСНМОС1'n
удельноЙ массЫ (а) и
'де.rtЬНой стоиМОСТИ (б)
СИНХрОИflоrо rСllерзrора
ОТ ОТllОСИrельноrо JJ3fJE'He.
kИЯ номинальноЙ '13["10TI:.1
('Ш('lIIf"ii СIНI\I_Ю I I'(:II :. О,б' l О G' Пf.Jn
МIII "НI\1Н "',..." =-== (1,:'",:1: I",. 'Ъ',I 7 ;); ',,' о 7C 11 О"'n .I I. Р jваИ1iЫ"l1i nЫПfJR-
111'IIСЩ:Щl.IIIIII \111 ПI.IllРЩ"НП .f!Я:'оа1 ""'1:" ФU,45; i . -= 't 1< .З. .,;.t..5. чr:r. 1;: K()М
1).1;...' ,;(. :.= 11,15; 'с -=--- O,20 I.:L " 0,1(1; 11 0'0:) ,ti. ф" 0,.10, lф." =""
'(:IH t.Ш::ТС'М "(!i\ro!>O\i) nРНlIо.з;t ЭЩ:КЧЮ"'I( б , .
11\1 'If)ЩII{' ПII"IЩЫС "Л. Jl r ","","= 0.25. k == (125.. ИJl ;И ...: ( Л сtt(т фОР:'oi 10'1 4).; 4.
In 0,1 ' вп '. д ,<:1; Ir =-- 0,15; 'вп == 0,75:
(>T:'II(.' 111:'11. Чl"О ПО Мере накоп.'щ\-шя Стз'шеrНческнх данIIы1x 3Н .
1111И IЮI":10НIfIlI 1Х КОЭФФИШН:НТОВ CH.IOBoro электрообору;ювщщя ст э
ДO,liКlI!.! У.IО'IIt.}П ЬСН..
()IПII\III i21lIJИ lIараметров ТЭЛ1 может ПI?ОИЗВОДИТЬСЯ ДВУ Я спо
(:00",\-\11. наРLllр()щшие),'1 шс.1а пар ПО,lIOtоlЗ при сохранении частоты
npiJllt('I!IIH IlроеI<'Jпруе:l.IOН машины, равной чаСТоте вращения базовой
(CIIO('O') 1l" о;::. {'UП5t) ПllП варыlованиемM частоты вращения npJ.1 ПО('ТО
sшс-п\(' ЧIlС.flа Ilар no.1JuCOB (способ р :::::: сопst).
В 1 3[lcC"rBe 1I1I.!IIOСТрЗIJJlII На рис. 7.1 7..10 предеТЗВ.'1ены cTanl
Чl'пше p<:J.J{TepIlClll КII СII:ЮЕЬJх arperaTOB, а также заВНС1\ ОСТИ массы
JJ C1OJHI()CTJI B("t'fO СJI.'lOвото электрооборудования СТПЭ. выпо,.lнеtlНОЙ
по схс"е: cr два некомпенсированных ВН чеlыре ДИН че1Ь1ре
АД. СП.1Шl1ные JJllНlIII на rрафllJШХ соответС1ВУIOТ р cons!, ПУНКТIlР-
ные ПfJ ::::-::: CCn5t.
Крнтерии I<ОИСТРУКТИВНОн. ВЫполнимости Iяrовых электрических
машии. Прежде чем переЙти непосредственно к рассмотрению после-
ДOBaTe.1ЬHOCТl! операциЙ при выборе onТlIMa.obHbIX параметров ТЭМ,
остаИОВlI IСЯ бопее подробно на ОDIЕченных ранее оrраНJfчениях по
IIХ KOIfCTpyKTIfBHOfo.IY выпо rШеНJlЮ
С'южная задача. решаемая в процес-
се э.l€'ктромаrНlJтноrо расчета электрп х;*
1..j(' KII х маШIIН, это раЗ),1ещенпе об IОТОI{
и особенно обмоток ротора. Критерием 2:"
ОПТlВЩДЬНОСТJI раЗМещения обмотки на
роторе яв.оЯется коэффициент запО.1Не- 2,0
ни" пазовоrо (для неявнополюсных) и
МСн\ПО,lIОСIlЙJ'О (Д,'1Я ЯВНОПО.1ЮСныХ Ma
ШII н) пространства медЬЮ оБМGIКII k":/o'2
ОПТlI 13.;Jьное значенне КОЭффllUllента k,,{.!.
н3ХОД.J1ТСЯ в оЧеНЬ УЗI\ЛХ nреде.1ах.
BapbIrpoBaНl1e но шиал.ьноЙ частоrытокэ
ТЭ,\\ как л рll Р cons!, таК и при n.
COl1S! (д. " Р" соns!) вызывает су-
щественное IIзменение BHyrpeHHero ди-
аметра статора, 'IТО прпвоДlIТ к уху;ше:
ншо IIспользоваНIIЯ na30Boro ПрОСТр НСТ
ва IIJIII вообще к ИеБОЗМОЖНОСТИ разме-
щения обмотки на роторе. Плохое ис
по ТЬзоваипе лазовоrо пространства обу-
С" ВТIIБает сmlжеине КПД, ухудшеиие
д на'мпчеСКlIХ параметров 11 удорожание
1,2
1,6 fr.
Рис. 1.6. 3ависиыОСТЦ ИИДУК-Т:В-
НОТО сопрОТИQ.JIениИ цели кОМ у.
тauнИ cr от отНОСитeJlЬНОro НЗ
менениЯ: воw.инэ.льиоil чаСТОТЫ
201
k \.!"" pBf\lIfDi;
k:! I "...., pfj"II/Di.
rlрllllllfl.lШI в rJ})iщеСсе
оПТlIi\шзаци1t "..(!:::::: const
rю,1УЧJlМ учеТОI\'1 (78)'
(7.17), (744) 11 (7А8) осра:
If[rчеНJlЯ. нанладывае;\1ые на НоМПНЗ.'lыюе значение ч.астоты1 nращеlШЯ
ТЭ;\I [10 уСЛОВIIЮ размешеНIIЛ обмоrКII РоУор."
11;.. :=.; Р; 11.
r
П:II===и; I,;]I''''Р'' t Р*U "!ЗIi:О=".
"
,О
' Sa ' . ...
. ,
;
. '"'""'1
,'. I
. '.'
. ; I
;.
_.; J,B ',: 15 [:;"
РIIС. 7.7 3аВПСJ1JltОСТlf удеЛl>НD\i ,.1;!ССЫ (о) 11 ','\.e,%
}юil стОIIМOL1"И (61 1'1(') I1r.1В,, lе ЮI...) I1ЫIIРSJNIIР..'ЛSl
ОТ ("JТtюСlIте.'1I.:.НОП) Ilзм('неllltfllЮ [III1.I.'ТЫlоr(1llап,
рПЖ( 1JIf1 3Ш'I<.ТРО::I В1 Ir;пе.'1Я
1\.1<J1]11]1) 11'I 3a l!Ol3bll1leH
рас,\(ца 11,"1(f, IIЯ lilIОliIIЬ IlOro
T€'plltl,10B IX Ma
J-\II:.I, IJIЗ фОРlll}'J/. IIрIШ(>
Дt.'}ШЫ n ( . 141. ПfJ(\ЗЗЫв().
cl. '11 011(111 З3ДШНIOМ заЗОРе
н IIpll l1t'lIзмеНt!ОI\'] J\ОЭФФн.
I ;l c.; J: ' PlНr 3830lJ3
(7.153)
(7.154)
;\1{,Х Нlfчеп;:ал ПР()iШОс.:тЬ роl"Oр.3 Э,'lfl\:l'рflчесной маШИНbI опредепен
Hoii !,;,шн::трVКЩIlI UI.."'}YC.10B,lt'H<:I ero Лllиеliноii скоростью Ой' Из 1141 ДО.
пYCTJl:'olbIr ЗJ.шчеl!lI 1 .IIIHelll1oi'l C' (IPOCTI1
. """.,., ;rDr,ll... (7.155)
I.де пп . ItJp}'iKflLlii .11l:J.:I.lel.p )l4...IТopa. пн уrониая чаСТОТа враше-
JНlfI (\lal\C'11 13.lbllOt' . a I"II.:'IIIH' LI;H'IOTJ,! I3раШеНIIЯ Прll внезапном сбро-
се .наrРУЗh"lJ).
.
о xr*"Z .75
а , ч о
0,8 1,2 1,6 И д '" 0,4- 0,8 I,Z 1,6 и;1I
Рис. 1.8. Зависимости удельноЙ массы (и) .. уделыf, стоимОСТИ (6) r1чm
с иекомпеНСНРОВ81П1ЫМН 8ЫПРЯМИ1е-пями от oTJ-Iосцтелыlrоo изыенениЯ
tlомина..'JЫfOrо Нoi:I.пряжении 9лектродвиrвтеля
а)
9: чпr
162
<)
тяrовых. rеиераТОРОВ
пд.)" """'" пд.fl.kiiJ; nr.}'r """'" n;- fI,
п; ут == n д . ут . /"n.yr б === /1.; Hk ;
n;.yr =; пr.уr/пr.уr.б == n;НО
VO laкc == V адоп , ТО
V:..:х.i'>Ш/(С =::: Vад.rdакс/Vал.М8КС..(S == DRп;.иk; === 1;
V ar . мaкc :::;; D n;.ff == 1,
с.
g;...
, ,
1"
/Q"'t
',6 ид"'н
Ь....5
1.2
15)
С;JJЧ
4
1.0
2
0.5:
D О.'; О,О
д.,я тэд "
Р"" -:.1
/,6 0.4.ff
/,2
Таи как
РIJС. 19 Зllrsш::имо(:т I '
I Y,.1,C.lbltf.)l1 (:тою.I(J(:l 1J ) )']вl й "!З.СJ:W (о)
от OTHnClIT{' b"oro 11 [)), И.1Н IIЛЧ
ro liаnРЯжеНliЯ I ' r :. btщ
Рис. 7.10. 3ВВlIСliМос.т '
. СТОIШос.ти rяrОвоrо И С)ММарной массы
ОБОРУДоваflИЯ сrпэ СпJJОВorо электро,
О1JiОСIiТ€Льноrо "Эме ЧПТ и A;J. 01'
r.JОЩНОСТff ТЗ,\t ( ==11 Ния HOMHH3,:JbHof!
"II! const. n,..: ""'" <:onst)
С;,Ст1
в
"
01
(7.156)
(7.157)
rде O DR.IDR.б о
При допущениях постоянства воздушноro зазора АД и коЭФ<!>н.
1!eHTa еометрии воздушноro зазора 26' Ш, остальных типав tэм
DR. О,. тоrда оrраннчения. наКЛl\дЫваемые на оптllIolмыIoe значе-
Ние частоты вращения ТЭМ. по условию механической про'll/ОСТИ рaroра
п;. (D;k:J J; (1.158)
п;. l/D;. (1.159)
2БЭ
в :lаиНО\ с.lучзе 3Ha eHHl1 D: ()ПРf->.1('.lНlО! НС' O ФО/НI ..l.з\( (7.8)
и f74..f1. J 113 JJыра.ihеННIf, ЧII1Ъ ]ЮШII:\ ..j()II)t..:IJf).])Ю ,1I Ш ('ШIУЮ Cl\O
РОС:Ь ротора. BbIBeJ. :1 SlШ выр.а;.J\.('1Ш 1
Р;'JсчеП-f3Я \iOЩНО\.: J Ь ..:\3
Р з r':J.:'1...... A. 11 8., 11 DJ.;".I1..'..,e.
rite L.'й":Р"зj\С ......., D,ll!Hk(iJ'
ОТНОСJlте.lыюе IIЗ\lенеНlff' раt'ЧСJfltНI ,\JOlI!II(KTII
PJ.. ,,)o:.q === А, ВtiJ-lD 1, ;".J1. '1.1I'0:: P;lljJ::.\ .
'(шrывая прllнятые J,ОJlущеНlIЯ. lJ"l.."е"
Д , p.."p'k.:, .
(7.160)
Расчетная \ЮЩIЮСТЬ cr
Р, r:J....... ...... ,.1".11\1.:8,., '.11,,0 '/l.'..,I "31>(:0
rде V. ,r \131,0:. ....... D , ll r н;
P:.r':;...f; :=о:: .4':.1"cB"'''1J.rD, ';LI,i. ,'Щ . == Р. UUI 'I KC",
011\. уда
n(l 1 'r3BJ:[; ,;
[), I .р .I"'и: ".".".
Н"II С< /1 ].51<) 11 11 J61} в /7.159),
",.. O 1/.'" J . Р, "p"k ) ';
(7.]61)
по..'1.УЧIIМ
' I
J/. ., I р I1P-: U .,ц}, )
(7.]62)
(7.\63)
ОпреЛ'.Ш:'i r'ЛЧНI.IIl.{iI}t' L"1J4t:'TaНiIt' выходных пара.метров ТЭ, 1,
О.1.НОВ! 't' 11сl!п,' ! l' JZ JI J I]{ Ij) ] f;iШt't' ()\Ji)II:\1 1, РllН:'РН а.'IЬНЬП\'1 оrраНlIчеНIIЯ\I
1\(lН('Тjl '1\ТиБ11' '1: Ы.НОН. тН\:и( О:, :J .a lJ("J'I' реШ}I).1 ('OB).feCTIiO ypaBJ-JеНIIЯ
(' l.jЗt, (,102) {) 11 l. ) f, JЙ I Н Pt?J.,-:rЬТ.:lrе ПО,lУЧIН1:
!' ,I-' 1.'".1
(7.16-1)
(7.165)
l' 'P.) ,1.. "". ) .,
ОТl\уда Прll р :::= const (P; -=.:... I! 1.:J;, А.1 JI СТ
k". == ({'ос ,.) ';
и. ','."С {I-' ,,) ;,-
пр'! п" const(tl.. "" 1) дЛЯ АД 11 cr
k , (P H) (p.) '\ (7.168)
и;-"",. (Р; ,,) '" (p;) 'I.. (7.169)
Оптимизация параметров силовых arperaToB rрафоаналИТИ'lес иМ
методом, Под оnmUЩIЗОljuей параметров СИ.товых arpera'fOB T roBor
электрооборудования, как указано в 7.\ пони маетсЯ понск оп'f1l
мальиоrо сочетания внутрении х и выходных' параметров, прн котороМ
264
(7166)
(7.]67)
n(it'L IН."lIfп;tl() I.."Я _тr У(,\1Ы(> ТС\IIПК(J ЭI\:ОlЮ),!нческне н l{('rrеТИ'IЕ'СКIl"
111)\{,} ЫJ;i' 111 ( !(13 3тl IЮl(еl\ ОСУЩССТВ:IЯ('Н;И Il0средств()" СОВ\1ес 1-
ПJ ,111;1.111 a сl<.JТIIЧССI.аIХ :\ilрактерщ:пlК ТЭ\\ 11 В1l И 1 Ю
L: }"'ll'rO\f ll' OnHbJ 11 . оrНJ.l II1_- . ,lЬПЫХ KPI T p"eB ОПТI-: : _tlе.1{)М
111 ,.)II( I 1, ?...... 7.;), .з 1€\I\I'Ke З 1191 c.leAyer, ЧТО lIаИ.'I\,чuше тех.
11111"\<1- :t1 'НН)\1нчеl.::l\.ilе ПокаЗёПе.JlI ТЗ.\-\ ':юстиrаются уве:lllченне", HOMII
11;1.1 ЫII) I 'j<lC r01LI вращения при IIOСТОЯI1СТDе числа пар rlO.'lЮСО O"lНa
J\fJ IIСНII'Ш;Нf\Ю УЧlIтьшать. ЧТО Т81ЮЙ способ ПОВышею,я частоты 80З
;\ю,,!{еlI 1()_-'bI () '{о тех ПОР, ПОJ{а Это Не Прli80.J.ИТ }{ ПР ШН ШПИ3.'1ЬШJ\\}'
11 i\lсIlСШIЮ l...пHCTPYKUI1H уз.1QВ машины, неСУIЦ(IХ механнqескую fla.
rrУЗf{У f IIIUШIIПIIIIКовые УЗ,lЫ. еб\ЮТКIi рптора); В ПрОТIIВНО ! с..1учае
щШХ<: IIТСil кар-1.иналыю IIЗ\'Iенять УЗ.1Ы Д.lя ПОВышения ИХ \lехаШJ
ЧССКОII ПрО(IIЮСТlI. в результате чеrо масса и С1um.юсть ВНОВЬ НаЧIНlа
101' p CTII. ПОЭТО"IУ оптш.шзацию параметров ТЭЛ\ цепесообразно
прово.3. _ ть СllаЧЭ!18 при р == const. повышая частоту вращения до пре
дел ЬНОJl , не прJlводящен к НЗ\tенению КОНС1'РУКUШ1 !<.1ЗШllНЫ, 11 да..'1ее,
если это Оl{ажется неоБХОДИ!\.fЫМ. варьировать ЧИсЛо пар ПG.fIЮСОВ при
11fl === сопst.
PaCCMOTpllM последовате.'IЬНОСТЬ аИ3.'1иэа статнчеСЮrх характеРIfСТIIК
тяrовоrо CIlловоrо Э.lектрооборудоваНJlЯ иа примере СТПЭ перемешю.
со тока. вь!полненноЙ nocxe"eCr ПЧПТ АД (преобразоваТ""1Ь с не-
компенсироваиньши ВЫПРЯ\lIпе.1Я:\'IН). ОСНОВНЫ\1 IIсполвите.1ЬНЫ f ме-
хаНIIЗ\lЩ[ СТПЭ Яюяется Э.1ектродвиrатель пвк. ЖеСТКlIе требо-
ваипЯ преJ:ЪЯВ.1ЯЮТСЯ И"\1енно к ero rабарнтным размерам, поэтому
анаЛIIЗ uе.1есообразно наЧlIнать со статических характеристик АД. В пер-
вую очередь расс,штр"ваютси зависимости и;...." а;.) (см. рнс. 7.3).
Ес.1!! заданные значен!!я k и Р;.. удовлетворяют ус.ТОВИЮ (7.1ББ),
то. выбрав предварительно на рис. 7.3 3Начеиll€ U;.\ШI.С*. опреllеля
еМ частоту ';н 11 далее по рвс. 7.2 проверяем, насколько полученные
прll 3TO:\t значенпя D: 1I 1: отличаются от заданных требованиями KOM
ПОНОВЮI АД в пв К. Естl ОТК.10неIШЯ недопустИмы, то следует кор-
ректвровать параметр т:. по рис. 7.2 и далее и;....с. (см. рис. 7.3);
113 p!lC. 7.4 иаходим ),:. а по рис. 7.1 g; и с;.
После определения пара метров АД переходим к выбору парамет-
ров cr. Соrласно првнятому допущенвЮ постоянства КОЭффИцИента
мощиостн cr значение х;. (СМ. rл. 5) не может существенно отлнчать-
. ' 1 характер из у ю щ еrо совместную
ся от е;щницы. ,3 этоrо УС,10ВИЯ. ( 7 167) иа
работу cr с ВП. а также по крнтериаЛЬRОМУ выраже ню .
Н ер ато р а ' . Да.,ее по
рис. 7.6 находим НОМI!IJaЛЬИУЮ частоту re cr'.
pllC. 7.5 определяем уде.1ЬНУЮ массу истоююсть .' и' из
Задаваясь HDMHHa.'lbHbIM напряжеИllе\f АД. по Р д . н И д..w3КС.
. . Н обо р от при выбраином зна.
рнс, 7.8 находим gпчпт Н СПЧПТ 1I 1И, а, б -
и' ибо СТОIIМОСТЬ прео разова
ченни стоимости пчпт на оди" . и"ости всей СТПЭ.
тедя яв.']яется существеннои до.'Iеи з ачеиня массы н стоимОСТИ
Подставнв полученные удельные детыlюю массу и стон-
АД. cr ПЧПТ в (7.151) и (7.152). опредеЛН tпэ Про еряем сов па-
Мость ero силовоrо электрооборудования. 265
- 118чеННII g; l' с; с IfХ ЭШ1I..jеll" :l.III. по.1уч нныIщщ tp
.1t'Нlf€ расче нЫ:': З Ес . 1п ::каЗ8нное совпадение с ВЬЮраllНОII iОЧНоет а
фlfчесЮf\1 п re\f. , } провернть н<ЗЙЮ.1Ы\О Прllе:\J.ilе\IЫМн ВJJЯ1 bf{)
IHfE'eT JeCTO. то осrаеп:я ассы 11 CТOI MOCTJI СТПЭ. Еслн Же совлад СЯ
а6СIJ,JЮП1ые значенпя I СО lютные значеНIIЯ массъ. п С1"ОIl:\юстн П Р lt в 1Н1е
6 ..1эетсЯ 11.111 30 . ОЦа
не на ,lЮ r следует перехОДПТЬ li друrнм напряженням и;." "
Hel1pHe [,1e'Ib . "'1> проиесс ДО по. 1 УtIеШIН УдовлеТВОРlIтеJIЬВ
и. !.IBKC.1 повторяя 8ft: blX
рез)'.lьтзrов. _ ые k н P II не У..'1 0В ,7епюряlOТ (7.166), 3ТII Па 8-
Ес.:ш же задан и KTI рОБ3ТЬ. В C.'l учш:- неВОЗ ЮЖНОСТII ПЩОЙ K
метры с.lедуЕ'Т IЮРР ем r пределах иео6ХОДIIМО переходнть 1, спос р .
реJ\:тпрuВКIf 8t П !lе; а e 'удается \,ДОВ.'lеТВОрIIТЬ наIJ3ЛЬНЫм YC.f]OВJH]
бу Пfl == COIl . \0 I IJIII1Jb О t)О.1ьшем 11/111 меньшем приБЛllжении
то речь .\IOЖfТ ПДТ I .\
оnтнr.rЗ.1ЬНЩIУ варианту. АД
Здесь рассмотрен вариант ОПТШ\JllзаЩIII mзраметров . н cr npl1
сопst. Одна,ш возможltЫ 11 друте ваРI аиты: АД ОПЩ""3IJРУетея
11 const. а cr ПрlJ n,... const, АД при n,. eonst,
а Pcr пр" р. const; АД 11 cr ОПТIJМIIзируютея при п const. Не-
З3ВlIСИ!\lО ОТ варианта ОПТIIМIIЗaI.J,l1II параметров ТЭiЧ Последователь
ность аиа.'lIfза стаТlfчеСJi:JlХ хар31 терIlСТПК та же, что и Прll р:::::::: COnst.
НеоБХОДIJМО подчерr\Н}'ть, что статrlчеСКllе характеристики ТЯrово
ro :l.1ектрооБОРУДОВ3НJJSJ мОжНО IIспольЗовать не только Д..'IЯ оптиМlI_
заurlll пара"етров пр" проеКТИроваltllll стпэ, но 11 ДЛЯ реШеНIIЯ
частныХ за.13Ч. касающ",ся отдельно ТЭJ\\, вп IIЛИ толь«о некоторых
lf Х П8раметров.
7.5. Оптимальиый выбор парамеТРО8
тяrовоrо СИловоrо элеК1.рообору
дования с помощью ЭВМ
Процесс ОПТll\lIIзаЦIIII парюfетров efl.l0BbJX arperaTOB СТПЭ сие-
По.1ЬЗОВ8НИf:'11 11.\ l.:rаrнчеСI{НХ характернстнк (rрафоаналитнческий
метод) часто стаИОВltтсн весм'а ТРУДОБIКflМ; MorYT потребоваться
миоroкратные пос:,едовате.lьные ПрflплижеНflЯ с коррекцией предва
рительно выбираемых параметров. Поэтому це.lесообраэно выбор пара-
метров тяroвоro з.lектрооборудоваllНЯ стпэ ОСУЩеСТВЛЯТЬ с помощью
ЭВМ. пр"меиня аиалНТlrчеекие выражения парамеТрИЧеских завИеИ
мостей с учето" критериа,lbJШХ ypaDlleHIIII. поЛученных в даНIIОЙ rла
ве. Сх;ма адrОр"Т\lа расчетов на эв\\ 'lрЮlеrlllте.%но к СТПЭ, выпол-
I!еltнои IЮ ваРllанту cr ПЧIlТ С ко"пеflсированнымн ВЫПрЯМИТеля
,",и АД, приведена lIа рис. 7.11. Алrоритм имеет следую.лий вид:
I луск;
2 ВБОД: k;. k l' k ", р. О' Р;.ИI' P .H2. D:. D=I' D: 21 п;НI п;Н2" Gi1члт' Сi1члт
';.81.1;.112. О;. с;. е'. "; Д.
3 вычислеНие: р. === 1;
4 ВЫЧltслеННе: (k;)' ПО (7.166), а (k;)' /k;;
5 CP'BHeнHe: а> I +.';
6 сравиенне: а < I е.;
266
апrор :мэв r а СТtlэr. еW&п;fl: дО :)леКТРОооорудования
7 сравнение: Р;.1l < Р;.В2;
8 Вычисление: ;.H: Р;.!! + 6.P;.IJ:
9 сравнение: kro < k UI2 ;
10 БЫЧIIСJJ:ение: k : === k + Ak;;
',1 сраБнен"е: p;. > P I; .
12 ВЫЧИС.'lеНltе: Р д 11: == Р",}/ 6.р n.и;
13 сравненне: k > k l;
14 ВЫЧliсление: k ::::::: k: I1k ;
15 ВЫЧIIСJIеНltе: ';н == п;lf' (D:)' ПО (7.20), Ь == (D:)'/D;:
16 сравнение: Ь> 1 + е';
17 СрЭВН€Нllе: Ь < I в";
18 сравнение; n }/ < n; 2; .
19 BbNlJc '1eНlle. пlи: == n lH + 6ft l }!:
20 СрЗlJнение. n H > п ИI;
21 ВЫ1lИсление: n:H == n;н Aп H;
22 8Ы'ИCJJение: ( по (7.22). 1.; по (7.29), и ....c. по (7.31), й; по (1.10), с;
пo(7.32);и " н х;. систем.(7.139).(7.140); // DO (7.145). С 1lO (7.146)'//8n no
(7.149), с п по (1.150):
expert22 ДЛЯ http://rutracker.orQ
-?
23 ВЫlllfс.1f>ШII.? Р; 11 ==- p н' и; \liil\C" ==: и "<'JI''':''; 1; Ir 11 (l/;.\!.J C )' СIIСте \I;З (7.52).
. l 'шс.'lеfjilе: с==: (и; м.акс.)'/и; ,J.l\c.i
25 CpaBJ'leflJte; с > I + е,:
2t:; сраlше,jlJе: C < I e.
27 cr8BHeIНle: Ir H>frlll:
2ti IIЫЧI!с.'Iение: ';.Н: == '; н 6/;.н;
29 сравнение ,; Il < ':.Н2;
30 БЫЧИС.1€llне: ';.tI: ::::= ';.н+ J.t;.H;
31 ВЫЧIJс.'IеНlfе: (и;.M KC.)' по (7.52);
З:? ВЫЧIlс.1еНllе n. 11 ==. 1;.н, а; по (7.50), с; по (7.53). е; по (7.147). с; по
(7. ИВ), е; по (7.1'51), с; по (7.152), (О;)' по (7.143), (С;)' ПО (7.144), d
(О;,. IG;, /. (с;ос;; , '
З3 сравнение: d> J +е, /1> I +p ; .
34 вы:чис.'IеНJlе: l;я === Р; HIU H; k/ JH по (5.5), k 111 по (5,5), k UII == kUH/kUH.(j' k;H ==
== k/H/k JH 6' и;,н == U;8Ik tI. 1; Н == I;H/k;H' U;.МЗI;'С. по (7.45). COS 'Pr..1 по (5.3J),
X r . 1I по (523), Р;.н == и; ,{:.Е;. . . ... .... .....
З5 вывод на пеЧ8ть:kfiJ' Р ДН1 n,н, IJ8' D и . lJ{' Л Н ' U1M.'I!{C.... ОД' С Д ' и,н, Х;..
g;.с:.дflП,с n,f;IJ' rz;fl' G;.C;, g;. с;. g.. с:. (О;)" (С;)', I;R' и;Ii' и;.Ы KC.'
СО5Ч'r.fl' Y. r . fJ . р;н;
Зб сВОД (01. п. 21;
Зi' БЫ'JJlС.1t!IЩf; ,,; --:: 1;
З8 (lЫЧIIl'_1.:Нllе: i;JI===p"', ';н ПО (7. J(8), (D;)' по (7.20), Ь 1 === (D;)'/D:;
39 Cp<:JBHt"1fIlt'. [<1 > I е,
.10 сrзвнеtшt'. III --.:. J (":
41 Ср<JБtiЕ'lfllL" P;.II < p.l. 11.:"
.J:? БЫ'ШС"]('lIIlt" Р; t, . :::-.:: Р;:I + J.P;.II:
43 ('piJliIJe lIIt'. k , <. /,,(:: ;
4-1 libI"IIC,l HI t'. "., .(, j.'? :
45 tРi:lБнеlше: Р;!. >- P;J.I!!'
4б вы'шt'.1еНllе. Раl1 p ц .\.P:J.!r:
47 сравненИе: h: > k: J \ ;
48 БыqИС.lеНJIt!. k ::.=: k: j,f,,:;
49 ВЫLJ.ИС.'1е,щt'. f' fJ == р''', 1; (7. 22}, '. (7.291. и ", 1КC'" по (7.ЗI), о; по (7.10).
C по (7.32); U;H.J Х;а СЩ:lt'".I<t а.IЗ!l). (7.140); е. по (7. 145}. с; по (7.146).
g п ПО (7.149), C 11 по (7 150), д
50 вычислеН1jе: Р;" ;;о р Н' U '-I<JIi.С.. :=:. UI I<1KC.' ,; Ii "::::: р*; ';.Н" (и;.макс.)' сис.
тема (7.52), (7.169);
51 выqНс.'IеИИе. С ! == (V;. "ис.)'IU; ltШК';.;
52 cpaBl-JeHHe: С 1 > l,е'; .
53 сраВI!€НИе.: С] < 1 ";
54 сраВНение: t;.u>f;,HI;
55 БЫЧJ.fC.'lеНhe: {;.н: == ';.н lJ.f; Н.
56 сра8нение: f; н < ';.Н2; .
268
б7 СbJ'IIК,'IСЩlе. '.:.11: === ';.kl + 6';.":
5Н СЫ'1 IСЛ 'Шlе Iи; мщ(с..)' по (7.52);
59 (I!,\'шс.,еlllfе t; 11 === р.; о; по (7.50), с; по (7.53). g;
(7148.. g; по (7 1511, с; 110 f7.152), (о;)' ПО (7.143), (C )'
== «(;;,'/0;, h l == (C;YfC;;
60 cr1д[НIСШlе. d J > 1 +е', h 1 >1 +е',
61 Б(,I'lIIслеНllе. ';н Р; l/и ll; k U" по (5,5), k/J-I по (5.5), k H == ku fk и (j' k; ===
='=' "'/11/"111 (j' и;.11 '""'" U:,/k ,,, J;" == ' l!/k;", и; MlIKC. ПО (7.45). cos 't' tI (5 ;1)
Х 1 ", по (5.23), Р;.Н == и; '!'; .1; r н ..
б ..[Н,Ш Д H печ:ть' :}' P;f!' ;H' ';I ' D;, (. 1..:1' и;-..тэкс.' O . C , и;н, 11';..
ец.' Со.' gвп, С щl , '..Ij' п r Н' Of"' С р Rf"' Cf"' R T . С;, о;. C , J H' и;.ll' и;.,.акс.'
cos (р, 11' Х!" (Н Pr н;
63 Шl flf:>Ш33Цня неВозможна;
64 останов
(7.147). с; ПО
(7.114). d,
Кратко ПОЯСIНВ.I Ifеl оторые П)'НI\ТЫ алrОрllтма. Вводом в П.2 Ml1
IIII'13.'IЫIЫХ 11 \t.aKCII fa.lbHbIX значеннЙ относительиых ИЗмеиений napa
MeTpou (обозначены ДОПО.1иите.'IЬНЬJМИ нндексамн 1 и 2) в а.f]rоритме
заJl0жена возможность широкоrо варьнрования исходных даины"
ДЛЯ выбора 11 соr..'IасоваНIIЯ парю..fетров СИЛовоrо ЭJ]ектрооборудоваиия
вверх и вниз от некоторых их усредненных значений (обозначеиы без
дополнительных 11 ндексов). В п. 2 вводятся также показзте..'lН Е' н Е-.
представ.,'Jяющие собой допустимое расхождение между значениями
параметров в СТОРОНУ увеличения (е') и уменьше ия f1). вычисляемых
Б последующих пуши'ах злrорJlТМЗ. Значения Е JI Е , обусловленные
требованиями к СИЛОВЫМ аrреrзтам в проектируемой СТПЭ, для К8Ж
Aoro параметра различны. НО в частНом случае (иапример, На этапе
эскизноrо проектироваНJfЯ) MorYT приннматься одинаковыми. в том
числе е' ==: Еn r В пределах требуемой точности. Шзrи АР SI. Ak:,
An l1' I1f;.11 рекомендуется прнннмать одинаковыми. так как В8РЬИРУ
ЮТСЯ относительные изменеиия параметров. Достаточная точность
достиrается. если fj. 0,05.
Объек.ивно существуе; .акое положение, коrда после перебора
Бсех возможных значений относите,Т/ьноrо изменеиия параметРОБ в пре-
делах указанны1x в п. 2 максимумов 11 минимумов требуемая точность
.' н Е' не достнrаеrся (.. е. параметры .яrовоro снловоro электрооОО-
рудовання проек.ируемо;; СТПЭ прннцнпнa.nьно не поддаются оDТИ
мизаЦIIН). В э.ом случае на печать ВЫВОДЯ1'Ся все промежуточные и KO
нечные результаты. наиболее блнзкие к оrrrНМ8ЛЬНЫМ.
СИСТЕМЫ ABTOMATI'I'IECI<Oro
РЕЛIЛИРОВАНия СТI1Э
8.1. Требования. преДЪЯвляеМые
о,стемам ilВТQМ3ТИЧt.'скоrо
реrу. шроваНI1Я
СJJсте Ш аВТО\13Тllчес({оrо реrУ.lIlРОВШШЯ (САР) тяrовоrо приводэ
з.lt!\Ч Ю \lOбll,lЯ rrредназначен ;ря распреде.lеНIIИ энерп.ш. вырабатыI
Вl:Jе\Ю" Э . \lе..к.J,\1 13..1 ПВК в соотвеТСТшllf с 11\': преде.1ьныIII Н час
1I1ЧНЬ!\fll х;раl.пеr)ИСТПКЗ II.I. ооеспе[I1J{ШЮЩII.\1l1 задаННЫJj режим ДBЦ
жеtiНЯ З,lеIПРО'1.10бп.1S1 ..1.1Я Быпо:шеннн этоil r.'JаВной функции к САР
пре {ЪЯЬ,IН"Лб]. ]\,,]\ JJp IВJI.l0. С.lед)ющне основные требования:
о(i(:,l'IJt'ЧС'НII'-." ,IJ AJI\:lID ра(;оIыI СТПЭ {IIУСК3, разrОН8 до устаНовившем-
ся \:1\:opOc..::rli. Л f J.lJ.ерk.1НIfЯ устаНОВJlвшеi'ICЯ скорости движения, 9леl{
rpll'it("(.oт I'Jр\ r)л\еШffJ. [jbIiJera 11 др.) В заВIIСВ"IOСТII от назначенИЯ
Э,1(::I rrО\JtJfjJJ.JЯ JJ ер) lr3IJСnЩПНЫХ UlIKT/OB, фпр:>vшроваl'Ш.е характерис-
TII1{ сt1.1()Боrl , 3.1t:I\"'IrO...(.opy.10B3HIIB СТПЭ с :'\lIIНIIмалыю допустимыми
ОШII(\ка"ш: реЗ.l:i1:НLII,1 вы()ранны.\: BapllaHlOB }'ПрЭВ.1ЕНИЯ тэд в тн.
rOB',}\I 11 TOP\ ()31J{1\f pf>rКlI\IC"'; оfJесоечеНJlе требуемых ПQказатеJ1ей
КаЧf'tlва n['peXOJ.BblX Л}JI.I!1еtО) 1; HeuGxOJJI\1Oe pacnpe!I.eJleHlle Н8:rрузоК
меЖ.1У 13.1 пр!) ЛР,I',:'-пНiН:iil.jI,\1 .J.ВltжеНИII Н повороте =tлектромобнля;
cor.'l8C0138Hfle !Jt'Jf{l!\!()[: PJ.(l i jT/-J ПRJ\ 11 ЗУ .'1..1Я наиболее ЭКОНОМНЧНОro
испО<lЬЗ(.JваНIJЯ пос. JеlВ('Й; Э3iUi! (-::1 ;JI pl"l <! "оВ СТПЭ от nреВblшения пре.
..!le.lbHO ДОПУСЛ1 LЫХ .шз.'Н. НI! il П.:tJK1),kI fI'JE
f( Сllстема" аlЗТ(НШТНЧ Сf\оrо рt:'r .!llр{)В3fШЯ \fOrYT предъяв.lJЯТЬСЯ
допо.1нJfте.1ыJJеe lре6ОВЗIlI-JН, oGy(. I()B.leHHM(;: спеПl-lфНКОЙ построения
СНШ)ВЫХ L\епеи, СВЩ':Сl Шl\lИ '1H('I'{'f)YCTaIlOBOK 11 тиrовыХ электрических
машин, КGНСТРУКТНВИЫ\II! ОСf)fj\?ЮНИ: Нt\11I ПЕН< н .з.р
ПервоначальнЬ!\щ УПр:JС1НЮЩВ\11I ВОЗДСЙСТВI-IЯМИ (от водителЯ
!>лек ромоб".1Я) в САР ПрПНЯ1LJ i}. " е, yr;IOHbIe перемещения пе.
дален аппаратов упраВ.1(:'IНIЯ :'.о.Iе.К:fР()ПР IВОДr)'1 соответственно в fяrо.
Н'.:;; (ATr) н ТОРМОЗНО\i (АТМ) rСЖfI\ШХ. ОТсЧlrтываемые оТ нейтрали.
л Jf т льиыM ПОw'JОiКеJJИt::\! пеД:Ыей (yr,1bl 8"1 Ji 8 то ) считается такое.
а.лоrТОР(JМ Отсутствует вu:цей\.:твие на ННХ ВОДlпе 1]Я "iлектромобип я .
rидра8 :е казанных flе.з. .'1ей на 3ВТО!lw10би.'JSJХ с мехаНllческимИ НЛе
да..1Н подаЧl11'ИМИ (rИДРО lехаlfнчес(щмн) ТР8НС"ШССIIЯ ' ЯВ.lJЯЮТСЯ n е.
дали ПРИВОДJlтоrJЛ фо lfва и ТОРМоза НаЖ3Т1.lе водителем rои I-fЛИ инОЙ пО'"
ro си rна U к РМИРоваиню на вход.е САР задающеrо Э.1ектриqеCl<
ла < (или U ,).
270
()(l!rII.'IIIIOCT . P I(j()Tf..] ("I1.10eOrO :;:Iектрооfюру;:юваниSl СТПЭ 3<.11\.110-
\lж'l\..)! I rO\I. HO 0.1H()Bpe'\1 IIHO\IY {Jеrу..l1фО8ЮI1lЮ ПО.:t.'I ЖЗТ IlеСh.О,ILФ,О
lllt' \1,=lIet-' .Н:!}:\) l1 pa\f('l ров, свизаиных \1 A{;lY оfюй опреде. еt!НLI:\I 1
ф}'lII,,:Ш 11 Нlа.1Ы 1 М\lJI 3В1IПI\lOсrя'Ми He06xo.1.II:\f(}CТb vправления "ec
!\().I!)J-\lI\Ш ФI1ЩЧI.'СI,Н\l1I И ЛI1'1IНtами как OODti.'KT8 реr'У ПIРОВ3t1Ш1 1'.1-
rfIL'IJIO З,'1 JПР();LВflrаlL':lа. fШ<; 11 друrих СI1ЛОВых зrреrатов ОО\'С.1U8.1И-
ВЖ: I ПрJl\I Нt::'IJII \1НIJrOl\OIПУРНОЙ САР. объе,.Н\I-iяющеЙ. сШ10нuмные
l{ОIПУ'рL,! (1I().:Jcllcte\-!Ь!) автомаЛlческоrо perYJ1IIpOBijHIISI, в первую Dче.
rl.'.tb -::) 11 ПRI< ПО::tТОМУ пrеЖ.:Jе Чбl pacc),1arplIB8Tb САР тяrОвоrо
Э:Н2КТрОПрIl130ll3 п нелом, ИЗЛожи,\<! ПрННllllПЫ pafioTbl отдеаьных KOIHY.
ро[3 р€I'УJlltРОВCiНШI.
8.2 Реrулирование уrловой скорости
электродвиrателей ПОСТОЯнноf'О тока
)'11равление маrиитным ПОТОКОМ элеl<тродвнrателей. Обt:'спеl.JеНllе
залаНJlfJrо Дlншазона IIЗ!\1еНеНI1Я уrловой скорости Cl)д. дпт требует
1f lp)jity с реrУЛИРОВ8ЮН:'.\I нащJИЛ(€ННЯ Ид, уnрав.r1еИИR маrнитным
(lIIТОI'\(JЫ. осуществляе...юrо IШНТУРО"1 реrУJJирования Фn у дпт с CHC
-rе:.-юi'l возбуждения любоrо Тllпа (c)t. rл 3). Данный контур должен
обеспечивать фОр\1ирование характеРИСТIIК {p,n8 и ft8 В функuии ЮД.
IИИ тока якоря I д. как для предельной. так и для частичных ыощнос-
тей в соответствин с выбранны t сочетанием вариантов управления
(см табл. 3.1) Анализ указанных характеристик показывает, "то ес.
ЛII задаться ЛИНейНЫ Ш зависимостями {В.Д. и 6 ОТ {д., то 9tH же пара-
метры в фуикuиlt ЮД, ИЗ:'>I€I1ЯЮТСЯ неJшиейно (что затрудняет их реа-
лизацию aBtoHO:-.1Нbl:Vt контуром). И. наоб()рот. выполняя за8ИСИМОСТИ
IIj д. iI .. 01 {r).:J, ЛJlнеЙными. ПОЛУЧJl J нелинеиные заВНСllМОСТИ ЭТИХ
величин в функции ' д .. ПРИНШIПIIальноrо ОТЛИЧIfЯ. в функции к:з..коrо
НЗ двух пара lетров ((0;1.8 (,ЛИ , д .) следует реrулироватъ маrнитНын по..
ТОК, не существует
В качестве при мера остановимся на qюрмироваиин зависимостей
'"" (/..) для сочетания вариантов управления 4 5 элек ::.
raTe'1er1 смешанвоrо 80збуждения пр\! питании от ТЭП сзлектрО. а
вы" ,'енерат()р()м. Структурная схема контура реrулировання Mar.
IННtюrо потоКа приведена на рис. 8.1.
В тяrОDОМ режнме движеI-f1-iЯ Э.'lектромобkЛЯ по мере увелнчения
ЛООо" СКорОСТН ДПТ ток якоря уменьшается. При достяжеиии зн
НШ1 I l. == 1 для РIД. I и t;.i. :::= УР;;: на частичных МОЩНОСТЯХ
контур 118ЧIJнает уменьшать
то" '" ". (см. 3.В).
Текущие зна"ении тока
ЯКоря I<ОНТРО/IИРУIOТСЯ дат.
""ком тока (ДТ), сиrнал KO
Toporo поступает на вход
Функuноналыюrо преобра
З0вате,lЯ ФП ф , форМIIРУЮ-
щеrо требуемые заНI1СИМОС
ТН '... (/..) (СМ. рис. 3.22)
1 р"
д нaiI схема контура peryJIJIPD"'
РИС и . И В. д ) .п Т У: ;:иы. управлением IfBBB11IЫII
ван потОКОМ
111
РIIС 8.2. CTp l\Туr":1Я OC\I.l
СТЗПI:::::IJ;:' нd:Т: : :lt:;п:,:; 'I1<: I ' D . . . ; < I '::;:_: Я -{з
О HOBpe feHHO выпо.lняюu.ze rо функщш УСII,llпе:iЯ. Сllrнз.'J ФП Ф поц.
1I тся J\ об ютке Н€З8ВIIСIl:'IIоrо возбуждеНIIЯ (ОВН)
ВОз. Пере.1аrочtlЫ,U j l\оэффНl.lIlент функuпонз.1ы10rоo I1реоuраЗ()в.пе.1Я
'п), 1'1:J. Jn.iJ.H /п д..
kФ===У;;; v--;- k:J.Ti ' (8.1)
rде Из. тt k:t r выходноЙ Cllrtl3.1 11 переJ.аточны1i I Оэфф1lЦilевт дат.
Чllк с кар". 1, то IIЗ (8.1) с учетом (3.110) rJO. УЧШI
/R::J.I\ ( ') 'iJ.,' lI1l1nP €A", )
kф k:J.Т'ЗII11 '.з.'\,"н.ЛР ::J."1 'з" "
Реа.'IIзаШIЯ реЖII'ЮВ работы ДПТ на 'i8СтIJЧНЫХ мощностях требу-
ет hOpp€faIIPOBl\ll передаточноrо J\ОЭффИllllента k ф в ФУНКЦJНI мощно(>
Т"
I
k b:J:
Ф k:Jт';1.fj\t !з.",!I.!;rо'.).)
I ( '1 1 "...Н пред, ,.7'" ' ) (8.2)
-P'.l" ,д+ lд. .
Указанная l\uрреt\ТНр(II3I';:З о<,'ущеСТБ.1яется посредством подачи
иа ФП Ф ВЫХО.1НОН, \:ilrH8,13 С" ДLп t IlН\:3 МОЩНоСТИ Л/И 9 потребляемой
ABllrare.'ie.\1 от rt'нер:ЛОрd.
По Эflа.l0fJШ с Ih.:=',1 'Щ'.l;jt'ill) I'ОЧЕ'Т;JНJfЯ?'f вариантов управления
1 2 3 1I 7 9 eOOTBtTt:TBt'I!HO .J.,lЯ Э,lектродвиrателей r10сле;J,ова.
тe.lbHoro и нез.аВИLИ).Юft) возБУiТi].еiШЯ 11 lee).l:
k 'з Д (j t I r\, 'МИ I I
ф , 'l
ДТ .1.11 13.. ш.;ф. ..,", l ' р, t
-..... .\-
J д "ни .преД.
I д .
' )
P 1A . +
'''''H 1 '
I '
,.
I [ 1 I '
kф== n..з. 1IJt'I.. 1 (
Il д ..,1Д.tf 1 1 Д.МИН f1ред.. J/ p];J,. \ 1
+ I"д "НН. )
1 '
(8.2 б( О )МО подчеркнуть, "то П; КТl!чески выполннть заВИСI!МОСТИ
На и' в контуре реrу. l!рОВания крайне С.70ЖIIO.
k Р с. 8.2 прнведена структурная схема ФПФ с КОЭффllUl!еНТО М
Ф, OlIредедяемым (8.2). Подобная схема необходнма, еслИ САР долж-
272
(8.3)
f А MIiH пред"
,д.
j;' РIД.) +
(8.4)
Шt nf)('('I1(.'ЧllВdТЬ ПQ.lflЫй
.1J1 НJ:I_ЩII IIЗ\fСН('НIОJ \:I-\о-
pOCTl1 EНIA\t!fIIIH Э:lеютюч.о
(Ю,l}! II I '1<lL"flII..JHbI.x '\IOЩно(;
ISI\. 11 1I.I lВllO perY.lllrOBa
IHII: \(3ПIIПНО[u IЮlОI\8
'HIT Уr1r.Ш,1l'llIIе TOI{()\1
[111 J(i\ ,1,;1(:111151 =;t.lt:'laPO.1.BII [a
1t.',\I. il 1\111.11, П{) Прl'.1ельноЙ
\.<lp.ll\ lL'pll(ТJIJit:' Hell3MHOrO
\ "РlJщаl" r с.:хе"у Ес.ш о [.
i,;I.I;J1I.L:'-1 01 fJ,'13BHOrO pery.
"IЩ)IНЫ11I1Н ,\1<1пшrно[(} по.
[01'1.<.1 11 Щ.'РСйПI I{ сrупенчаrQЧУ. \ЮА<t{О значнте.r1ЬИО упростить схе\ll-юе
Pl''''l'JIII
На pll . !\.3 IIре;;стаВ.,ена СТРУктурная схе...а КОНтура реrу.1ирова-
IIIHI уr,lCJ1юti C[{opoeТlI ДПТ С lешаИНоrо возбуждения со ступенчатым
113\IE'Ht'llIIe\J :\f3fHIfTHoro ПаТОI{З в тяrОБО:\, реЖlIме. Коитvр БЫnО.lнен
113 }'CII.11IT:,1HX i>' J 1-1 У2, работаЮЩIIХ в ре.lеЙНО 1 реЖиме КШlJlчество
t:I(.lI1П>.lеll CoofB: rcTByeT ЧИСJ1У СТУПt: неЙ. тзк как реrу.r1ирование
rююt\а дпт в Этон с:\:еме производ.ится в ФУНЮ.\.ИИ тока '11' ТО при
опре..1("lенном значеНJIII тока снrнал и д т открывает У lи ero выходной
CHrHa.l воздеЙствует на переКlючающее устройство Пl, шуитирующее
об.\IOТКУ послеJ,овате.Jlьноrо возбуждения овп э,пеКТРОДЩlrателя ре.
3IJCTopo'r. уменьшая Te 1 ca"IUM ток возбуждения. При дальнейшем сни-
женин тока '.3. (увеличении СI{ОРОСТИ движения электромобиля) 8Ю1юча.
ется вторая ступень срабатывает УСIIлнтеJ1Ь У2 If с помощью nерекдю.
чающеrося устроЙства П2 осуществляется шунтироваиие резистором
об\IOТКН незаВIIСII 10rо возбуждения ОВН или реоерсировзниеТОК8
в иеj"l.
Контур рнс. 8.3 можно нспользовать в СТПЭ как с Две. так н с
ТАБ. Однако прн наличии ДВС, чтобы обеспечить работоспособиость
САР прн различных "'две. в схеме вводится коррекuия по задающе-
му сиrналу и е С выхода нелинейноrо Функuнональноrо преобразова
Те/lЯ ФЛ. Чем меньше {r)ДВС. тем при Iеньшем значении тока 1 п вклю-
чаются ступени уменьшеНI!Я маrнитноrо ",лока ДПТ. формируя OT
резкн DL частичных внешних характеристик [енератора (см. рис. 2.1).
Ана "оrичные cxe'lbI I1ри !еняются для дпт последовательноro 803-
бужден ,я rlte ОВП ;шеют две иЛ!1 больше ступеней. иа которых пере-
КЛlOчаlOщ е устройство шунтнрует обмотку резисторами с разным со-
ПРОщв..еЮlе". crпэ с ТАБ
:Уп р аВJIенне с О бр атной связью по току ДПТ. Для вой
ов Р еrулироваНIfЯ уrло
О:ЩI\М IIЗ наиболее целесообразиых прннцип Одвиrателя. СтрУН-
CKOPOCТII ДПТ является управленне тоКоМ 9JIeKTp возБУЖдеиия пред.
турна" сХе"а контура ДЛН ДПТ последовательнОro
стаВ.,ена lIа рис. 8.4. нажатии водителем педали
В тя [овом режнме электромобиля при и котор/й подВ(}-
А Т r yro.l ее преобразуется в задающиЙ r:а:оор;;овa-reля ПОСТQllи.
ДIIТСЯ 1{ СIIстеме управлеНllЯ СУ ИМI1УЛЬСНО Р 273
"''' ;;1
','
.e.. . ,о.","
" '.
'''., ,- J" "'W'
r :;: ,
, L ,2.;
PIK. 8 СТР Уt\ТУРЩIЯ схема КОит\"ра ре1"\. 111 o
flаЩIЯ ..1ПТ С\J Ш'lIiноr() возБУЖ.Jеli IЯ с.) ('l- fI fI.
<j;j1 1.!\1 УП()аВ.lf'Нllем чаrнитны'-! II(ITOK()
lюrо Нi.l1 1 r}lzМ"'III1Я. Il.1S] ЕОllт_
(1 ро НI З; .li.IIIНЫ), знаЧ tl!lll J()l<a
". . C , .." ,,-- ., '. '.еНРОДВllrэтеЛ>J ВВО.1е,,"
...... - }I\.t:'Lrl\шr OIPIlLl ll.e.'ILJI(НI Ol>paT.
L' r .::; lfi :: 1 1 L" : txl:::H :: :lll'Р(; laТ(jЧ
Ст '}п)'rН;;IЯ ....Хе..'<'I IШIП)"l)<1 p 'ry J .l I == и,1 r!(т,J з) '='=
PIIC. 8 4 p 1 ПЮТ! связЬЮ ПО TНI\\' (1
'ШРОВi!Нltя llПТ С Оll а. == 1,,{III,JДI,l,t.). IН.Б)
и CllrH3.11 обратноЙ сШНll, nыра()аТЫВ:..tе 1ЫII ДТ 11 ПОР1"УПatо.
f.1€'. д J , щиt: 9леМfllТ RСI.реЧIIО з цаЮIIJ.(';\I\' Сllrнзлу
ЩШ Н3 CYJ\aIltP} B O 'J lf на вХОДf: Ct\' ЯlЗляетсл 2.'1П'ОР<.JllчеCJo.оП е } '\fo\f UИ "
L!(fнал упра .-...
CllrH3.>10B ио;: If U' J l'
ио ('< U., U<. k"tll.J"..I., (8.6)
На ОСНQВ3НIШ CTP}/XryPHoil схемы, предспшлеШЮJl На Р"С. to\ 1,
IIСПОЛЬЗУf1 аппарат T€OPIIIJ аВТDМ3Пl t lеСI\оru реl"У"lllр()ВаНIIЯ> J!;\.Jt'(>M
Uсу/,'IIПnН и === I?III} и. =:;: и
'!I..=== l+kcyk,тnH"'n.;tI..,.Ij t I+J II/ з.тт'l..J'111 \:: '+ p). с'
(8.7)
rде ko. kшJПН л rt'.JдтоtjНbJ€ I\ОЭффНUllенты y н 11ППН, k щ ) ==
== kо.kНJlЛН пере.J.<JfочныiIIШЗФФIIUJlеНI .,прямои цепи реrУЛlfрования
TOt:a, k r .,;.. == k щ ,k. 11 1ll,..I J 11 передаточньш RОзффIlUII€НТ разом"ну
тоЙ веЛII реr}' 'JllроваНIIЯ TOl<a дпт
ТЗlШi\1 обраЗО)J. в ПО..10БНОli реаЛllзаUlII1 I-\OHT}'P уnравлення дПТ
можно рЗСС\fJ.трJш.Пh 1\".1)\ C!lcre\!}' аl3томаТlfческоrо реrулнрования
ПО 011\/ЮllеНJlЮ flЖ.а ur З8данноrо значения.
Е(. -,ш ПрJlННТЬ. что BIJ Щ't' J СIШРОСТНО:-'I диапазоне ЭJlеf{тродвиrатеЛh
работает ТО,1Ы\О (: t'lтс\.',пеННЫ\f per}' 11IpoBaHI1e:,..1 MarHIITHOrO потока,
ТО уrловая с«орr/\..п. .111Т flнре':lе.1НТ('И l3ыраженнем
tt'l' ":::;.. 1"1 \k IIIПI../.tlптUr\;(lJ:J.Нt (8,8)
rде kдП1 == ЮЛ ,д ш:рt>J..:1П..lЧlIЫII Кf):ф. IIUllент ДПТ,
ПодстаВIiВ (8 б) в 18Jч. fllJ.JУЧil\[
(.1).119 ===kfфНДlп(L t:"'T/ll,.l;;II':i..)/(t)'1.1'
I<. . Прямая цепь перепаЧII
У"Р ID..'Ji-1I0щеп) воздействия в стnэ
с аСИНХрОНt1ЫМИ ;jлектродвиrаrелями
В общем случае можно Пос..:ТрОН rb .3НаЧНТеЛЬНие MJ-llНчеСТ80 сТрУК.
турных схем САР дЛЯ СТПЭ.. ЧЭС1'ОТНО-УП!,"ВJIНБIЫМI1 КОРUl"козамк у-
Tbl\lJ.i Щ от.:тчающихся Выпо/шеНllем свнзей 11 звеньев, Т. е.. I<оМОН.
нацней устройств реrУЛllрования. Ilоэтомv КОНl<реТIIЗllруем задачу
:и роведе..м исследоваюtе Топько тех СИстем, в IютQры1" снrнал управл е "
8Оздеиствуетн" одни из BXOAl1blX ""раметров "СlIнхронноrоэлектРО-
ДВllrателя {,., {,. и и," (см. rл. 4) Одиаl<О это воздействне должио
HellocpeAcTBeHHO ИЛн Косвенно npOBOAIITb к реrулирuваНIIЮ частотЫ".'
274
()1 '1\' {1I'\1 , что rIР IПlrL{(,СIНI любая САР
111.111'1 1111'IIILt' 1[L'oG'\O:tIl\1l I'\ nзрнантоп 'П СТllЭ, обеспечивающая
ПО! [lt<LJlIIЩ'11.'1I ТlpIIIJO \IITLSI !\. о:шоi-i из и а .1е,IlИ Д, без больших
:H:llt IlJIlt'\\ lIа (lapL1\It:'I"pLi 11., /" 11.111 U eM t I-] по(редпвениы\\ ВО:...
Ilpl."/I\..lL' 'Н..'\I ш'rеllТII к СТРУКТУРtl\:1 tР \о1реН1-iЬ1Хrllиже.
t'rl('lIIlфlll\.У НО('llю.....щIН rlp !\1LIX непеЙ er мам, КрЗТI\О рассмотрим
Ilt'llt' \.1'111 УfJ[li.lIJ..'НllOщt:IU B03...\t'liClI311 Р УJ1прованиSj (прямых цепей
TPO\l()iJII, ПI 11(.lrCJ rС.\СТlзенн() ynpaBJJ )' коrда сиrШIД ОТ Вод.ителя Элек-
иl 1',lil{;\Ыli II J 1111'< 1O.ICt'T L'1"poro e : IHiI:: пара:метРОБ ',.,1,.,
(t'\1 r:l. ') 11 I1\)H 1ep, IlаНРюкеlНlе U 1 _ из : н Ие ЗОвН изменения
01\.1'" U 1 \.,,,,, 7 10. НППРllжение U отношении
СОЧI.'I.IIIIНI U<lрllаlПОВ уnраl3.1t'IШЯ АД и"""С' заВliСИт от "рииятоrо
1IIНIЖt'II.ШI, HeO(I\.O.\1I';1OrlJ :lJI комrl НС l Ш : м pac eTHoro Ha
l\Ia.II>IIOI( у(:таlН)IШl:JшtЙся скораС'т дВИжения o О' Б режиме мини-
(111 [ 1 II;.J ПIРlf ,ЮIIПlll)II() 1 учаСтке "\'1"11 с уд р iКHero з..'IеюроYlО-
1{.I lelrlll(J О,(Н5--:-0.о211 kухоЙ аСф3J1.LТ, бетон)1ЪНЫМ сопротивлением
II;J(1a\l('rl а() }:IЮ'П-i.О("О СI\{),l\:..il Ш})l , . Изменяется в ОтношенtiИ
{,\,"" {'\II'" 7 ""7"" 10, "'.'М'.- ОI)У('.'IOБiшвается расчетнымн па a
l'Itt"rра\Ш ,АД, а ',..IIIН' !\1 :\I Hru"'1 XO..lucтoro хода .1eKTpOДBH a-
те.1Я. ЧВl:rота 11'0 I!\1еет шшбодее ШllрOl'i:ИЙ диапаЗUНllз""енения в ФУНК-
HI1 ' VI1раВ:lн.,.ощеrо СltПrала. НаПРIН1ер, для тяrовых АД с максималь-
исн' Ч?СJOТ II fl''''KC. === 200 [11., f !I,ii... ..lf''''lllH' == 757 100, rде fllrl8И.С_
опре_1с.:.:JИt'тся :\laKCII),fa,lbHbi\1 расчетным значением частоты АЛ.'IМIIН_
l-;:рпrичеСIШI\1 СКО!1ЬЖeI-Ш€\1 АД, оfiычноtl"Тllti.:;:?: 1,5 2ru.
Та" как .J"lЯ любых CItCTei\( реrу.1l1рования yrJ1bl е и е нажатия
педа.'1е t А. Tr lJ д Tj\ не превышзю: .Ю 42'\ то Для n..'l;BHOr троrаНИfl
11 п рехода от ОДНШf устанuвившеися СКОрОСТН: на друrую необходимо,
чтооы ПРllращенне реrУЛllруемоrо параметра (6/,., /';[,., "'U,.) на €ди.
нниу yr..la нажатия педали не превышало иеКаюроrо наперед заданно-
1'0 JН.;.1чения, опре!J.€..lJ-1е\юrо приве,.1енным к ва.пу АД MOMeHТO ' инерции
ДБ1IА{УЩIIХСЯ масс электромобиля и СКОрОСТЬЮ нарастания момеита
/Vl$ в ФУНКЦИИ первоначально задавземоrо nарзметра. Тяrовый ЭJlек-
ТрО 1В(1rатель не может MrHoBeHHo нзменить СВОЮ уrловую скорость
прн рt'ЗКО 1 изменении '1... И "рнросте электромаrНltтноrо момента. Это,
в свою очередь, предъявляет дополннте.1ьные требовани. к САР СТПЭ.
НЗIlО:\-1Н1-lМ. что эксnлуатацня элеl<ТРО}.10БИ.'1еЙ. в чаСТIЮСIИ rэм
и КЭ,\l, ПРОIIСХОДИТ с достаточно частыМн с"енамн режнмов ТЭД;
3,::IеКТРОДВlIrателlt праКТllчеСКlI непрерывно работают 8 переходиых
режнмах нзменеНIIЯ Ы д . как в ФУНКUИ" сиrн3ЛО8 управления. так
JI в ФУНКUII Н момента сопротивления вращению. обусловленноrо ДО-
РОЖllЫМl1 }'словнямн И друrиМИ случайными факторами. Следователь-
но, от Качества переходных проuессов. от тoro. насколько точно В(иер.
ЖIJDаюТСя в динамике расчетные статИч€CКllе харакТ!риСТИКИ ..:
',, P'IJ.', cos <Р д ' I)д от '1- Н др.). gависЯТ тяroвые С80иства. .9Hepr н
ческие покаэателн и надежность СТПЭ. р которые диКryЮТDI
Уточним требоваНIIЯ,' предъявляемые к а roтно-упраВJ1яемымн
спе'!IIфll кой перехщнЫХ проuеССО8 в СТПЭ во вннманне при по-
тя [()АЫ\ll, АД 11 Iюторые необходИмО принимать для сравнительноJ'O
.СтроеНIIН систеМ. Одновременно покажем. что
L'IE , :С:АР ДtXТI1ТОЧИО учитывать лишь 9лектромеханические пере-
-вестш>. переХОД АД от ОДНОЙ уrловой cкopocrn на ДPyrylO
... IIIICМ И пуск ЭJlектродвиrателя) включает в себя электромаrнит-
" IIJIOItf!CC. cIIII8IIuиый с изменением параметров ". и и,., и электро_
СОбственно ускорение (или замедление) РОТОра.
Строrий расчет динамических характеристик требует учета элек-
'JIOIQmИТllЫJ[ переходных процессов в снстеме. Однако точное реше-
lJIIe урlНUlеииll движения и описание процессов при частотном управ-
JIemIИ встречают значительные трудности по ряду причин: неЛИнeII_
КОСТЬ дифференциальиых уравнений АД, Момент KOToporo является
функциeii иескольких взаимозависимых переменных; дискретность и
ПeJIинеllность процессов коммутации тока в ПЧ; сложность аналнти_
ческоro описания процессов oaHoBpeMeHHoro реrулироваиия частоты
и амплитуды напряжения н др.
Некоторые вопросы динамики частотноrО управлении примеНIJ-
тельно к общепромышленным электроприводам изложены в (11, 12],
rae подтвеРЖдается, что с целью проведения качественной оценки при-
водовс Ад можно оrраничнться исследованием ЛИШЬ электромеханнчес-
ких переходных процессов. Условия, достаточные дли учета только
этих процессов, определяются в первую очередь специфнческими
особенностямн системы тяrовоrо привода электромобилей и ее
САР.
Первое из них заключается в том, что с ротором АД свизаны зиа-
чительные ннерцнониые массы электромобиля, поэтому электромаrнит-
{ые процессы в электродвиrателе, протекающие существенно быстрее
мектромеХIlИИЧеских, не оказывают ЗамеТНОrО влияния на изменение
!l'O у' ловой скорости.
Второе условие обеспечение для СТПЭ пуска, перехода с одной
'становнвшейся скорости на друrую и торможения только В так на-
ываемом .мяrком» режиме АД [11], В котором он Bceraa работает
а устойчивой ветвн механической характеристики Такой режнм
яroвых Ад в переходных процессах также предопределяется боль-
!им моментом инерции, приведенным к ero вапу.
Уrловвя скорость Ад есть функция "" и,. и параметра наrрузкн
. (см. rл. 4). В процессе изменен ни ". электромаrнитный момент М.,
взвиваемый АД, затрачивается ие только иа преодоление стаТllчеСI(О-
) момента сопротивления вращению, но н Д'IН8Мlfческоrо, пропорцио-
)Льноro уrловому ускорениЮ ротора двнrателя. ОсновиоЙ фактор,
'ределяющнй харвктер и качество переХОДНоrо процесса, скорость
Iменения ЧастотЫ ". (ускорение или замедлеиие вращающеrоси по-
, df,./dt).
В динамических реЖимах пара метр абсолютноrо скольжения ,...
, превышает cвoero Критическоrо значения ,-К. только в том случае,
IrJIa уrловое ускорение ротора следует за скоростью измененИя
СТОТЫ токв статора, прн этом df,./d/ const и отставанне '.. Л.
'.. <де '. !!!'н. ! 2рпд'60, зависнт от статическоrо момента.
орости изменения часТOТbl df,./d/ и прнведениоrо к валу ДВllrателЯ
-та инерции J...
.
.">',,.
Переходные процессы в СТПЭ с АД Не оrpаlUlЧIIВIIIOICII 'tOiIIIiКI' <:'
областью. ,де df../dt const. Чем БОльше аиачеltИI1 J и tIf.ни. .
тем продолжительнее время реrулнрования при d.!..Jdt :... I
Если момент М.. определяемыll {"I><'" недостаточен A/IIf обееаа.
чеНИЯ требуемоrо ускорения ротора АД. слеДящеrо за нзменением ско-
рОСТИ враЩ81Ощеrося ПОЛ f ТО реЖИМ «мяrкоrо» упрамения наруша-
етСЯ и наступает . есткии» режим 111]. характеризующиllcя работой
АД в «закрнтическои» области. Таким образом. «жесткий» режим воз-
никает при Высоком темпе изменения частоты. коrда ротор ТЭД ПВI{
электромобиля в силу инерционности не успевает за практичеси;и без-
ынерuионным вращающимся маrнитным полем.
Подобный режим управления АД в СТПЭ непрнемлем. ТаК как
он сопровождается повышенными потерями ВСЛедствие значительных
токовых переrрузок.
rраничным между «мяrким» и «жесТКим» режимами ЯВЛяется кряти.
ческий, коrда fs. fSK.. М. == М к .. И АД находится на rраиице
устойчивости.
Наконец. третье достатоЧНое условие. предопределяющее ВОЗ
МОЖНQСтЬ рассмотрения только электромеханических переходных
процеССQБ, это обеспечение необходимой динамической ТОЧНОСТИ
поддержаиия системой реrулирования прииятоro заКона изменения
U,.!fl.' Действительно, при увеличении или СиИжеНии ft. соотноше-
ние между напряжением и частотой оказывает самое непосредственное
влияние на характер и качество переходното проиесса. 'I'8К как от эrоrо
соотношення зависит вращающнй момент При известных расчетных
значениях dfl./dt н М. точность формироваиия характеристики
и,. (".) в переходных процессах обусловливает работу Ад на усroй
чивоi'1 ветви ето механнческой характеристики. Скорости изменения
параметров {,. и и,. взаимосвязаны во времени и не MOryT рассматри-
ватЬся в отрыве одна ОТ друrой.
Вьшолнение перечнсленных условнй позвопЯе1 учитывать в пере
ходных режимах частотноrо управления Ад только злектромеханичес-
кие постоянные времени.
Если в САР с непосредственным воздействием на напряженне и,.
передача управляющеrо сиrна '1а от водителя электромобиля на тяrовые
АД в СТПЭ с злектромашинны1M ,енератором пронсходит nocред
ством возбуждения после.n.неrо. т. е. через эвеиья имеющие постоян"
ные В р еменн пе р еходны:х npoueCCOB, соизмернмые с электромеханичес-
. то в системах с непосредст-
IШЙ постояннои времени злектродвиrателя. {! приводах
венным воздействием на и,. в СТПЭ с ТАБ н на ,. и а я':ошero сиr-
с ЭУ друrих типов звеНЬЯ прямой цепи передачи уп р дд к валу IШ-
Нала практически безынерционны по СРаБ И а с ЗJI ктромоБИJlЯ.
Toporo прнведен момеит инерции движущи воздействнем на параметр
В свою очередь. системы с непосредc-rвенным от снстем с непосред-
абсолютноrо скольжения выrодно И :: ально возможное зада"
ственным реrулированием {,. тем. f Об зательноеналичиевсиC1"1l-
ваемое зиаченИе fsпред. не превышает SK.' a f я положительной обратной
мах С непосредс;венным ВОЗ АД дейС В :ч:ва реrулирование ". в coor-
связн по уrловои скоростИ о е 271
r "r'
UCI lиJ
'
L J :
L { U J
я схема nряО\юЙ uenll перс.'ыtJlJ упр:нишюще(о воз.
PJlc. 8.5. CTpyt\ТYPHa&cт el HoM р r,,,,ШРОВ;1JIIJII '[.1('TOТl.1 11'з!IJ)flженвя ли.
.1еЙСТВll11 nptl непосре... ВI-Ш'Я лд
Б€'ТСТВIIJI С JlЗ;\lеllеНllе 1 CJ\opOCT I1 двнжен ,я .Э/}СI ,J РО lOбl.иНI. ПР': НЗме
I-1 HIII} вращающеfО 1O'JeHTa на f.lЕ.J.УЩ.JlХ l\( .? t::.I:-". 1.lна,Чt:'., 'I'\OPOCTb
.наР;:lL"ПillШJ (l1.llf ('/fll>hРJlJlЯ) tlacl0TI>! 1,. СOl.,lЖОD311 } С ) CI'\OpelllIeM
РОТ ; бенн()сТЬ Сllетеl с I1t'fюt..::рt'.:Н':ТD€III1ЬШ Р('I'У: ШР 5 Ш ;JНllем частоты
,, прIlИUJlппа.'1Ыlая неоБХО:1IВ1 )С:ТЬ охват3 Н .ИМОВ ЦСП!( передачи
управ.lf1е юrо Воз.l€iicТВIIЯ жест[{(-щ отрш_tLiте.rJЬНOII обраТНОIl СБНЭЬЮ ПО
таrШ I\' параметру . времSI .tзменення li:OTOpOro СОIlзыерllМО с вреМЕНЕМ
нарLlСТЗН!lЯ (спада) ч8t'ТОТЫ IJ#. Э efO зиаI..Н. Нltе з:шнснт от значении мо-
мента на вз.'п' дд. Воз,\южны IJ .Jp}'I'lIe решеНJlЯ. KOr да D Прямую цепь
реrУ lIJроваН;IЯ I3ВО).Яl'СЯ I\оРРС'I\ТIlРУЮЩ(lе звенья, УЧ1lтывающие
инерШlOНIfU(П) Э.1€"1\1 РО.1 иr те,1И, Напрнмер. дЛЯ АД с {1макс-. =::: 200 ru
ПрJlраЩt'НIlt' частоТЫ t!3 J \ [.1а ее СОСТ3В..'Iяет fIM ",jeC. 1aI{C;:::::; 5 rц!rрад.
C.'1e.10B8Te.1bH{J. f1prl троrЗНIIiI, I\"оrда HJ ll ::::= О, а также Б двнженни За счет
энаЧlIте,lьноii э.1t:I\тrО\Н?Х3fшчеСКОII постоянноЙ Бремени T':JM дажемз.
.fJO П3:1.JенеlIН{> \ r.l.1 8, (на J 2:') Прll13D..1I1Т к фаНТllческому задаНIIЮ
' .. > f<;;".... что Не..1О1I\'Сll1:\Ю
PaC0101pllM 60:Н__';' rю."trооно основные СТРУI{турные схемы прямых
uепеii передачи "llр IЗ:JШОШt'П) ВОЗ..1еЙСТВIIЯ в спстемах с частотно управ.
ляемы",' АД_
Непосредственное упран_,еНllе частuтой напряжения питання.
Структурная схема лря\юii ис'fIIl рсr -.ll1роваНI!Я лрнведена на рис_ 8.5.
В тяrовом режиме сиrна.' и, t(Jзда тся лтr и подается на вход
задающеrо reHeparopa частоты 3/'. преобразующеrо сиrнал и, в после-
довательность импульсов; ЧЭСtuТЗ "Х J1е.J.овзнItЯ 1з пропорпно нз льна
и,_ Эти \lМПУЛЬСЫ поступают на вход СIIСТС).\Ы управления ПЧ (АИ
иди НПЧ). К си,IOВОЙ частн ПЧ По ,ВО:I'JТСЯ иалряжеНllе ЭУ _ На
выходе ПЧ имеем напряжение и.. частоты {,.:
fl_ k'ilkll'HUcil", == k np /U c9
сде k nP1 kзrkпч/Т,н передаточный 1\0ЭффИЦIIСИТ прямой цел Н
реrулироввния частоты {,.; k"r. kпч/ лередаточные коэффициенты
зве'1-:'ев зr н ПЧ по Сllшалу управления_
апряженне и,. Частоты Т.. П<ЩВодитси к обмоткам статора АД,
определяя режим есо работы; при 'том параметр абсолютноrо сколь-
жения устанавливается в соответствии с наrрузкой.
Как ОТмеча.l0СЬ ранее. звенья А Tr зr и ПЧ првктическн безынер-
цнонны по сравнению С АД: '
Т nр , ТАП + Тзr + Тпч,« Т,.,
278
(8.9)
f.ll' T, ." (1 IНK":H.'Ill.I:JH ПОСТОSlНIIЭЯ вре 1ени ..
YIIP;I( IНIO Ю'II' И1Н:t('II\.'IЩН[ На laCl0T f . т пря,,"ю,! Ш ШI пере.1<1чlt
\-11'\\. В'I!I'\ I..'IШ ИН"'Ш" 'r,. :\ Т{. зr н Jчl( о rr Т;Я.' Т НЧJ I10СТОян
III..'jlПII\I 111'011 НИ) ШОВ, Т'\I электром' Ja 1)i управ.lення) при
.\:L ехаНl1ческаи ПОСТОЯlшаи Bpe\lel'lH
В l".IУЧ;Н.' ()!Jлеt: lоч.Ноrо раССМотрения Пе е
(){JXf).lll:,IIJ Y'IIIТI.IВ<I П... IlOtТОЯШlые Bp(::\leH 1 n р ходНых процессов ие
рнс..: Illчеt:I";JI'О У!J'ШН lНШ цепи А т [ X; ВС;;Х ПрОИЗВОДНЫХ характе-.
Л1Т, 3Т 11 I!I! НВ.1ЯЮ1'СIl 11нерuноиными;- Ч. Если ПрIIМЯТЬ. ч.tо
(ШК-:.'1е:щf'С П().1:Пj('РМ:l.зется пrактшtой' 11 еньями nepBoro порядка
XiJp,ll\ 11.'IJIIC ПI'It:СI..;:Оrо уrапнения HMee:r Б Д реализаuии). то ПО.1ИИОМ
АnPl (р/ Tip' + Т;р' + Тnр'Р + 1,
rдt т: Т,НrТЯ Т вч ; T Т .'Tr Т" + т ATrT + т. т . Т
::::::. Т АЛ + 1"-',r + Т НЧI , пч, '3r ПЧ" пр, ==r;
ОДН<lК{J зна4 НI-iЯ Т АН. Тзr и Т пч,. КаК праВИJ10 Не превышают с
TЫ :юлей cel\. уIiдыl. поэтому ПОСТШIННЫ tИ ВремеИIi' при Вто ОЙ Н Т О:
'fьеИ произвuдиых М()ЖНО nренебречь. р ре
В дальнейше),\ для Предварите.1ЬНОЙ качественной оценки систем
с ТОЧI\И зрения nepeXOllHbIX процеССОБ будем оперировать Только [lo
CTOHHHbI 1.I1 времеШi пр" первых ПрОНЗВОДИЫХ характеристических
уравнениях звеньев и НQНТУРОБ. Это допустимо, если заранее извеСТНЫ
ориентировочные значеtlия П{JСТОRtlНЫХ bpemeJ-IИ.
Из анализа (8.9) следует. что реЗI<ое нажатие водителем педали
А ТТ при водит " такой скорости нарастания частоты 1,., которую АД
реализовать не может: при достижеНШI ' . > fSl<.8 злеКТРОДБиrате.'1Ь MO
жет ОПРOl\lIl-lУТЬСЯ. Охват прямон uепи реryЛИрОВ8НИЯ обратно"
свяЗЬЮ по уr..10ВОЙ скорости Ш д всдедс'Твиетоrо, что T nP /« т 3Nt также
Не 1Сключает опасностИ ВОЗНilКновеНllЯ аОЗрlfйиоrо режима.
Для предотвращеНIIЯ <жесткоrо» реж"ма управлення в непь пере-
дачи упраВJIяющеrо воздеЙствия необходимо ввести динамическое
звеНО ДЗ с передаточным К(\ЗФФlluиентом kдз И постоя ИНОЙ временн
ТДЗ;;::;; Т"'М 11.1111 задатч(ш IIнтенснвностн ЗН.
В качестве Прllмера рассмarрИ ' ваРllант, коrд.а в прямую цеп
I'правленпя частОто" {,. вкЛючеНО ДЗ с переходнои характерllСТИКОИ
HllepUlloHHoro звена nepBoro порядка, а момент соПРОl1шления Мс
:s::: ,н Тоrда структурную схе"У (РИС. 8.5), исключая АД, можн
дс;:аВ!lТЬ в форме преобразования Лапласа системой уравнени
U (s) Uc(s); 1, kзrU,(s); 1, kПЧlf,(S).
, 1 + ТдзS
[де и, напряжение на входе Зr; s оператор J\апласа.
Из этой СlIстемы находим
1 kзrk пч , и ( ) (8.10)
(,. (5) f 1 J. Тдз' с S.
'О.' О нrиналу выражеJlНЯ (8.10).
Прllмем ТДЗ О. ЕСЛII переити к р й функuней вида и с (1)
воздеЙствуя на САР единиЧНОИ ступ,вч(;) no / пр!! /...."4>. rJle "4>
1 (/ ф) 11 проднфференuироВав ,. 279
любое вещественное ЧIIСJlО. то ПОЛУчи\{
:,, r ': . ?:i." ': J,,
... tlЮI U . цепи передаЧIl упраВЛЯЮщеrо воз
() деЙствия есТЬ неоБХОДIlмое YCJ10Blte ДЛR
P)I( 8.6 Перс>;:v;ш ая "а : ИСТII- БЫПО.Т1неНIIЯ САР СВОИХ ФУнкциЙ при
1," .дИI{.:ШIIЧet'к r и . Д(ШJIO 1 способе упраВ.,1еНlНJ 113СТОТОЙ
o c( <:M'H'C' О f, - Ннжннii предел Т ДЗ можно найти
. Н2 вход СlIстемы ПОД ПЬ снrн3Л и с (t) Тllпа еДННИЧноrо
If (8 Jt)};I: JlажеНl;е I\OToporo 110 Лапласу 1/5. Нетр}/ДНО ПОК3З8ТЬ ,
(1\3ЧI\3. Р Op llfllH31l вы р ажеНIIЯ (8.10) ЯВ.'1нется решением одно.
ЧТО в этОМ С.J'lучае "
pO:I HOrO ;Iифференu"аJJьноrо уравнен,,"
d",. (11 dt,. (l) О ( 8.11 )
dт----- + т ДЗ dt
пр" начальных ,.слов"ях (,. о, ' ;. (О) kзrkПЧf/({'''Т дз).
ДеjjсrВJпе.1ЫIU. на осНОВЗНlI1I фОрJ\1}/Л преобраЗОВRНIIЯ Лапласа
ПоЧ.'lенное I1зоuрзжеНIf€ (8.11) IIмеет вид
( 1 ) dt,. 1 { (О
-" + ' {,.\S) 5{,.(0)+ (O) + \. ).
Т,ТВ Д3
а с учеТО 1 нача.1ЬНЫХ услпВll1I
( ' I \ 1 kзrkПЧf
5' + slfi.(s)
" Т J,З /,,, т дз
и полностЬЮ совПа;щ т с (8.10) при и, (5) 115. Решая (8.11), полу.
чим
{,. (/) (k ЗI kпч,:{.,,) (1 е t!Тдз);
df,. (/)Id/ [kзтkнч,;({,,,Т ,].з>1 е ttТдз.
Максима,%ное значеllие ПРОllЗВО.1ноЙ df,.Idt при t О
d{,.!d/ 1",,," , k,,,kнч(/({,,,Т дз ).
Нетрудно показать, что
d!,./dt 1",,« (М. MJ!(k;,T,,,) /';M","c/(k"T..).
rде М. крнтический момент АД, k" коэффициент лннейной ап-
прокснмацин момента при работе АД на устойчнвой '!аСТМ механнче-
ской харак.тернстики [СМ (8.78) 11 (8.79)1; /';М. Э " максимаJJЬИЫЙ
избыточныи момент.
Из двух последних уравненнй Т дз kзrkпч,kf,Т,./({,..t..М...,,).
Приведенная ПОстоянная времен" т может изменятьсЯ в широ-
ких преДe.IТах по Мноrим прИчииам и ;' первую очередь ВСJJедствие
280
IIз'I...'IН llIIя наrРУЭfШ lIа ведущее
I<It.lt'tЛ Естl раСС'iитап, ДЗ с
)"1('10'1 маIН'ПШJJJЬНОli наrРУЗI<И.
)'\.у,tlll II{IТСЯ ДЩIЮ.НlЧf:СКII ЕlOl(а
I.II C:III (lОРОЖII(.'I.О ,1 К1Р(}l\lOбн
JIИ: ""1::111 УМ('НЫШПЬ Т Д1. '10 зВено
]13 IIl' 'l").10жет [юспреЛflТС1 B08;JTb
ОЩЮЮЩLШiшltю АД при 113MeHe
111111 Ч:IС(( ;ЫL' Коrда T /O! npIfMf:'T ).JаКСИ"lсUJЬНое ЗШlчеНllе T"'",: I:!"(_ О;:Щ.ако
uo пн Х . ..IY laH); и.. ,lесоо раЗIIО ВыrЮ 1НЯIЬ ПЗ с nере>"одной характе.
rIIL'ЛIIНJII. ПОДО(jН .}J1 nepe 0..1Ho(1 хзраКТf'рllt."Пlке апеРИОДIIЧf'скоrо зВеНа
B. OJ)(Jr(J IIOPSIДl{L! (PIIC. 8.6). У KU"mfJoro начальныЙ УilЗС101\ l\рИВOI 1 U (t)
UIJ(.'CIlf:41I13aeT туебуемую Ii,'1аш-юсть ТРОПШIIЯ Э.'lеКТРо"\обll 1Я И 111 'ш
рt: ОЩ} С O HOH устаJlОВJfвшеЙсS1 скорости на друrую. Нз ОсНоВаюш
C"ljJYI<TypHO" схемы дз (рис. 8.7) Имеем:
т Д3 Т' + т" "" kзrkочlk"Т"J(/I'Д:И,, ,);
Т, Т'Т'; Т"'?? т'; k:H k'k" 1
ЗадаiЧIIК IштtНСIIВНОСПI в наIlбодее ПРОСТО\1 Виде может быть pea.111
зuван как звено, на один нз ВХОДUБ KOToporo flO;tается cllfHaJl и е . а на
друrой Сllrнал U rЙl прОПОРUilОНЫIЬНЫЙ скорости ДВllжения электро
мобнля. Сиrнал и,,) ОТ датчика уr ']ОБОИ СКОрОСТJI ДJ'С Быпо.,lняет родь
устаВl\И, ОТНОСlIте lЫЮ котОроЙ изменяется УровеНЬ сиrщш.а U C1 по.1.
ЕОJ.и\юrо от АТТ" ЗТ (см. рпе. 85). В "ачееТЕе примера на это>! ри
су"ке Л)'IIIПllрноii ЛJlЩlеЙ ПОl\ззаНа цепь передаЧl1 от Д /C На вход
эа..'lаТЧIII\3 IIНтеНСIIВНОСТII ЗИ, IЮТОРЫIУI включен в прямую цеnь nереда-
Чfl упраВ.1f1юшеrо ВОЗ.1еikТВlIЯ. Статическая характеР(lстика TaKoro
ЗJf ПрlIЕе:rена на рис. 8.8. Зa:rатчlt
/ 1\11 IIHTeHCIIBHOCTl1 "lOrYT быть pea
,']1130BaHbI и J.руrш.ш способами.
с.nедует и.\!еТJlТЬ важность ВЫ.
ПО.1нения uепей и звеньев, передаю
ЩIIХ СllrиаJlЫ, ПРОПОРШ10на.1ьные
Ы ДО а зНачИт. 11 СКОрОБН .1.Вliжения
v с МИНII\lаJIЬНЫМIf постоянНы 1И
вре),lени, I;наче будут ухуд.шаться
ДlIна;\шч€ские покаэатещt электро-.
\юбп.1Я. Подробнее ЗИ рассмотрен
B 8.4. .
Краткое рассмотрение ПрЯ\101I
uепи передачи упраВoi1яющеrо В03
У С д.ействия при непосредственном ре..
rУJ1JiроваНIIИ {I_ показывает, что,
ХОТЯ }I нет принuипиальной необхо-.
ДИМОСТИ установки датчиков yr..1{}-
воЙ скорОСТИ АД, такая система
об...18дает серьезными HeДOCTaтJ{a .
определяемыми ТРУДНОСТЬЮ по. ч й
чения требуемыХ показатt'де
из
U Зr1J .I<,..
D
L1. J ."':. .:>ри Шд;,О
"5"
PIIC. t{. . СППII есная x.apal<.Tepll C TIIKa
З<!ДаТ'III!\а IlитеНСИВlI(Х."'ТИ:
J ДОП}'С1о.аеМое 3Н8Чt'ltНе Сf/r1I8.ла и; Прl!
U , 2 ДопускаеМое зи.аqеНllе сиrR8.'1а
и; пр" u. > (' ); :J знаqеине C:;:::lJ
и ы' npl! : II:Л: : } ;:Ie :l зиа
:J,
Рис. 8.7 С"РУЮ) рllВЯ СХЕ''''<! .I.Шrа\-IIJЧl?ctю_
'" , '. 1"0 зВена
" . It 1\ Т. 1 11Е'r>еД"'Т(''IlfJo.j(, fi.ОЭффt!lНl"IIТЫ
11 n<,<::Н'J!П.l..'.... IФ' J('НII
281
Рис 8.9. структурная C!c ./Jrr: a ; g ; : () : I1 "
непосреllствеННО>! Боздеи
ЫХ процеССОБ. Для обеспечении IIрlН:':\IЛt.'МhIХ ПОJ<дЗ8
J{8честВ8 переходн М У необходИМО ВВОДIfТЬ достаточно СJlО>КНые КО
тюеii качества Б c(!C' e. р.
ректпрующие YCTPOJ T 'C e T p B H e свойство сllсте\'! с 1It:'IIOСР ..'.I.СТБ lIIiЫМ У П ра D
'каже'f на харак u Q"'
"! Ана ,из схе"Ы представлеННОII на Рllс 8 5 по-
.!JeHlle)f частотО,., . aHH M сп с бе' управле'illfl частотоЙ. Kor a' Оl-lа
квзывает ЧТО пр
, тся He заВИСИМОСТII ОТ Ю"lента СОПРОТIIВ,'1ения 11 не rf'rУЛ IРует
:д:еф "НlШJfН моЩНОСТII, нет ВОЗ\ЮЖНОСТJt формир.?вать хаРalп'еристи_
} ЯRства предельноЙ 11 частичныХ мищностеи (как ЭТО требуетсSJ
к" IIОСТО В С тпэ с тэп IIмеЮЩII" 3.1ектромашиниыи reHepaTO p) '
наПрЮ.lер. I . .
Т. (:. Пр!-J ее == сопst ста(jИJ]ИЗJIР}I СЯ частота {Ie Jf CKOpO Tb V ЭЛ ктр{}-
моt)н.1Я, а мощность Р13. ' nотреО.1яемая для реаJ1изаuии дан...нон СIЮ
рости, З8ВИСJIТ от ЗflЗ4Е'НJlii lOмента СОПрОТИВ 'IеНlfЯ. Такои способ
Уnр2в,lЕ'НIIЯ Ч2С:ОIоii пре.J.опреJ:еляет необходимость оrраничення мощ.
HOCTII Р''о 1,
УпраБ:"ние частотой f" при непосредственном воздействии на па-
раметр абсо.lютноrо скольжения. Структурная СХб'а прямой цепи
реrрироваНIIЯ Прl!Вед на на рис. 8.9. Сllrнал и" Д.1Я задання опре.
де.1еИНОЙ уr,'0ВОЙ CI:OpOCTII ,\]. формируется звеном А Tr На вход
задаюшеrо reHepaTopa час1ОТЫ СJ{О.,ьмения зr s поступает сиrНал
и, и, и,. [де и, выр"батьшается ФУНКllиональным преобра.
зовзтезе)f ФП обеСП(->ЧiIВ3!ОЩН\1 фОр:\IIIроваНllе зависимости
{.пред. (j,.). ВзаИ Ю.1еЙll B" CIJfH".IOB И,. 11 и. ПОказано На rрафнке,
предcrавленио", lIа рис. 8.Н!
Задающий reHepaTop зr. IC\J, p'JC 8.У) преобразует сиrnал И,
в 11OCJleд0ва;е.,ьиОсТЬ И'ШУЛЫ'ОВ с пропорционапьной и; частотой
с;- ,е 1l0вания {,. В сумматоре частот СЧ ПрОIlСХОДИТ сложение часТОТЫ
этих импу,'ьсов С частотоЙ f' выходных импульсов дус: "
kд,-с",д, rAe k;J."c пере;шточныi, ко"'jкjJНциент дус.
Суммарный СИrиал {, k сч (f' () ПО.1ается на вход системЫ
:ав,,1еэу дЧ (ЛИ или нпч), К СII.10ВОЙ части ПЧ подводится наПрИ-
ие . апряженне на выходе Пч И 1еет частоту
{ I k k .
1. -т;;: сч пч, (kзr,U с + kдус<u д )
I k . I
7;;; зr",счkПЧ'И е + I kдуckсчkПЧJ"lд {.. + f..
,,,
r.цe kcч. kэr. передaro
282 чныe коэффициенты сч н ЗТ..
(8.12)
иl k.1-I1. П JН:'.J.(:П(}IIНЫЙ
II111'IIТ 'НJС:Ш1 ФI1._
В Чf) н.::IН IIJQ' <:IIНISI, KorJJ,,- (Н д ==0,
YI1) I О. .:= IJ. .' ." <. ПР(I 'jТf)\f I1 11111- :::::
':- i IJЛ(J'.I- < '"". 1-.C 11t поддержи-
BiJ ,Ь ОС .=: Ос: '.H,",. ТО АД бу ДЕ:Т раба-
н\сь с ,()\fеllТО\I ,\'1 Iф (,ДА (/14)
Н rlсрехо...ЩЫХ рС:Жlt:\.1зхобра1Н3Я
СБНЗЬ ()б(::СШ: Чllваеl аВТО 131ичес.кое
С41е.iКt:НИС (:(\Or)Ol: ' 1 Н3;"lеН(:: IIЯ частоты dfl./dt за ускореннем рОТора АД,
реа.rШЗУlOlUеrо И.:Н)Ы10ЧНL!Н 'Ю:.1f:'НТ, неоtJход.l{МЫИ J,.1Я раЭfОН3 (тор\юже-
HIIH) двиrаН :IЯ, а Х€:iраКН:рИС1Иh3 ЗВеНа ФJJ.. такова, что Bcer;s.a .\1* <
< .\-1"... ТаЮ1\1 образо\!, рассматрИвае I8Я СХема обеспечивает paf
ту АД на устойчивой ветви 1еХаНН4 сКоЙ характеристик".
ДОСТОИНСТВО\1 рассмаТриваЕ'),юrо способа фОрМJiрОБанJtя Л. является
rлаЕНЫ" обраЗ<J" Еоз>южное,ь 06еепечи,ь уcrОЙЧИЕУЮ работу АД
с вы1окн\1J1 1ниа\шчесI<И ш ПОК8эате.'1ЯМН качества. Уrловая СКОрОС1Ь
ТЭД Н хараитер e IIЗ)I Неиия опре.1е..1ЯЮТСЯ TOJ'lbI{Q моментом conpo-.
7l1В.:lення .J.ВНiК НШО И :lзрамеrрами электромобlf.tlЯ и праК1ИЧесю. не
зависят ст дииа шки звеньев пря юЙ цепи передачи управ.lяющеrо
ВОЗ.lействия. ЧТО Il\teeт lecTO в сИстеме с непосре.з.ственным ре.rулиров&-
ине\1 11.. Недостатки .J.RНИОИ СJlсте).1Ы Необхо..1И ЮСТЬ установкн даТ-
чиков V f лавоЙ СJ<ОРОСТИ АД с лиНейНой характеристикой в широком диа-
пазоне, а ,акже разраБCYfКИ ;J.ЛЯ каждоrо ,ИПа АД функциональных
преобразов"те.тей ФП.. ФОр"нрующнх НeJlннейную зависнмocrь
.). -
Управленне час,отОЙ !,. прн непосредствеином IIOЗдеиствии иа
напряжение и,.. С,рук,урные схемы пря,юii цепя реrуЛНРОЕания " y
ведены на рис. 8.11 '1 8.12. ЕеЛlJ перЕая схе!>!а приroпиа д;lЯ СТПЭ с Э
М. (t)
в ('[1010 (J'H 'rt:Jll>. nap3:\1e-rp afjC:l)
ЛfоТIIОI fI (Ю}.lI u joа.'IИ}! (тр де:ан::тся
ЕЫрL1.r1\t'fIIl ',i
,. == r k \1 f.:r.чkпч; ({) с
,Н
k'НISkJl .,,-_(J}n}.
(8.I:J}
ко,>ффи-
t: 1
Ucмa"
,
I : 2
, '
.
и,
Рис.1:s_IO. Зависи,"юс'IИU' с н и, (f1' i,_
I U .r:Рt:д CJL.I -= 'lиlSпрtд. ttl )/(k)Is;':
у'kсчkПЧt) :t: и i{ll.)"'" '10 "l х
У. f1,.J/(kзrs kсчkпч" :3 U s 111.1
ФЛ.
й и управлении частотоА с обрaтнol
PJIC 8 11 Структ рная схема прямо uеПствеином вoзJеАствН. D кап,....
СВ5Пi...Ю пп \'тлпВОII f'корости при :
С " ' ''.....atop чаС1'оТ; л с...... Р'''. ,м-oI p.opocnI
Эl i <lДl1tUЩIIlI I t. paTup; -.. ,# ..
r". :. '{ТУ ная схе)!з пря,юii цеl1l1 УПР.1В1СI.ШJ 'I.1CT()TOij 11. с об.
р"с. 8.J2. СТР} I .:\ ОЩНОСТII npll неПClсре.JСТБСПIЮ'1 lЗо3.:tСliеТБIIII на ШЩРЯже_
pa Hojj сБязыо по Нllе и 1 .
ан только ПР" наЛ"Ч'III в СТПЭ теП 10элеКТР"чес.
.1юбпrо типа, то втор
I\oro преоБР ЗОВ , а rн Т ' Я'и создается. (\а(\ п для предыдущнх. CJfCTeh l
3а.:!аЮЩIII. с! и. , РЭ \' pcr .
0\1 4 rr 11 поступает на в:\щЫ реrу.lятора < """,, , форм".
3В':шнх'З8ВJlСю.ю('Ть и,* (/,..) в соответстВlШ (' БьюраННЫi\I сочетаНием
IIaH OB \'прав.lеНIIЯ АД. EC.l" в САР (см. рllС 8.11) в качестве ЗУ
пр \rенены. Э.lеl{ТРОХlIмическпе аккуМУ. ЯТОрЫ. то ре} У.ТlIIРование Ha
пря еНIIЯ иl осуществ.т1Яется посре..1СТВОМ ПЧ If CllrHa.п и с Подается
на В'0.1 С,' преобразователя
В (АР (о,. рllС. 8.11) реr)'.l11РУ':ТСЯ частота {.. введен"ем ПОЛожи.
Te.lbHojj o{ipaTHoii СВЯЗ" по yr.l0Bolf СЕОрОСТJI АД ФУНКЦflональный
nреоiiроз.ша1с.1I, ФП. фОР""рj'ет характер"ст"ку {,,,ред. (л.) (см.
рпс ..... Jtll. Т(}.1ы\и в:несто СIIПI8.1Э U;:.\laKC 1\ звену ФП ПОДВОдliТся опора
ное нзпr};жt'НJlt:: ['/1.
Нд ало.( Cllcre\lb! УЛРВВ,1еНIIЯ ПЧ ПD.:\ается СIlrнад {" пропорuио-
НЗ.lьнЫII C\':\l\le Itз)iC. I)('ННCJrl частоть, вращеНIIЯ ротора '* 11 задаваемой
П8р[j tеrрIIЧ CJ I1 час.тоты j. Чзстотэ 11> Быходноrо напряжения ПЧ
оnре.\е.l11еlСЯ 18.12) 11 11,.1"31 Прll заМене в (8.13) и с на и о .
..1аинь\ij СnОt:об rеrу.lllрОБJ.НIIЯ Ч8СТОТЫ Л. имеет все отмеченные
выше преllчушеств<.1 Н. l\рИ\iI? Toro. BbIr().1Ho от Лllчается от предыдущих
сНсте.\! ВОЗ:'lЮЖНОСТЫ-1) П0.1 Ч('IННj НЕш60.16ШНХ значениЙ I{ОЭФФПЦflента
?lЮЩНОСТII 11 neperpY::OGHIHi Сfю(.,f.i!(j('ТII Э..lектродвнrате.пеii 80 всем дна.
паЗ0не IIЗ 1енеНIIЯ Ч8('ПЛЫ j, . в T(j.:-.i '-iJf(':)(' 11 на частичных мощностях.
Этв ВОЗ IOЖНОСТЬ опреде.1ЯЕ:101 Te'l, что абсолютное скольженне fs.. за.
дается пара!\lетричеСКII Il H ll\lH:T неl1uсредственноЙ связи с орrэном
УПраВ 'Iения ВОДИТЕ1Я Э.1eJ.;:трочобll. (5I
В САР (рис. 8.12) частив 1,- НВ.1 ется ФУНКЦIlей ОТl(лонеНlIЯ моЩ-
ности Р(д. от заданно[о ЗII8чеIllIЯ СJffИ3.'1Ы. пропорционаJIьные Ha
nряжению и, и С)""\lарнич)' акПlВЩ"'У току тJ" всех электро'
двиrатеneй, поступают на вхо.:! даРшка 'lOщности ДМ. Сиrналы Им II
и, сравниваются lIа входе за;шющеrо [енератора частотЫ З[,
nреобразующеrо их разность (и ) в последовательность импульсов
с частотон с. едования f" ПРОПорционаJIЬНОЙ и'. Сиrнал { пода.
ется На вход систе>,\ы уn ав.lеНIIЯ ПЧ. Частота вы;одноrо напр'нжения
пч f,. (Щ,.) kПЧfkзrИ,.
Так как выходной сиrнад дм
и. kдмт.р,д kдмткР,д..Р,д. kдмР,д.,
284
' : .. ;] ::;CJ q ':
", ;"",-:" " ";>, f'
L :'!, t"" 1 I .5 ,
Т y s
I -'
Рис. 8. JЗ. Llруктурная схема ПРЯ"IOИ цеПll
воздеЙСТБIfЯ пр" nepeME'IIHOII уrJ1()войе т{,Пt Б.'Iяющеro
rде '/Д 1 =:::: kд.'I,;ткРlд.tl; k дм передаточный КО эфф
?lюЩНОСТlf. ТО ициент даТЧика
f,. * kп,,,kзr(U kдмРо..). (8.14)
Сl\ольженп€ АД в этой системе устанав.rшвается в СО
rрузкой электродвиrате..1Я, ОТБеТСТВlIl1 с НЗ-
Сuотношение Me y Постоянной времени прямой цепи nередаЧII
управляющеrо воздеИСТБИЯ и электромеханической постоянной Вре-
мен" АД определяется неравенством (8,9), Позтому Д-'я соrлаСОБаШIЯ
Тпр! 11 Т:"М В прямую цепь необходимо ВВОДИТЬ ДИнамическое ЗВ€'fЮ
показанное на CX Me рис, 8.12 пунктиром. Управление Частотой fo:
в рассмзтрllваемои: системе обе.с.ПеЧивает работу На уr.тойчивоi'l ветвн
механ" ',ескоJl характеРИСТIIIШ АД.
CIICTe\fbI автоматическоrо реrулирован"я (рис. 8.12), а также "р"
наЮ"/1II1 cr (см. рис. 8.11) работают при OJ, '""н' Коrда требуетс"
обесп€'(ПlТЬ реЖIIМ напБО.J1ьшей ЭКОНОМИЧНОСТИ две На частичных МОЩ
lIOСТЯХ, Что соответствует 0)1' ""= \'зr, примеияют схем}/, ПредстаВ,'lен
ную на рис. 8.13. Здесь ППТ педаль подач" топ.,,,ва ДВС; ФП,
ФУНКШlOнально преобразовательное звено, ф:Jр,шрующее >apaKTe
РIIСТlII\У наибольшей экономичности, т. е. зависимость РДВL ((IIДDL)
пр" ,I8КСlIмальных значеннях КПД. ФУНКUIIЮ задающеrо сиr"а,.,а
ВЬНIO 1НЯет ИЗО Разностный СlIсна)] из Им подается либо иа ВХОД
РЭJ' (см. рис. 8.11), лпбо на вход зr (см. р"с. 8.1:).
Анализируя структурные схемы прямых цепеи передачи упр в
ляЮщеrо воздействия и вар"анты частопооrо управления АД, можн
предваРllтельно обосновать выбор способа реrУЛdрВ 'f;k C MH
осущеСТВIIТЬ переход к построению контуров и б
Приведенные структурные схемы не охвm-ывают Bcero миоrоо ра-
зия возможных схемных решений прямых цепей передачи управ. я.
. . Р а !ет р ы силовоrо электрОО"О-
ющеro воздействия от ВОДIIтеля на па , жет быть при-
РУДОвания СТПЭ. Однако любая нз частных cx; M 9, 8.1I 8.13,
Ведена к одной JJЗ схем. показанИЫХ на рис. - t .
ИЛИ" Их комбинациИ. асннхрониых 9JleKTpD-
Структурные схемы контура реrУЛИРОВ:Н: ження. ПреимущеСl па
двиrателей в режиме электрнческоrо т р
285
САР с Oi)PHTIIOij СПЯЗЫо по yr
,1l0IЗОI! ОШрОСПl АД 11 парамет
plltlE'CI\.11:\1 З .J.Шll1еj\1 С]\J),'JЬЖе_
Ш))! обус.1UI] 1I1В3ЮТ преЦIJОЧ
ТIIlе.1ЫIOС1Ъ IIХ ПРll1\I€НеНllя
II€ ТО,'1Ы\(I n THrOBOI\1 PC;'I(JIMe
НО " В peJf<.IIMe элеКТРJlческоr
10Р:\Ю}l,еНlIЯ.
На pllC 8. J.J предстаВ"ена
СТР}'JtТУРН8Я схеМа НОНТУра
реrУЛllропання АД, осу-
ществ.rlЯющеrо оrрЭНllчеНне в
ре.н..II:l.I€ торможения ПОтреб
ляе\юi'l ОТ Э ' активно" мощ-
НОСТ" I OI. В данной схеме
сумматор частот работает в
реЖlIме ВЫЧIIТ8Н1IЯ f з :::;::::: {' ,:.
обеспеЧlIвая выполнение уело.
BII" (4.86). Задающнй reHepa-
тор частоТЫ СJ{ольжеНIIЯ зr s
задает параметр абсоюarноrо
скольжения в функuии Отк"О-
и 6х неНпЯ активной составляющеfl
тока I?-1Yi1 оТ выбрзнноrо ЗНа-
чеНIIЯ ТОК lЭУа измеряется
даТЧIIКОМ активноrо ТОКа ДТ..
С,lrнал и Д . Т при определен-
ном напряжеиии ПРОПОРU IIО -
Н3.'1еН активноЙ МОЩНОСТИ
Р:жп, потребляемой тормоз-
lhI\1 резистором от энерrоус-
13НОШ{ll
Частота f nр()ПОрШlOн;) ы-r 1 I'Ч}, ". 1. е Прl1 возрастанИИ входНО.
ro 'ТОКа уве,,'1ИЧJшаетс.:н fiap(j:\: rp arJ(:O:IfOTHOro СКО.1ьжения, Ч70 прИ80
ДИТ к nерераСllределению \1ОшНf)сrа P/ . Ш)I.1.еляе",юi1 в ТОРМОЗНЫХ ре-
зисторах, а именно к У:I.1I?НЫlIeJНIЮ P 1U IJ \'ве.1I1чеНJlЮ моЩНОСТИ Р.\м,
rеllерируемой АМ \см. Н.87)1. Поз.iому О!(Ilовременно с реrулирова-
нием мощности АЛ'1 оrраНJ.lчнва ТОI КТIШШНI МОЩНОСТЬ, потребляемая
от ЗУ. Д,"Я бо.,ее точноrо nод:\t'ржани" соотношения у\:азаI!НЫХ
МОЩНО Й сиrнал ДТ. подаетс" На зr, через усилитель у, выпал-
ненныи в виде сумматора двух С'''.налов: U д Т И опорноrо и. от \jСТО Ч -
иика реrУЛИруемоrо наПряжения ИРН. . Здесь и, ky(U'.T и.).
rде k. козффициент усилеl!Ня. Если U < и то U о и от-
рицателЬНQе Сf{о ']ьжеИие АМ задается ЛИ коrдаО'ТОI< /э;в ДОСТIfr ает
ачения, При котором ид-т становится большеи (рис. 8.15). Что-
ы ИСПОльзовать рассмотренную схему (см рис. 8.14) в режиме
::перативноrо ТОРможения, пол"рн сть си налов- и. и и,.т нзме-
U :> и на nРОТИВОПОМжную и напряжение V (и .Т и.) прН
" ,.Т (рис. 8.16)_ . ·
286
, иаЯ схем» KOflTypa pery-
PIIC. 8.14. t.:Tp}'KT)P .. М:3ШШ'lЫ В режиме ре.
лИрОВВtJ1lЯ аСJfНХРОНН{Ш обрэПiОЙ связью
ЗI!СТОр1l0 r о TOPMO H I<;:
r р тормозноА ре311ПОР
U S
PIIC S.J5. Ста7I14еСI\(!Я
Х8r.1IпеРИПНК8 усн:т-
те.'IЯ Б реЖlIме рс;тс.
тоrlЮПI ТОР).lOжеН1JЯ
acHHXPOflffOii \I611111H1.o1
PII"::. 8.lti СТ<!Пl'lес.
I,ая :\Jp,O,TCPIICТII'
I{<: \"rJ\.!I:JС.'JЯ 13 ре.
лщ':' "I:"К)'J1еf)lП 118.
illl[., f )р'Ф,..кt'iIlfЯ
tI':: 1.IЧ"'НЩШ "'lаШ11
Щ;J
Ч ](:т()та RЫ;\ОIlпоrо напряжения ПЧ
I
I = -== -...т,-: kсч/":IIЧf tk д :.'( (I}n kЗ,. U ) ==:
I I kсчkПЧlkд ({t)Jl I I k'ir kсчkпч,u ==:: ,* fs.; (К15)
111 111
'\. == +kзr kсчkrIЧfk'У (kn-r/ЗУ", И(}).
"
в С..1уча перепада СЧ из реЖН?lI8 I3hIЧllПШИЯ в реЖl1М сум:",шров.ания
Ч3t 101 f 11 '. контур осущееrвлиет реrУлирошшие тока (II"Ш :\ЮЩНQ(:l j).
110 I РС()}lиемой ОТ ЗУ йСМНХрОIIНЫМ леКТрОIlвиrате.1е\1 в тяrово'-1 ре-
ikIl\It:
В сТflЭ t: cr. flЧfП 11 eMK()CHJbIM фl1/JЬТрОМ На входе I!нверroра
МОl'ю-ю [lОЮЮС1ЪЮ ИСКЛЮЧИТЬ nотреблеlше активноЙ МОШНОС1И от ЭУ
в реЖ" 1е rt:HeparopHoru ruрможеНIIЯ АМ. еСЛИ использовать особен-
НОСТЬ ПЧПТ с eMKOCrHbIM фИJ1ЫрОМ выполнять В этом режиме ФУНК
ЦНЮ комПеНС8ЩIII Рt81\ПI ВlЮЙ энерпш тормозяшейся АМ за счет дo
ПШlIште.f1ЫIЫХ КОт ур'т ..1:НI Н' :-Ш IЫI<.ШfllЯ: через диоды и 1"11 ристоры АИ
межд\ фCJЗ<1\1I\ А,\\ 11 чt:!)t3 (:' iЮ'l.:fJIЫЙ фl:IЬТр на входе ДИ Данный
CIIIII..{); I fl('1l0Ш1Н 11:1 ЯUJltlНIl1 С3!\IUБозбуждеННft Af',\, в чаСТНОСТlI с OOM()
ШI>ItI L{lllщеИС8'IOJJOВ, изВеtПlOrо ИЗ ПрННUипа работы дм в реЖJlме
KOH,J, llcaTopHoro J1ЛИ коНltенсаТОрНо рекупераТИБиоrо 10р1oi1ОжеНIIЯ.
Струк,урная схема контура реlу.оирования АМ, в котором параметр
зi)СО:lютноrо скольжения Itзменяется в функиии отклонения нзпряже
НIIЯ II 1J1 маrиитиоrо потока АЛ\ от З8даниоro значения, привелена
на pllC. 8.171211 Напряжение и, определяется ие возбужденнем cr,
а скольжеНIIеr-.1 А М
Прll Н3Ж8111Н педали А TiV1
су М ШТ()Р частоТ переВОДIlТСЯ
13 pe.ihll 1 ВЫЧIlтаНIIЯ, а Бозбуж
денне cr \:нижается до минн-
МУМ8. lIИт€НСIIВНОСТЬ TOpMO
жеНIIЯ опреД€JlЯется задаю
ЩIНl ('lIrНЗJIOМ и т : прН ув€.']и
чеЮIII и т параметр ',. возрас.
Тает. СIII'НЗJlЫ датчиков нзпрЯ
жеНlI я дн 11 мзrНIIтиоrО пОТа.
I{a дп аСJIНХРОННОЙ маШ(lНЫ
через ФУНКШlOнальный преоб
разователь ФП (., обус.1ОВЛН
вающиЙ определенную ЗаВИ
СИМОСтl) \Iежду наnряжение J
U 1 . JI частотоЙ fl., поступают
На Э.lе;\lент сравнения навстре-
чу с"rналу и т . При переходе к
тормозному режнму и, О,
частота f . и момент МН МИ
нимальны. Увелнчение уrла
е т ПРIlВОДНТ к возрастанню и"
(8.Н»
Ф
р 17 Структурная схема контура pery
НС. .ни асИНХрОНJЮЙ машИНЫ u режиме ре--
nИРОВ lOrо торможениЯ (' управлением пара-
ЗИстОР мnрОМ абсолютиоrа скольженtl Я
281
НЬШ (>ТСЯ Коr-1З 1, спНЮВПТСЯ равным НУлю, ст
'. . [1,.. а тт, /, , :п ттН'.lS1 В С .э оr ;\IO'IC'HT<.I I-I€i\lеНJ!.е ВЬЩРям.
VТСf'I\аетсЯ .1по а\1I и Р оnре..1f',']яеп.:я ЭДL Е] aCIIIH.pOI-JНОIJ l\131l11IHbl.
леllноrо налрfl.iМ'НlIЯ р t1 'СЕнваетсн в ТОР!\I03НЫХ реЗlIстора.\ Тр
Активная мощность '\' ! рка,,\тнрует между фзза 1П АМ через EeHTH.'I
а реЗКТflВН8Я з ерfJlЯ Ц!
AlIlf е 1IЮСТНЫИ фJfЛЬТР яФ т торМоЗНУЮ lОЩНО(ТЬ 11, С.flеДUEзатt:'ЛЬно
ЗНЗЧel-ш е и'l ОПi:: е c.rш прп U-r === const rорМU3НОЙ эффею УМень:
и 1 11 U d . Де В ;tiИе'иl (ПЛII U d ) rоже уменьшаеТСI ' ЧТО nРНВ0ДНТ
шается. то Р об атноЙ СDЯЗJl UФП: СllrШЫI и 1 11 Пс]РЭ!\IЕТ[J f'i'*
Н СНJlжеНlIЮ сиrн.ала р я чтобы HanpS1}J(eHIIE' и 1 дос I ИJ'JIO npe)t..He
возрастают до Т Ю , в r заданноЙ веJJJIЧ1JIЮЛ и с с 10чrЮСlью
то значения. о J C О а С д yro]"j С1.0РОНЬ!, еСлll Р ,\Лl Прll данных Щ]_
110 стаТIIЗJ\JЗ Р t €rJofJЯ:Ь;СI;Т Р:: то и 1 наЧlIнает уnе.:Ш4I1ВаТЬСS:l. ОДнако
чеНJlЯХ и] 11 S_ пре ,'c-rЗНОВ7еННОfО i\18J\СJJМаЛьноrо ЗНJч.еНIIЯ
южет N p eBbICHTb.J. '
не: . , ВТ обеспеЧlfвае1' Пр8lПIIч.еСIП 1 lезынерIllЮННОt' СЮlжеНИе
:; ;: коль еНIIЯ дО НУЛЯ 11, следовзтe.rJЪНО. пзвряжеНIIЯ U d ДО
n еде!1яемоrо напряжение)1 U r
МИНН tу)fЗ, О и ,. ЖНО рt:fУЛllрОвать ypOEIНH нзпрЯХ\eJ-НJЯ U 1 . ====
J13 ! t еняя j\f H : IIOfO потока Ф д . == СОП . дЛЯ реализации частич_
соП' ,ИИ . АМ
IIЫХ 11 предельно;'! ТОРМОЗНЫХ ;\зр8J\терIlСТIII\ .
Частоп' напряжения ПllТ8ШfЯ АЛ\ МОЖНU вычltсJШть ПО ФОРМуле
(8.15), ес.IП; за:неНIIТЬ и. иа ит, а пара:\IСТр аБСОJIЮТНОfО С]{ОЛьжения
no формуле
{, kзrДсчkпч,(u, kфпukднV]), (8.17)
rде kфпи пере..1В10tIНЫЙ I\ОЭффllUllенТ ФПИ.
Выбор параметрО8 контура реrулироваиия частоты АД С обратиой
.t:Вязью по vr..'iОВОЙ O.OpOOII 11 IIрlfнудите..'1ЬНЫМ заданием скольжения.
... ОтмеЧf>НШ.dt РШ-Jt't' IIреl1 IУШ('\.'JВJ. способ2 реrУЛlJровання частоты /1.
с обраТНОlJ СВНзыr, fI(} -I :Юf;.сЩ C;\IJr"c ТН (".з 11 ЛРНнУДlIтельным заданием
napa JeTpa аБСО,l!ОlНU[О l'1\Р.1! /t\t'НШ-J ре3:JIl3УЮТСЯ TO lЬKO прн высокой
ТОЧНОСПI З3.1аНШl '.., 1I:-!\!еr)\.'ш! 1>1" 11 :Jw1fсбраllческоrо суммирования
,. и { .. npll..\leHeHl1e зна ']urОВЫ\ lTrui'l(:TB для Iшнтура реrулирова.
НJH! частотЫ АД непе.lf>ссюбразно, Н-Ш 1{3K их поrрешности ()ЛIl3КИ к
I1змерR€'МЫ.м J{ CYMNlJpYt' 1bI!\1 Вt'lJИЧlIна;\I Деiit"ТВllТельно, Ч8t:тQТЗ Вра-
щения Р010ра С}'м!'.-шруеll'}j l'. чаСТО'JlАI СhО:IЫ-hеНIIЯ, ti.D"lорая дОХОДIlТ ДО
ДО.l€'И npOUeHTa от перноЙ. ПOJрt'IJ!IЮСТЬ IIЗМереНIJЙ ДУС в 1 2 o
мuжет ПрИвестн 1{ H3Mf'fleHIHO ре,нпш АД Например, eC.nll задан
ПВI'8Метр абсОЛютНоrо CKU.rlb>heHHH {,. == 0.04, а измеренная I.ШСТОТ
вращеиия {. 4,0, то пр" ПоrреuнlOСШ Д 'C МИИУС I % асинхронныИ
ектродвиr тель вместо ДВl1rате.1ЬИоrо режима С 1,. {. + {,.
4,04 переидеТВрежим свободиоrо выбеrа С 1,. 4,0, т. е. частота
1,. будет равна чаСтоте врашеllllЯ ротора t а ФЩ{Тllчес/{ое зиачеиие
= OТЫ СКольжения станет равиым нулю. Е II! отрицательная потреШ'
ьДУС по модулю больше задаиноrо параметра абсолютноrо СКОЛЬ
Ж;И" фа я, дд ВМесто дв"rате.1ьноrо режи ;а переЙдет n rенераторнЫЙ,
"", ктичесКИ значеиие частоты 1" будет отриuательным. Исходя из
288
\:1... HailIНJI0, I H\.., УЗ.7IЬ] "'OHTY
p 1 p4..'I-у.lllрОlJLII!IJf1 Ч lсТurы АД
l\ш...J {'. ('Ч. 11('О(IЛI.ЦII () J:lbI
llu:IllJП L п 1.II:lL' ;Ш,,"Крt'l ВЫ);
уt..,.рuпCl U, I ф IIhllIHIHi:"1':II,HbJe
нреuGраЗUlШ I е:JИ 11 :i ЩШОЩl-tе
reIlf..' .J<I10PI>! 'liIC'lfJILJ n ПИде
]1111 1"l't'III"-,Шi1;I()) IJBbIx П;IИ
;JII,I.I()III ...ll1l.iЧ,l'IIIЫ),. Ilpl! 1I0
,!0(,1I0\1 11t"lю.IН I1IJII Y:i!1Un I]a
ViH.It'1 ры 1. , ' . [""о IlрОllfJlJ[ЩО
Н<I,1НIЫ \I:H::10Тi,H,'i С':I ДI)Е<'IНIНI
11,\11, .llA'U13 соиrвеТСТl3УЮЩIIХ 81
(:11111;1:100. '/
0;111:.11\0 .l.tIlC1\pe-f1юе СУММИ I
1111(1.::11111(.' j ПУХ раВlIомерных
JlOС:It':Lошпt-,'jЫЮС"II.:I V ' НМПУ.1Ь е)
(tШ еуш.С-Сl Веlll1О р<:!3.!шчныx i _
ч:IC....'ul 1И..lзывае-. нарушеНliе
rаШIU\lерНUСТlI UlедuВання Bbl
хи.IНЫ.\. ll\шу.1ЬСОП СЧ, llOДВо Рис. 8.18.
ДН:\lЫХ к сltсте),1е упраВдеНilЯ
ПЧ, Этот недостаТОh опреде
JlнетсЯ те". tl10 между IIМnУЛЬ
С3:\1I1 част()l'Ы f через nрО 1е-
>КУ'""" вре"ен" I kсчkПЧI/f,
nОНВ.1НЮТСЯ имлу.1ЬСЫ Частоты fs.
li:tз.аI-lНаS1 нестабl1,']ЬНОСТЬ обусловливает иеравенство JlнтерваЛО8
npIlBUltH/\10CTII UТ..1е.rlЬНЫ:Х веНТН.чеЙ пчпт ИЛll nолуперио.дов Bыoд
иоrО напряжения НNЧ. НеравеНС1ВО интеРВ8.fJОВ ПрОБОДИМОСТIt BЫ
зЫвзет уве.1J1чеНJlе тока, lюторЬ!ii должеи быть скоммутироваи при nе-
реК.'1ючеШ1ll веНТIl.lеЙ аВТОНО!lшоrо 11нвертора, что может привести
к I?ro оflроIш,J.ыаншоo Неравенство полуперllОДОВ ВЫХОДНОro напряже-
JlНН Еь!зыает поЯвление постояииой состаВJJяюшей или субrармони-
ЧI?СIШХ состаВ.1ЯЮЩIIХ, ЯБ.1JЯЮЩIIХСЯ причиной уве.lllчения потерь
АД, У\l€lIьшеНIIЯ ero вращающеrо момента 11 снижеНIIЯ запаса ус1'ой-
ЧIIВОСТlI, что особенно важно в интервале частот {.. > flu.,
В СВЯЗII С IIЗ.10жеНны" рассмотрим работу дискретноrо СЧ ДЛЯ оп
pe: e.leHII я степеН1I неравномерности Bpe!\1eHHbJX интервалов следова
ННН выходных импульсов и ее завИсимостИ от парамеТР08 CYM?lIa1'Opa
частоты
В общем сл}'чае на входЫ СЧ от двух источников. посту аЮ1' HM Y.%
сЫ С разтlЧНЫМИ частarамН С,1едовання f (большен {6 и меньшеи (м).
прн ОДНовре lеНИОМ поступленИИ импульсов на оба входа ОДИИ ! них
задеРЖивается с помощью мультивибратора (М3) на время 1мз ./ю.
rде fмз Частота М3 Поэтому минимальное вреМЯ между двумя
. С . t t МаксимальнЫЙ интервал
Выходными IIМПУ,1Ьсамн Ч мии ..МЗi 8'18). Частота {М3
между выходными импульсами /М'Ц Ч6 (рис. . . f
ДОЛЖНа быть выше МaI<снмальноrо ЗНЗI...еНIIЯ бо.пьшеи частотЫ б.Nакс
289'
о)
.L l t lJ I II I l.LU
БJ t
.L.
д) LlLj
l U 11\ I I .! 1.111 ! 1\ \..l
2) .tMS t
I I I I
.
1b}tJ
1 .J I
T
i i"",
Диаrрsмма работы сумматора час-
тот:
O;Ы f cg o п::g "C bl x J b ) :
сов Ч<JС"'IОТЫ fs, в пос.;rеДОБ13.тепьнCJСТЬ BblJ.O)Uibl1t
д ! У Ь Ji д ; : ст еэ B 1 9x 'l: cg;
1> су:,.,,,,аторе при kсч"", 1'1' kсч == 1'.. kсч>= .!.
10 4 15
., е J3 ..1В3 С .1I1IПНlI 1 р2ЗЭ, чтобы IIСi\..lЮЧJlТь nРОП}'Сkll и
по ;P2.IIH€B М: НI-;ретНblХ Iшнстрyr-i:UttЯS. С}"М:\li:ПОР.ОD частот f()'I'>J<I"e :-
..Ь B.o KrU, {ОМИИ 50 100 ru. '.\13 50 ЮО ,.rll. OTCIO а
8 - 1 rhrI 1 НТ иер."НЗНD:\lер}юстп вrеменных IНперва 1()В ,д
БJI "'НО что IfOЭ'+"i)IШ 1 е .. '. (ле.
:ан я Н:\1ПV,1ЬСОВ сумматора часТLlТЫ . МИ,"';: f.. нщ з.аВIJСНт От fб
;0 n 11 !f,v,:'I'.C ::::::: 10 I rll. {м.\ === 50 l\rll Н;зХО....НТI.:SI в пре.'lе.п.ах 0"1 IОЗ
t Д ilЭЖlIваНffR ЭТаН нераВIIОi\lерНОСТII [з С 1 ПРОJ13ВОДПтся Д
:;0 . .1. cr 1 Б Jlkсч раз (1/kсч lIе.lОе ЧIIС:IO) е
.lен ес % де.1е ня частоты JlhfПу.llЬСЫ LJaCTOTbI '1", на ВLIХОде CYMMaTo
а всеr...1Э располаrаются ВНУТР" I1нтервалов между lIмпУЛЬСC:li\111 {{aCTo
fЬf fб С перllОДО 1 '2 ==' и{м, В сч с целеНflе 1 Ч:Н":ТОТЫ в IIHTepBaJI lI-J('Жду
выхо..:щы т Ш,ШУ.'1ЬС8МII может попасТь раЗ.1"шчиое, опшчающееся
на е..1I1НИU\' I\:о.7JlчеСТБО пмпу.1ЬСОD Ч )СтОТЫ ft.1' ТШ< r"al\ двсliретныIe
деЛfте,lJl Q3CTOTbJ о\.:'нованЫ 113 счете 1I!l1Л}'ЛЬСОВ При J/k сч 2
вре.\fЯ lеж.JУ д.БУ Ш ВЫХОДНЫ-'JI JJ:\НI}'ilbca 11I СЧ раВНО а. r 1fеБР3I1чеСI\ОЙ
c,').i 1e uе:юrо Чllсла IJре).,еНIiЫХ шпеРВ:JЛОВ (1 === IIfб 11 СЛучаiiНОil
Бе.7НЧIIНЫ /11 < 1]_ ОЧf'I3Н..1но, ЧТО i1t:::::::: О. еСЛIJ r IIМЛУЛЬС часто1'Ь[
fM не ЯБ,1ЯеТсЯ переf\лючаЮЩIВl для де.1I1теля_ l\о.ТШчес1'ВО IIHTep
валов .!ежду переключеНIIЯМII де.ll1те,'lЯ определяется ОТНошеНИем
12 '[kctJ. (11 + 12)1. Тю{ КШ{ f8I{СП I8..1ыюе IJ ,,\-IlIНJfмальное время Между
БыодныынI Н 1Пу.1ЬСЗ!iШ СУ 06УС,10В,1ено uелыIM ЧIlСJ]ОМ lIHTepB3JJOB 11'
то
I""' I ' 1, +.1 .] 1 . I I + д ] (818)
., ('. 1,' k"ч (f"По + 1) k сч 1 { ; .
I...",, r . 1, .1> 1 11 ' 1 д. ] ( 8 .19)
!. ('" 1,' (сч '. I (fмlfo + 1) k сч - fб'
[де .1] 11 !J 2 с.:J.'Л3t"юе 1I ВыtJIпаемое для получения uелоrо ЧИСJJа
в HBaдpaTHЫ снос'"ах; .\, +- <\.. 1.
11з (8.18) 11 (8./<1) ""!,,"О ('Пе.1аТЬ ВЫВОД, ЧТО IIlIтервалы слеДования
и:r.шу. ьсов На 13ыluдt:' С4 ).ю!'у-т ОТ1IJЧ:НЬСЯ Не более чем на время
t"щF;.С t MHH === 11 ::;.::: 1 {,..
'6' rll
100
БОа
1000
5000, 10 000 I
200
f M , flJ
' ;:
I '. II
I 1.511
I I З3
1:30
I 1,33
1,33
I 1,33
1,33
50
75
50
100
50
100
50
100
ТаБJ1Нl!В 8.1
Ilpll cy
'1. I '1..
1,20 1 1,10
1.25 1,11
1,142 I 1,072
1.077
1,142 I 1.067
1.142 1,072
1,142 I 1,067
1,142 1,067
R Ta "! R.I ПрllвсЛ,еllЫ ЗНЗЧЕ'IШЯ КQЭффНUН€tIТЗ неравнщ.'€r НttС Тl-I
вr i\,.1е'IIIЫ;\ II н п'рва,10В (".'lеДUl\Ш-lllЯ IIМПУЛЬСОВ СЧ ДЛЯ раз.1ИЧIlЫ\
К()'jффI11Шt'НТО13 пPI, rаСС'ШТШltlые ПО (1-). J8) 11 (8.19)
II"'J lа(,:1ИНЫ с.lе-.1Ует, Чl() пр" '(Л > 5 КО?lФt I1llнент S практнч.еСЮI
заПII("Н I ТО:IЫ<О ('1 lI('р(' шт()чноrо I{ОЭффlli1Иент<'I СУ"lМаторз и 'Be.li1-
ЧIllМРIСЯ с PO 10\I kс'Ч
.тt".1 1 lIallf,(J let' IЮJШОJ"() IIспo.rlЬ30ВЗНlВI cH..10BOru Э,1€ктроо60Р\,.J.ова
IIIIЯ стrlЭ неuбходимо, QTOf)bl IlНфОРi\.jаlI.lНl о Ч<'lСl01е С1{().lьженнs} IlрН
t'YTCIBOU8JJa В I{ЗЖДО(l..1 lю.лУllеРl10де nbl:\o:11I0ro lIЗllрюкеНllя ПЧ В 11110\1
с.1J.учае АД работает в рt.'ЗI\ОII('р<..\;еШIO\1 p il\II\le: ОАПН по,'уперпод, Iшr
да IIМПУЛ! С { Il'1ееl \leCTO. 1I<I(lP"'l('1"'I n 'ПIТОВО\.l реЖll11е; друrоЙ по
JIУЩ"РНII.L, I\оr:ш Н\IIIУ1ЬС (. ОН:УП'lвуеl. 11зпрю.iер в режиме выбеrа
11111111,1 1IIIt11IJP\I<11lIlFl О П:(),lЬzl\t:'III-!И npIlC)"TCTEOBaJJa в l\аЖДО\1 перио-
д,- 1\..1 "11111) наllрИЖСШJ'fI АЛ, Itd kf\iKlI..bIe lI(kС'llt'ПЧ/) I IIмпу.1ЬСОВ
11;1("1011.1 {о 10 11811110\1 С:IУЧЩ ЦЗt:l01Ы ;/(kсчk n41 )1 до."жен прJlХОДJIТЬСЯ
Х("Н fir.1 {'.31111 Н\Шj"lЫ' 11 1("1(l1J.! f.,. 3.1(:.>(:1> f,,(kсчkпч,). Т е
, I
, (tJl{ll/clI'I,I 1
(8.201
СООТВe'fеrвеино неоБХОДII:\ЮС1 ь Н3.lIIЧIlЯ ХОТЯ бы ОДноrо IIмпу.rlьса
/ в ПО:lупериоде 1I3ПРЯЖ€I-IIIЯ ПЧ rребуt.'( ВЫПОЛнения УСЛОВIIЯ
11.:;;, 1
I :'?" 'lf2kсчkПЧf) I
Если ш..шульс частоты '!О ПрИлОа.ится на N полупериодов чаСl0ТЫ
{.. то 18.21) принимает вид
"
Т
(8.21)
1
11I(2k с "k пч ,) 11 N
И 11I
l t
N 1/(2kсчkПЧi) 1 "
(8.22)
Так как
(8.23)
fIf. (1 5)/5,
ТО из (8.22) " (8.23) найдем
1 l ,
N 1/(2k сч k"Чi) l .
Для N 1 (8.24) преобразуется в выражение
I I .
I 1/(2kсчkПЧi) I
(8.24)
(8.25)
откуда
kсч sf(2kпЧJ)'
1 '(k k ) единИчных импульсов
!lрп Пl..фазном выходе ПЧ нз ;в :O;Horo напряжения. Turдa
частот f " {. форм"руется т. период
(8.26) зап"шется в в"де k (8.27)
kсч s/(2m. пч,).
яется и"формаUl!Я о СКOJIьженИИ
ECJ!!! условне (8.27) не ВЫПОЛII быт в пеР"Оll ах Н8пряжеиня и,
в отдельных полупеrИОll.ах, .а может . 291
(8.26)
10'
т . (' 111 ПРf'..'lПО'ЮЖIIТЬ, ЧТО [3 lI('rlllt)..1 ч ктотыl
Y.1eT otcy-тсrI3(l .1тыlп ;I.:>сc L: ..l'"'"ТОТЫ { , то ВНУТРIl 3'.01.0 Ill'IЩU..:J,.1 !'щ
') 1I leer \lfCTO () II { IЮ..'lОА p;:)t,::rlpe.J,e,l)It:'TCH IIt?РДШ(J\IС.'РПll . l():IУII'"'РIIUД,
те.1ЫЮС1Ъ (I.l п. r , t.о.,ЫН'НllfI. \ Вt.\I'JIIЧIIIЗ.Jf'ТСЯ. дp 1'011 Ilt) lУII€'рIЮд
Бh".110Ч8ЮЩIIII 1I 1П} лье С .
\")lеНl.:>шаеТС l нз В€,ЛII LIIIН
i1T ::== '2/"'Lч k ll'l/;} 1
Тоrда Д.1IП(':IЬНОСТЬ ,{зж.:юrо IIОЛУ пеРflО:[;.l _
Т"" (l1f. + :J.T)/'2; Т,''' (I/f. /',Т)!2.
ТШi:l I .., обраЗG:\I. MfHOBeH1ioe раСf1рез.f.1еш[е чаСJОТ внутри пеРИОда
Т, состаlЗlП
(/),'28)
(8.29)
Т Ц11 1//1 + 3.Т == I + f'lЧ'''ПЧf
-т-;;;;: li/ I .\Т I :"kСЧ/..'IIЧf
11 по:rуперпод Т Ш ) соопзетст уеl- работе АД с ' === 2fsз, а ПОЛУПерlIОД
Т б С f :::::: о [де f J зt1д:шное знзчеНве частоты СJ{ОЛЬ
'(:!/ ра )оте .
"'е'1';: "н".'нз" выраженнЙ (4.'21) " (4.'23) с..ед)"ет, что пр" раШlOналь-
НО'! L очетаНlШ ЕЗрll3НТОВ упраВ:Н?IШЯ 1 3 тяrОВЫl\1l1 Ад I\.ШНИМЗ f}ЫlOе
зна'lбllfе nrHocllre.1bHoro СI\О.lьжеНIIЯ s II\JeeT МесТО в IIHTepBa 1e час.
ТОТ 11. > /ш.. т. е.
(8.30)
5:'.11111 === sиIUj"'!Э.I\С"
(8.31)
11..111 С )'ЧL"I '\I 11 19)
S""'IН sнли/(fI lэ...с ЛD).
11з Р('ШЕ-НIIИ (ё.:!;-) 11 (8_3 .) 11O:1УЧIIМ
k("ч:S: 1 JI .
:..щIА'! IЧ1! I Id"'! ) O
(8.32)
(8.33)
,\ \1 I1bIJJ('НlIt' A" 'I оrр:.тll'-iНН:--tt'Тl:Я Ilреде:IЬНОII Llacl0Toil злеыеНТОD
СЧ. оБУС.:lОБ.llеНlllJil БЫlОh!1 \ II 1 (J(:'6UI3ЗНlI Яi\lll К помехозащпщенностн
электронных УЗ.IUВ l,Tl [:1 '. \Н:,'JIЫШ".'НIl('\i Rсч воЗр<:tстает I{оличество
Элементов \:}"ммзтора !I \.!Ш,hdf:Н':,J lTp надежность. Кроме Toro. noBbI
шеНlfе частоты fMRh.,i(ki..J"','JJ f;N.{ЫIЗЭf'-: 'ве.;шченне размеров ДУС,
которые ЛИМIIТIIРУЮLt:Н Н ОI \оJ.lI\Ш\." II Ю ВС rр:.ш в,нь АД 4: датчи I{ОМ
в ПВК. Так, щщу 113 I\UIIC1PYI\Hllfl ;]. ' ВЫrlO 'lННЮТ в БПДt' ДIlСI\tl С зуб.
Ua?lIJ.I, зз]{реП.'IеЮЮJ'О н.а па.l)' '::1.11.."'1...1 рО..'J,Шli ;}Jt':ZH. злеК'['IюмвrНlI1нurо
элемента, устаНОН,lеllш,rи Iк'rЮ.1.tlll..ЫItJ 01 Но('IIП".,lЬНО статора АД, If )"L'П.
лите.1Я, ФОРМllруюшеl.О [3Ь!ХО.J,IIЫ(.' I!ЧII\':lht:ы ДУС с Ч<lстотоil С'lедоВ3
НIIЯ, ПРОПОРШlOна.=lЬНОЙ Ч3СI'UТf.' uр,шiСIIШI ротора i Число зубцов
диска. в зиаЧI-IтеJJьноiI ( rепеип с..ЩРt':tl'. Нlющеt.' cro размеры' ПрОПОрЦIl
онально f.щ/(kсчkПЧI)
С целью повышення кпд THrOnble АД це.чесообразно выполнять
с понижеННh1М номинальным Сlю,'JЬЖt'НIIе.\l. Прll ЭТОМ жестКоСТЬ еС-
тественных механичеСЮIХ хар.зктерllСТИК электродвиrателеi', повыI1lа
ёA f!fH KO реrУЛИРОВОЧНЫе СDоЙства АД не ухудшаются, таК каК
пэ ФОрмирует 'JЯI Ю'е искусствеННblе механнческне характе-
рнстики (см рис. 1.22) УпеЮ'чение правоЙ части иеравенства (8.33)
за счет Возрастання Л. или уменЬшеиия ЛD нецеJIесообразно, так каК
292
и. !,;
fJIIC. .19. С1fJУК1урная схема I\oпrypa ре-
[' '.'1IIРОВ3ВIiЯ АД с оGрапюii СВЯ3LЮ по
'r.'llЩ'Jlj CKOpUCTlr И ПРИflУДIIТ(' 1ЬНЫМ за;!.а-
1111('\' см):!ьж ения. .ю (iез cY"1)laTOpa Ч:1С-
ТОТ n uv.'1Lшt'1I часТli чаСТОТllоrо Дlfапаз()на
fs
PJIC. 8.20. Зависимости паr а -
метров АЛ от Частоты 11...
J J: «Iд, ФОР"llIр}'еldдЯ 3Бf"fll,Я_
ми ФП s 11 3fs: 2 1: (1.) i1рИ
иера60таЮЩем зr 5; 3 ' {М
nля режима rеиераТорноrо TOfI
r.\ожеНf!Я
первое nрllВОДIIТ к УВС.1ичению рЭЗ),1ерОБ
АД. а второе к СНllженlIЮ запаса ус.
10UЧIIВ()СТIf .
С учеТО:\1 сказанноrо нз (8.33) ВИДНО, что требования обеспечеНIIЯ
rЗВflO:\lерlЮСТII Врt:'l\INШЬ!Х IlНтеРВ3.'ЮБ следоваНIIЯ ВЫХОДНЫХ Н:\ШУ.1Ь
("()В су\вштоrа частот 11 сраВНlIте.1ЬНО 1\I3.10ro НОJ\шна ']ЬНоrо СКО,'1ьже-
НIIЯ ПРОТllпоrеЧIJВЫ, ПР)I проеКТIIрОВ.знпн СТПЭ необхо.1Н}Ю "Ч(lТЫ-
вать оба указанны\: фактора.
З.зДЭНliоii рзвно:чеРНОСПI Bpe:\leHHblX IIнтервадов следования II:\I
ny.l ЬС(Ш СЧ МОЖНО добнться У lеllьшеНlrеl.f коэффнuнеита kсч за счет
Прlf\lенеШIН I1HTerpa.'1bHbIX l\шкросхе"'l II ШJlоrабаритИоrо высокочас
ТОТlюr() Д 'C aCIIHxpOHHoro ЭЛfКТрОДЕllrатепя, а также IIСК1ючеНIIбf
СУЫ\lfIrопаНIlЯ частот в Дllапазоне 1. > lш с этоi, целью МОЖtЮ Прll
меннть контур реrулнровання АД (р"с. 8.19).
В схеме, IIзобрэженноil на РIlС. 8.11, ЧИС.lО выхо.1НЫХ IIМПУ,lЬСОВ
Д !C За o 111H оборот B Ma АД 11 частота их С:IеJ,ОВШШЯ соответственно
равны
zjl>'C р!(kсчkпч,); (8.34)
{Д 'C Zд,.сп.;БО рпдi(БОkсчkПЧI) f/(kcчkпч;). (8.35)
Д1Я варнанта управ.1ен"" 3 cor..aCHO (4,21) апюснте.lьное сколь-
женне в ВllrатеJIЬНОМ ремшме АД постоянная веЛНЧllИа. Выберем
в СХб1е (р!!с. 8.19) ч!!сло ВЫХОДНЫХ "'lПу.1ЬСОВ Д ;C за однн оборот
Ба..'Jа Э,1ектродвнrателя равным
, р zд,'С
ZДVС (1 s)kС'Ikпч, т=5""'
Частота выходных flМПУЛЬСОВ Д 'C , .
.... 1 f ,+. ( 8 37)
. ZДVСn. ZЩ'СnД 1 . .
{Д>'С т=s kсчk пЧJ I . сч п'll
(8.36)
293
НIIЯ выходНЫХ ""ПУ.1ЬСОВ Д 'C (pl;C. 8.19) Пропо
ч:зст(}та с.lез:о ва 1 врз[ДеНIIЯ {'I сосrаВ.lнющеlJ чаСТОlЫ (.Т р,
ииона. 1 ЬJ-1.з С}'МЖ" частотЬ \O.Fjb
жеНIIЯ ' . в свОЮ очередь, .
.. zд .сkсчkПЧl I , Пд ....... ,.
" 60 . (8.38)
[ [ { "' IIзменяетсн Jlllнейно в ФУШ\:l1l1ll частоты "
Tal\ КЗК 1. то s
( n р я"ая 1 р"С 8.:Ю). "- е1 ФП
.. . , './ , . Ф VНКЦIIонаJJЬНЫII nреООрЗЗ0ва: ' ь , 11 33:1"!ОЩllii
ПрJf,""OUJ . [(/)
зr формпруют хаР3l\:теРНСТIfI\.У s 1. 11OJ<:8занную На
reHepaTOp, 1 . ..L [ " [ соответствует .
plll.... к20. З<.JШIСIВ10СТЬ '!; =:::: S I S ОТ 1 .' _ .!ti.:РllrЮII ' 8
на рllС 4.3, ,1, 1160 В З0не [, > [,и чзстот 1, o8"] ' ". ВЫХОДНЫе
IIМЛ\,,1ЬСЫ Д :C В ЭТCJ:\llIнтерВ.1,lе ЧЗС:О1' (!: :\1. рис. ..) .П.осту .ают че lез
СЧ Б ClJcr€':\I} упраВ.'1енпя ПЧ, I-Ю С} "'Е\шров")аНllе чаСlоr IIСI\"'Ю(Jается.
В "Bllraтe.1bJ10M pe>hll"e ....д IIерек.1ючаrсль 11 (см. pllC. 8 19) нахо.
ДllТL'Я в ПО.:10жеIПJII " а IЗ реЖII:\lе relJCpaTopHoro ТОрМОЖеШIЯ перево
ДJПСН в положеНfl€' 2. ...
Пре>hде чем рЗССЫОТJ1еть рзб ту cxei\lbI. llOКilЗ3ННОll На pllC. 8.19,
Б ТОрМОЗНШI реЖIlме Э/lеl{тро юGII,'Нl, ОСТalЮВlIJ\.IСЯ на расчете Пара
меТрЕ аосо.1ЮТНОro СН:О.1ЬЖеНIIЯ
Решая (4.14) 11 (4.107). 110.1)"'111\1
1, """ Н т ['.' (8.39)
rз:е
н P"'I "Ui"1
f '!.Li'l1l/ilЛ"J,.Rт" 111
Выраженщ'>' ( 3 j) OIIРt.'Дt',lнеr лрнб.ll1женную (ЛlJнеЙную) завнсн.
МОСТЬ { . и..}, Ul.IIIIIII .ltJ ОТ f'aCC41Iral-fllOI 1 ПО точноЙ формуле (4,97)
11 JЮI\аЗ8J--1J--1llil 113 рJl\: --1 13. о III iI\o последнюю ЗnТРУДНlIтеJ1ЬНО rеШlll-
3QВЗ-ТЬ. ПОЭТО}lУ t.:\l--'\13, 1I1l)t)р<liМ I1В;1Я на рlIС 8.19, формирует .J1l1ней
ную хаРaJпеrIН'll1h. { (fl)' li(Jl\.аз ,!н) ю 11;1 РJlе 8.20 (прямая 3).
В ЭТО}1 СwЧ'Ч<lе l.JlJL,Ю FiЫХоДIН:>!\ 11\111) 'IЬСОВ Д EC за один оборот вала
АД ДDЛЖНО обеСllечшзаПi О"Пf(tснr(l.IЫЮt' С[{(l..lьжеНне Sy ::;::::: Н Т -='= соп.st:
(8.40)
lд1.'( ::.:: р!{(l i T) N;I.чk'-lЧt),
rде kд', lIередаточный коэффнuщ'т :lC.1JJJe.1H частоты (ДЧ).
Частота ВЫХОДНЫХ ",шу.1ЬСt>L1 H .C
{ . l ! c f1 " I I I I
ДY(.;::::: :::; .
60 l..' дtl /""I.I' \.. IlдчkПЧf .
(8.4])
(8.42)
{, k д "k l1 'If I T 'т II д f. (8.4З)
Наличие Д Ч в сИстеме обусловлено иеобходимостью cOBMecTHoro
выполиения условиil (8.36) и (8.41) что обеспечивается соответствУЮ
щим выбором значений kсч и kдч" 'apaMeтp Zд>,с должен быть lIелЫМ
:И При нев03МОЖНОСТlI обес ечення указанных условнй следует
bUIIIx пределах ваРЬИровать S и ST от их расчетных значеllИ И
294
(5 .'i..JlJi. IiI'f.!" 5т f!r). 0.11111:\1 113 ШIll60.1('(' простых схе;\iш,а реше-
. II,, I, III . .: З UJIII сч 11 дч ЯП!Нlет,,-я С:1)".шii. К()r !З l/kсч 11 i:k дч
l/Il ач l!kt I.j == m"l' (::s..t'H
ОН.: т"l 11.t:'.'IOt.' IIIСЛО.
11з (15.36), (8.41) 11 (15.44) IIмеем:
kсч >+s., .
т" 1 <:'
11Н5)
kд'Ч ==.......!....... .+'!'T .
т Q l+s T '
(8.46)
Z"==
k пч / S + 8, . (8.47)
!3ЫР"'''"IIIlе (15.47) IIСПОЛЬЗУЮТ пр" проеКТllровании ДУс.
T KII I о[ip. 1ЗU;\I. пр '! ра(юте АД в контуре реrУЛllрОВ2НJlЯ С обрат-
ИОII {:IЩЗЫО 110 уr:юптl CKOpOCTII 11 прннудите.тlЬНЫI\I заданием частоты
CKO.rlbI}{ HIIH \С\1. pllC, 8.19) реЭJШЗУстСЯ сочетаНlIе вариантов уnравле-
'11'" 1 3; в .цВllrательном (интервал частот fl;:;" flU) и в reHepaTopHOM
реЖlJмах СУI\fМlfрОВЭlше QaCTOT f и f, ИСКJJючае'iСЯ.
8.4. 1(0HTYPbI реrулировання частo-rы
тяrовых асинхронных
элеКТРОДВl1rателей
Пр"ве.ценные на рис. 8.5, 8.9, 8.11 " 15.12 структурные Схемы управ-
леНIIЯ П2р2метро , flot можно раСС!\.taТрИВ2ТЬ в качестве контуров pe
rУЛllрования частоты для отдельно Пзятоrо ПЧ. Этн контуры COB
местно с соответствующими контурами реrУ 11lрования напряженпя
и,. обеспечивают работу одиоrо rяrовоrо АД во всех режимах.
В реальном исполнеНШI электромобll lИ с MOTop"KO!1eCaMII MorYT
II:\..Ieтb только четное l{Оличество тэд, т. е. k N .", пар МОТОр КОЛt'С, rде
kM.1i == 1.2. .... т к /2. которые при наличии СТПЭ не связаны между
собоii ЮlнематнчеСI,:lI, НО сохраняют механическую связь Qереэ дороЖ
ное ПОl\рытне 11 Э..'IеIПрllчеСJ\:УЮ связь между ТЭД. еCJIИ оии ШlТаются
от одноЙ ЗУ Поэтому ТЭД MorYT работать снеодинаковой иаrрузкой
IIз за различных МОМеНТОВ СОПРОlIIвлеНIIЯ движению КОЛес ВCJlеД-
ствПе ИЗменения МИКРОПРОфJlЛЯ ПУТИ IJ их раЭJП1ЧНЫХ уrловых CKO
росте" при повороте электромобиля. Кроме TOI"O. неравномерное рас.
пределение наrрузо){ вызвано от. UJ!I u,.f, I ЮА
клонеНнями механичес){их xapaKTe ЛЧf АД
РIIСТIШ электродвиrателей от рас.
четных всл еДСТВl1 е технолоrичесКl11<
и конструктивных допусков иа их
параметры н различия уrловых СКО-
ростей в результате неравенства ра.
диусов качения моroр колес, обус
ловленноrо, напрнмер, изиосом шнн
и"
Рис. 8.21. Структурная схема силовоП
цепи СТNЭ переМfШlOfО тока д.'IЯ со-
осноn пары тяrовых АЛ
295
Рис. 8.22. Структурная схема контура реrулирования частоты с динамичеСI(ИМ
звеном при непосредственном воздеАС1'ВИИ На параметр f 1 .
и неодинаковым давлением в баллонах. Сказанное требует для ){аждоro
тяroвоro АД нндивидуальноro управлеиия частотой Л. в функции Mo
мента сопротнвления.
Напомннм, что в электромобиле с любым )ЮЛНчеством тэд уста-
иовлен один ортан управления аппарат управления ЭJlектроприво
дом в тяrовом режиме электромобиля (А тп, который вырабатывает
задаЮЩJlН СИrиаЛ и с , подводимьrй к прямым цепям передачи ynpaB,,1JI
юшеrо воздействня Всех ПЧ. В связн С этим В СТПЭ контур реl'УЛН
рования частоты целесообразно ана 1Jизировать при работе СООСНой
пары ведущих колес (рис. 8.21).
Коитур реrулироваШIЯ частоты для пары тяrовых АД должен обес-
печивать; 1) управление частотоЙ 1,. I<аждоrо АД (АД} и АД2)
в ФУНКliНII заданной мощности JI наrрузки на ero валу; 2) фОрIv;иро
ванне некоторото onTHMa 1JbHOrO задаЮUlеrо сиrна 1Jа, управляющеrо
чапряжеиием и... с учетом возможнuй знаЧИтеЛьной РВЗНIIЦЫ уrло
Bыx скоростей двиrателеЙ и реализуемой ИМИ мощности
Структуриые схемы контура реrутlровання ЧаСТОТЫ для двух соос-
Бых АД С НСПО.lьзованне ' примой цепи (см. РИС. 8.5) приведены
на рис. 8.22, 8.23.
Контур реrУЛllроваНII" с ДlIнаш,чеСЮIМ звеиом (рис. 8.22) не обе
пеЧIIвает работу c()oCHoii пары тяrовых АД без корреКТIlРУЮЩIIХ цепеи,
так как не может упрамять чаСТОТ2 Ш 11<1. .1 1HZ>. В ФУНКUНII заданной
МОЩНОСТИ н реа..'IЪ1iОЙ наrРУЗКII каждоrо 9леКТрОДВllrа.теля В зтом
WД(i)
"'в (2)
Рис 8 23 Структурная схема t<OHTypi:l реrУ.1IироваНШI част()тЫ \.' З(jдаТЧI1I\ОМ ИН-
. . енсивиости при непосредственном воздействии на параметр 11..
296
JlеrJЮ убедиться, сравнив 1
обус,nов.nеШ-lblХ СИf1-lЭЛQМ и реЖ\tМЬ1 АД при q "
ДЛ способа непосредст: :н даВl1JИСЬ M !th C1'Ma1C. 'IЩ. === fl ..
J;ЗН,tIЫХ требований предопредели::' Упра8J1еRИя чаСП::::, f
реК1lИ" сиrна.nа fз иа входе ПЧ НеоБХОдИМОСТЬДО 1. Y'let YK8
составляющей ТОКЗ/18 СОответ' например, 8 зависиПОJll\итe.n:ЬИОАкор.
ДУ'? прямую цепь сиrНа,пз. п ТВУющеrо АД. Оди.а: Н от 81(1'ИВ801\
щеи тока, меняет Не Только р порци.онаЛьноrо акт В1leAtИиевкаж
fЮ и прIШЦН...П задания '1.. В P TYPY (отпадает : осостаВJ1Rю.
'1.. иQторыи прежде однозиа HQМ ИСполнении коиту сть В ДЗ\.
яв,nяется теперь ФУНl<uией алrеб q: е eJ1ЯJ1СЯ CJlrн8X:Mna MёP
и !lo c.AJ (1,.), rде и о С д' формир он СУммы сиrи3J\ОВ (/ i'
нои. СБЯЗИ по току АД. Смсте:if!tся u.епью ОТриu.ательно", 0/')
СВGиства и подробно рассмотрена: к ':f ОБРf!tает совершенно рат-
Прежде чем перейти I{ КОИ1' у. . ИОВЫе
На. входе задатчик интенСИВНо РJ реrУJ1ироваиия. частоты им ю
задатчикОВ ннтеl!СИВНОСТн (зи)т н(рнс 8.23), OCTaHOBHMC на е р:
на входе зи определяется знач ни: ОёНИМ' Что УРО'ВеllЬ ся.rнЭllа и
шать значение из. так Ка){ V "ЭМе а И может существенно превь:.
С теМ схема зи позволяет HM TЪ та:яется в СОответСТВhИ с U ш Вместе
"ад U w , которое обеспеЧивает рабо е П АД реВЬtшение УРОВНЯ сн;"'ала u
". а,.) как в rrереходиом так и в У У с оределыlшlи значения';'
. 3 И ' становившемся реж П
своиство в диапазоне частот' > , име. оследlЩe
соотtlOшения: 1. tB. представим в виде T8Koro
llU,npe., и. и , k
ы kзrkПЧt 1. nYCffi n ::::::
fl kДУС Д.lt
kзrk nч / ' I'", t,av..",.... (1..)\, (8.48)
таК как "'д "'д""'.' (". ",)",.."/(1 s.).
По (8.48) и характеристике 'тр... (,..) "аходнм эаВI!СИМОСТЬ U (и)
З8n8тчика интенсивНости. 8 ф
В режиме пуска. коrда "'д О, звено зи разрешает прохожденlIe
снrнала и" не преБышающеrо уставку U УСТ (см. РИС. 8.8), равную
и УСТ f,"',n,ch пр.../(k-Jrkпч/).
Выделим некоторые характерные проце<:сЫ реrулкроваиии ,...
осущеСТБЛ яемыв контуром при измеl!еИИК наrруЗКII Ад для l\ВYX
возможных ва.риантов соотношения сиrна.тIОВ: и с! == и 91 И Ucl > U!Jl.
Зададrr"ся следуюЩИМИ нача.%НЫМИ условиями: Мс. const.I,. (1...)
'юре.. (fll.) н И С , const
ЕсЛИ и С' ИЗ/ И момет. сопротивления начнет уменьшаться,
то исходное значение 1,. (",,) и потребляемая Ад мощность также
уменьшаются с изменением наrруэкн, а уrловая скорость практически
ОСта.ется постоянной 1 Х
с возрастанием Мс' пронсходит некоторое повышение ,. ивер
предельноrо значеНИЯ I,пред' (lн.) И уменьшеиие "'п' Т:: =: ьио у
const то изменение сиrнала и", при водит к проnoр о и
одновре;lенному уменьшенНЮ первоначальноro зкачеи ия ·
297
G . ««.
;: !:;._ {.
.-
и с
"'.It}
и с
Рис. 8.24. Структурная схеМа кон!ура реrупНрОВ8НИЯ частоты при непосредст.
веННОМ 80здеИСТвhи на параметр fS8
частота/!. начинает снижаться. Для СТПЭ, <де необходимо поддержи_
вать постоянство м щности, необходимым услоВием работы контура в
части динамическоя точиости поддержаиия ПОСТОянства Р. д . в функuии
М.о (1) является отсутствие инерционных звеньев цепи формирования
сиrналов и." из и параметра /10. Допустимый предел увеЛИчения час
таты /.. определяется заданиой ошибкой реrулироваиия !1{". <
< (0,6 + 0,8) /"'. (/..) /,пред. (/..).
ДЛя соотношения СИrналов и. , > и" в случае изменения М ео
при тех же начальиых УСЛОВиях чаСТОта /!. и параметр абсолютиоrо
скольжеиия /,. будут изменяться следующим образом. С умеиьшением
Мео частота /,. возрастает. Если при этом новое установившееся зна.
чение сиrиала и остается меиьше ис<, то АД переходИ1 на режим
работы по предельиой характеристике М* а..), и t,. (f;,.) {,пред. ({;,'),
Коrда АД может уве.лнчивать уrловую скорость сверх зада иной сИrиа
лом и е " то и , и", 11 t.. (/;,.) < {'пред. (/;i') 9лектродвиrатель
реализует частичиую мощность, а значения /;. и "'. (в пределах
изменения t,.) остаются иеизмениыми.
С увеличением Мсо частота /'0 снижается. Таким образом. в снсте-
ме с непосредственным управлением {!. и ЗИ тяrовые АД работают
с постояниой уrловой скоростыо, опреде.ляемой сиrИалОМ И е . еслн
М.о/!. < Р!до 1; характеристики постоянства мощности Р,д.
const ие формируются.
Рассматрнвая схему, показанную на рис. 8.23, и учитывая послед-
Ний вывод, можно установить. что данныЙ кои тур не обеспечивает из-
менення ЧастотЫ /J. каждоrо АД в фуикции частичиой мощности и
наrрузки. Иными словами, процесс реrулнрования частотЫ в зависи-
мости от наrрузки недостаточно rибок, так как частота /.. начииает
уменЬшаться только при реализации 9лектродвиrателем мощиоСТИ
Рtд. 1, т. е. при и. const сиижение частоты происходит по пре-
ьной характеристике. х
Остановимся на особенностях реrулнрования частотЫ для дву_
CIOOCIIblX АД при использовании прямой цепи (см. рис. 8.9). структур
ПJI с.хема контура приведена на рис. 8.24 и включает ндентичные коН,
......
туры ПЧ 1 и ПЧ2, УпраВЛЯЮЩИе
частотой [.., кorдa задающий сиr-
rаЛ воздеисТБует нз параметр f
Рассмотрим работу контура ..
интервале ,.. < 'Iu. (рис. 8.25).
Предположим. ЧТО мехаНичеСКие м;*
характернстнки АДl н АД2 (см
рнс. 8.22, 8.23) ндентичиы: М СЩ ."'; м;.
М С (2", радиусы качеиия обонх
КО.'1ес ОДИнаковы: и с == ис.максо Tor.
да разrон элеКтродвиrателей будет
происходить до Частоты ,;. (крн.
вая 1), коrда Мс. М;.. Если и <
< ис.макс:, то АД ра.зrоияются ДО
частоты [,. (кривая 2). Устаиовив_
шийся режим характеризуется соот-
ношениями U < ис.маКСI !fi. и;.) ==
[.пред. ([;.), [;'. < ,;., М. M .. Следовательно, устаиовившееся
значение уrловон скорости АД равновесноro режима М. Мс.
consl определяется задающнмснrналом и с , а параметрабсOJJЮТНОro
скольжения {s. Остается практически ПОСТОЯННЫМ и зависит только
от м с ..
Подобиые рассуждения справедлнвы Также для случая, Korдa нз-
меняется устаиовнвшаяся скорость движения. Допустим, режим !>IIeк-
тромобиля характеризуется следующими параметрами: и с и......,
м. M .. '.. "прсд. (';.), v "' ,;.. Чтобы снизить скорость,
водитель oтrrycKaeT педаль и переводит АД на работу со значениями
[.. ([,.), соответствующими кривой 2. Реализуемая двиrателем мощ-
ность н ero момент падаю.,.. По мере снижения частоты {1. сиrнал
v достнrаеr зНачения. при котором и; и: == (ис.макс и;) ....,
' ,.. (f,.) ',"ред. (f;.), и наступает иовый авиов сный режим
и, < и с м.КС, м. M .. [,. (f;.) ',"рсд' ([;.), [.. < ".. вели""Л-
Наконец, если при тех же исходных данных момент Мс: у _ .
си до м;" то АД перейдет на нов"!Й режим с ЧасТОТОИ ,.. < ".
1. СJ{О.lьжение" ',прсд. и;.) > [,пр.д: ([,.). что в системе с JIeIIf.ICO
I1з рассмотренных соотношении следует, б й связью по
редстве.нным воздействием на параметр т! :Ив':n:::О режиме обус-
уrловои скорости АД значение ' T T fj ЧастОта ,.. и, следовател....
ловлено моментом Л1 с . и ие завис об ля с ри пОСТОЯННОМ моменте со-
НО, скорость движеннЯ v элек фvнкцин и с . Korдa и. const,
противлення изменяются толь i М установнвшиАся peжlllI
то С увеличением (иди уменьшеиием тич ой перенастроА:ки конту-
М М достиrается за счет автома . и f
'" С. значениями часТОТ ,1. $.. что Ад пе-
ра На работу с новымн 8 25) иетрудно установить, М onре-
Аналнзнруя rрафик (рис. . 'развнваемый им момент ..
реходит к часТОтаМ ,.. > ' 1U ([ " ) ес: чке ,.. !ш. больше Мс..
деляемый завИСИМОСТЬЮ fs. 1- I .
"'..1 '..
'''''М'1''''-.
Fa 'l/CI(*
' :{, 4
,
1
I
1
f'8* fi ';. "и f,.
Рис. 8.25. Зависимости 1". (/1.) в КОВ-
туре реrУJIИРОВ8НИSl Частcrrы:
1 'sпред.<tl_) при и с "" V cM8кc ;
2 '.8 ('1_) при и с < ис.какс
PI!C. В.2б. СТРУJ.."Т}'Рliая схема I<онтура реr)'J1ИрОElаIilIЯ lIaCTOTbI ПРllllрпосредст-
nefJfJOM поздеiiСТВlll1 на параметр U 1 .'
1 Ii 2 I(BIiBJ1bI А1Т
На рвс. К26 предстанлена структурная схема контура реrулиро
ваШIЯ частоты с JlСПО.1ЬЗОВсШllем пряn.юЙ цепи (см. rшс. 8.]2) в отли
чllе ОТ предыдущих ОНз не требует даТЧIIКОВ Уf..'lОВОЙ скорости 11 наи
OO.1L-"e uе.'Iесообразна nrш (I)r \.ar.
Первое требование к uдновре\lеннuму реr}'лированию частuты ДВУХ
" (юлее АД :tтой ехе\юii выполняется, тэн к.3к контур каждоrо ПЧ
(ПЧ 111 ПЧ2j } Ilравляет napa\leTpO>I ;,. В фуИКЦl1II отклuИеНия мощlIО
СТIIОТЗЗ.J:31IНОI'QСllfна.'i0\f ['с. значенlIЯ В свою очередь. потреБЛЯt:';\tая
:1.'it'I\ТрUДВIII"ателе'l \IUЩIЮСТЬ rlpll час'mт {li- == сопst опрt:'...lt','iяется
моменто", /Н с . Ее '111 LJ c const. то I-Ш заЖII ШХ злеКТР(JДВlfri:lт лей
lЮ:J..1ержJtвается ПОСТОЯНСТВО РIД.. Следовательнu. } веЛIIЧt'lIIlе (пли
уменьшение) ,\1с_ o.:tHoro 113 А..1 аВТО fатИческИ ПрlIВОДIП 1{ СНllжеНIIЮ
(возрастанию) ero частuты ,...
КраТЫlil аиаЮIЗ КОНтуров реrУЮlрuваИlIЯ (см рис. 8.23, 8.24 11
8.26) показывает, что каждыЙ Itз НIIХ \t!ОЖНО принять за ОСИ(JВУ дЛЯ
пос.'l ...tующей разрабuтки CIICT \1Ы ЧаСТQТIIОI'Q управлеНIIЯ уrлопоii:
скоростью АЛ конкретиой СТПЭ. ПримеllеНllе тоЙ Ilml ино;; САР оп
ре..lt'..lяется прежде BCero 3КСIIJI}rатаЦIIОННЫМII треПОВ31111ЯМН, пре..1ЪЯВ
ляемы\1И t{ 3.'Iектро\'Юбнлю. Еслн в СlIсте\1ЗХ. построенных lIа Ol.HuBe
cxe!\tfbI. покззанноii На рис. 8.23. при ИЗ lеllеНИII ;\- lc. IlOддерЖlIваеТСJl
постоянство частоты ". и уrловоii сьорости АЛ. то В OCTa:<bllbIX
постоянство \f()ЩНОСТИ РIД., а частота '1. Ilзменяется в заВlIСJlМОСТlI
от .'И с .. Это ПрИНUИПИзльное отличие, и оно ДОЛЖIIO обязательно при
ниматься во внимание.
!i В.5. Контуры реrулирования
reHelJaTOpa постоянноrо тока
В общем случае контур реl'улироваНlIН rпт дuлжен обеспечивать:
формирование характерИСТlIIШ ид' ("'Д') С зад иноii точнuстью; фор
мирование (в соответствии с сиrналом управления) характеристик
ЗfJU
PIIC.
!iJ
8.27. СТРУl\турная схеМа KOlIT
(iотающеrо с номииа.'lЬИОЙ У:r :r.Л: ::т: l \Т. pa
I 111 2 tt2111i1ЛЫ ATr .
поrтvянства 11UТрt.{jЛ lемой от ДБС nOJ1НоЙ IlЛи ча' u
Hti псеМ р: б ,чем диа.n.i1ЗШlе уrЛfJВО11 СКорости 11 H r С IЧ ШI MOUllI()CT1t
ПО xapal\TepllCTlIl\e наибольшей :тОНОМIIЧНОСТ P).I\II, раба!) две
11IЧНЫ:'( \iощностеЙ для Wr-. Ы'!вс. == v.зr-" реаЛIIЗtЩIШ час.
пиапазоне реrУЛIlРОБания на.пряжеIIИ и З а '" учеНllf ВО Всем
чества. r-. H HHЫX nOli.ззатеДfil ка.
Для ДЗJlllоfu I{онтура объt:'h.ТОМ реr)!ЛllроваНIIЯ 'ЯБ.1ЯеТся l n
реrУЛllруе"",,, параметром ero наПРЯА<ение И,.. Т,
ТребоваНIIЯ: преДЪЯв.тя""ые к контуру rПТ. вытекают из необхо-
ДI!I\IOCТl реаЛlt_18ШIII опр е з.е.'1еННblХ сuчет.зн..,Й в.зрIl3НТОБ уnрав 'еНIIЯ
ЛI1Т I\OIIТYP мож ! выrюлнтъ Все IIJ1II Hel<\Oтopble ф}'НКl1ll11 В заВIlt:II
МОС'ПI ОТ требоваНIIII. предъявдяЕ'МЫХ 1\ етпэ. 11 ПрlIНЯТОЙ схемы CIIJ1O-
ВОЙ uеnп.
OAIfU нз УСЛUВIIII реаЛllзаUlII1 X.i1paI<TepI1CТlIK Uд (CtJ Д .) ВОЗМОЖ
НОСТЬ алl'ебраllчеrк{>rо I.У\I:\11IРОВ.i1Н1IЯ на входе rлт задающеrо CllrHa
ла с СШ'Н3Л8МII обрзтны>, СRязеl1 11 воздеЙСТВllем CYMMapHoro Сllrнала
упраВЛБШЯ на обмотку I30зБУЖilеНIIЯ возбудителя сенераТора (ВО
ДЛЯ 113:\IенеНIIЯ ТVK3 1[1.r. Обычно звеНО 9 которое nрOlIЗВОДИТ алrебра-
IlчеСlюе CYMMllpOBalllle задшацеrо Сllrнала С сиrнала"lII обратных свя-
зеЙ. переД3ЮII IIХ IIIIфОрМ3Ш1Ю о деЙСТВllТельных значеНllЯХ реr}'ЛII
руемых apaMeTpoB ДПТ (Ид., I д. 11 др.), одновременно ВЫn()JIняет за-
дачи предварl1тельнurо УСIIЛlIтеля (ПУ).
Обратная СВЯЗЬ по мощности reHepaTopa. Контур rI lТ ДOJ\жен 000:-
nечивать получен"е характер"стик И,. (/,.), соотвеТСТВУЮЩIIХ
Ид' (,Од.). ДЛЯ ,'х ВЫnОЛI1"НI1Я наnряжеНl1е И,. можно реrУЛIJровать.
HanpllMep. в ФУНI\ultll отклонения МОЩНОСПI тт от ззданноrО3lШЧfШIЯ.
Структурная схема контура rпт, оснuванная на bl'f;H . ::
Цllпе. получившем нщ.nольшее распространение в .
на pllC. 8.27. ATr усо" IJ
В тяrоDОМ режиме прИ нажаТlIII ВОДllтелем neдaJ111 луCl
пр"образуекя в заJЩЮЩl,ii CllrHaJJ V С ' который nОДВОДИТСЯ а к р
ДЛЯ КОIIТI-ЮЛЯ задаННblХ ЗН€lчеJlltй моЩНОСТII reHe.pa1'O мощ or--
::::... nzKP 1A ВБОДIПСЯ ЖС'СТhаЯ ОТрlluатеЛЫl3Я обратная СВЯЗЬ n
ТIJ с lIереШПОЧНblМ кuЭl:}кlНflщентом
и. !8.49)
knM ;:::: и I и I т"Р1Д,tlР1П.
IТJ" д н Д 11 п. п. .. ЮIU"ОСТИ
. . баТЬJВ ("\IЫII Iё1ТЧНIЮМ-
СIIПШ, o(ipaTH'J\1 ,'вяЗII 1/., ЫFЗ "т П ' IIзьсrречу задающему
дм, посту""ет на L'УММlIруЮЩIIII ЭJlеме 301
('иrна.,)'. На вход ..з.и пода ся (:lIrНаЛhl. ПРОПОРЦIЮtlЗЛЬные tlапря
женню и rOf{Y rПТ; вы.КОДНОII Сllrнал дм ПРОПОРUlIонален деЙст
'Je.1ЬНОИУ знвчеНllЮ МОЩНОСТИ Р с' ВlI
Снrнал управления на входе ПJ,' есть аJlrебрВllчеСI<ВЯ сумма и а
Н и м . Т. е.
и у ,:::::; и иM == Vс kд,..\т".Рlд.нРIА. === и с kд,..tР, I!Pr. ==
иc knMP,.. (В.50)
rne kn\j knMP'.H knMm.P'A.H' (8.51)
Запишем выражение для Pr- на ОСН()ВаНШt схемы (рIlС. 8.27):
Рс. == U r ./ r . === kпуkвrkс. U k np U k np
1+ kп".kвrkrkД.\I с 1+ "' l1p k ltM с 1+ kpa'l и с .
(8.52)
rne k n >" k Br , k, передат() ные 'ЮЭффllUllенты П ', Br 11 rПТ; k np
kn> 1;:Brk, передаточныи IiОЭффllllllент пря.ю" UеПИ реrулирова-
ння \f,?ЩНОСТИ; k раз === kпрkдr.\ передаТОЧНЫl1 I\оэффшшент р3ЗОМ
кнр.ои lIепи реrУЮlроваНIIЯ МОЩНОСТII тт
Статическая ошибка реrУЛIlРОВЩillЯ ЛР,., определяющая ТоЧность
поддержания МОЩН()СТII rПТ. не должна 11rевышать заданную f:j,Р rз .:
ЛР,. I +k }' ,,;;; ЛР. .... (В.53)
pa '
rne У су""шрнuе возмущающее воздеЙствие на rпт.
От I'лубины жесткой отрицательной обрзтноi'1 СВЯЭII зависят эна.
чеНJlе статнчеСJ<оii ОШltбки f:j,Pr. И ..tllHaMIII<a процесса реrУЛllрuваНIIЯ.
Из (8.53) c. eдyeT, что для }'меньшеНIIЯ стаТIIЧес,ш;; ОШllб,ш неоБХОДltмо
увеДИЧlIвать k;'щ; ОДнако рос. ШСТ8вдяющеи knMP,. В (В.50), дe;;CTBY
ющеЙ встречно сиrналу и с ' Tpetlyel соuтветствующеrо повышеНIIЯ пе--
редаточноrо IШэффИUllента kдтr звена ATr y тшо;: )(ак в IIНО1\l случае l--ене
ратор не обеспечит \lаJ<симаЛblЮЙ мощности. Но увеЛllчt:>Нllе k лп при.
водит к росту су,".а pHoro передыочноrо 'ШЭффlЩllента лрямоЙ "еЛII
реrУДllровання, paBHoro kArrknpi(1 + k p "'), 11, следовательно, К умеиь
шению запаса устойчltБОСl1l системы. Поэтому, задввзясь значением
"'Р,., необходltмо УЧIIтывать оба УКБЗdllllЫХ фактuра.
В соотвеТСТВIIII с (В. 52) иа заЖIl\IБХ rпт ФОРМIlРУЮТСЯ xapdKTep"
СТIIЮI постоянства IOЩНОСТII в КООРЩlНзтах 1I,. " (СМ. pllC 2.1).
Сиrнал и с определяет }pOlJeHb аДаваемоil МUЩНОСтlI Р,. ЕСЛII
и с == ис.макс. мощность rlIT равна предt'.rIьн()ii; если и( < иC.N IIC.
то обеспечиваются чаСТlIчные характеристики rеиератuра. rlрll '1ТОМ
авто!rrtатичеСКII формируются nредеJJЫIЫf' 11 чаСТlIчные х рактеl'llСТIIКI-I
и д . Од.) тяrовЫХ эдепродвиrатедеii (СМ. pllC. 3.12)
Контур по схеме, показанноЙ lIа pllC. В.27 осуществляет реrУЛllрuва
ние rIlT дЛЯ (JJ 1 === Ш' 1I == const. Если требуется обеl'IIt-'ЧIlТЬ р боту
ДБС по характеристикам наибольшеЙ 3КUНQМIIЧНUСТII в Жllмах ча
СТИчнЫХ наrрузок. IIСПОЛЬЭУЮТСЯ системы с (1)1 == var. СТРУI<Т}:РIl
схему такоЙ системы (рис. В.28) мuЖIIО paCCMaTpltBaTb как чаСТl1blll СД}
чаЙ контура, IlредстаlJленноro на р"с. В.'Л. В неЙ фуНКUIIЮ задаlOще
ЗО2
PIIC. 8.26. LI УКТУР"Jая схеМа контура v (уп"VI.)ВilНIiЯ rпт
r ющ rо с nf'p f'HHorl уr.noвюй СКоростью . ()а()о.
ro ("llrll. ла U r ЫПО.I1Няет Сllrизл и!ll Вырабатываемыfl даТЧllКQМ ДУС
yr ЛUЕIUII CKOpOCTl1 две 1I фуню.\.и()нально-преобразоватenьиым 3Бено
ФП . ФОРl\1IIРУЮЩIIМ харантерllСТИI\У наltfxтьшеЙ ЭIЮIiОМIIЧНОСТИ две
II II П(Jдобнuм IIсполнеНIIН КООтура реrУJ1ирования rnT во.д"те.rl
ВОЗ 1.elll'TI3}'t'l на педаль nu ШЧII ТUПЛlIва п пт. ИЗ}.lеняя режим pl:lOOThI
дне и связанноrо с !НIМ rеиератора.
Д3ТЧН"Н МОЩНОСТИ. ОrраНllчеНI1Я "О току 1,... МощноеТII Pr. 11 Ha
пря;кеlllllО И,. " oнтype реrУЛИJXIвания rПТ осущесТВЛЯIOТ раз,1ВЧ
НЫ1"III Сlюсобами, lIапрш.tер с ПШ.1UЩЬЮ дм, структурная схема КОТО-
poro пр""едена на рис. 8.29 ТакоЙ д,\\ IIмеет ФУНКЦИOllЭ.оьныЙ пре-
образопатель ФП п . ооrСllеЧllваЮЩllii l1ере\1НожеНllе двух веЛIIЧIIН. И
зпеllЬЯ "ы. елеНIIЯ маhСlшальноrо сиrяала ЗМС! и ЗМС2. На o:IIIH
вхоД ){аждоrо из зтих звеньев nuдают с..rиал Uf:' определяющиЙ
уровень задаНIЮU ЮЩIЮСТII It cooтвeTCТBeHHu эначеНlIЯ I диакcl ..
l.IA_MHtil.. идмакCI_. I ANIIНI . (СМ. РI[С_ 3.12. 6). На BТOJIOil вход
3.\ICI nOCTvnaeT Сllrнал и и,. и.., а на вход ЗМС2 cllr
нал и' 1,. 1...
В ЗaJ:ШСIIМОСТН ar СQUтношения и с . и' I! lJ' в контуре реrУЛIIРОВ;З
НlIЯ rl IT 1I 1еют место реЖIIМЫ поддержания постоянства тока. МОЩНо-.
Спl 11 шшряженllЯ rенерзтора. РасСМОТРИМ эти режимы при УСЛО llil
и con,!. 1 1 >
. ЕСЛII И' < и, < И", т. е. и,.. иД. < и.."",. 11 ,. и 1\
> 1 118 входе ФП деllСТВУЮТ си[(,алы из>ю <
U ДM 'и.т:.. 1 ВыходноЙ ПСllrнал и", даТЧIШ3 МОLl.JЩ)СТII "
Э;\\С:! '"_' туре rпт осущв.:rВfJ.яется .w.:.есТI\3Я
nорЦlЮl1а.fIен значению тока. 11 в IЮН r nоме Жllва я 11"_ == const.
ОТРlIuнтельная обратная СВЯЗЬ по тоК} и р < u < и.,,""У,
ЕСЛII и' > и с , И" > Ur:. lюrда ФП Jl. водят C.lfll3.rJbl
11 IJl_M"t!,. < I A _ < Iд.мвкс/.. K и, ,:!Дj' На П выходе дм сиrнаlJ U IA
и зr-.\СI И' ...... U r .. 11 UЗ';: :2 " Ha заЖII .Х rенерзтора nод.дерЖ1lВается
nроnорЦllOнален MOIllHOC .
Pr. cons . И " что cooт и'....urfl:- ЗМСI
ЕСЛII и > И, > ,
BeTCTBve1 U r .. и д " > Ultм""ф';l
11." == I д . < /A.MI!III'" на Bx() e и' ::
пеiiСТВуют ,'иrналЫ Uзмс. а U
,..... U r _ 11 UзмС2 == и с , ;: : :. I
npOnOpl.lllOHa.'IeH напрЯ жаНllе
Контур обеrпеЧlIвает "оддер едаЛII
и,. const. Прll нажат"" n
t/'....lr* иК8
8.29. структуриам схема дЗТЧ
PIIC- t.IOЩIЮСТИ
ЗОЗ
А Tr .10 отказ.:1 О С === иC. MI'''' IJ работа дм
опред€.lАет JЮ.l..1ерж.нте преде.'lыlхx ЗНа
ченнii ' С ,".11о1:.(]ред" РrIIРС;\ ' UI. :"'М 11РСД..
Т Шlо.l обраЗО'1. в ПО..10ШiОI ре 1I11З3_
ЦlIН IЮНТУР реrу.>:III[ЮIЗ:IIШЯ rПТ /'..имнlO
рассмаТРllвать t\31' t'IICT.e\IY LJBTO:\13Tl( t 1f'C_
l{Oro реrУЛIlРОВННIIЯ по отклонеНll10 ТШ\:а,
МОЩНОСТIJ Ш:III ШНlrЯ>ЫЧ-fIIЯ. h.оrда (ITK..']o
неНIIЯ эТИХ парзмеТIЮI3 от 33.13НI-IОН) З1l3
чеНIIЯ под БЛIIЯНllt';\[ любых uнеШШI\.131)3
МVЩ€>IНIЙ прНВО,.l,ЯТ n [IЛI Ш:'IIШО Сllrна,па
уiiраВ:Н.'Н1IЯ и).. 1ШI рзв.lеНIIО"У 113 Ko Y-
ПенеаНIIЮ ВО31IНI\Шt'п (}[UHUI\H.
Н.) ЧЗ{'ТIIЧНЫ\ \JОЩJlОСТЯХ :lначеllllЯ
и;I,'IIIIII ' IД".JI'':!.' LJдtlll\...'{', J:J. lI/f1i.. ЦОJlЖ
нЫ реп.1l1ронаться соrласно (3.124) (3.127). ля реа.1IIзаЦIIII
ЭТНХ \"С.iОБнii целесообразно спrН8.1] и с , ПО.1авае'IЬШ На ДМ, IIзме
НЯТЬ роnорцнонально } Pr.. . С этоЙ uе.'1uЮ можно, ....напрIlМер. Вы-
по.1Н1ПЬ зВеНо А Tr с ;uзу"я haHa."a\I1I 1 " 2 (РIlС. 8.2{). O;l.IIH 113 ко:
торыХ с :шнеЙНОII заВJiСII"ЮСТЬЮ и.: {О) ('()З.1зет сш.на.fJ. поступающии
на П)". а ..1pyroii с l\ва.1рЗТlI4Н{I{ 1 .5;:lВIIСII ,ЮСТЬЮ и с (е с ) подводнтся
к З.\1CI [/ З.НС', Пр" [1. О, "", .iНачеНIIЯ выходных Сllrналов ка.
налов 1 11 :! I)JIIII..IMI })! 11 соответствуют РIД* ,;:::::: 1.
В l"\. \le. пщ,...IJ:lllt!'.IЙ H l рн(", 8.28. корректировать Сlfrнал и"3 в
ф .НI\Ш!ll 1 P1;;.o J..HJ IJl'[l(I.ll.30ВilflШ1 В I{ач€стве УСТдВОК в ЗЛIСJ н ЗМС2
liеЧt'.ll:.'\.'ообраЗЩI, Т<-Н. J\':1" зru Трt'бует IfЗ;\IенеНIIЯ передаточных коэф.
фIlUlI€IIТОВ "-ОН1")!Ы ре} '.lЩ'I)13,:ШlJЯ напряжения [пт в заВIIСИМОСТИ
ОТ лt?IЧ:)lfНJЮJJ :i..l(IL lli t"1\(,pr)CIII Ш r "
Раrс\ютреННJЯ L''\e\la ,].\\ рt:'з.ll1зуется 1-1(] праКТИl<е, например в ВII
де :l.1HOA\lIte.'1bIlOr-J УL"ЧJ()неfва OJ.ИtH"o Ч<1L1J.е ПРlIменяется так назыВа<=-
мыЙ «С€'.1еhТlШНЫЙ узе.l» 1 11. в ':#1(1\1 \.('ЧJt.Jliстве ФУНКUlIональныЙ пре
{)бразо?ате.'lЬ (ФП) УШt.("тв.1Яt,l. t!t' .\::'ре\IНО:ih Нllе. а сложение ClfrHa
дов и и,. 11 /; (,
"
'''"'Li
Ir.r.JOJ<:c Ir
Plf(. 830. ВlIешнЯЯ хзr;3fпеРfIС
TIН..:J ""IПУРЗ pery.'IltpOlJ3JtIII1
rnr с Ce.'lt'KTIIBHbI!o1 ) 3 l('l 1
и { --; k 1.1i. ' ::;'IJJr.
(8.54)
rде kд "t If k;J. н передаТО4НЫ 1:\ };jффI[Цllенru .з.аТЧl[ка тока 11 датчика
напряжения rпт.
Так Как при реrулftРОВ3НIfИ с и;; :::::: сопst ClIrHaJl обратной СБЯЗИ
и. cons!, а (8.54) при фиксированне", задающем сиrнаМ явля'
етСя уравнением Прямой, то внешняя Xapal<TepllCTIIKa reHepaTopa фор'
ируется из прямолинеЙНblХ отрезков раЗДl,чноr<> наклона (рIlС. 8.30).
боро.. соответствующих Внутренних параметрон ceдeKTIIBlloro узда
MO HO добиться необходимоrо приблнжения прямоЙ АВ к вертикаль.
нои, DL к rОРИЗ0нта.'lЬНОЙ ЛИНИЯМ. Диодно потеliЦlIометрJlчеСКIfЙ
селективный узел [221 дает В03мож,юсть на участке BD постоянства
Мощности ПОЛУЧИТЬ KYCOIJHO-ЛIfнеi',ную аппроксимацпЮ ПlПерБОЛllче
ской К \ р о ивой Р, const. Более подробно седеКТIIВНЫЙ узел ОПllсан
I! tп. .
1114
1, P()'\ll' r н..'с:шпре[lIlЫХ КОII!.УРОБ реrУ.11lрuвання rепеrаторов с об--
р<.НJI()1! ОЗЯ Ы{) ПО ЮЩlJOСП .. n Ll11Э ИС О,lЬЗУЮТ Контуры. ВЫIЮ.1неННые
к;lI... р I. II\II{lI\'ТЫС .CIICT(, 1Ы. оез обраТНО1l связи по реrуднруt':\IО'\]У r13рЗ
ы('1 r . II[lJ ЮI1tI1lt X.apr.IКTep внеШНlI}. характ€рнстш'l. U (1 r)' l\риб:lII
:i1\.lf(1ШI \:l'Н ,{ I-J'П5'r(iО,1JнчеСКН;\I. оБУСлов.1Jt'I-J сnеUllфtlЧ СКШ'1 Вкчюче.
Шlt.'\1 1I11\loTOK ВU:ЮУЖ.1€.НIIЯ возбудителя (c I. [.1. 9)_
\\ 8.6. КОНТУРь! реrулироваиии
синхрониоrо reHepaTopa
ТРI.'t)I)А311I1Я. IlР ДЪЯ-ВJJяе,\lые к контуру cr. анаЛОfИЧНЫ требоваНIIЯМ.
IIз.ll1z1'; "ШЫ:1 в Н.5. ..з. 'IЯ ;1lJ.Нtюrо контура объеКТО:\1 реrУЛllроваНltя
я.В:НН.'Тl'Н cr, реI.У,1ИРУt'\II:)I\1 ваРЮ,lеТРО 1 ero напряжение U r ._
Уllравление напри,кеннем и,.. в СНСтеме С непосредств€нным Воз-
действием иа частоту /,.. Структурная СХб'а контура cr. обеСr1еЧlIва.
(оЩ;lЯ фЩJ\lIIроваНlI€ требуе),IЫХ характеристик, опреде f}яется как
ЗalНlL:II\IUСТЯ:\Ш U 1 .. а,..). (Jбус.l0В.1JеННЫМJI выбраННЫ:\1 сочеТанием Ba
рll<.1IПОВ упра.-В, t'lШЯ l'яrовы'\ш .i\.Il. так и ПрIIНЯТЫ:\1 способо 1 Yl1paB
леllllЯ ч3СТОТОll fl...
Структурная схеча контура приведена иа рис. 8.31. Задающий сиr.
на.1 и,. ПОСТj'оаЮЩIIЙ на СУ\I!1.ШРУI{)UЩЙ 3ле)..tен:т ПУ. lIзменяется
Б ф НКIlШI частоты {,. (-1 В некоторo).'1 Iасштабе повторяет зависимость
u,.а,.) (0[. рис. 4.3. б) с учето\! передаточных коэффициеитов по на-
пряжеИll10 BCr. cr 1I ПЧ. Есди для получения напряжения U, ис-
ПО,1ЬЗ0вать \I"П '. ЬСЫ ЧастотЫ {. с выхода зr (см. рис. 8.5), то
U/ flнkчm,.lknч/. (8.55)
rде kч:J. пере:щточный коэффициент Частотноrо дискри,!Инатора
ЧД 11.111 J.pyroro звена, nреобразующеrо ИМПУДЬСНый сиrнад в анаш'
rоный. значение KOToporo пропорционально частоте С.'Iедования им.
ПУЛЬСОВ.
Х"рактерная особенность всех способов управления, парамеч о \\
{,. в "онтурах реrУШlровання частоты двух (и бодее) АД иеобхо-
дююсrь фор>\Ировання TaKOro задающеrо сllrнала на входе pcr,
f .
...... .,lfs
r....L 17..2...1
t } И;
, ,
, ,
: 1
Д T т
r
IU r
И у
P1]{ _
UPr.{.'fJ:
К зr cr. в системе с lIепосрrдст.
8.31. Структурная с:<ема контура реr)'JШРОБ : f :
венным ВОЗJ1.еЙС1"Вllем иа Ч3 1-
обратная CF!l3b
т,.,lra
и,
ЗOS
.<оторы" В :иаJ\СIf:l.IЭ.1ЬНОJf степени обеспечивает ИСПОЛЬЗОвание ус
новденной МОШНОСТJf сrЫюlЗоrо электрооборудования СТПЭ при B ::
"южно\t сущеСfвеННОl\f ОТЛ,!ЧИII IЮ)", ОТ 11('1.).' в СlIстеМе ДШIЖliо
быть Пр ,J.УС\fOтрено }'СТрОНСТ80, БырабаТblВ8ющее 13 заВИСflМОСТи
посrупаюшей на ero ВХОД JI!fформацин о ;8стоте Ii наrРУЗi<€ }{ЮКдО
.7еКТРО.J.впrатедя H€KOTopbт оптнмальныJl СНfН8Л, осущеСТВ.'1ЯI()Щ1t
упраВ.1€Юi€ cr. Однако подобное решение значительно УСJ10iкняеr САр
Проще выбирать в качестве заД8ющеrо mel-iыlllJii IiЗ CJlrHa 1JOB 13. H
ПрЮlеН€НJI€ для возбуждеШfЯ rеиерэтора МIII-шмалыюrо СНfИ8Jlа, B.bI
деляечоrо ЗВ€НО\f J'1ИН В контуре реrУЛНРОВ8НIIЯ чаСтоть, Соосных АД
Н€,JЬ3Я СЧJfтать ПОЛНОСТЬЮ оправданным, ТШ{ I{ЭК 3Л(>КТРОДВПfатель'
II Н:ЮЩIIЙ 60.1ЬШУЮ частоту. остается н€доrруж€нным. '
Д.7Я КОНТРОЛЯ заданных значеннЙ U r . введем жесткую ОТРIlЦ8теЛh-
ную 06рат ую сБЯЗь по напряжению, осуществляемую даТЧIIКОМ На.
пряжения (ДН) с передаточным IюэффнuиеНТО\1 k ж . о . с . Тоrда На выхо-
Де П Т в устаНОВlIвшемся реЖlJме деЙствует Сilrнал управлеиия
и у и, и,.) и ж о.с (и,.) (f,н/k пч ,) kчдf,. k ж . о си, ни,.
(f,н/k пчt ) kчдf,. k-Ж о.си... (8.56)
rде k;"oc == kдо(U r . н .
Значения этоrо СlJfнааэ на всем днэпазоне реrулироваНIIЯ U r ..
до,']жны обеСлечнв;зть На заЖJ1мах cr зависимость U r Лред. (/1.):
kп; kF;cr k , 1'0 k ) k лр "Н
Ur.fJР€Д J;пу I +kНt:rkrk.\\.o ' k пЧf 4.411.== 1 +k раз k ЛЧf kчщ,., (8.57)
rде k Bcr переД21.0ЧJ,ыii /юэффиЦ!/ент BCr: k p " kорkж.о.с пе.
реД2ТОЧНЫЙ коэффшшент р230МКНУТОЙ uепи реrулирования и,.,
При ДВllжешш з.:J.еКТрО lОБИJ1Я с постоянной скоростью н иЗмеиении
ин За счет внешних ВОЗ\lущениЙ необходимо поддержнвать требуе..
Мое ЗНачение напрнженпя cr в ПР .Jелах заданной аБСолЮТНОI! СТа-
тической ошибки
" И Rr ,- Л И
U r*:;:: I U 1",..
. ра'
(8.58)
rлубина жесткой отрицате.оьиой обратной связн по и,. во MHoroM
определяет значенне статнческоii ошибки, выбор k чд 11 динам",,)' про-
цесса ретулнровання. Из (8.58) ВII;\IIО, что ДЛЯ уменьшения стаТllче-
СКОЙ ошибки необходимо УВ ЛIIЧИВатъ k"..D ,. Однако возрастание со-
ставляющей kж.о.сU", деiiствующеЙ встречно сиrналу и/, требует
соответствующето увелиqення k чд . так как в IIНи" случае rellepaTOp
не обеспечит Значения Ur.r.lзУ>с пред == U'макспред.lkлчu при частоте
',и. (здесь kЛЧU передаточный коэффициент пч по напряжеНIIЮ):
k и у + U r м.акс.прсд.k ж о с и}, + U'МIJкс.пред..k ж . о сJknчu k
чд 'IH'IU. k пч / "н'lU. пч/.
Увеличение kчд приводит к возрастанию передаточноrо коэффиu иен '
Та прямой цепи ретулированин по напряжеНIIЮ k opu kзrkпр Х
Х kпчи, а следовательно, к сннженню запаса устойчивости системы.
"""
Поз'roМУ. задаDаясь значением БИ б
заНШ.>IХ обстоятельства. [".. нео Ходимо учитывать оба YKa
Контур (рис. 8.31) ; ляется системой аВтоматическоrо реrУ ,ИРQ8а.
ННЯ 110 отклонению. ,---,,+,ОРМИРОВ8ТЬ характеристик U (1 ) можно
11 друrНМII способами наПример с помощью КQмб У r_ 1_.,
МЬ! реl УJIнроваиня По тклоиениюс ОДНОВ ме1\НОЙ : = : : :й :
lIofO ВlIеШНеfО ВОЗМущения вВедением положительной об ..
ПО i.Ш:ТШНЮМУ току наrрузки cr. р?iillШI Сl:3.Я3R
Выд лпм .ЭI<ТИВНУЮ I't.В.I1Рf.Щ. (f\.) \\ реЗЕ:ТИВНУЮ ll,.npe.f\. (1'1.) СОСТа-
вЛЯЮЩllе тока АД. Полаrая. что реактивный ток ДБиrателя яВ.
ляетСя HaM 1 Нllчивающим 'roKO:-.1. ;"tЛя обеспечения треб,
мых .:Н-!8чеинн послеltнеrо i-IСПOJIЬЗуем изложенный ранее ПРИИЦIlП
фщн.шроваШlЯ U r . <11.) ез введения жесткой отришпелыюй обратной
сВИЗН 110 напря.м.еНIIЮ Зто з.ОСТllrзется выбором kчд из условия по!!...
де(М'l.ШIII я маrНИТlIОfО ЛОТОКi:I э.rlею рuдвнrателя. Фд... :::::::о I ДЛЯ пре1 ва -
рпте,'!I>IЮ рассчитанноЙ заВ"СII 10СТН U r _ <Т\.} при Ila_ == о.
При наЛllЧНI-I В KOHTypt: cr жесткой пОложительной обратной СВЯ3\t
НО ак'П\ВНОМУ току т.)1... южно визбуждать reHepaTOp в функции
3TOI'() ТЫ\а С nод.держаНllе 1 Фll. = I НезаВlIСИМО ОТ иаrрузки. Такой
контур реrУЛНрОВ8НИЯ cr в интервале ЧаСТОТ 11""\\\\- fш.. действуеt
как CHCTe a аВтомаТllческоrо слежения за Частото" 11_ с КОМПеНсаllИей
OCHUBHoro внеШl-lеrо возмущения, а электродвиrатели при полной и Ча
СПl4НЫХ \ЮЩностя1. работают С Но Шна.rtЬНblМ маftШ'tНЫМ ПОТоКОМ.
Передаточный КОэффllUllент k д -, даТЧИКа актиВНоЙ составляюи:ей
тока, 06еспечпвающеrо nОJЮЖИтельиую обратную связь, МОЖНО нанти
113 соотношения
kпрИ/ т.l,.l,lkпч.. (8.59)
rде U I сиrнэ.'I положительноЙ обратной связи, действующий cor-
ласно с снrналОМ V f ; Zr. CY 1MapHoe соnротивлеНlfе цеПII Наrрузки
фазы reHepaTopa. Если пр"нять передаточный коэффнuнент ПЧ ПО
ТОКУ kпч/ ПОСТОЯНlJЫМ. из (8.59) Н"еем
- k д . т И .kпч./(т,J..1 l,}k n .. (8.60)
Поrрешность, виосимая этим допущением. .,,1I1КВИДИРУется Бведе--
Яllе\! соответствующиХ f{оррентирующих звеньеВ. cr обусловлена
Ст л\ческая ОU1ибка реrУЛilровання наПРЯlжеН I\Ш возмvщающи
j-Ie TO.'lbKO воЗ):I)'щеНllем ПО току наrрузки. но 1 .lР й \ K .O p OCTII reHepaTO
" П Р IMep Ilзм:енение\.l yr 'lOOO с
tlШ воздеисТБIJЯМIJ, 1 L - . б ьн стью напряжения ЛllтаНlJЯ
ра в снстеме С (tJr <Or н. JfeCT3 ил 1 lIJlI-IТельных звеНЬеВ l\oH-
функu\\онально-преобразовательныХ 11 }с
тура 11 т Д.: '" + 6И,. (ИПJ +
(!.и.. (:"U,.\т,I\,)+(:,.И,.( ,1 18.61)
i'.И,.(m"J")+,',.И,,. . ' "ныхвнеШН'JХ
Р оваНllяотСЛ}'ЧЗI
rAe (:,.и' су !марная ошибка ре:уЛН
" Ф ическон прнроДЫ
возмущений раЗЛIIЧНОи 113 , cr можеТ охватываться
ЕС1\\ UШllбка и;. существен а. то Н РнапряжеНtlЮ значение
жестк й UТРlluателыюii обратноН связь " ,',.u'
k}!;. u.c в ЭТОМ l" l1учае опреде.'Iяется оrnнбl\ОН' ["_.
307
Реrу.7I1ро ание налряжеюfЯ U r . ПО отКлонению с одновремеНIЮй
компенсаuнеЙ QCHODl-lОrО возмущения (осуществление (1РИНtlнпа Иlf-
вариантности контура по отношению к основному возмущенпю) Поз
8Q.7яет знаЧlfте.1ЫЮ умеНЬШlfТЬ ошн6ну по сравнению с (8.58);
'Ш" !Ш;. k, (У У,)!(I + k p ,,). (8.62)
тде }?} возмущающее воздействие от ТОКа иаrрузки.
Подной инвариантности в такоЙ систеМе Можно ДОСТJIЧЬ. если Ре.
ТУЛИРОВ03ТЬ напряжение и с . В зависимости от момента на Валу АД.
Так кю< устаНQБКЭ датчиков мОМента ВесЬМа заТРУДНJпельна. МОЖно
использовать ero косвенное измерение, например За счет информации
о токе наrрузки. Однако в ЭТОМ случае связь По возмущению заменя.
ется компаундирующеЙ обратной СВRЗьЮ ПО току 118' которая Ilзменя
еТ структур у САР по отклонению 11 ее устоЙчивость. Что должно учи
тываТЬся при разработке стпэ.
Uепесообразиость комnаундироваиия reHepaTopa определяется ре--
ЖIIМ8!\.Ш ТЭ1\1 на Jюш{ретноll..f электромобиле. В частности, осущесТDле-
иие принципа инвариантности по отношению к Мс. можно реКОменДо-
вать ДЛЯ стпэ зтэм и ЭМПП. работающих на пересеченной МестНО-
сти, rде часто ВозНиКаЮт резкие и ЗнаЧlfтельные I-JЗМенення момеНта
сопротивлеиия вращению ведущи.х колес.
Наличие в Прямоii uепи реrу.rшрования частоты '(., сиrИ3J1 которой
нвляется задающим ДЛя Возбуждення rеиераТDра) динамическоrо зве-
На (ДЗ) НJШ задатчика интенсивности (ЗИ) обусловливает необходн-
MU<.:'l ь соrласоваНItЯ как сТатичеСIШХ передаточных RОЭффИUllентов,
ТаК Jf постоянных вре:неШI T nP1 It Т прu . Пuкажем 3То На следующем
при"ере Практически всеца
Т пр , ТАП +Тзr + ТIlЧ,<Тпр,, ТрCl' +Tcr + Тпчи<Т м . {8_63,
rде Т при прrlве.1енная постоянная DремеЮI uепн напряжеl-Нtя U r .;
Т РCl . Tcr. Т пчи постоянные вре"еШI pcr. cr 11 ПЧ (по напря-
жению) при первой произаодноi..
Введем в цепь А Tr зr (с" рис. t\.5) ;jlшаЩlческое ,вено с посто-
ЯННоЙ временlt Т дз Т м ' Tur'J(! ТIII'I Сfзнет БО.'Iьше ТпрU. Если Б Ka
честве задающеrо сllrнаД8 и, I/СlюЛЬЗufJ3ТЬ и с . то напряжение и,. (/)
будет нарастать быстрее. че:.1 Т,. (1):
11. (/) 'нп). (tI .+ k",.,M! с (1 e' 'll м), (8.64)
rJle 11(0}. начальное значение частотЫ. .. име-
Если в качестве сиrнаJl2 U t I1СПОJlьзовать любов 113 Сllfналов,
ющих место в прямой цепи после динаМltческоrо звеНа (и., (. Itлlt Т,.),
То и.. (t) будет отставать от "3 1енеиия {,- ,(1) .' зиачения и..
И в том и В друrом слуЧае получить \:оотвеТСТВII\ е в переход'
текущим зиачеииям 1, ({е представляется воЗМОЖНЫМ, . . ,т
иых режимах ие буде обеспечено поддержание постоянства MarНl -
иоrо потока. .' вязью по реrули'
Напомним что охват контура жесТкоlf обраТIIОИ с . рО из-
, e eHII П р " (аЖДОI{ n
руемому параметру НЗ!>lеняет постоянную вр лоЖlI тель -
ВОДНОЙ в НО =F kпрkж.u.с), ('де знак минус ОТIIОСНТСЯ к ПО
-
ноЙ. а знак плюс к отрицательной сВязи. Тоrда
Т"ри Т чд + T + т пчu. (8.65)
rAe тu ===(Tpcr. Tcr)/{1 +knрkЖ.Q_С) Тпрu пр»ееденная ПОСТоянная
BpeM€IПJ прямои Ilепи передачи уrzравляющеrо воздействия На иапря
ж':"ше И,.; T Iд. Т пчu . T pcr . Tcr....... ПОСТОЯннЬ\е В р емени ЧД пч
PLr 11 cr. ' .
Если 13 прямую цепь реrУЛllрования частarЬ1 1'8 введен заДаТЧ1-IК
НН1' НОШНОСПI. ТО соrлаСовывать Т ПР1 н Тпри нет необходимости
иБJ скорос.ть арастания (спада) CHfHa.пa 1з (или из) будет олреде.'tять:
ся IIOСТQяJ-lНоИ времени Т м > Тliи
flокажем, Что !-J8личие ЗИ (см. рис. 8.5) ИСКлюЧает УправлеЮlе cr
C1-lfН8ЛОМ и . Деиствительно, в условиях эксплуатаu.ни эл.ек1'рО'!.\оби-
ЛЯ моменТ СОl1ротнв..1ения Может принимать значения, npl1 которых
тяr()вы АД, реаЛIiЗУЯ полную МОЩНОСТЬ. Имеют уrловую скорость (О Д '
пропорuиона.пьную сиrналу и:1 < U с В этом случае. если Использо
ВЗiЬ сиrнал и с для формирования и у (fl.). напряжение V r . Не будет
соrласоваио с реальнымн значениями частоты [1...
Если В uепь А Tr зr (см. рис. 8.5) Включеl10 llЗ 11 для возбуждеНIIЯ
cr "РJlменяеrся сиrнал и с . то в Uепь сиrнала и (рис. 8.31) также
необходимо вводить Д3 с таким расчетом. чтобы время окончания пе.
pexoдHыx процессов изМенения и,. и fr. совпадало при условии обе.с
печения ПрИ1-!ЯТЫХ вариантов управления злектродвиrатеЛЯМJI. Коrда
reHeparop возбуждают сиrналамн U \ ИЛИ f з. требуется ускорение пере.
ходиых npoueccoB реrулироваНИЯ U r .. что достнrается как оХВатоМ KOI:l
тура rиБНIIМИ обратными связями, таи и включениеМ в прямую l1епь
KOl1Typa cr фОРC<lрующих звеньев.
Частичные хараКТ€рI1СТИКИ U r . (/,..). определяе\tые завИСIfМОСТЯМИ
И,. ({,.) пр" Р,д. < L, можно получить различными способаМII. Если
потреБОВ8ТЬ осуществления работы АД на lшждоft частичной xapaKTe
РIfСТltке с предельными коэффициентом мощности u coS <J'д.nред ([1..)
и переrрvзочной способностью ЛI]ред (/1.), то маrнитныи поТОК и иапря
>!'.ение тЗ:/], неоБХОДIIМО реrУЛl1ровать в соотвеТСТВII,[ с (4.64). Тоrда
на всем частоnюМ диапазоне напряженне
И/. ({,.) И'nред. (/1.) r pln' ;
И,. (1,.) Иlnре.. (f,.) Jr р,д. .
fl:пчи
С учетом (8.57) IIМееМ
Y knp 11. k f УР
и,. == U['.лред_ РIД. == + k ЧД 1. Iл.'
раз прl
РеrУЛl1роваНl1е соrласНо (8.68) можно выnOЛНIIТь' пеРф'ножая
Сl1rиалы И, 11 ИР (см. рис, 8.31). Сиrl1ал ИР вырабаТЫВ= r/:';' :
ОНа,lьНЫ>1 преобразовател:м ФП Р . на одии нз ДО о тве СТВУЮЩIfi!
Пает снrНал и м , а на друrои с.»r:аЛа; :: дл С;ыклюqеШIЯ кана..ча
Р,д. L. Уставка в ЗВене ФП Р П э р n дн б ют nредельиую мощнос.ть
Вblделения снrНаЛа U Р. еСЛII Т "" потре ля 'f )
!t На Зажимах АД нужио имеТь напряжение U'llp"lI. \ 1. .
(8.66)
(8.67)
(В.6В)
8о9
Ст.атическая ха.рактеристнка и р (им) нелинеина, т е. neредаточ..
lIIIlii коэффициент kфр === ир/им изменяется в зависнмостн от Мощ..
НОСТИ. Поэтому соrласоваНJ.lе снrна.rюВ иР и и, проведем с учетОМ сле.
дующих соображенни.
Зададимся мощностьЮ P'Al. < I и рассчитаем по (8.66) характе.-
ристику U 1t8 (fl.)' При частоте fli.. сиrнал U f , на СУММИРУЮщем
9л:е-.Jенте ПJ1 должен быть
I +k рвз 1 +k рзэ
и" === иri8<и,:;::::;; иr_прсд,8'
(8.69)
с др}'rой СТорОНЫ, U ft :::= U,U Pi ; U Pi === ии/и, === Uri.IUr.пред..
Тоrда для даниоrо уровня мощности
k,фр, ир,/и,,, Uri./(Ur.пр,..kДмР...). (8.70)
Частичные характеРИСТИКJI можно сформировать не только 3а счет
звена ФП Пf но И иными способами. например посредством изменення
коэффициента kчд в зависимости от и р. для чеrо этот сиrнал ВВОДится
в ЧД- Опуская промежуточные преобра30вания. приведем выражение
для kфР, определяющее ero ЗначеНие при воздействнн на ЧД:
k 2фРt == и :l8 ,
(U r ,преД8 k дм Р ,д.С р )
rде коэффициеит С р заВНсит ОТ параметров ЧД н места ВВОДа U р В
схему.
Цепи передач н Сиrна.ча И р к ЧД и ФПП показаны На рис. 8.31
пуиктирными линиями. Ес.'1И АД В интервале частот /1М!J.И8 /IU.
работает с полным маrНИТНЫJ\l потоком вне зависимости ОТ реализуе.
МОЙ мощности, то на частичных мощностях нужно измеиять только
UIMaKc.' Для этоrо, иапри ер. можио в звеио ЧД вводить сиrнал
и.. для отсечки MaKcIlMa rrbHoro значения и, обратно пропорuионально
P 1A ., т. е. сиrнал и м оБУС '10в..швает предельный уровеиь СJlrНала и/.
в данной системе. rде ВОДIIТель электромобиля управляет неш>-
сре.J.Cтвеино частотой {,.. контур реrу.1ирования cr не дает возможиос-
ти формировать xapaKTepllcТl.КlI постоянства мощности, что является
одним из rлавных струюурных недостатков такой САР.
В связи с ЭТИМ осуществим только оrраничеине предельной МОЩНО.
сти P 1A8 , дЛЯ чеrо реа.'шзуем обратную связь ПО МОЩНОСТJI, вводя сиr
нал U Рпред В прямую цепь реrулирования {,.. Здесь возможны два ва-
рианта работы снстемы.
Еслн нмеется зи, то он косвенно выподняет функции оrраниченИЯ
мощностн. Действнтельно, сиrнал и", (см. 98.4) задает вне ЗаВИСНМО-
СТИ от значення и. разрешаемый уровень сиrнала U З ' пропорциоиаль-
110 которому IIзменяется ЧаСТота {... При этом максимальное значение
Юд зависит от предельной мощности, потребляемой АД, и момента со-
противленняМ... Тоrда снrна.ч отФП р можно использовать в аварий-
IIых режимах, напрнмер прн отказе обратной связи по "'д, и ero следует
IlQA8llaTb на зи соrласно с и", для сннжения частоты {,.. а значИТ,
. автоматнческоrо оrраннчення мощности Р,д..
(8.71)
8111
Рассмотрим ВЗрllаt1Т с ДЗ Б ПРЯМой
СТЗВlIМ. что ФП р имеет второй канал с Ц: l{t р:rУJlИРОваIlИfllt. П
kфf', которыЙ выделяет сиrнал и Рпред. Kor:a :Точны.м коэфФициенТQ14
UPIIPCA на вход зr встречно сиrиапу U S . то час 1.11." > l. Е и пода8ать
UI3ТЬСЯ. IЮЮ3. разностный сиrнал Не СТа тата 11.. наЧинает УМень-
Нет равным кулю:
Up."pe. k",p(UM Uv",) k' k' (Р
фр 11М 1.. \), \8.72)
rДt И У Сl === k дм kдмm...РIД.н сиrнал у
PJBI-IOвеСНОе СОСТояние будет I1Meтb =: в:и.
СllrНЗJl U (->llf) А ВВОДИТЬ В Прямую цепь ДО Д И НОВОМ. Зt1ачении ,...
ИЗК резКо возрастает динамическая ошиfi нецелесообрзэно, Так
CTВJle больШUЙ ПостояНнон времени Т ДЗ . ка рассоrласоВ8НИЯ Bc.пeд
Таи юн< ирвр д подается На ВХОД Зr и И3.\1енеНие f
нзла рассоrласования МОЩНостей ПРОИсход 1. в ФУНКLlИИ сиr.
.П) t<.оэффицнеН1 k фр и 4УВс1'ВНТельность да:чТ ПраКТИчески м.rиовеиио,
ходиТ'" 113 условия снижения частотыl на 6..fИК М86 ОСТИ CJ1едует на.
вышеНIIЯ предельной МОЩНОСТИ ПРИБШ\З\1Те.. H .J% CJ1YQae пре.
k фр == UРпреll. '1llStl
k'Il'" (Род> \) "'" JiдмkзrkПЧI ' (В.13)
ЕсЛИ задатьсн зиаченнем k фр ИЗ услови" М,> > 0,05"" то в снсте-
ме MorYT возник..иуть колебательные ПрОllессы и обеспечить устойчи
вую работу кранне труДио. В то же Время реализаuня звеньев uenи
оrраничення ОЩНОСТИ при.. fl... 0.05511 достаточно CJJОЖНа, ибо
требует устроистВ с высокон разрешающей способностью.
В переходных режимах задаНнаЯ Д!lнаМllческаR ТОЧНОСТЬ и показа.
теЛl1 I<ачества процеСса реrУЛИРОВ8НИЯ обеспечиваются применеиием
ПlfilOl х обратных связей и корректирующих звеНьеВ Их необходимость
МОЖНО установить предваРllтельно на этапе Динамическоro расчета
СИСltМbl
Для мноrоконтурной системы с перекрестными обраТНЫМИ связями,
неЛlIнеii:НЫМJf звеньями 11 С.'IучаЙНЫN характером наrрузки динамиче-
сю,Й расчет nредстав. яет собоЙ хотя 11 решаемую, НО трудоемкую
задачу. Методы JI математический аппарат теории аВТQМ8тичесКоrо ре-
rУЛJlроваНIIЯ. IIспользуемые для дннамическоrо расчета. подробно И3
Ложены н Лlпературе. Здесь же охарактеризуем ЛНШЬ некоторые об-
щие lIолuжения. которые необходимо помнитЬ при рассмотрении пере--
ходных режимов снстем реrулирования стпэ.
Перелаточную Функuию контура реrулиiювання cr ЬЮЖНО .аnисать
В Вlще
и,. (1) W пр !Р)
W pcr (р) !i/ii) 1 + W,," (р) W","o.' (р)
(8.14)
T orAa
и,. ( Е) \17 пр (Р) щlt) Wчд (р) Wзr (р) Х
1 + w пр(р) W ж ." , IР) 1+ W"p{p)
(8.15)
х W До \р) W АН (р) О, (1),
31J
rJJ.e Wnp(p), W",.o.c(p), Wчд(р), Wзr(Р) Wдз(р), WАтr(Р) переда_
точные ФУНКЦИИ соответственно прямои uenli, цепи жесткой OTp
цаreльной обратной связи, ЧД, зr, дз и ATr.
из (8.75) следует, что наличие в цепи передачи сиrнала упраВления
значительной постоянной времени, входящей в W дз (р), обеспечн_
вает плавное измеиений и, (1) и и е . (1), еСЛIl 1, сопs!. Реальио ток
тенератора изменяеТСЯ в широких пределах. При ее сопs! XapaJ<тep
КО.'JебаНIfЯ U r . (!) определяется в основном И31\1енеюtем тока наrрузки
Отрицательная обратная связь, предназначенная для измерени
возникающей ошибки между U r .: H 11 действительным значеНllем
и,. (1). передает эти колебания на вход ПУ.
Пр" частичных мощностях В задаЮЩIlИ снrиал и, (1) ВВОДится
Ир (1) \\;'д,\[ (р) W ФР (рl Р,д. (1). (8.7Б)
Д.1Я KOHrypa реrУЛНРОВ8ННЯ cr ЭТОТ Сlfrнал в цеШi управления ЯВJlЯ
ется .дОПО.'lнительным. измеНЯЮЩIfМСЯ ПО случайному З81\ОНУ
. TaKIIM образом. на входе cr де;,ствует суммарный снrнал 11, (1),
из\!еНеНllе которото во времеНII обусловлено рядом ПрlIЧИН и прежде
всето Bapllalllleii наrрУЗКII АД. поэтому тенератор праКТIIЧес,ш рабо.
тает R переходных режимах Это предъяв..rIЯС" жесткие rребования
f( обес.. Пf:'ченню УСТОЙЧIIRОЙ работы CI-IСТе,'\fbf (( ЛОJlучеНllЮ заданной дина.
мическоЙ ТОЧНОСТIt пара lетров и,. 11 1,. при "х одновременном pery'
:тироиаШНI; t'С..rШ ИХ не соблюдаrь. то наряду с возрастанием потерь
резко снижается f\ОЭффJlUНенТ НСПОJ1ьзоваНIIЯ установленной мощнос...
ти ДВС
Еще раз подчеркнем. что дЛЯ СТПЭ, в которых ДВС 11 тяrовые АД
имеЮт равную (с учетом потерь) мощность, всетда uелесообразно уп-
раВ.1ЯТЬ частотой 1,. в ФУНКUИII мощностн Н наrрузкн электродвиrате-
..1J.el1, а не Оfраничиватъ потреб.1яемую ИМи мощиость воздействием
на параметр 1,.. так как подобное оrраничеНllе Вызывает в САР склон-
носТЬ Н ко.:'lебате.1ЬНЬО1 проиесса)I И знаЧl1те.i1ЬНО снижает запас устой
ЧИВОСтlI. Сказаиное хараы1ерноo ДЛи САР с контуром, изображенным
на рис. 8.31, что If ЯВ.1я rС}1 ero основным иедостатком.
Управление напряжеиием и,. В Сllпеме с непосредственным воз-
действием на параметр аБСОЛЮТlIOrо скольжения. Если САР обеспе-
чивает работу тяrовых АД в мяrком режиме, то момеНт можно выра-
ЗИТЬ .lJинейны1M уравнением
,"1 k.),.. (8.77)
тде k/. КОЭффИUllент ,lItнеlllЮ" 3IJпр.оКСIIМtlЦии момента пр" работе
АД на УСТоЙЧIIВОЙ ветви \lе.\аНllчеСI(()ii xapaJ(TepllcTIIKII.
В интервале ЧастоТ "МН'" /,и. для BapltallTa управлеНIIЯ 1 11 мо-
ментоВ М (1,2 7- 1,25) М Н южно с достаточноЙ для ииженерныХ
расчетов точностью принять
k/, M,Js", (8.78)
а при М> 1,25M.
k/ s М" ..Д'".. (8.79)
При вариаите управлеиия 3 механн ческуЮ характеристику АД ,аК-
же можно аппроксимировать ПРЯМоЙ, но k/. будет нзменяться в за.
ОТI{vда
висимости ОТ 1,.. причем с увелич
rрешНОСТЪ линеl\ноrо прнближенн еиием """ТOТW от,
Из (4.15) получим M.f,. р я Уё""ИЧIIВI!etСЯ. 'и. JI() ',..",.11(>
Р,д.' Torдa с учето.. (8.77) .... точиостъю до n<mpb Р...
Р)l18 == k,sf,.I,.JМ и .
'.. M.P,../(",.".).
1. е. для I<аждоrо зиачения частоты f (8.81)
}КеНIIЯ fs. nРОnОрционален мощнос параметр вБСОIlt<YrRоrо еколь-
IS. PII1.,
[Iоэтому В случае неПОСредствеин (8.82)
11 рис 8. 10 !шН!<ретиое значеиие cHrH з;tа ия t.. соrласно 8.3
АД с зависимостью '.. IJ,.), СООтветств ю с ( с) обеспечивает работу
моЩНОСПI у щей определеиному уро.ию
Н<зйдем заКОн реrулнрования напря
дает вuзможность совместно с Р еализ." >ке ия, выоJ!нениеe KOТOporo
р ! оUИеи характеристик f ( }
иоддерживать ,д, cons . ИСпользуя (4.14), получим и.. ,.)
Р,д. vЦ../(s.f,.).
Из (8.83) с учетом (8.82) имеем
И,. \,r;;:. (8.84)
Таким обра ом, формироваиие характеристик изс"tОянСТва МОЩ'
иости В даннои системе обеcnечивается реrулнроваНllем f.. (/,.)
в фуН UIlII Сllrнала и с (f изменением напряжения cr по закону U r .
......- J 11 :kIlI..Jи, которыЙ CJlедуеl осуществлять В интервале частот 1 &
fl> {,., (см. рис. 4.3. 6). Ес.ни ПрlIНЯТЪ указанное УCJ10ВИе. топ;;;;
{,. < I " {,. > {,., реЖIIМ Р,.. сопs! не ВЫПО.lНяется. Поэтому
Б CIlC1eMt:' с н посредстве.нным воздействием на параметр аБСО,1юпюrо
скодь"''''''''' },. формировать характеРИСТИКII ПОСТОЯНС1ва мощности
и"неЛ"Сtюf>разно Контур реrу.,ирования cr должен обеспечива1Ъ
JII,60 nреде.',ьную завнси юстъ и,."р,д, (/,.), либо nреДе.нъную " час
т"чиыe З,Ш'ICIШости в ФУНКUIIII сиrнала U С (ИЛII f.). (оrласоваНII" по.
Сl'QЯННbi}; времеии канала реrупироваНIIЯ напряжеиия U 1 _ и nря)юи
uеПII передаЧII управляющеrо воздеЙствня праКТllчесКII не требуется.
Последнее объясняется тем. что CI':;O[)OCTb изМенения частоты [1. оп.
ре,.1t'.lЯЕIL'Я постоянноЙ времеш) Т"3М: которая всеrда бо.1ьше T r1p U-
Y 'paв."eHlle возбуждеНllем cr можно ОСУЩеСТВИТЬ, I<а"о;о Bc ::
дущен CJlCTeMe, с помощЬЮ зВена выделеНltя МИНlIМа.льн
113 13"1 11 {3' I С пос. едующеЙ подачеЙ меиьшеrо На BXO:O CT.HH на
Контур реrулирования cr nрн неnосредствеИlIOМ 11 lIenocpe
иаиряжение и,.. Реа.1нзаUIIЯ хаР8lпернстикИ U,. (/' уждеНIIЯ cr
С'Вено",,, uоздеiiстВlШ сшнала и с от ATr на CIlC-тему х ранее способов.
имеет рид существенных отличиЙ от paccMoтpeHIIы 831 ) являетсЯ
Е "е pcr (сМ рис. . .
СJШ задающим сиrналом иа Вхо....... . . СТИ 01 частоты /t.,
CllrHa.1 И/. форМllруемЫЙ звеном ЧД н заВII:'1fн 8.12) СIIСНал и/.
ТО в кuю'урах реrу.ll1роваЮIЯ cr (СМ. pllC. . 313
(8.80)
(8.83)
lf (.I< lJerr; Рl!2УЛG'РоDОНl/Я f,tI-) тl( 1,
r
'У,
и-у ст
Рио. 8.32. Структурная cXeJ{a KOHTypi:l ресулнроввния cr в сисТеме с непосред.ствев..
ным воздеlJствием нв напряженне и 1 . и соrлвсующнм Звеном:
1 11 2 __ каналы Д Tf
как показано ниже, может только корректировать или КОНТРОЛИровать
задаваемое иапряжение.
Наибольшее распространеиие получили два способа IjюРМирования
хврактеристнки и,. (1,.) при непосреДственном воздействии ив пара-
метр и,.: 1) напряжение и.. реrулируется в функции отклоиения от
задвиноrо значения посредством сравнения сиrналов и с и iU,; 2)
напряжение и,. реrулируется в функции оrклонення от заданноrо зна-
чения посредством сравнения сиrНалов и... н им .
При первом способе (рис. 8.32) иа суммирующий элемент П по-
дается сиrнаJl и., а также сиrналы обратных связей U ж . о . с и и,;
последниЙ ljюрмируется ЧД и соrласующим звеном СЗ.
и ! k(j3 (И уо . и,) kc.э (И уо . kчД!,н!..lkпч,).
(8.85)
rдe kcз передаточный коэффициент соrласующеrо звена.
В (8.85) напряжение уставки и уот выбирают из УGJ!ОВИЯ получеl!НЯ
напряжения и,......., достаточноrо для пуска АД при 8. 8........
и М. ММ8кс.nред.. В установившемся режиме сиrнал на входе ПУ
U у и. и; U rok ж . о . с . (8.86)
На всем диапазонереrулнровання сиrнал и должен обеспечитЬ
зависимость U,.nрсд. (1,.). в СООТвeТGТвин со схемой (риа. 8.32)
и о УЧе1'ОМ (8.85) получаем
и,.прCJJ' 1 + k,,; ( kчдkсзf.. + и.. м ... kсзUу..,). (8.87)
рRЗ ПЧ/
KorAa при пуске чаатота ,.. "=' О, ljюрмула (8.87) принимает виД
U.. пред . koрU;.миJ(l + k p88 ). (8.88)
rAe и ..... (и с.....с kсзU ус.) си/нм. обуслоВJIIIВ8IOЩНЙ U ,.МИИ' при
М. == MIf8КC.npeд.. Х
из (8.88) следует. что для расширения зоны ре/улированиЯ M :Ть
)'rловых СКоростей АД при М. < М м8 .".npед. можно выпол
рвссматриваемый контур таю ко/да и будет изменяТЬСЯ от нуля до
"4
и; МИН В интерва е уrлз нажа11lЯ педалн eco
вC_MaKC (т - е. и .M tI == UC.M$V.C U с . tlИп ), corпa.
суюшее звено аннулируется, а управление и.,
возБУЖдением cr DсущеСТВJJJJетс.я в ОСНОВНОМ
CII rHaJJOM и,. подаваемым от ЧД На СУММi1Рую-
ЩII!I элемент НУ соrлзсно с и с - КОЭффИllиент
k", U С. ВХОДЯЩIIЙ СОМНожителем в передаточ.
lIbjrl козффиuиент разомкнутой uепн реrулн-
РОБЗНitЯ. должен иметь то же значение что
11 Р (8.В7). В такой реализацин коитур cr
(PIIC 8.33) сиrнзл и с выполняет ФУНКЦИИ Н3 ф
чаJlьноr() сиrнзпа управления возБУЖдением
r'енерзтора в режимах пуска и перехода с ОДНоrо установ:ившеrося урс&-
ня потребляемой моЩности на друrой. С уменьшением и (или Полным
ero СЮТfИ.,ем) разВО"збуждение cr происходит за счет r уБОJ(ОЙ QТРИ-
uательнои обратнои связи по напряжению U r6 С коэффициеlIТОМ kжо с-
Сказанное выше дает оСНоВание рассматривать управляющее воз.
действие и с на Входе реrулятора СИНХРОНlIоrо relIepaTopa (PCf)
в качестве CHrH3Jla, задающеrо уровень МОЩНости
Ос.'i3ИОВИЫСЯ на способах формирования частичных характеристик
U r . (/1.) с учетом соответСтвия P 1A6 "'" и С . Если прииять, что U r .
реrулируется По (8.66), то целесообразно Зависимость и, от 8, вы-
полнить в виде и с -.re; с подачей сиrнаnз и с на суммирующий
элемент ПУ. В зтом случае звено ATr можеr иметь nвa l<аиВЛа
(см. 8.5), одни из которых нме", и, 8, и управляет частотом,
а второй обеспечивает I<вадратичнУЮ, т. е. ПРОПОРЦИОИ8ЛЬНУЮ J/ P tA . ,
заВИСИМОСТЬ и, (8,) на ВХоде pcr.
РеrуЛИроваНllе напряжения U r ., осуществляемое контурами, по.
казаНИhlМИ на рис. 8.32 и 8.33, соrласуется с любым из способов уп.
равления частотоЙ ,.. (см. рис. 8.11 н 8.\2). Отметим некторые особен-
ности совместноЙ работы указаниых I<DНТУРОВ.
В схеме (СМ. рис. 8.11) задаются предельные значения параметра
абсолютноrо скольжения АД, а ". "ПР'" и,.) + ,*. ХаракУе.
рИСТlIки fшреД6 (fl..) JI UlnpeA. (/1.) (ПОСJlедняя имеет место при и с -==
::::: Uе.мзl,е) обеспеЦJШЗЮТ Р,д. === 1. На частичныХ мощностЯХ значе--
ння /56 также предельные, ПОЭТОМу, коrДа и( < ис.макс. АД работает
с со' 'Рд.лр,д (',,) н Л лр . д и..) вне заВИСIIМОСТИ от прииятоro Закоиа
фор,,"рования частичныХ характернстик И,. (j,.).
Итак, ОСНOIШЫМIl достоииствами совместной работы контуров на
рис. 8.32 или 8.33 с контуром на рис. 8.1\ являетсЯ достаточно ВblCокие
ДинаМllчеСКllе показатели качества проuессов реrулированИя. ПOJ1У
чеНllе предельных значенин КQэффиuиента мощности fI переrрузочнои
спосопностн АД, оf)еспечеиие хараl<тернстИК постоянства мощности,
уровень ({оторой оБУCJIОВJ]ивается сиrНВJJОМ и с ,
В схеме показанноЙ на рис. 8.12, параметр ,,о изменяется в функ-
ции ОТКJТо:ення мощности От задаиноrо сиrнаЛQМ и с (ее) знач нИЯ.
т е , ( и и ) Тот же сиrиал V ЯВJIЯefСЯ наЧ8ЛЬНbIМ М11
. . J Q М В о мся Р ежиме котла
управлеиия возбужденнем cr. установивше .
Рис. 8.33. С"'РУ1l.туриая
схема контура реrулиро.-
ВаНИА cr е Сflстеме (' Не--
посредствеИ1tЫм ВООJlейС1
lIием На наПряжеНl!е и 1 ..
без соrЛ8сующеrо звена
З/5
expert22 для http://rutracker.ora
r пч ., ,,,
L........
.
.
...1
нан схемв контура реrулнровання cr для ФОРМирования Хаа
Рис. 8.34. Структур рвктернстнк постоянства мощности
и 1 :::= coпst, уrЛОВ8Я СКорОСТЬ CJ)A. с точностью До СКОJ1ЬЖеа
и < У еТ частоте 1... Одновременно на входе pcr действ у _
ии я fsa соответств ..
ет задаюЩИЙ снrим и;. скорректнроваиньш снrналОМ V / и..). и на
зажимах АД имеем напряжение U 1 . == Ur.kлчи, определяеМое дан-
ной частотой н реализуемой мощнос:rыо ТВI<ИМ образом, СОВМеСтная
работа контуров реrулнровання напряжения и <. Н частоты 1.. обес-
печивает поддержание постоянства мощности.
Для сотасования значений И,. (t) и 1,. (t) в переходных ре>!ш-
мах может потребляться включение . КОН,?,Р cr динамичеСI<оrо звена
ДЗ, (СМ. рнс. 8.32) с ПОСТОЯ иной времени т Д3: которая раССЧИтывается
113 условия ТприZO Tnt. rJle Т при Т дз + т u + т пчu; Тnf Т дз +
+ Тз. + Т пчf . Необходимость примеиеиия дииамическнх звеньев
ЯВ.rIяется оСИоВнЫМ недостатком системы.
Второй способ получения характеристики и.. и/.) в функции
ОТК..10нения мощносТи ()1 эаданноrо значеН"я можно раf;смаТРИВ8ТЬ
как следствие первоrо. KorJla Р,до const. Структуриая схеМа кон-
тура cr для даиноrо способа приведена на рис. 8.34.
На входе ПУ сИrнал управления И. И С Им и. kдМР.д..
Переиесем точку arбора сиrнала обратной связи на зажимы cr.
Тоrда
U И k . Р'.Н . Р И k " Р 89
у < дм m,Р,н kпчukпчJkпч '. . дМkпчр <., (8. )
rде kпчр kП'lиkпч/kпч передаточный коэффициент ПЧ по мощно-
сти; k;'ч cos <fin/cos Чi..
На основании схемы (рис. 8.34) имеем
Pr. Ur.I,... kn , И.. (8.90)
I + knрkдмkпчр
В соответствии с (8.90) на зажимах cr формируются характеристи-
ки ПОСТОЯНСТВа МОЩНОСПl в коордннатах И r .. 1,., аналоrиЧные харак-
Теристикам, показанным на рис. 2.1. Оrраничения по току и иапряже-
нию можно осуществить, иапример. с помощью датчика мощности
(см. 8.5).
Так как обратная связь контура cr учитывает передаточный коэф-
фициент k пчр . то на зажимах АД характеристики И,. (1,.) подобнЫ
и.. (/..).
Реry,IJироваНие мощности по схеме иа рис. 8.34 с одновременныМ
уорамеиием частотой 11. по схеме На рис. 8.12 не формирует зввиси-
ан
мосН' Ир (".) и, зиачит, И,. (/,.), ибо в такой СИст
фунКU1юиаЛЬН8Я связь между Н.Шряженнем и час"OiО:М (ЛСУ Yer
,беДIl1'ЬСS1. Ч1'О. если сИс-rема обеспе'lИВает ха :.nиа,ю леrко
;, /.nr.'" <',.), зависимости и,. (/,.) ПOJ\уч : ристики и.. (/,.)
чзСНlqные кривые U.* Ut..) определЯlO1'ся мощно а оматнчески;
J{OTopoii задает сиrиал и С' СТЫО 1-..., уровень
,"1<1'\1 образом, способ реryлироваиия V (/)
,Я ,\юillНОСТ{i от задаННС1rо значения совм ест '" им '. в функции ОТКлоне-
Нl и .. ТОЛЬко с У п р ав
аС1.0ТОН по схеме, пре.дСТ8влеинои И8 рис 8 11 В елеинем
:е ну Аша жесткая отриuатеJтъная обрат ая' с::з:'fу :Э ИС. 8.34)
(lI лlf ПО!IОЖJlтельная обратная сВЯзь ПО ТОКу наrрузки) так ряжешпо
JtпруемыM nар2.метром S\ВJ1Яется мощность. ,как pe.ry.
Ос аиоВИМСЯ иа реrУЛироваИIIИ харак ернстики V (/
... aC. Роль снrнаЛа И С в схемах (см. Р ис 8 11 В 12) " ,.) при
. ( 8 13) Д . . и. выполняет
снrнал и 51 СМ. рис. '.. . але; управление Ч8С1'ОТоЙ и напряжением оп
редедяетсЯ совмес нои работои KOH ypOB, nоказаниых на рис. 8.12' В 32
1,8.33, а также Ба рис. 8.11; 8.34. Но в nерБОМ случаекорректир ";"'ь
c"rHa.' И, на входе per nРОnОРЦИОБа.оьно V Р'Д ' нецелесообраЗБО
"бо kncr '! k" ВхОДЯЩИе в С",:а ическнй neредатOqНЫЙ коэффициеи ко';
-rypa. при вариш.:tи и yr ЛОБОМ СКорости (01' изменяются. Одновременное
экономическое реrулирование две и Электрических arperaTon Сил",
Бо\l цепи еТПЭ требует значите.оьноrо усложиения схем реryляторов.
Рассмотренные схемы KOH ypOB реryлирования cr не исчерпывают
естественно. всех IОЗМОЖНЫХ вариа.нтов БыполнеНJJЯ как arдельны
звеньев. таК и возможных C PYK yp для реализации Законов и спое",
60Б управления напряжением V с ..
фор>шроваиие харак еристик U,. и,.), Р.. сопst, обеспечение
времеnной связи между зиачениями {,. (/) и и,. (t), а акже друrие
иеоt\ХО!lимые задачи MorYT решаться ИИЫМИ, ие nРИlleденными Б даниой
rлаве "еrодами и схемами. Так, межкон уриая связь naрамe-rров [,.
и и,.. осущес вляемая час о ныМ дискримина ором посредством "H
теrр"рования импульсов напряження, частота следования {. которых
nрuпорцион.алъна 11., может быть выполнена датчиком М3I'Иитиоrо по
тока АД; ero сиrнал U ф ФД' "." U,./f,. сравиивается со зиачениями
и,. knчvU,.. Аналоrичные примеры МОЖНО прнвести ДЛЯ СlЮсобов
nо.1учения час отиыХ характернстИК U,. и,.) и'nред. (/..) V Р'Д',
схемных решеиий Д3, зи и др.
()ДНaIЮ С целью сравнительноrо аналнза систем при выбореструк-
туры .'1.111 последуюшей реалнзации ПрИНЯТЫ1I законов управ.1ениЯ
Напряжением и,. схемы на рис. 8.31 8.34 даны по ИОЗМОЖ оС::
с од.НОТиПными звеньями и одинаковЫМ ПОдХодом к решению ад
реrУ:lllрования По казаНЫ наиболее целесообразные сочетаиия конТУ-
ров частоты и напряжения а также точки отбора и ввода сиrнало:
Управления коррекцин н братных связей для каждОЙ конкретll
схемы. ера ннтельный аналнЗ контуров cr нерапионалЫlO проооДи
в отрыве от систем реrулирования стпэ в целом.
817
8.7. Прииuип... работы н СТРУКТУРНые
схемы некоторыХ систем
автоматическоrо реrулнрования
тяrовО"о лривода. электромобилей
Система 3В1"оматнческоrо реrупировання СТЛЭ JJОСТОЯННОrо тока.
В качестве примера на рнс. 8.35 npHвeдe a структу.рная схеМа САР
яrовоrо привода элеI<тромоБИJIЯ с f\олесиоИ фОрМУЛQН 4 Х 2. СИЛОВая
eпь ВI<лючает rпт" два ДПТ (ДПТl и ДПТ2) смешаННоrо возбуж_
дения, JlмеющиХ Iшентичные I{ОНТУРЫ реryJJIJрОВ8НJIЯ МаrНИтноrо По-
тока в тяrOВQМ и ТОРМОЗНОМ режимах. СоrЛ8соваНI1е работы КоНтуров
реr)'11IfрОВ8ННЯ напряжения Но маrнити rо потока обеспечивае1'СЯ За
счет ВАедеНJfЯ l<орреl\тпрующеlI обраТНQИ СБязll ПО МоШнасти (сиrиал
и,.... подаваемыi't на ФП ф l 11 ФПф2).
д.оя пуска ТЭД ЕЮд!!тель нажимает Педаль А Tr в соответствин
с Сl1rflа.ЛОl\'! и с возбуждается rПт. напряжение U r подводится I{ зажи-
МаМ ДПТlи ДПТ2 Маrнитный пота" эле трfЩвиrателей опреllеляе -
ся ТОКОМ обмоток последовательноrо и неЗаВНсИМоrо возбуждеНИJi.
Да"!!",, тока ДТ1. ДТ2 напрнжения ДН, включенНые в цепь
('енератора. ВbIрабатывают сиrНЗJlbI. ПроnОрllИоиальные ТОКУ и напря-
жениЮ тт. ИСПОЛЬЗУЯ с"rналы датчиков ДТ1. ДТ2 н ДН. датчик
мощности ДМ формирует сиrнал И.. постуnающ"й на GУММИрующий
элемент n Jl БС7речио и с
На зажимах rеиерзrора характеристика U r- (1 р) ИМеет ВИД, Пока3аН-
нЫЙ на рИС 8.30
УСТ8110вившееся ЗНачеНIrе уrловой скорости М. элеКТРОДвнr.ателей
и соответственно скорость движения электромобиля определяются
Фр(1}
["" У ,
[A.r{tJ
к ФП r
Рис. 8.35. Структурная схема Системы реrуsшровi'lНИЯ СТП3 ПОСТОRниоrо тока:
I If 2 kаН.'JЛЫ А rr; ОВ} н 082 oc,AlOrKH оозtl)'ждещт
318
заданнЫМ уровнем мощности. зависящим от yrJ18 е с, " моментом со-
ПРОТlIвления движению. Здесь возможны ДВа случая:
\) еСЛ 1 установившееся знаЧение тока каждоro элеК1'роnнтатe.n..
больше 'д/.. то КОИТУРЫ реrулировзнни маrННтиоrQ пmока по, е..
}J<.lIваюТ постоянство тока возбужпения 'ч...; М р
2) €C,ral J Д. < 1 Д/'" то КОН1УР начинает умеиьшать маrn.нтныА
поток
llпя тор южения электромобиля ВОДНiель наЖимзerr педаль АТМ.
В нзчаJlЬНЬШ момеН1 в СТПЭ происходят автоматнч ские переКлюче
rюдtотавливающие силовое 9лектрооборудоваине к работе в pe:::
злеI<1.РIl,ческоrо rорможен.ия; разрываются цепи nнтання ппТJ
и llЛТ2 01" reHepaTopa. 01 КлЮчаются обмоткн nОСЛедовательноrо Воз.
бужд."''']' " фу"КUlШ ЗЕеньев ФПфJ н ФП ф 2 ПередаЮ'rcИ звеньями
фЛтl 11 ФЛ у 2. статичесКне характернстики KOТOPblX соатве1'СТВУЮТ
крнво" А BCDO на rрафике (см. рис. 3.32, в).
Э lеl{"IродвиrатеJII1 нз,:'Инают работать rенераторами независимоrо
возбуit\деиия с иаrрузкои на и»дивидуальиые тормозиые резисторы
тр! н ТР2.
тормозное уснли реrулируе'fСЯ в зависнмости ОТ сиrнаJIЗ и-УТ ==
и т И УСТ ? rде И УСТ сиrнаJ1 уставкн.
При и т :=:: исмакс формируется предельная зависимость
]В.Д" (1 Д у.). Если уrловая скорость элеКТРОДБиrателей нензмеНна
II задаетсЯ и т < UT.MIJ.I'.C. ТО СQОiветствеино будет СНИЖаТЬСЯ тормозное
усилне за счет уменьшения предеJ1ьноrо ЗНачения IsoA. (линия АВ.
сМ. рис. 3.32, в).
Измеиеиие иаправления двнженИЯ электромобиля (реверсирование)
достиrается переключением ПОJIЯРНОСТИ напряжения пНТаниЯ обмоток
возбуждения ДПТ.
Система автоматнческоrо реryлиравания СТПЭ с обратнай связью
па току АД. При иепосредственном управлении частотай АД помимо
ВКJlючеНIIЯ в прямую цепь передачи управляющеrо воздействии ЗЕеИIr
ев Д3 11 3И можио замкнуть контур реrулирования чаcrоты жесткой
отрицательноЙ обратной связью по параметру, время измеиеиия ко-
тoporo соизмеримо с временем нарастаиия (спада) чаСтоты {,. и 01
котороуо зависит момеИ1 АД (см. Э 8.3). Одиим из Таких параметров
ЯВляеТся ТОК статора ЭJ1ектродвиrэтеЛЯ.
Структуриая схема САР применительио к СТПЭ с постоЯНной yr-
лОЕОЙ скоростью cr приведеиа на рис. 8.36. Система включает контур
реrУШlрования частоты, состоящий из двух идентичныХ контуров
ПЧJ. ПЧ2. и контур реrулирования напряжеиия.
Рассмотрим, каК формируется частотаf,. втяrовоМ режимеэлектро-
мобllЛЯ (двиrательном режиме АД).
Сиrиал управления из на входе зr
из ис иО.С.Дl Vс kд.Jl' (8.91)
ОТкуда
f kзr ПЧf и зrkПЧI (V. kд,тll)'
1- f 1H 3 1111
(8.92)
31'
РIlС. .36_ Структурная с);ема СlIстемы (J.:rУЛIlРОВВНИЯ с обратной Связью по току АД
те k A , передаточныЙ коэффнциент датчнка ДТ д активной сОстав-
ляющей ТОКа статора АД в пвиrательном режиме.
Значение коэффицнента k n , рассчнтывают из условия обеспече-
ния ЧаСТоТЫ {'nyck;f/ == !sпус".пред*. коrда ее == еС.ЫВJ<С' а условием фор
мнрования предельноЙ характеРИСТИКII и с (f,.) ЯвляеТся реализа-
ция Rcero диапазона реrу.lIfрОRаНIIЯ частотЫ АД при 1, (f,.)
',nр,. (/,.). Иначе rORop", задающиЙ сиrнал и с иеобхоДИМО orpa-
IШЧlIвать в ФУНh:uпtJ частоты 1:1 соотвеТСТВИII с хараК1еристнкой
"nред. (".) Это можно осущесrВIIТЬ с помощью функцнональноrо
преобразователя ФЛ Д' IВ,еющеr"о передаТОЧНЫЙ ,<оэффицнент k ф . д .
На ВХОД KOToporo поступает i1!\..fпу.1 ьсныЙ сиrна.п с частотоЙ следования
1з щш == fltlfl..'k пчt .
Звено ФЛ д обеспечиваеI работу двух контуров реrулирования ПЧ
(в общем случае контуроп всех ПЧ). Частота i,...,,,, Яl3ляеIСЯ мень-
шей из !З{IJ И 13(2; И выделяется звеНО:'\1 меньшей частоты МИН.
Формированне характеРНС1ИЮI ФП д в фУНКЦlJII меньшей нз '18СТО1
". ВЫЗВано необходимостью соrласонанИЯ завнсимостей и с (f,.) и
[",ред (f,.) ДЛЯ исключения иереrрузки АД.
Выходной сиrнал U ф . д подводится к суммирующему элементу АТС
АlJtrвычитается из напряження уставки И уст ' Тосда снrнал на входе
Uс.пред(f,.) UустUф.д(f,.) ИУСТ kф.J,..
ПЧ/
rде V уст'::: и С.ПУСК.пред.
(8.93)
320
Сиrнал на выходе Д. Tr
ис (f1..J == еr: ::ш... U е . ПtleJ1 (/1.) ==
( uу" kф..t,. ) . (8.94 )
c_"".a (' Ilчr
ИЗf'l'Jененнt:' уrла tl e от ее!) ДО е с . м8 ц.с
в отношении (},.Iе с "'8 C Дает ВОЗможность
ПОЛУЧИ'!. Ь предельные и частичвые XapaK
терИСТIIКИ Из (8.92) и (8.94) Имеем:
"эrkПЧI I е,
". е, м""' U,.пред (/,.)
kn'T{I]'
и с
U С .RgtItЛРII'4
8 95 РItС и - 8.31_ За.ВИСtlМOC11I U SO
(.) о С.1l пред/' Uс.пре.ll. от 11.
f,
ЗаВИСIIМОСТЬ Uc.rJpen (11.) строят следующим об р азом. И
получим: з (8.91)
И,(/") U_+Uпс.д.l f, +k {. ( 8.9&\
. . kзrk пЧJ . I1,Т l' "
И, пр'д (/,.) И, + Ип.,.д.пр,д, (/,.) f,. + kn.TJ'np'n(f..). (8.97)
зr ПЧ;
Первое слаrа мое в правой части уравнения (8.97), соответству.
ющее статическои харэктеристи ке зr,
и 3 f ,п/,./(kзrkпЧj), (8.98)
в коордииатах И" 1,. нзображается ПРЯМоЙ. выходящей из
начала «оординат (рис. 8.37). Второе слаrаемое по«азано «РИВОй
Uос.д.прСДl (/,.) kдтJ,пр.д и,.). Тоща зависимость Uс-пр.д а,.) будет
определяться соrласно (8.97) суммОй ординат кривых и, (f,.)
11 Uосдпред' и,.). Выражение для статической характериcrикиФП д
на основании (8.93) и (8.97) запншется в виде
UФ.Д(/,.) Ис.пу,к.прсд и,.преди,.)
U,.пУ<к.пр.д f,./,./(kзrkпч,) kд.т/,пр<д и,.). (8.99)
Учет заВИСlIМОСТИ I,прсд (f,.) в характеристике ФП д обеспечивается
Вblбором ero передаточноrо коэффициента kф.д и,.).
Изложенный прннцип формнрования характеристИКИ и,.пр.д (/,.)
мОЖно интерпретировать вводя понятие О задаииом токе 1" электро--
двнrателя. Действительн , осуществлеиие обратиой связи по току
1, дает возможность записать сиrнал И, так:
и с (/,.) k д ../ 18 у,.);
Ис.пр,Д (/,.) kд-.,l,s.прод у,.).
114 "8
(8.100)
(В. 101)
I
Из 18.92/. 18.95) If /8 101) получим
f k зr "'лч/ k д.1. ( / " 1 . ) == ko с.д8/].
1. '" .
(8.102)
rде ko с 1. == kзrkПЧjkд.т!flll IЮЭффlfuнеН1 атноf.l ('вязи "О I"UHY
статора АД в двиrательном режиме. 6.11 II: ,) ОТКлонеНие
токз статора 07 заДаниurо значения Иначе rоворЯ,
11_ == kо.с.дI в с : с ак (' 11 _r1pelJ (t,.J 111. (8.103)
На основанни (8.102) " (8.103) можно утиерждать, что в рассм",ри.
ваемой системе час'юrа реrУЛltруется (-1 ФУНl{ЦIIИ отклонения 10Ка сТа-
тора АД отзадзнноrо ЭШJlJеНJfЯ Тоrда заВIIСИМ()СТИ Ис.пред (fl..). U J (11..).
U ОЦ l,лредт(!I..) пр"веденныс на рIIС. 8.37. Б лруrом: масштабе можно
представить как I,.,."р," ({,./. 8/, (/,.). I'пред (,..)
в <оответствии с (8. 98) (К 102) анаШlТическое выражение для
расчета стаТIIЧ€СIЮЙ характерllСТИКИ ФП д при выбранном коэффици-
енте k A . r запишется ypaBH€'HJlE'M
U ф . д а,.) k'. T 1/,,,y," "ред '..Ik o . c д I,пред (".)). (8.104)
rде IlnpelJ. (f,-) ==: l'fl/'пред. (/1.). Расчетная характеристика IlnpeM UI.J
злеКТРОДШlrателя ДК.720 приведена на рис. 4.3. '.
В тормозном реЖlIме электромобиля (reHepaTopHoM режиме АД)
на входе зr сиrнал управления
U, U,+UO.O.TJ UT+klIT. (8.105)
откуда
kзr.kПЧt
f,. ( U.+kT/IT), (8.106)
rде ky переДаточныЙ коэффициент датчика ДТ активной соста&
ляющей rol\a статора ' 1Т асинхрониоrо :fЛеl<тродви ателя в rенерЗ10р.
НОМ реЖII Ме.
Изменение зиаков в (8.105) " (8.106) по срав"еи"ю с (8.91) " (8.9'2)
объясняется тем, ЧТО в торМОЗНОМ режиме с увеличением адающеrо
сиrнала и т частота 118 должна снижаться, 'f е. полярность БЫХОПНЫХ
СИfН&108 АТ1\1 И ЛТ Т ПрОТИНОПО lОЖЮi ПО 1ЯРНО(,ТИ сиrналОВ ATr
и ДТ.
С",нал и т формируется ФУНКЦIIUlШЛ ьным IlреобразоватеJlем ФП то
"меющим передаточный К03ффlllшею k ф ,. 11 зоеllоМ А Т,\\ Сн rналы иа
входе и выходе АТМ
иТ.пР.д(f,.) и,от.т U ф ., If,./ иУОТ.Т ',,,kф.тf../kпч/; (8.101)
ит(f,.) iиуст kФ.тf.. ) ; (8.108)
т .макс \ ПЧI
здесь и,ст.т и т прн ". О.
Из 18.106) и (8.108) получим
,.. kзr , пч [ 8 8т и..пр..и.. + kT/'T) ] ' (8.109/
lн TM8kC
u2
. на ОСНОВаиии (8,105) и (8. 106)
И Т (f..) f,,,f../(kзrk пч /) + k T l. T ;
(8,1\0)
Ит,nр,", И..) ft.f../(kзrk пч ,) +
+ k T l'T,HPe. И,.), (8.111)
В соответствии с (8,1 J J) зависимость
И Т НрНД И..) на рис, 8,38 яВляется раз
НQСТЬЮ ординат харЗI{терИСПIК U o . c : r Предl
(/,.) и и, (f,.); ПОСJlедняя определяется
выраженltем (8.98),
СП:JПiческая характеристика ФП Т СО-
r ласно (8. I 07) и (8.1 J 1) запишется урав.
Нt;lшем
и ,
f,*
РИС ь 8.ЗВ. Зависимости и').
о.с т.лред/' Uт.пре.з от '1.
И ФТ И,.) Иус<,т + f,,,f,./(kзrkпч,) kT/'T."peA а,.). (8.112)
Оперируя nонятне\1 о задзююt\.1 токе /'73 3J1ектродвиrателя в reHe-
p<:l10PHO!\1 реЖlIме ПО аН3JIOПШ с (8.103),
, О
fi.. ==kO_C_Tt eT. I{C l,тнтред(Т,.)---} /IT]==ko_C_T JIT' (8.113)
rде ko с т == kзrkпч[kт'/ 11-1 коэффициент обратной связи по току
статора АД в rеиераторном режиме; 6.1,т ( /,,, + IIт) отк.то.
нение тока статора АД оТ 33Д.анноrо значения.
т ЩШМ образом, в тя roBO 1 и тормозном режимах элеК1ромобиля
частота 11. реrулируется в фУНКIlИИ ОП<ЛQнения тока статора электро-
двнrателя ar заданноrо значения.
СтаТllческая характеристика ФЦ аналитически запишется yp.aB
нением
U ф . т (ft.) k T [/'т.пУ<к.nред + f..lko.e.T I'т.пред (f..H. (8.114)
I(оrда в ТЯl'овом режиме необходи!1.Ю уменьшить скоростьдвижеШIЯ,
ВОДlIтель несколько отпускает педаль А ТС снrнал и с пашет и часто-
та f,. 8 СООТ8еТСтВII" с (8.103) сиижается.
Ииерционность АД знаЧllТельно превьлnает инерционность цепи
А Tr зr пч, позтому в начальный мoмellТ уrловая скорость "'д не
МеНяется 11 снижение частО1ъt 11. ПРИВОДнт к соответствующему умень-
шениlO fs.; одновременно падает ток /1" Здесь возможны два случая:
1. Если при НОВОМ значении ее == е; справедливо уравнение
6.". k о . е . д [ з.пред (ее e ) (/, 1;) ] f,. >0, (8.115)
с.макс
то под деЙСТВlfем момента Мс. > 1\1: электромобиль начинает притор
мажив.аться ПО НОБОfо устаНОВИБшеrося значения скороСТИ. определя.
eMoro e и 1\1 с ..
2. Если знаЧеНllе e таково, что в (8.115) параметр абсOJlЮТНОro
СКольжеНIIЯ f,. < о, то АД переходят в rенераторныи режим. ТоК
32З
1]'
1 меНЯет фазу. Jf сиrН3.1 Uo.c.JJJ начинает деl ст оват cor.rraCHO с и с ,
T J\ как даТЧИЮI тока выпО,1НЯЮТСЯ фазоч) crBIITe,lbHbIMJI. однако
ые реЗIIСТОрЫ не ЛОДК.пючены 1< си..'JQБОII цеПIt (это ПРОНСходнт
; . :; :or.!1a нажимается пе.даль АТ1II) , а в СТПЭ сПЧПТ элекrрuдви_
rате.I]И в rеиераториом ре>hпме работшо!, на лОЛОС10 1 ,:оду. При Ha
личшl НПЧ. допускающих ДВУСТОрОIII-llI1I u(jMel энерr неи, пракrнчески
вся энерrllЯ АД в подобном режиме поr...ющается reHepm Ором. AliaJIO
rичныIi процесс ПрОИСХОДIIТ Прll полноМ отПУt"I 3I1tНI псдаJIН АТС
Д..1Я IJСI лючення reHepaTopHoro реЖIlма АД прн снижеНЮ-J ско-
VOCTIf посредством уменьшения Н... нео(iХОJШМО C Ifзменением фазы тока
i IfзмеНЯТЬ передаТОЧllыi', ноэффиuнент обраТНОJi связн. чтобы ток Быlл
м1НШ,\Jальным. I(оrда ее == о, из (8 103) имеем
{,. ko.c../, (8.116)
Здесь " ,, в (1' 116) указыаетт на IIзменеИllе фазы тока 1,. ДаТЧIIК
тока ДТ ОТК..-1ючается от СУI\.о.lIIруюшеп) Э.flе 1ента ПJ', н наЧинает
ФУнJЩIЮН:lровать патчш{ тш{аДТ р передаточныЙ I{О3с}С}ЧIU.иент f\OTOporo
cor.7aCHO (8. J 13) " т f,нf,./(kз,'kпч/I,т) выбираЮl IIЗ УСловия 1, "'" 1,,,.
При непосредственном реrУЛИрOJ ашш частоты {1 ВеСЬМа веР(JЯТ
на значительная неравномерность наrр}'ЗJ\1J тяrовых АД. Однако если
11* реrулнруется IJНДНБндуалыю для K8.>h.!lOfO злеlПРОДDИfате..-1Я
в фрrКUJfI-l ОТJ{.'IQнеНIJЯ TOI{Q оТ зада HHoro значеНiIЯ, что IIмее,- место
в данноЙ СIlстеш:', Б реЖН:\fе ПрЯМО/lIIнеЙноrо движения ЭJlектрuмо
пН:fЯ раз:тq'lе В 3l-1зчеНJlf-I"'\ т()нов АД опредеJlяется ошибкой реrУJlИр
[j3НIIЯ
I 1зм"иеНII" иаl1раВ.l НИЯ ДВllжеИIIЯ эмктромобнля (реверсирование)
осущеСТUДЯfТСЯ [ЮДII "еJlе , посреДСТВО 1 воздеЙствия на реверсор хода
IРХ). Сllrнал I<OTOpOru и,, поступает иа звеl1О реверСllроваиия дви-
жения (ЗРД). Пос.l Дllее вырабатывает сиrИаJ' И р . д . nОДБОдllМЫЙ
к clICTeMaM управо.еНIIЯ CJ/J и CJ/2 преобразовате.qями Частоты TOJlbKO
в 10М случае, коrда CKOpOCIb ДEllжеШIЯ 3JIеКТрОI\.lоБИJIЯ б.rlИзка 1( НУJIЮ.
При подаче и р д На су преоБР<JзоватеЛII частоты изменяют ПОрЯllОК
чередования фаз напряжения тIТ8IШЯ АД. .,оторые начинают вра-
Щаться в ПРОТИВОПОЛОmНУЮ сторин}'.
Звено реверсироВаниSl днижения л.о.rIЖlЮ получать инфорМatшlO
о скорос.и движения непосредс.тненно 01 р,едущи I<I.О.'1(;:'С, наПР\-IМ Р
от ДУС, СПидометра и r. п. В данной CIICIt:Mt-. можеl rIСIЮЛЬ'ЮI1:'ПI:JСЯ
коитур реrулироваИИя cr по схеме, IIзобршкенноii >12 рис К :JI То"
как САР не поддерживае'f ПОСТОЯНСТНа МОЩНО/'ТН. ru HeUnXU:LlIl\.lOc'rb
е обратной связи по ющносп! uTlla:li::1t:T Н НJряж tlне p€'I Y, IIIрV ТСЯ
по двум вариантам: 1) и,. ((,.) и,,,р,,,, (/,.); 2) и, (".)
== U1прел.. (/1.)' Если Прllменять rПОРОfl RзрllаН1. lIесю),аь.
с. макс
КО повышается коэффициент мощности АД. В схеме, ПUJ<азаНIlО,' на
рис. 8.36. принят первый варИант. как более простоЙ.
Достоинства рассмотренной САР отсутствие датчиков уrJlОВОЙ
скороетт! АД, лростота выравниваНIIЯ их наrрузок, а также автомати-
ческое оrраничение предельноЙ мощности Р,.. без обратной снязи
по мощиости. Недостатки невозможность поддержания ПОСТОЯНСJва
324
МОШНОСТIt на частичных характеристиках и Сложность ПО;lучения
высоких ПОКЗЗ8телеЙ качества процесса реrУ.:1Иро ания.
Система авТоматическоrо реrулирования СТПЭ с параметрнче
с им ззда}шем частоты СКОЛЬЖеНИЯ АД. Структуриая схема САР "риме-
Нlпе.'1ЬНО к СТПЭ с nepeMeHHoiJ уrловой скоростью cr прllsеДf>1-13
на p lC. 8.39. Система ВКJI10чает копrур реrУJlирования частотьt (ОС10-
ящнн НЗ дnух идентичны]! ,{онтуров ЛЧl И ПЧ2, и KO}ITYP реr)',flИРО-
ваИJ!Я н:з.пряжения.
KOH'rypbl ПЧ базируются На схеме, рассмотренной на рис. 8.11.
Д.Т]я осуществления тяrОБоrо и тормозноrо режимов в контур введеиы
звенья ФП,J, ФП,2 11 ФП". Контур cr Выполнен С обратной связью
ПО мощности [1 обеспечением наибольшей экономичности две в тяrо-
130М режиме, а в тормозном режиме с обратной СБЯЗЬЮ ПО МаrIlИТ.
НОМУ потоку IIЛИ напряжению тяrовых АД.
В 'r"rOBOM реЖlIме в интервале пусковых частот АД ',. < "В. Mar-
}IИТНЫЙ поток электродвиrатеJlей оrрвничивается посредством СJIПI3.
Ла звена токОВОЙ отсеч.КII (ЗТО), направленноrо встречно сиrна.ч)' И у
в суммирующем элеМенте ПУ. Сllrнал Ито neikTB)'er, КОfда ТОК Hall
более наrруженноrо электродвнrателя (сиrнал И" (: выхода звена
выделения максимальноrо сиrнала 3МСl) превысит расчетное ЗН:=I tе-
ине пусковоrо ТОКа АД. Уставка на отсечку фор"ируется звеном ФП,
в COOTBeTCTC"rBIIII с (4.65) (см. pllC. 4.4. 6).
В процессе разrона электромоби.']я при достижении скорости ('в
(см. рис. 1.21) СТПЭ при {,. {,в. "ереводнтся в реЖIIМ ПОСТОЯНС"fва
мощности и токи АД У 1еньшзются; СllrНЗJI И" стаИОВllТСЯ меньше
уставки, а сиrнс:ш U r . o СНllжается дО НУ.IЯ. Да.!IьнеЙШНt: процессы
в системе зНалоrнчны процессам в Iюнтурах, рассмотренным ранее.
ДJIЯ перевода элеКТРО:\.1Обиля в тормозной режим ЕОДIJТель наЖИ
мает педаль А Тl\1.. С нажаТIIе f педа:ш к сJfЛоВО}, цепи сmэ ПОДI( 1Кlча
ютс" тормозные резнсторы TPJ 11 ТР2; одновременно оrключ"ютсЯ
звенья ДМ. ФП,J, ФП,2. ФП.. включаются звенья ФП n , 3МС2
113М С3; сумматоры частот переводятся в режим вычитания, IJрИ ко-
тором {, {' {;. TorJla ". ,. ,.. 11 АД переходят в ",нера-
торны" режим имос
СтаТllческ:з.я характеристика звена ФП sт соответствует завис.
т" ". ({,.) (РIlС. 8.20, кривая 3). rих
OT:\leTIIl\! что 11 в схеме. показанноЙ на рис. 8.39. и во всех дру
cxe lВX СТriэ nepeмeHHoro If постоянноrо тока, еслн нажата п е :
А тм при llажаТl1II педали А Tr б,10Кllровка предотвра.щает .р 8 9
спсте':\IЫ в тя rовыЙ режим. Поэтому в схеме, показаннои на : щ т:
при НажаТИII педаЛII АТМ ДВ!lrаТСJ'Ь BHYTpeHHe o c,:,g;::: e . близ-
ея в реЖJfМ. соответствуlOЩНИ торможению электро.. ебо ьшой МОЩ4
киЙ К холостому хо!!.у, так как cr раБАМетН =- i:ающим током.
насти, расходуеМОII на обеспеченне еМ напрЯЖ€Ю!Я U I8
т Ор:\.1Озное уси..пне реrу.rшруется измен=н= х характериCiИК обу
(см. рис. 4.4, а). Выбор преде.оьноЙ илll част ожеНIIЯ реrулирует "а'
словлен сиrналом U Т' Контур cr в реж,:,е ; ности в тяrовом реЖlIме.
ПряжеНllе и,. в ОТJIIIЧllе от реrуЛl!роваН я U формируется звеllОМ
CllrHa.Q отр"цате,1ЬНОЙ обратноИ связи ЗМС2 325
к ЗРД
8
О,
и о
1( 3ТО
к СУ/
f(2/
; [;!JZ
1( :;РД
i'ис 13.3!1. СIруктурtlая схем;! системы реrУЛИрОбания с пара метрическим
.jаданием Чйстоты СКОJJьжеиия
ЗМС2. выделяющим наибольший из двух снrналов и' даТl.ffiка .
пряжеllllЯ Дlj..1 и ll1 зВена ЗМС3. которое. в свою очередь. выделяет
максималЬНьш ИЗ сиrналов U Ф даТЧИКОВ маrнитноrо потока дп 1
и ДП2. Контур cr в интервале частот 1'0 11V0 поддерживает IЮСТО-
ЯI-IСТВО потока АД, а при 11_ > {1U_ ПОСТОЯИство напряжеиия U 1 ..
Измененое напраВ f[еиия дВижения элек-rpомоБИJIЯ осуществляется
с IIOМОШЫО тех же звеньев. что н в CltcTeмe. предстаВ 1еНlЮЙ На рис. 8.36.
Т3I< как IЮI-lТУР частоты ИМеет Датчнки УfJIOВОЙ скорости каЖДоrо АД
то На ЭР Д ПОДаЮТСЯ сиrнаJIЫ этих датчиков. Реверсированне раэреша:
ется. l<orna У['Jювые скорости элекrродвнrателей blдш и OOAf21 б.JШЗКИ
I{ нулю
Основные преимущества и недостатки системы были указаиы ранее.
npll рассмо-rреюш отдельных КОНТУРОВ. Поэтому отметим rJlавиые до-
СТОИНс'rЕа обеспечение УСТОЙЧИВОЙ работы и вЫсокие показатели
I{зчества проп€'ссов реrулироваиия иапряжения и Частоты в переход.
ных реЖИМаХ, а таКже формирование характеристик постояиства
мощности.
8.8. Особеиности выполнения
систем аВтоматическоrо
реrулнроваиия СТПЭ
Выше Изложены осиовиые ПрlfНЦИПЫ построения САР СТПЭ по-
стоянноrо и переменноrо Тока. Для оБJlеrчения рассмотреиия и сравни
тельноrо анаЛИЗа систем Использованы по возможности однотипиые
звеиья, а также Сllrналы управлеиня И обра'rных связей. Цель, постав
Jlенная в даниой r 1]aBe. ПОКаЗЗТЬ переход от принятых сочетаиий
вариантов управления ТЭД К структурным схемам, зВеНЬЯ которых.
объединеиные определеиными лоrичеСКl.JI\Щ СВЯЗЯММ. обеспечивают
процессы преобразования н распределения зиерr>1И от ЭУ в ПВК
в соотвеТСТВШI с ПРИИЯТЫМII вариантами упраВ 1еиия тэд.
Каждая приведенная cxe"la представляет собой возможныЙ ваРIl
аНТ контура или СlIстеl..1Ы реrУJlирования. Ос.новываясь на такиХ схемах,
можио построить миожество СlIсте:\1. ОТJшчаЮЩIIХСЯ те:l.Ш И f[И друrИМII
решеНIlЯМII отдельиых звеиьев. УЗЛОВ, коитуров, наJIНЧllем жеСfЮIХ и
fиБКlIХ обратных связеЙ п корректирующих УСТРuЙств. введение ко-
торых Дllктуется КаК спеUllфИКОЙ СТПЭ, так 11 требоваииями К энер
rеТlIlJеСIШМ показате ']Я!\J. простоте выпuлнения. надежиости, структур.
Hoil УСТОЙЧIIВОСТИ, динаМIIческим 1l01\азате f[ЯМ качества переходнЫХ
пронеССОБ 11 др Сказанное в нанбольшей степени относится"
САР СТПЭ nepeMeHHoro тока с частотн упраБJlяемыми тяrОБЫМИ АД.
Особенность режимов частотиоrо управnения Их зависиМоСТЬ
от пара'lетрОБ аrреrаТОБ СИЛОБОЙ цепи АД. ПЧ. ЭУ. Несмотря иа об
щие своlIсТR3. ЭiИ параметры суrубо индивидуальны для каждоrо
Коикретноrо arperaTa. что предопредеJlяет использоваиие в САРr}lесrаи
партвых звеньеБ 11 датЧИКОБ, таких, как ЧД, ФП.. ФП,. Д C 11 др.
Оп.'1етим одиозиачную СRЯ;JЬ между выбором законоВ и возм?ж-
НОСТЯI\Ш средств автоматики для их выполнения. Необходимо с Д()CTa
ТОЧНOIUI осторожностью mноснтЬсЯ 1{ прииятию ОПТИМaJlЬИ ЫХ законов.
иапример упраБJlеввю по максвмуму КПД прИБода. мянимуму
827
пareрь ТЭД, по нэJ,t50лыllиii экоиомичности две н т. п., так 1<3K С..пож..
стем реr}'JlИрованиЯ в этих CJlучзях И, как следствиЕ'. Нх по..
Jf =я иадежность зачастую преваJIJfрУЮТ над эффектом, ПоЛучеи
: M от оптимизации. Любой лринцип оптимизации может быть принят
ЛИШЬ Б резvльтате всестороинеrо техиико экоиомическоrо ана.rШза.
Нередко лрименеНlJе БОiIее простых ЗаконоВ и вариантов упраВJ]РИИЯ
обеспечивает не только задаиНУЮ тяrовую характерl1СТИКУ электро-
мобиля If удовлетворительные знерrетические показатели, но 11 ВОЗМОЖ
ность их практическоrо ВОПJlOщения с помощью иадежиых УСТройств
с минимаJIЬИЫМИ затратами.
Основные трудности в техиическом выполНеНJfИ расс.'\.ютреНlfЫх
САР СТfJЭ переменноrо тоКа состоят в измерении и преобразоваиии
КОИТРОiIнруемых параметров тока, напряжеИIIЯ. MarHlJTHOro потока,
частоты напряжеfiИЯ питания, частоты СI{()J]ьжеиия И момента АД.
TOJ< И напряжение Б раз.ilИЧНЫХ ТОЧI{ах СП.повой цеЛII имеют КрИЕые
нестаби.']ЪНОЙ фОРМЫ, ОТЛllчающеЙся UT синусоидальноЙ ПреДС1(!ЕJ]Я
ет CJlожнuсть выдеJlение активиой состав.пяющеЙ тока АД (еспll в си
ловоii цепи Нет ПЧПТ), неоБХОДllМОЙ для осуществления обратной связи
при реrулированин по основному Еозмущению. Получение сиrиала,
пропорциональноrо Ilл, требует примеиеНIfЯ ФаЗОЧУЕСТВlJтедьных !'ы
прямите.r1ей, учитывающих yro.'1 СДВllrа фаз i\-Iежду ОС'НОЕНЫI\Ш r.зрмо-
Иическими l{рИБЫХ иапряжения 11 ТОl\а двнrателеi'l.
Доnолните.1Ьные трУДНОСТII BЫДBнraeT на.ТIIЧII<> двух (11 бо.тее) тэд
Е!€Л-УЩНJ< Ко.1ес. иаждый 113 I\OTOpbIX реrУ.ПlJруется в ФУНКllиtl задава
e!\-1OJi МОЩНQСПI н иаrРУЗI\:Н. IrЗ:\l€няющеЙся по с.пучаЙному ЫIКОНУ.
По':пому В c..xe fbI вводят З13енЬя выде.lеНltя MHH(iMaJlbHbIX и MaKCIIMaJlЬ
HьJX Сllrиа.rюв.
Особая rруппа звенЬеn lIIаПрllмер. ФП д ) предназначена для обес
печеllllЯ работы си;ювоЙ иен" СТIIЭ при равенстве (с учетом кпд
силuвых arperaToB) ,ющнuсте,; Э:-' 11 ТЗД ПВК.
Может оназатьс}! Н€ООХОДI1.ЧЬВI БI\..lючеНIlt' в t'XeMbI и друrих, не
}'казанных в данноЙ r.18Bt." у....:.'рпйсТu 3BfO\HlllIRH, Прt1менение I\:OTOpbIX
оБУС.:iOв..lеио спеullфllч('сКН....ш реfiОВiJНIIН'\I1I ,..-: perY.1J1pyeMbIM параме
трам uтде..'1ЬНЬJХ arper<:lTO[J, l"ообр:нкеШff!\IIr 3<JЩIIТbJ от переrРУЗКII и
мноrими друrими. в конечном Iпurеопре.1t:'.lяе tЫ 1II условиями зксплу
атацин ,",дектромоБНJlеii.
expert22 для httD:/ /rutracker.orQ
rлава
девятая
СИСТЕМЫ тяrовоrо ПРИВОДА
НЕКОТОРЫх МОДЕЛЕR
Эл ЕКТРОМОБИЛ ЕН
9.1. Система тяrовоrо привода
карьерною злеkтромобиля
БелД3 549
Основные данные КЭМ модеJIИ БелАЗ-549 rрузоподъемиостью 75 т
с СТПЭ постоянноrо ТОКа Приведеиы в IO.I. На рис 9.\ представлена
электрическая схема СИЛОfЮЙ цепи СТПЭ в TflrOBOM режиме.
ПрllВОД работает слеДУЮЩIIМ образом. Дизе.1Ь npHBOAJfT во враще-
ние возбудитель ВТ н твrовый reHepaTOp r, от KOToporo питаются
два ДПТ мотор-колес М/, М2 смешаиноrо возбуждеияя. Подк.оючае-
мые К rеиератору параЛJlельно Электропневматическими контактора-
ми ЛК/, ЛК2. Обмотка возбуждения тяrовоrо rеиератора питается
от возбудите.1Я, также представляющеru собой rпт. Каждый ДПТ
нмеет последовательную (основную) обмотку возбуждеnия K/ KK/,
K2 KK2 и обмотку иезависимоrо возбуждения (на рис 9.lие показа-
на).
Направление движения электромобиля иЗмеflяется посредством
пере[{лючения реверсоров хода РХ/, РХ2, при ЭТОМ направление то..
Ка в обмотках последовательиоrо и неэависимоrо возбуждения меня.
етсЯ на противоположное
Реrулирование Маrинтиоrо Потока ТЭД пронзводится автоматически
в Фуикции тока якоря в две ступени. На первой ступеии поток умень-
ШаетсЯ ШУНТИРОВ3Нllем обмоток лоследовзтельноrо возбуждения .3.I1eK
TpoABlIraTe.1el' резнсторами R ш с помощью контЗ!{торов КШ, а На второй
ступени реверсироваНllем тока оБМОТОI{ неззвисимоrо Бозбуждения.
Управ.оение СI"П3 осуществляетсн КlштроллераМИ с помощью ле.
ДаJlей хода (ПХ) и торможения (ПТ). Педаль хода помнмо контроллера
Связаиа с реrУJIЯТОРОМ двиrатеJIЯ внутреинеro crОраНИЯ (РДВС).
В З3ВIIСИ:\ЮСТIf ОТ пuЛuЖеИJ1Я ПХ устанзв..пивается определенная уrло-
ВаН Cl<OpOCTb D.Изеля, оБУС.JIOВilнвающая выбор предельноЙ или Час
ТIIЧНОЙ хараКтерllСТIIКИ тяrовоrо reHepaTopa rПА--БОО (рис. 9.2), фор-
MJlpyeMblx САР. В ЗDне средних токов и иап яж.ений (з ие BD)
МОЩНОСТЬ rпт сооrветствующая ro пря ..'lинеинои внешнеи хар:н<.
терНСПIJ{е пре ысит МОЩIЮСТЬ дизе..ПЯ, ЧТО приведет к переrрузке ПО-
следнеrо. В Итоrе устанавливается предельная внешняя харакТt"рИС.
тю<а. достаточно БJlИзкая К кривоii постоянства мощности дизе.. .
На РИС. 9.3 показана предельная тяrОВаЯ характеристика КЭ .
Структуриая схема САР в тяrовом режиме электромобllЛЯ пред-
СТавлена иа PJlC. 9.4. При иажатии водителем ПХ с увеличеинем уrла
329
T/(J
.:;
1/11
Не ' Не 2
о
Рис. 9.1. Электрическая схеМа сипо.
вой цепи СТПЭ кэрьерноrо электро,
мобиля БеnАЗ-549 в тяrовом режиме
Рис. 9.2. Виеwюrе характерuстlН(И ТЯ-
ronoro rellepaTopa rПА-боа
6е растет уrловая скорость дизедя и приводимых ИМ электрических
машии, Напряжеиие IJCпомоrатедыlOrо синхроиноro /'еиератора и",
ПРОПОРЦИОН8льное ШДIi3 подается на ФУНI\Ц'ИО1l8.пьныi'l преобразов.а
тель ФП1, формирующий задающий сиrиал и с! Контур реrVЛl1рО-
вани я rпт ВЫПо.аНен с жеС('I\:ш'1 отрнн.аrе.'IЫЮЙ обр пн()jt СВ)lЗЬЮ по
напряжению и току [eHepaTOp,! ОС"}'lll.('СТБ.:Н-lе- .'O 4 fi
мой селективным узлом Сл,у', состощци" из 2 . '
ДН, ДТ и ФУНКЦИОllаJlьиоrо преобразователи 20
ФП2, формирующеrо СШ'иа.1 и. \СМ !8.54)I
н осуществляющеrо отсечки по току. наПрИ- fБ
жению и !.\ощности reHepaTopa (см. рис 9 2). 12 2
Сиrи3J) обратной связи Им поступает на сум. В
Рис. 9.3. Предe.nъная тяrо я характеристика карьерно- lf I
ro iJЛектромобиnя БелАЗ.549:
I н 2 Ullю..екне M: : =Ы':. В О!lflступеиеR Уllра8JlеНlIЯ О 10 20 JO ЦО ll J KH I"
< :lа8
ПI
Рис. 9.4 Структурная схема системы реrУЛИроВаНия СТПЭ t(ilpbepHoro ЭJJектр()м(}-
биля БелАЗ 459 в тяrоlЮМ реЖИме
МНРУЮЩIIЙ элемент усилителя У] встречно задающему сиrналу. сиr.
нал управления на входе У] равен И, И" И.. Такнм образом.
и с1 опреде,1 я ет уровень мощностей дизеля и тяrовоro reHepaTopa.
Для обеспечения плавности rроrания КЕМ JI переходз с ОДНОЙ
устаНОВltБшейся скорости движения На друrую ФП 1 Выполнен с не.
линейной характеристикой U C1 ........ ы ]. Такая зависимость при Ma
Лых ее дает небольшие значения U c1 , вследствие чеrа в СИnОВОЙ цепи
СТПЭ отсутствуют резкие броски тока и имеет место достаточно плав.
ное тротзнне КЭi\\ с !'1lесrз.
Контур реrУJlирован"я yr.10BO;' пд'tO. о5/мuн
CROpOCTH тяrОБЫХ дпт смешаиноrо 32
возбуждения выполнен соступенча.
'rbIM упраlшеиием \18rИИТНЫ!l1 nuтo.
КОМ (см pllC R.3). ОП.lетнм, чТО при 2LJ
БI\.IJЮЧl.:'ншt tЧОРОII ступени. KorAa
сраБЗТЫ8ает усилитель УЗ, лере--
К.lючающее ycrpOIH':TBO Л2 реверсИ
рует ТОК об\ютuк незаВIIСIН.юrп ВОЗ
бужде"II>' OBHJ и ОВН2
3начеИШ.1 ТОКОВ I r. при КОТОРЫХ
ВК'lЮЧаЮТСЯ CTYllfHH уменьшения
маrНllпюrо ПОТОkЗ ТЯ rOHbIX ДПТ.
выбраны с учетом uб{"сnечеНIIЯ ми'
HJlMY la скачков тяrовоrо УСII..'ШЯ и
рез:щзаЦНII ПолНОЙ мощностН лизе.
JIЯ в шперl\з.'1ескоростей движения
КЭМ Ниже 40 км!ч
Чтобы обеспечить работоспособ.
НоеТЬ контура реrУJlИроваНIIЯ ДПТ
U OJ
fб
\
\
\
4 2
З I
.....,
2ао
4аа
боа ВОО ,..А
Ряс. 9.5. Преде.1ьная скоростнан. X8
а ктеРI1СТИf(а rяrовоro 'jлектро.дВllта.
еля ДК.717А при ступенчатом прав.
.,ении маrflИТНЫМ noroXOM
1 J{ ! выr ч: : = itn:р оо: it :lr ':R
неВ. а u cтynetleR
331
TIiJ
W:!
Я т ' ЯтЕ
НН
Я с ' Я С 2 Т/(2
Рпс 96 Э.'lеКТрll'l('СКJЯ CXt"'iI с'....1ОВОII цепи СТПЭ карьерното
:;I.IJеl\Тр(Щ{lUII '{>'! Б",.l \3.549 В ТОрМОЗНОМ рt"ЖИме
при р.а3.'ШЧНЫХ значеНIlr.х (I)ДlI3. введена J..оррекция ПО задающему си
fИ3.1У U;: С ВЫХО...'JД 1IЕ':Шllеiiноrо звена ФЛЗ, входноЙ сиrна..П KOToporo
ПРОПОРI.ШOlid.1НI 111..11.3. Чt'\1 Iеtlьше уr.lовая скорость дизеJIЯ, тем
при ]еllьше\1 ЗШJЧt'НlIl1 101..3 " Щ\тОЧШОТСЯ ступени }'меньшения Mar
Нllпюru noTOl\H. (!'uр.\iI'р 1 OI'pe31\:lJ AiB j чзстнчных БНtшннх xapaK
терIlСТJlК ТЯI"'ОСОJО r t'IH:p3l1ijJi1 ((\1. rllc. 9.2).
На pl1C 5 nplll1t'.lc'Ha СJ\tфОСТНаf1 харИктерИстш<а ТЭД Тllпа
ДK 717. Прll С1УrJtllча'flНl }np:3E:\.ll:'lIIlIi МШ'НIIТНЫМ ПОТОI{ОМ..
ДJlЯ nре:ЮТВр8Щ('ШfЯ НРt'DЬШЮIПlЯ !\1::JМ.:'II\Ja.IЫ-ЮЙ скорости движе
ния КЭМ npe.1)'C1IOTpt'HO JlOpOfOI:Ot :тено оrраничения СI\ОрОСТИ
зое, работающее 01 Д С (СМ рис 9.1) При ДОСТllжеНИII Cl<OpOCТII
V N8КC ВЫХОДНОЙ llrHa.l БОЗ;IеЙСПI) t'I' На ре:lеii lO контаIПОРНУЮ annapa
турусrпэ: ВЫI<ЛЮЧ.аются .."ШНt:ilныс 1\(If{.'.:Н,соры н lfезаВНСIfМО оТ ПОJlО
жеНЮ:J педалей хода 11 ТОр:\10меНIIЯ {"обнрп€'тся тормознпя схема
(рис. 9.6), соответствующая перноН 1I0311ШIИ тормозноro контро.т.тера.
Карьерный электромоби"ь оборудован rремя незаВИСИМЫМII друr
от дpyra систеМами тор Ме'3 )В: Э.lектрнчес({ой. системой, мех.аннчеСI<ИМ
тормозом с пневматичеСl\иМ ПрИВОДОi\1 11 механичес«им стоЯНОЧНЫМ
тормозом с ручным приводом. Электрическое торможеиие прllменя
ется как основиое CJIужебное торможение 11 интервале СI{оростеЙ движе-
ния до 40 км!ч сдотормаживаннем пневматичесI<ИМ ПРIlВОДОМ при ско-
рости ниже 8 км!ч, коrда элеl<тричеСI<De торможение малоэффеl<ТИВНО.
Си.стема тяrовоrо Привода электромобиля в тормозном р жим
раБОfl .ет CJIедуlOЩим образом. При нажатии ПТ связанныЙ с неи тор
ознон КОНтроллер (КТ) переВОДIIТСЯ в первую познцню, что прнводят
начала к выключению контакторов Л/(J, Л/(2 и контроллера хода.
ЗЭ2
а затем I{ Вклюцению тормозных
коптаlПОрОВ ТК/. ТК2. Образуют B.JO;'H
си два I<Оllтура. каждый Состоит 14
113 якоря ДПТ 11 резисторов R
J1 Rc В неШI 06мотOI< I:lезависимо
ТО возfiуiКДCtШН элеКТРОдlЩI'ателеii
ВI{ЛlOчае1 Я добавочный резисто
a первон ПО311ШIII КТ Формпруе
ся ТОрМD.iН.J1Я Xllpal{TeplIC1ltK3 КЭМ
позволяющая ОСУЩt СТНJ{ЯТЬ под
10РМ3ЖШЗЗtlпе На lIеБО,1l>UJИХ укло-
пах (пря\!а" /. [тс. 9.7) На ВторuЙ
11031t1шп КТ часть дооаВОЧilоrо pe
ЗНс ropa в IIеШ1Х об\юrок незави
симоrо ВозбужлеНШI тэд a lbj.
кается, На третьеЙ IЮЗIllШII зако 10 20 30 43 59 У,км,./!{
Р:ЧI1 [jеl'СЯ e e ч.аt...II:. УЮ:IЗанноrо Рис IJ 7 Тор:о.юзные Хдр.актерНСТИRИ
р'=Зllсrор.J1 ТОР\ЮЗНО[' YCII:JIIf> }ве. Kapbt'pHofO :t1еI{ТРJ\lrnli ,Я Бел\З 549
лич.JIВaf 'IСЯ (ПРЯ:l,.1Ыt' 2 li . рl1С 47) Вroрая и третья ПОЗИЦИИ 11 е .
наЗначены ! ЛЯ ПО.'110р"I3Жllвания КЭМ ПР.I движении На уклtн:Х
и ОТНОСJtте.'1ЬtЮIО .ПL'Iёнзноrо уое:шчеlНlЯ тормозноrо УСН.1ИЯ npll ос.
таНОUОЧно:\.t ТОрi\1Оil<.ешш ТЮ\lI\1 образом, коrда формируются qac
тнч.ные Тор:\юзные харЫ\1ерНСТJlI\И. fюзбvжп.ение Т3Д осущеСТБ 'Iяется
TO!lbI\"O с По юЩЬЮ Оn;\ЮIOК НеЗi::lВIIСIН.юrо возбуждения. Преде.lьная
ТОр tO ная характеРИСТlша (КРllвая 4, рис 97) обеспеЧJ.lваеп::я на ЧеТ
вертон ПОЗIlЦНlI КТ при одновременном (tСПОЛЬЗОШШIIJ1 06'-ЮТОI\ неза.
ВlIси tоrо 11 ПОС.lедовате.1ьноrо возБУЖДЕНИЯ. Последние ПОДК..'lIоча.
ются контактором ТКЗ через реЗIIСТОрЫ Rc 1\ заЖИ 1З 1 тяrовоrо reHe.
рвтора.
Дл УВtЛJfчеШIЯ зффеКТИВНОСТИ торможения при реаЛJfзаЦИII пре.
дельной тормозноЙ характерИСТИЮ.J Испо.IJьзуется CXe a с противовоз.
БУЖllеНllем 11 стаби.1ИЗIIРУЮЩ"'" резистором Rc Korlla ток якоря тэд
достаточно бо.1ЬШОЙ. llaneHJfe напряжения На Rc. напраВ.lенное встреч.
но nv опюшеНJIЮ '{ напряжеНIIЮ reHepaTopa и r' Не.1НКО 11 превышает
U r . ЭIU преl1ятствует ПрОХОЖ..'J.ЕНffЮ ТОКа fP,.11 через 06:\юпш lюс.1 ',,]0'
В3Т€'.1ЫЮ'.О БозБУЖilеНlIЯ тзд. Снижение CKOpOCТJ[ движения l,э \
выIьlвзетT уменьшение тока ЯКОРЯ Э.lеКТРОДВl-lrатеJlей н падения на.
Пр5:lжеНIIЯ "3 Rc. которое станоВIIТСЯ Меньше U r ; появляется ТОК qерез
об,юпш ПОС.1едоваТ&1ьиоrо возбуждения. эде, ток вкоря тэД И тор-
мозное Vt'JI.lf1t' растут Таким образом, схема с противовозБУЖдением
11 ста6It.:IIIЗНРУЮЩ(I:\1 реЗIIСТОрО:М осуществ..1Яет 8BTQmaTl-lчt'Сl\rn:' реr)'J1И'
ропанне uозбуждения тэд fI режиме лектричес оrо торможения
за счеl ОТРllцЗТЕ"IЬНОЙ обр.атнон связи по току ЯI\ОрЯ.
С це,1ЬЮ СНIIЖ НJIЯ КО 1муташюнноЙ наrруЗКИ тяrовЫХ ДПТ 40 ре.ж м
q:юстью движения КМ/ Ч.
Э.ТiектричеСl\оrо торможения оrраНИЧfН СК. жет быть реа"lИзова"
11 ro.'lbI<o IJервая тор юзная характерllСТИl\3 мо
при ба.1ее высокой скорости. I торможению
Одно 113 требоваННII. пре.аъявдяемы:х 1\ эдек'f "Ч ч ых уrлоВЫХ
кэм, ВО3'lUжиость el o IIспользоваиия пр Р
10
12
ззэ
пТ
'ЧEJ
PftC_ 98. Сrруктуриая оеЩJ t'lIcтe 1bl per}'IIllpOIMНlHI СТПЭ 1<apbepHoro
Э.'iеКТрОl'>lобll!lЯ Бе.'1АЗ <J-J.9 Б ТОрМОЗIIО\l реЖlIме
скор()стях дизе.I]Я. Здесь БQЭНJff\'ает задача u стабllЛllзации напряжения
тяrовоrо reHep8Topa на чеrвертоiI тормознuП rЮЭIIЦНII. В СТПЭ ДЛЯ БЫ.
ПО 1 Ht-'НlНJ f31<ОЙ стаБJl.1НЗ3ЦШI предусмотрено соотвеТСТВУЮщее Вкт(}-
ченне об ЮТЮJ возбуждення возбудителя ОВВ. при котором ero ТОI(
возбуждения IIЗ lеНяетсЯ в фУЮ\ЩШ (J)ДIВ.
СТРУ',турная схема САР в тормозном режиме приведена на рис. 9.8.
Прн нажатн!! ПТ собнрзется тормозная схема, ПХ при ОТПУСкании
устанаВЛlшаетl.:Я в неiirрз.1ЫЮ\1 по.lO:>,КеНИII. а ДИЗель ПереВDДИТСЯ в p
ЖltМ хо:юстоru хода с IlДlls === 700 0611\1IIН
КоМ tУПЩIIII ...lОп ВОЧIIЫХ реЗlIС10ров R цепях обмоток НезаВИСIiМоrо
возбуждения ОВН [ н ОВН2 осуществляюrся контактораМII, которые
на схеме условно п<жа38ИЫ Б fшде пер€I( lючаЮЩеrо устройства ПВ.
Поддержание постоянсrВ8 наrJряжения U r на четвертой позиции
КТ НезавИСЮ.Ю от Ш ДIIJ осущеСС"В:lяется с помощью жесткоЙ отриuа.
тельной обратной СВНЗIf в контуре rПТ По уrловой СКОРОСТИ дизеля
Лиз НапряжеНJI€ I3СШнюrате.1ЬНОI О СИНХронноrо reHepaTopa UCfl
ПРОЛОРЦllоиа.'lьное (r)д,.I). ВЫПрЯ\IЯН€ТСЯ выпрямителем В. Ero BbIXOk
Ной Сlfffiал U d ВЫЧИТа€Тся в СУ\IМНРУЮЩе:\f элементе СЭ из СИfиапа
уставки И у " ВЫХОД СЭ ПОДК1ючен к ОВ8. Поэтому ток возбуждения
возбудителя [.В' ПРОПОРЦllоиа:lен U сэ И УСТ и . Чем больше
(J)диз. Тем больше U d и меНЬше I Бвr , Таким образом обеспечиваются
обратно лропорциоиа.'1ьная заВIIСИI\ЮСТЬ /БВТ от Ш дн ! И поддержание
постояиствв и
Ран&' )'казаrио. ЧТО реЖИ)'1 roрможеНllЯ ЭJI€lсrромобнля для сниже-
ния коммутацнонной наrРУЗКII ТЭД оrраннчен скоростЬЮ движення
40 км!". В случае превышения "'Toro значения СКОРОСТН пО сиrиалу
ДУС срабатывает Пороrовое звеио отраннчения скоростн в тормозном
режиме ЗОСТ- Незавнснмо от положення ПТ ero выходной сиrнаll
вызывает соответствующне переключеНIIЯ н КТ переводитсЯ на пер-
вую позицию. Более подробно СТПЭ КЭМ модели БелАЗ.549 СМ.
I! тл. 10.
334
9.2. Система тяrовоrо ПРИ80.ца
карьерных :itлектромоБНJlеi1 М.85
M IOO и M 120 .
OCHGBBbJe llattHble КЭМ моделеЙ M 5. M 100 и М. 120 rРУ30I10д"е 1.
tЮС1Ъ10 77.91 и 109 т с СТПЭ nОСТОЯНноrо ТОка см в [ '1. 1 На рис. 99
:влена ЗiЛСИТриtlеСI{ая схема СИловоf! uепи СТПЭ в l'яrовом
[енератор r. возбуждаемый возБУЛlпелем Br, Пнтае'Т яв лпr
M()TO .KOJ1eC М/. /\12 последоваТt'J1ЬНоru ЕюзБУЖj)..ени . которые fIO.'1..
IЮ Iл Т к iКИ\1ЯМ reHepaTop;'j в параЛllель CI-1ЛОВbJ. И КОИl кr()ра
НЗПраН':lениt' I3ращеНII>.j T Д IIЗ"lениеТся реверсированием 1:Iаправ
Л IШ!", НЖ3 обмотон вvзnуждеНIIЯ /( / К К /. K2 K К2 3Jlе1{тро:пшrа
те.lеи '" ПОМОЩЬЮ peBepCOfJur Р Х I l' Р Х2
У :меl(тромоБИ IЯ M.120 маrЮ1lНЫЙ ПОТО\{ тэд умеНЬШЗС'lСSl сна-
ЧЗJ1З при i. IШрОСТII 22 К}'1/ч. (1<OH1 KIOPbl КШ II}.I J{Ш21 параЛ.rlельно
оf)\10Тl{ЮЛ возбуждення 1l0llK.'1!04t-\Ю.1 рези.сюры, COOlI'eT\.':H\eHHn Rw11
и R ш 21), 'Зi::I,'еi\\ прн .hОР{JСТИ 21Ii\1'Ч сра6 ПЫf\ает вторая ступ нь (I\OH
"Kl<>!)ы КШ /2 и К/п22 rЮДИ.'IЮчаЮl резис1ОрЫ R ш /2.. R ш 22) Схемы
СJ.IЛuВОИ uепи I<ЭМ модел,=Й M 85 11 M 100 ОТЛJ.lчаются ТО.'lЬКО наДIIЧJ.lем
одно)', ступени уменьшеНI-IЯ ПО lока.
Прежде чем nереЙТII к рассмотрению C PYKTypHЫX схем САР етпэ
ЭJ1еl<трОYJоби.nt'й моде,пеЙ M 85. M 100 111\1.120, необходимоостановнться
на следующем MOMeHTt'
Контур. ФормируюшиЙ НН ШIIИ характеристики fяrовоrо reHepa
тора, [3ыполнен как Р8зо,"tкнуrая CliCTeM3, без обратиой СВЯЗ по pery.
J1ируемому парам. ру ПаnаюUlИ" xapaK .p зависиМОСТ.И И, (/,),
прнближающихся к rип рБОЛIlQеСКI1М. обусловлен спеWiфиqеским
ВКJlючением qerbIpex оБМОiОК озБУЖде\-\ия Бозбушпеля (рис 9.10).
Я2
:1
н;{
ой uепИ СТПЭ KapьepHoro .9J1ектрt»lоБН 1Я A\ 120
Рис. 9.9. Электрическая cx Ma СИ 0 яrО80М режиме
ЗЗ5
Рис 9 10. Схем,а ВКЛючения обмоток воз
6у еиJo!Я возбудителя СТNЭ к,арьерных Н
9Jlектромобнлей . ...s5. M IOO. /v\ 120 В ТЯ.
rOBOltf режиме ОВТ
Н2
0882
Обмотка н,:зависимоrо возбуждення ОВВ! ПИтает и от бортовой акку-
муляторнои батареи АкБ. ПОCJIедовательно с этой обмоткой вклю-
чен реrулируемый резистор Rl, нзменеиие сопротивления K010poro
меняет положение начальной точкн N внешней характеристикн 2 тя-
rOBoro reHepaтopa (рис. 9.11). Чем больше сопротнюение незаКорочеи-
ной частн резистора Rl, тем ближе к на'lалу координат расположена
TO'lKa N мдс возбудителя, определяемая только ОВВ1, cOOTBeTcrBY-
ет на осях абсцисс наrрузочных характеристик тяrовоrо reHepaTopa
точкам N (рис. 9.12) и А, N, С (рис. 9.13). На рис. 9.1l 9.13 кривые
1 определяются режимом пОстоянства мощности дизе. я, кривые 2
формируются системой реrулнрОБания; естественные наrрузочные ха-
рактеристики rПТ: 3 1. О, 4 /. 1000 А, 5 /. 1500 А,
6 /. 2500 А.
Обмотки ОВВ2 и ОВВ3, соединеиные 'lOследоваrельно 11 подклю-
ченные к зажимам тяrовоrо reHepaTopa, обеспечивают самовозбужде-
ние возбудителя в тяrовом режиме. МДС ЭТИХ обмоток определяет на-
клон кривых NS, АВ, CD (рис. 9.13). РеrУ.1l,рование разнстоgа
R5, включенноrо последовательно в цепь этих обмоток (см. рнс. 9.1 ),
чао
300
200
Рис. 9.11. Внешние характеристики ТЯI"О.
BOro тенераторв l1остоянноrо тока GT 603
Рис 9.12. Н,аrРУЗО<lные
харi'll\Н'рИСТИКlt ТЯrО-
BOru rt:>иеv,атора GT -603
U r ,8
БОО
500
и,
100
О
oo 800 1200 1600 I"А
336
PtlC 9 13_ Влияние изменения со.
nоотивления pL'3HCTopa 8 пели 061'0101'.
К.Н Иt'завнсимоrо возбуждения воз-
GУДlI1eJ\Я на lIаrрузочную характе-
РIIСТИКУ тяrОDоrо eHepaTopa, фор.
fIIируеМУIО системан реrУЛироВаиия
U r
,н
2 , '5
" 6
12 при уВеличении R5
" 2 ори уменьшеН(J(J R 5
'0 N Fr
Рис. 9.14. Влияние ИЗМенеИI-1Я
сопротивлеиия резистора в цепн
оБМОТОК самовозбуждения возбу.
дителя Н8 наrрузочную xapaKn-
рнстику тяr080rо ("енератора.
ФОР"lируемую системой perV.114.
рования -
ПОЗВОШ1ет менять наклон указанных КРИВЫХ (рис. 9.14). HaKOHeц
оБМОТI<З 0884 питается от caMoro возбудителя.
При "ключении СТПЭ напряжение и, близко к нулю, поэтому
МДС обмоток ОВВ2 и ОВВ3 равны нулю. Падение напряжения и я .
на резисторе R4 (см. рис 9.10) меньше напряжения и, иа опорных
диодах Д1 Д3, н ток через обмотку ОВВ4 не протекает. По мере
увеличеиия и о возрастает ток через обмотки ОВВ2 и ОВВ3, что,
Б СБОЮ очередь, вызывает увеличение напряження U Br на зажимах
возбудителя, тока возбуждения ,"нератора [..0 и ero МДС Р,.. На-
пряженне U R все еще остается меньше и О1 ТОКа в обмотке ОВВ4
ист. Результирующая МДС возбудителя обусловлена суммарным дей-
стАием МДС обмоток OBB[ OBB3.
При дальнейшем увеличенни и !' Бозрастаеl U Br . падение напря
жения на реЗlIсторе R4 становится больше опориоro напряжения и
U r
U r
['
Рис. 9.15 Влияние изменеНИЯ
Сопротивления резистора в
цепи обмотки 0884 Dозбуди.
те.'IЯ на нвrрузочную xapBK
терllСПIКУ тяrовоrо rенерато-
ра, фJрмируемую системой
реrупирования
Рис. 9.16 Влияние изм иеНИR
сопротивления резистора R4 (см.
рис. 9.10) на наrруэочиую xapaK
тернетику тяrОflоrо сенератора.
формируемую {'ш'темсА реrули.
рvваиИ И
337
O! !f:: F
Y r
J 2
Z !i
" 6
7 1
О N Fr
О!
5)
F,
,F
Fr
Рис 9.17 БЛIlННliе частоты вращеЮfЯ ДlfЗеля на наrРУЗ0ЧНУЮ
хзрактерllCТИf\У тяrовоrо reHepaTopa. формируемую системой ре.
fУЛJ-lроваНIfЯ:
а rl.11113 2100 ЙО!IIШН. 6 п: шз =: 2050 vб/ьшн; 8 п ДII :9 """
=: 2000 ...,6 MI!H. .' rJ Щf 1 == 1900 обlМИf1
через обмотку 0884 начниает npoтel;aTb то,{ Это соответствует точке
S на "ривых 2 (СМ. рllС. 9.11 9.17). I1х участки SF формируются
под деЙСТВllем M'lC возБУДIIтеля, обусловленной СУММО'I МДС всех
ero четырех об,юток возоу;юеНIIЯ. НаКЛОII участков 8N, DN, SN
заВIIСIIТ от СОПРОТlfв.,еНIIЯ реЗlIстора Р5 \Pltc 9.14), а наКЛОН учаСТI;ОВ
SF, SG, SH от СОПРОТltВ.1еНIIЯ рСЗIIСТОрR Р4 (рнс. 9 15) Изменение
сопротивления реЗИСТОрf1 R.J. Пu3ВО,Iнеr (:меш IЪ rочку наЧаЛ€.! работы
оБМОТКII 0884 (РIIС 9.16).
TaKIIM образо", поере.дство.\! соотнеJСТВРОЩ'" реrУЛllрUВОК в це-
пях обмоток возбуждеНIIЯ возбудпеля можно ПОЛУЧIIТЬ разлнЧНУЮ
фор у наrрузочных, а следовате lЫt{J1 11 внешних характерltСТИI{ тяrо.
BOro reHepaTopa, ибо наrрузочиые харщпеРilСПIКlI J.остаточно просТО
переСтрОIlТЬ в КООРДlIнатах и" 1,
ЗаштРихованная область иа рис. \1.12 и оБJIaСТI1, расположеНllые
на рис. .9.13 9.16 справа от кривой 1, соответствуют МОЩИОСТ>I, превы-
шающеи номннальную свободную мощность дизе.1Я Поэтому, еслн
рабочне rочки характеристикн reHepaтopa, формируемой САР (кривая
2), раСПО,,0жены в указанных об.,астях, П> уrловые скuрости дизелЯ,
reHepaTopa и возбудитеJIЯ, напряжения И" U ш ., а rа,{же мдс этих
элеКтрических машнн СНИЗЯтся (рис. 9.17, a 2). Из pl.CYHKOB
IUIДНО, ЧТО при сннженнн уrловой скорости мощность, которую
может реа.щзовать днзель, понижаеlСЯ; одна,ю \ющность, обу-
е.яовленная крнвымн 2, уменьшается быстрее. Э10 означаеl, что
--
еСШI tiача ьиая perYlll'lpoBKa обеспечивает положение кривой 2 fl..1Я
пр:делыюи характеристики слева от КРИВОй 1, то Д.пя каждой 'Ш('"f'IЧ
НОll хаРal<теристики, получаемой за счет изменеиия подачи T0I1.111Вa
ДIlзе,11О, т. е. уменьшения Ы ДИ3 . мощность, которую он может реа,щ.
зовать, будет б;>Jlьше мощности, соответствующей кривоЙ 2.
Для внешнеи хараК'1ерl1СТИКИ сказанное значит, что в КООРJ\инатах
и, (1,.) (см. рИС. 9.11) кривая 2 ДО,lжиа располаrаться ПОД КРШ\О" I
If максимально прflближаться к ней Для наиболее полноrо использо.
паНIIЯ \ЮЩНQCТН ДИзеJlЯ.
На рис 9.18 предстамеиа структуриая схема САР КЭМ МОДели
M 120 ДЛЯ тяrОвоrо режима.
Здесь. как и на РИС. 9.4. положенне ПХ определяеl уrловые ско-
рОСПI Ш днз . (J)r И blcr н заданный уровень мощности. Включение обмо-
ток возбуждения возбудите.1Я На рис 9.18 показанО упрощенно в ШlДе
реrулятора возбудителя PBF, на которыЙ поступают опорное напря
женне и о и напряжение U r Тяrовые ДБиrате..'1И ПрИБОДЯ7 ДУСI
и ДJlС2. сиrНаJIЫ KoropbIX поДаются на Датчики скорости I1вижеНIIЯ
дсд} 11 ДСД2 'j,,1еЮ'Рй:'.1Uбll 1Я ОСНОВНЫМИ элементами дед являются
триперы; в их выходные LLепи ВК lючены катушки ре..1е. Каждый триr-
rep срабатывает при определенном значеш!И скорости Движения КЭМ.
воздей..:твуя на реJlейно контакторную аппаратуру для выпОлнеНия той
или ииой операции. Датчик дед] при скорости 5,5 км/ч включает
YCTpoikTBO. препятствующее реверсированию движеиия зnектромо.
БИJlЯ; коrда скорость достиrает 22 кмiч. по сиrнаJlУ Датчика включа-
етсЯ первая сrупень уменьшения MarHIITHoro потока ТЭД; наконец.
если C.Kopoc:rb превышзет максимаЛЬНО ДОПУСiИМое зиач.еиие, сrпэ
переводится в режим ЭJlектрическоrо торможения. Датчик ДСД2
при v == 27 км/ч включаеТ вторую ступень уменьшения потока. а 8
тормозном режиме. коrда скорость стан()вИТся ниже 16.7 кмJч. осу-
щеовляе7 переход к I-Iнтенсивиому торможению СказаННое ОТНОСИТСЯ
К КЭМ МОДели M-120. У электромобилей ,'.1-85 и M-lОО rрузопо:,-ъем-
ностью 77 И 91 т снижение потока ТЭД ВЫПОлняетСЯ то..'1ько ОДНОИ сту.
пенью, а у КЭМ первоЙ модеnн еще и неТ режима интенсивноrо тормо-
жеииН. Поэтому в САР этих КЭМ
дЛЯ формироваиия сиrиаловпере-
ключеНIIЙ в силовой цепи в ФУНК
ции CI{OPOCTH движения достаточ'
ио одиоrо ДУС " односо ДСД.
Рис. 9.18.
0: 1 [3
нн y;;j
Рис. 9.19. Электрическая схема силовон цели СТПЭ карьерных 9лектромо--
билей M-IOO и M 120 в тормозном режим{'
На р!!с. 9.19 приведе!!а электр!!ческая схема силовой цеп!! карьер-
ных электромоби.rей ,\1.100 и 1\\-120 в тормозном режиме. Прн перехо-
де к ТDp\юзному режиму контакторы ЛК1, ЛК2 отключают 1'3Д от
тенератора, а ТDp,юзные контакторы ТК1, ТК2 замыкают якоря
ТЭД на тормозные резисторы R T 1, R T 2. ОБМОТКlI возбуждения электро-
двиrаТе.1еii через д06авоч!!ые резисторы R доо l, R доО 2 подключаются
контакторам!! ТК-З. Т/(4 к заж,[мам reHepaTopa. В свяэн с тем что
в этом режиме rеиер8ТОр используется только как ИСтоЧНИк Пнтания
обмоток возбуждення 1'ЭД, имеющих весьма малое сопротивление.
напряжение U r ДОJ1ЖНО быть достаточно НИЗКИМ ДЛЯ этоrо контакто-
ром Т/(7 включается ДОПО!!НllТельная обмотка возбуждения reHepa-
тора 08Fl, мдс котороЙ направлена встречно по отношению к МДС
основной 06мотки 08F; при 3ТОМ напряжение и, уменьшается Кроме
тoro, иаправление тока в 06мотк" 0884 ",еииется на ПРОТННОПО,lOжиое,
т. е. она включается встречно по отношению к 06мотке ОВВl Пере-
чнслеиные меры помоrают предотвратить нежелат.ельные перенапря-
жения в силовой цели лри переходе от тиrОНUf() к тuр,юзному режиму.
Для оrраничения тормоэноrо rOKa ТЭJl реверспруются также помот-
кн 0882 н 0883.
На рнс. 9.20 и 9.21 показаны хара,{тср"стикп [яrовоrо электродви-
rателя типа GE-772H в режиме rенератор.юrо торможения. Из кривых,
представлениых на рис. 9.20, ВИДНо, что ток якори электродвиrателей
IД f зависит от тока возбуждения 18 д 11 частоты их вращеНIIЯ пд,
определяемой, в свою очередь, скоростью движення К31\\ в процессе
торможения. Каждая Крнвая соответствует постоянству частоТЫ вра-
щения 3JJектродвиrателя n д плн СКuрости v. Есл!! скорость дв[[жения
увеличивается, rOK возбуждения 1'3Д автоматически умею,шается.
чтобы ток якоря не превысил предельно допустнмо,.о значення 700 А.
840
Korna СТПэ переводится в режим электрическоrо торможения, иа-
пример при v 48 км!ч (рис. 9.21), ток якоря ТЭД быстро возрастает
от нуля до 700 А, а затем оrраничивается с помощью САР.
В стпэ предусмотреи режнм интенсивноrо торможения при СКО-
рости ниже 16,7 км!ч, Осуществляемый посредством ступенчатоrо уве-
личеиия тока ТЭД при замыкаиин части тормозиых резисторов R,l,
R 2 контакторами ТК5, ТКб. На рис. 9.22 приведены зависимости,
х;рактеризующне тормозные свойства иаrруженноrо (91 т rруза)
11 порожнеrо (61 т) электромобнля Укло""!.
модеЛII М-100. Крнвые СОО1ветству- . .
ют f(оэффrщиенту сопротивления ка- 2В
чению, равному нулю. В реа.1ЬИЫХ 24
услvвиях их необходимо корректи.
ровать, прибавляя 1 % уклона при
lIЗ!VIененrlll КОЭффIluиента сопротив.
ления качеНIIЮ, paBHoro 0,216 Н!т.
rрафllКН на рис. 9.22 можно по.
ЯСИIIТЬ так. Пусть, HanpH!VIep, rpy-
жеНЫ" электромобнль спускается
по трассе с уклоном 12 %. В режиме
нормальноrо электрическоro тормо-
жения он будет иметь УСТОЙЧIIВУЮ
скорость движения 26 км!ч. Илн
иначе: устойчнваЯ скорость
12,87 ,{м!ч обеспечнвается в случ е
нормальноrо торможения прн спу -
ке ПО трассе с уклоном 6 %, а если
ТОрмо'Кение интенсивиое 2П Н
спуске по трассе с уклоном I .
IAT,A
БОа
500
400
300
200
IDО
200 зоо 400 I в .., А
Рнс. 9.20 Характеристики тиrОВОrо
электродвнrателя GE-772 Н в ре-
жиме rенерэторноrо ТОрможении
IA_TIA
600
lf'
1.
01
о
О 1
о I I
500
400
30
20
10
10 20 ЗО ЦО 11, им/ч
Рис 9.21. Зависимость токи ЯКоря
тяrОВОrо 9леКiродвиrаТeJIи GE-772 Н
от СКорости движения Кзрьерноro
электромобиля в реЖИме rеяервтор-
НОТО торможении
л л
2 1
1\
\
'\* .J
/ i"-..
20
16
12
*
/0 20 ЗО 40 50 'll,км/ч
Рис 9.22. За8ИСiINОСТИ. характеризую-
щие' тормозные свопства ьериоrо
лектромобипя M.lvv.
1 11 2 иорм8J1ыlе;м.нI е:с.,н о ::
жеине порожне КТQр оже-мне il8rр)'же...
lI(le и витеНt Н8 И(lfО !СЭМ
341
PIIC. 9.23.
Схема ClтовоlI цеп" кэм. модел" M 85 подо(\на схеме, пр"веденной
на рIlС. 9.19, но режим IfHTeHCIlE'l.1l0ro ТОР!\lOження oTcyrcTB}'CT (нет l'op
мозиых I{шпакторов ТК5 It Т1\6).
Структурная сх.,," САР ПР"П".1а >леКТРО'Ю(\П:IЯ ,ч 120 д.он реЖl!ма
Э.lеКТРllчеСJ{оrо ТОIнюжеНIfЯ П(жаJ3Н3 на рнс. 9.23. CllcTe la работает
C-,lеДУЮЩlf\1 оБРЗЗО f. Пр" НШКЗТНII воднrе:lе 1 ПТ собнрается TOpM03
иая схеМ;1 Lll,lовщi llL'[JII. С пе.ta.IЫО ТОр\IOЖ€НItЯ ПТ мехаНllчеСI<1I свя
Заи .1Шl)I{ОК реrу,'IИ ч'е\It}IУ'i рещсторз R . ВК.::Iюченноrо ПОС.'Iез.оваТеЛь
но с об\II.НКОII OBRJ. Чt'\I 1'i').'ILIllt' \"ТО:I U" reM \Iеньше сопротшиение
зтото реЗIIСl'Ор<:! 11 fЮ,lt.ше f'(Jl\!r ВllзБУЖ.1еНIfЯ Br If ТЭД, а значит, и
тор\юзное YCII,1I1e Т.11\:II" IIrlp BU I. ЭТОТ реЗIIСТОр реrУlшрует Ilитен.
CltВHOCTb тор\Юil\.t'НШI 11 1.:I.IIIO'ншет ФУIII...цню АТМ
В ),Ю\lею переНlц.l \':1'11:) (1 pC,J\II:'\.1 ТЩНlOжеШf51 уr, овзя Cl\OpOCTb
Ыдд равна иu:ШltI3 IЫIiJI-j 11.111 HII"I\\.' e r. заВl(сН),IОСl'lI от 110Jюжения
ПХ пере.! TOpMOA\I.:'IIIIt' t. 1111, Jj,I 1\\.....Il O" \.:Ч'Ч )I;:" больше уr.повоЙ CKO
рости ХО,10СТ(НО ХО.1а 110(:1(' Н:}/1....П\l:»-] ПТ щзе:lЬ с 11ОМОЩЬ(О РДВС
аВТоМаТИЧе IШ п{'рtВfНIfТ(Я 11.1 PI:"t-,II\1 \O.IIJL:TUrO хоза с 1lз.11.!:::::
::::: 1400 об MltH. О:Ш3l'i.О в проllt. 'СС IIl'Рt'\:оа<з к 7jToti часrоrе вр щеНIIЯ
токи ТЭД юr}'т преtн'яirи 10il\'LI:I\lIJe '3II,}чеНIIt' 1'[H ПIК'.!'lтврзщеНJlЯ
TaKoro аваРIlЙН()J О I.:Оl"П»-НiII}j pи't>rH.Hpy r(''.j "IH\ F; О(.\l()1 ке 0882.
Цепь, состоящан IIЗ f!UC:IC,!,JH:Ilt:' IЫIII \..01' IlIIlеllllЫ\ оf)\1CJ1ЮI 0882.
опорных ДНОДОВ 11 реrУ,ШРУt' III.'1 Pt.'-iIIt:I')I' I. 110 1I\.IЮ'13""Тt'Я fшралле.IlЬ-
но части тормоз[-юrо реЗII\:I()рLI 7 P:!. I\I)I'.L(I "1 ДОСllrr:1('Т Ilреде.'IЬ-
Horo значения 70О А. д.ИUДЬ( 0'1 KptMs.11orCH 11 черt'J 0882 IIдеl" пж, раз-
МaI"ничнвающий возБУДII1'{','Н) [OIШ 1" 1, '. 'I':i. 11 1:1 у;\I€,IIыlются..
С це...1ЫО 01 раНllчеНШl тока 1.1. lIреде,lЫIЫ 1 .-шачеН!fС\1 ПРН холостоМ
ходе днзе.l" реверсируетсн о(\\!<)тка ОВВ:!. О.1I1Н ее заЖI1" IIOДI{."юча
ют к точке соеДl1нения ре IIIстора Р.,..й:! " реверсор'''' р Х 1
(см. рнс. 9.19), адруrой кт(),!"е соеДlIнеНIIЯ ОВВ2 с Р т 2. Паденне иа-
прнжения на частн реЗlIстора Р,2 от rормозно,.о TOl<a ДПТ2 сравни-
вается с падением напряжения на реЗlIсторе R д u()2 от тока J В.]!.
342
Последователыю с обмоткой 0883 вкл
через I-Iee в направлении от R доб 2 к Rт Ч а ИОД9 ЛРОпускающий ТОК
I1pC-ВblСИТ предельное знаЧение падеии' ТОЛЫ(О '\'ОрМОЭНой tOK
стане.. б льше паДения на R ') 2 Д1Ю е напряжения нэ ЧаСТИ R;l
ОВВ'} noiil1eT 'ПЖ, размаrничи;аю ий вьэgткроется и через обмотку
ине пжа I д т.. удитель. Это вызовет I.:НИже.
ПереЮIlочающее УСТРОЙСfВG П3 по сиrнал
переход к IIнтенсивному торможению зак Р У ДСД20существ.пяет
резYlСТОрОВ. о аЧИвая Часть ТОрМОЗlIЫХ
9.3. Система тяrовоrо привода
KapbepHoro электромобнли M 2CC
Ос,;овные даНные КЭМ модели М-200 rрузоподъемностью 180 т
с СТПЭ пере" нно-постоинноrо тоКа см в rл. 1. В СТПЭ иапряжение
трехфззноrо cr выпрямляется неупраВЛЯемым Мостовым выпрями.
те,;1е:\1, BCTpoeHHЬiM в корпус reHeparopa. Поэтому с целью упрощения
На раСС'\18триваtМЫХ Далее схемах блок cr BH заМеНеН reHepaTopOM
посrоянноrо ТОКа.
Э,!Jек rричеt:IШЯ СХема СI'I '10130Й цепи СТПЭ в тяrовом режиме ЭJJектро-
мобllЛЯ Ир1lведенз на рис. 9.24. СИ '10вая часть crпэ работает знало.
flfЧИО Сliстемам, схемы которых показаllЫ на рис. 9.1 и 9.9, за тем
ИСКlючеНllем, Что у ТЭД нет искусственноrо уменьшения маrнИтнorо
потока, а ШllрОЮIН диапазон реrУЛlfроваНIIЯ и уrловай СКОрОСТИ обеспе.
чнваe-rся за счет БОJ1ьшоrо значения маКСЮАа..lьноrо напряжения rei1epa
тора, достнrающеrо Ur \!aKc... =:=
I,б. Реверсирование движе.
ння КэМ разрешается только
пр" СКОрОСТИ ero движения,
меньшей 1,25 KMiq.
На рНС 9.25 представлеНbl
внешнне xapaKTepllcTHКI б!IО
ка «(СIIНХРОННЫЙ уенератор
AR 5 СIl!ЮI30И ВЫПрЯМII
T€'.lb»
Структур"ая схема САР
ДЛЯ тяrовоrо режима СТПЭ
приве:!.е"а на рис. 9 2б Систе.
Ма работает С '1едующим обра
30\1. 1l0С,lе ПУCJo а j.llзеля на-
Жатнем П Х возбу д.нель пер
ВО начал ьно возбуждаетсЯ
8сле.'1СТНllе остаточноrо Ha tar.
НlIЧIIВаНIIЯ. ПО мере увеличе
НЮ,] yr..10BbIx скоростеЙ дriЗедя,
тяr()воrо rеиерзтора 11 возбу
днтеля, представдяющеrо со-
ба" трехфазнЫЙ cr, напряже.
Н"е И Ш. возрастает. Это наnрЯ
It<Iеск"Я cxe. la С)I.'IОВОЙ цеШI
P IC. 9.24 ЭЛСКТР!:l :(с" ТР(l'i06IJ.'1Я M 200 В тя'
СТЛЭ I\арьерlюr о ре}iшме
з;з
жение выпрямляется полууп-
равляемым трехфазным Мост<>-
вым выпрямителем 8У и пода_
ется на обмотку возбуждения
сенератора 08Т; И Вr выпрям_
ляетсЯ также трехфазным мос-
товым неуправдяемым выпря_
мителем 8HJ. Выпрямленное
напряженне И. , подается иа
стабилизатор напряжения С С
питающий 088. .
Контур тяrовоrо сенерато-
ра представляет собой замкну-
тую САР с жесткой отрИца.
тельной обратной сВязью по
напряжению и току сенерато-
ра. Педаль хода механически
связана с движком peryтlpyeMoro резистора R" положеняе которосо
опреде.,яет заданный уровень мощности; поэтому указанный резистор
ВЫПО.'няет функцию А Tr, преобразуя уrол ее в электрический сиrнал
И" Пос.nеДНIIЙ поступает на устройство задеРЖ"'1 времени УЗд, Кото-
рое замедляет возрастание и, пр.1 резком наЖатИн ПХ. Увеличение И.
на Аыходе J'Зд от НУ.'Jя до MaKCIIMY:\ira. соответствующее ее =::о ее.макс.
происходит за 14 с. Подобное устройство позволЯет плавно доводить
уr.10ВУЮ скорость днзе 1Я До устаНDБJfвшеrося значения и не дать ему
заr.'1ОХНУТЬ при резком повышении иаrрузки.
Сиrн"",, с выхода <\!Зд подается на реrулятор наrpузки РН2, вы-
поДИеННЫЙ в виде реrулируемоrо резистора, движок котороro переме-
щается rидрав.1ически" механИЗМОМ реrулятора две Этот реrулятор
является всереЖIt.\fНЫМ, обеспечивающим с точностью до статической
ошибю\ поддержание ПостоянстВа (Dдиз при вариациях наrрузки в ДО-
статочно широких пределах.
8
t
2 "
J
\
'\'
.
О;И 8
/2
4
о 8 /6 21f J2 IilO,2A
Рис. 9.25 Внешние характеРИСТIIКИ блока
crСJiНХРОННЫЙ rеиерзтор AR5 снповои BЫ
nрямитель»:
I 11 :? ",ар.IJКТt'рIIСПШII. формнруемые САР: 3
преnеЛЬRЗЯ завнснt.ЮСТ". соответствуЮЩ8Я ПОсТО
янству МОЩНОСТН ДllзеJlЯ
Рис. 9.26. Структурная cxe)ta системы реrулировамия СТПЭ
KapbepHoro электромобиля .\1 200 в тяrО80М режиме
344
СиrИ8.f] и'с алrебраически суммир ется
сэ с сиrиалом обратной связи V ФО У су....ируюlЦlfм ЭJ1еl«!
. ., РМИруе....... дм у -НУ.
CllrHBJ1 и у === ис; им подается На систем . ПРВВЛЯЮщиА
уrол включения тиристоров и в конечио у Управления B . ИЗМеНЯII
В качестве датчиков тока ДТ и На счете 1 8f и Pr.
ИСIЮJ1ЬЗУlOТ трансформаторы ТОка в.;ряжения ДН, ВХОдящих в дм
ные в звезду 1I трансформатор На ряж ::Н': в фазы cr и coeДlIH H:
I..:фпрматороt\ тока 11 н пряжения ПОДКЛlOч и;оричные оБМОТЮ'1 транй
МОСТОВЫХ ВЫПрНМI:теJlеи. соединенных П0с.'1едов=т : ам треохфазиых
rрузку, на которuи СУМ'Шрумся СИrна.Ш дт и иа общYR;> "а-
rруЗКII СllИмается сиrиаа обратной Связи U 3 ДН. С части :ПОИ i-1a-
лЯIOТ собой три однопо.'Iупериодныx MarH венья СЭ If CJI "редетав.
М()l ки. увравле.\-ш..я. включенные ПОCJIеДов :ьJ ИJIl1теJIЯ. На \oIХ об.
Р азности напряжения уставкн U ( ,ПОдается сиrнал
V ус, наирижения бортовой
74 В) JI сИfнала "'. В цепь обмоток УпраВ.1 еtl ИЯ вкnю сети
выполняющий функц"" реЗИСтора с P er Y "H pyeMLI ' ,чен транзнстор,
,} . м сопроти В.'1ением
Изме яет значенИе Этоrо сопротивления задающий сиrНа..1 и , под
ДИМЫИ к базе транз стора. Такнм образом. вuбмотках "праRJJения Mar-
НIIТНЫХ УСНJJнтелеи осу ествляется сравнение задающеrо сиrна:Jа
с l::HfHaJ1OM отрицательнои обратноЙ связи по току и наПряжеНIiЮ re.
нератора. J\1аfшнные усилители работакrr в релейном реЖlIме. В заВИ-
симости от значения С"fl-Jала рассоrласоваНIIЯ И у меняется Частота
следования выходных ИМПУЛЬСОв маrНИтнbJХ усилителей. Эти импульсы
открываЮ1 тиристоры ВУ,
Индикация скорости движения КЭМ осуществляется маrиИтными
даТЧ1!f{а,,!! flCfll flCfl4, установленными lIа тиrовых э.,ектрод"иrа,
теЛЯ:>i (по два датчика на одном :ыeKTpoДВlI, raTe.'Ie) Каждый датЧИк
срабатывает при Оr1реде '1ениом значеиии скорости и включает соот-
ветствующее реле: при v 1,25 км!ч срабатывает ДеД/ и вк.,юча-
ется антиреверснвное реле; при v 45 кWч деД2 и вклЮчается
ре.те, переводящее стпэ в режнм Э.1ектрическоrо торможения; прн
V 16.9 км/ч н v 10,5 км/ч срабатывают соответственно дедз
11 ДСД4 11 вКJ1ючаются тормозиые контакторы ТК4" ТК5 с целью
УВС'.lIIчения ннтенси8нОСТИ торможения электромобиля.
Э.теКТРIl ческая схема СИЛОВОЙ цеЛII СТПЭ в торьюзном режнм
I\ЭЛ1 "одели M 200 ЛРIl8е;(ена на РIlС. 9.27 Работа стпэ по этон
схеме На нач8.J1ЬНОЙ стадИИ лроцесса торможения существе " oт. lr;4
етсн от.. работы nрнвода по схемам. nоказаниым Н8 ч: 'на я:,е ие.
т" rовьш cr [10 сравнеНIlЮ с rпт [1"eeT бо ьшое ОСТ::Зчале с a aTЫBaeT
ПОЭтому Прll Переводе СТПЭ Б тормознон режим Р cr в
M1HT81\TO p КВ заМЫI,:ающий накоротко выходные зажимы олока ин я Вb
. cr ко р откоro замыка ,
4ТО \-'сноряет rашеНlJе ПОЛЯ за C1leт тока.. ИИ якорЯ котораЯ
зыв,iющеrо зиаЧlIте.1ЬИУЮ I\1ДС продо-чьнон fеа:<Цоме тото,' размыка
быстро размаrНlIчивает маrНl[ТНУЮ систему С. рз 1 5 с после вклю-
>Отел [(онтакторы ЛК/, ЛК2. ПР.lблнзи.,-елЬ'51;(jеТ/(J ТК2 н ТК3,
чеlШЛ КВ срабатывают ионтакторы ЛКl, заиноЙ на рис. 9.19,
ЛОс.ое чеrо К В отключается. Как и Б схеме, ЛО!, тормозноД реЗIIСТОР,
л Корь каждоrо тэд замыкается на отде.тьнын
345
СОСТОЯЩИЙ ИЗ .з.ВУХ пое"lед()R3Тельно соединенных cel{ulfil R T ll.............R. T I2
и RT2I RT22. Обмотки возбуждеНlIЯ злеfПродвиrателсй KI KKI
и K2 KK2 ПОДI<:lючены пос.педовательно к выходу СНЛовоrо АЫПря
МlIтеля. ТаI<И:\f образом. управлеиие "роцессом торможеШIЯ ОСУUl.ествля
ется посредством реrулирования напряжеИIIЯ cr I(оrда наЧинаеl Про
T€l<aTЬ ток 110 тормозным контурам ТЭД. ВК.'1ючается ЭJlектродпнrатель
А13, приводящий во врашение вентилятор ОХJI8ЖДeI-ШЯ тормозных
резисторов.
На рис. 9.28 приведеиы зависимости, характериЗующие ТОРМОЗИые
свонства порожнеrо (кривая 1) и наrружеиноrо (кривая 2) злектромо_
биля 111-200. Эти зависимоСТИ соответствуют коэффициеиту СОИРОТИВ_
леиия качення, равному нуJ1Ю, и корректируются они так же. ЮН<
и кривые, \10казанные на рис. 9.22.
В процессе торможения максимальное тормозное УСИJlие дос.тиrа_
ется при CKOpocrH движеиия КЭ1l1 v 21,7 км/ч. ДальиеЙшее СИиже_
нне скорости сопровождается поддержанием постоянства тока ВОЗ-
буждения ТЭД, в то время как их уrловые скорости и ТОЮI 1..., умеиь-
шаются. Вследствие зтоrо падает тормозное усилие. Котда сКорость
достиrает зиачеиия 16,9 км/ч, ВКЛючается тормозноЙ контактор ТI(5
закорачивающиЙ половииы тормозных резисторов R T I2 и R T 22 (см'
рис. 9.27). Сопротивление закорочеинон частн этнх резисторов СОСТав-
ляет 25 % общеrо сопротивлеиия тормозноrо коитура каждоrо ТЭД.
ТОКIJ /:\, И МоментЫ Л1 r тяrовЬJХ электродвиrателей увелнчиваются
до максимума ири v 13,7 км!ч. Далее CI{OPOCТb снижается до
10,5 км!ч, коrда вклЮчается тормозноЙ коитактор ТI(4, иосле чеrо
замыкаются иакоротко резисторы R T /2 и R T 22 и иоловины резисторов
RT/I и R T 21. Тормозиое УСИ.1ие виоВь увеличивается до максимума
пр" СКОрОСТIf В liмiч н зате 1 уменьшается до нуля при остановке
9.1€fi:тромобиля.
На рис. 9.29 представлена СТРУК- Уклон,"I0
туриая сХема САР тормозиоrо режима зz
СТПЭ. Педаль ТОрМоза ПТ Воздейст-
Рис 9.27. Электрическая cxeM силовой
uепи СТПЭ KapbepHoro электромобиля
М-200 в тормозном режиме
346
28
2ч
20
/5
/2
В
ч
..- ..-
О /0
G,
./
а,
н
20 ЗА 40 ll,I<",/q
Рис. 9.28. Зависимости, характери-
зующие тормозные свойства карьер.
HOI'O электромобиля M 200
Рис. .29. СТРУКТУРЩ'\Я схеМа cHc"feMы
реrулироваl-1ИЯ СТПЭ KapbepHoro :тек.
ТРомобиля M 200 в JОрМОЗНОМ реЖl-Iме
вуе l Hi1 АТЛ1. задающий ИНтеНСIIВН<ХiЬ торможения. Он БЫПOJiнеи Б
BII р rУЛllруемоrо реЗIIСТора. Сиrll3J1 и, с выхода АТМ через УСТ-
РОIlСТВО задержки времеНII ПОступает на р rУJlЯТОр наrрузкиРНz. При
нажатни ЛТ Дllзель автоматически переходит на холостоЙ ход с n ДИ ) ==
f;80 об/мин иезависимо o'f полож ння пх. Так как в режнме 3,1ек-
ТРllчеСкоrо тор моження заrрузкз дизеля невtЛика, то ПО!lожеНие движ-
ка PHz во время работы не "еняется. Передаточный КО3ффllUИент
звена РН? равен единице. Выходной Сllrнал реrулятора наrРУЗКII и,
поступает иа сэ и аJlrебранчески суммируется с Сllrиалом U м-
В режНме тяrи сиrН8.1J и пропоruиона.'1ен сумме тока и напр же,
HllfI 1 eHep?JTopa. В режиме электрическOl'О торможення наrрузкои тя
rOB01v reHf:"pa'fOp Slвляются оБМО1'ЮI l30збуждения ТЭД, имеЮЩII
ве,ъма ННЗI'i. сопротивление. ПО3ТО.\1У напряженне на заЖlIмах Н'не-
рзтvра l\taJ10 Отсюда ясно, что пр!' СУМhшрованни малоrо СilfИЭJ13,
ПРОПОРЩlOиальноrо U с большим, ПрОПорШЮНaJlЬНЫМ /р Лt'рвым
можно пренебречь If итзть, ЧfO звено Дlv\ осуществляет ж сткую
ОТрllflат€'льи}'ю опратную САЯ3Ь по току тяrовоrо reHepaTopa I'JН1'c7p
то же, со су MMapHO IY току возбуждения ТЭl1. Т акЮ, образо>!. ТЭ l1
буждеНIIЯ I( маrШllfюrопотока
nvддерЖНвает ПОL'ТОSlИСТRотока ВОЗ леК1"ро виrате еjj мш,си
При 01 == 81" '\оМ'" ток возбуждеНI1Я 11 : я3ха акт ристи а Н8 }'11(j(."T
мальны " фОРМlIруется предеJlь ая тор. 928) Р Частичные roР\lOзиь.е
ках ОА. 8С. ОЕ за "с",юсте" ::'й P 'C M le .05,. образованиы. _1У:
характеРВСТИЮI представ.rJЯЮТ с IН до пересеченИЯ с преде:IЫЮИ
ча i\1Н , ВЫХОДЯЩ jМИ 113 начала К : вуют оrpаннченшо по маКСНМ8.1Ь.
З8ВllСIIМОСТЬЮ Участки EG С0О1 . Р == lд..т.мви(;.Ед.т.I6.Вti(;. == const.
но" МОЩНОСТII на зажимах ТЭ k 'Ф AT;aj(;. == Е T1R T . 'fO PA,T.Mdt\ ==
В СВНЗI) l-еМ ЧТО Ед.т == 6)п п" Д т д.
(kw.Ф.)'f R T COl1sl. 347
Из последнеrо выражения ЕИДНо. что Е д т ('on t, так Как В ('хе.-
ме liСЛQ.1ЬЗУЮТСЯ ТОр ЮЗНые резисторы с нензмеННЫ)1 СОIlРОТltвлеНl1ем
На осиоваиии <,казанноrо можно сделать BblBVfl' тормозноЙ 10К Н тор:
мозная мощность ТЭД на участках ЕО (см. рис. 9.28) ПОСТОЯННЫе
ве...1IfЧИНЫ
Итак, при переходе в режим Э.J1ектрнческоrо .юрможеНIIЯ иа ДОста.
точио высокой скорости ТОК якоря тэд р зко возрастает ло значения
опреде.1яемоrо тОЧRОЙ Sl. (СМ. рис. 9.28) 11 заВllсящеrо ()Т ПОJ]ожеНII
пт. Если точка 5, раСПOJIожена на прямой НО. ТО процесс даДЬнеЙ_
wero торможения проходнт с поддержанием ПОСТОЯНСТВ;1 ТОНЕ возбуж
дения ТЭД (в соответстВИИ с прямой 5,0) Если точка 5, находится
на Крltвой EG. то после точки G ТОР!VIожение ндет с поддержанием по.
стояиства предельноrо тормоэноrо тока IIJm максимальноЙ юрмоз
ной мощности ПО кривоЙ GS{, а затем ПО прямоЙ S{O НаКОН<'и.
коrла ОТ == вт ма"с (ПТ нажата до упора), а таКже задаиы предеJ1lY
ная тормозная мощность н тон возбужденяя (маfИИТНЫ» поток)
ТЭД. рабочая точка перемещается по прямой НО, кривой ОЕ
определяемой Рд.т.М8КС. Н ПрЯМОЙ АО. обеспечнвающей J в . д ""'" eonst:
Этот процесс осущеСТВJ1яется CJIедующим образом. I\осда ток ТЭД
достиrает предельно допустимоrо зиачения. paBHoro 1070 А (что соот-
ветствует общей тормозной мощности двух электродвиrате.'1ей
2080 кВт), начинает действовать вибрационный реrулятор вР. "а-
тушка KOTOpOr"O ВКЛЮЧена в диаrональ реЗПСТОРНО ДJlодноrо моста,
присоединенноrо паралле.']ьно частн тормозных резнсторов R T l1
и R T 21 .см. РНС. 9.27). Падение напряжения на этнх резисторах, про-
порциональное тормозиому току. ЯВ..Т'iЯРfСЯ rtСт()ЧНИНn!\.1 питания Ka
rушки вр Контокты ВР шунтируют вход траизистора в зрене УЗд,
умеиьшая тем caMbI'l задающиЙ снrнал и т на входе са н, и.ак слеk
ствпе 3Toro. rOI< возбуждения reHepaтopa, токи возбуждения 11 ТОКИ
якоря ТЭД. IIри сию"еНнlI тормознпrо тока вр отключается, что вы-
зывае-J УЕе.1ичеНllе АозБУЖ:J.ения тяrОВОrо rеиератора. Под05ное pery-
..'Jирующее Действие оrрйНJfчнвае'j Тш\ через тормозные реЗllС10рЫ при-
близит€.оьио на уровие 1070 А независшю от положения педад" тор-
можения
Вибрациониый реrУДЯI0Р "M€e1 ещс: допопИнте_1ЬНУЮ функцию, псу-
ществ.rrяя rнбкую обратную связь 11 оuеСllечивая плаВНое замедленное
нарастаиие TopM03Horo усндия. Ч10бы Пр ДОТНр2ТIIТЬ ero реЗЮlе брОСI\И.
ПереКJlючающие УСТРОЙСТRi\ П 1 11 П2 (10 снrиалам даТЧШ\Оf\ \.1<0-
рост движения электромобиля, С:VlJ1Н"'IСТВеШЮ ДСД8 If ДСД4, за ко-
рачнвают части тормозных резисторов. ВС/Jедствне чеrо уВе.rrнчивзе'IСЯ
тормозиое усилие в ЗОНе средних If мадых скоростей (см. рис 9.28).
9.4. Система тяrовоrо при вода
roponcKoro электромобиля ЭМ.О466
Основные даниые rэм модели ЭМ-О466 rрузоподъемностью 0,5 т
с СТПЭ ПОСТОIIяноrо тока см. в rд. 10.
Электрическая схема силовой цепи СТПЭ преДС1 авлеиа на
рис. 6.30, а структурная схема САР на рис. 9.30.
&48
r (J ОДСIШЙ :JЛеКТРОмоб\IJ1Ь
обсрудоuан CllcTeMOii Тяrов .
ОДlюдrш ra 1 e.'1bHOro ПРIiВfjд 1
ДПТ ПОCiJЕ'дояатеJJЬН()fО
БУ/'\'i.деlНJЯ; 1"S1fОВЫЙ .'Iеж
n I 3i1ri1 Je.:II:o l.J рез мехаШ1tlеский
ДllффереНLlI1а '1 IIРИВ<JДИ1
IЗР lще;ше ведущую ОСЬ 'jJJe
ТрОi'lЮОII..'IЯ СИСl'е а работает
слеДУIOЩliМ uБРВЗ0М. При Ha Рис. 930 Ст КТ '
жаТ "'1 водителем п х На yrOJ1 }1ироваJlИ сfhэ )'риая. сжемэ СИСТ Ы pery.
СОоl нетС' I'ВУЮЩИЙ !Iv1анеВРОБОn э1S ,!моrо электромоб"ля
nОЗJlНИII. замыкаются i<
ШО, ТК2, ТК3) и T дa ;: ::aктOPOBT ЛЮ. ЛК2. ЛКз lи,и
увеЛ}1чеН IJ.J yrJla ОС до положения: COOT: АВ. Пр д .,ьиеЙUJ М
задаЮШll1f сиrнал БоздеЙС1ВУe-J На СИСlt'М! ующеrохоАовои ПОЗIIШIИ.
тате чеfО чаСТота КUМ lутаuии fJ\ nJJaiH равлеШIЯ ИППН. в рt'Зу.'!Ь-
значеllllЯ Прlf ДОСТIf>i\ешш НОМЮшльноfl час:03Р1стает ДО.. заШШНоrо
ча управляющих ИМПУ.'1ьсор На П1авныЙ 11iP: OP tlt:(реШGеl\."Яf, I дa.
I1л8ВНО задается уставка "fШ\(\ ТЭ.ll Д п см рllС .u J) И
описанные в 6.6 a ее происходят прОU('\."tЫ.
В ClfCTeMe можио ое ществляrь perYJ1ltpObaHl-lе с Jlюбой Частот()
{. в диапазоне 400 2000 [ц . ,
Ес и П Х иажата до ynopii (ее;:::: ее :IoI8ИС). обеспечиваетСJi \'О":{)-
рениЬТИ пуск Т9Д с максимальной уставкой ero ТОК" дО выхода на
естественную характеристику злектродвиrателя ПDсреllСТВQ1I,! ИЗ lене'
ния коэффициента З8полненИя "8'
РеЖIIМ рекупеР8ТИЕНОro торможения осуществляется иажа'Пiем
ПТ, пр" ,том включаются KOHTaKropbl ТЮ. ТК2, ТК3. После з&
МЫк НlIЯ контактов контактора TKJ частота коммутации уве.'1llчивает.
ся до ио:\'шнальной, включаеТСЯ rлавный ТИрl1СТqJ Т/. которыЙ закора
чнвает тэд, образуя контур еro самозбуждеИIIЯ.
В САР приМенена жеСТкая отрица'Тельнвя обратная связь по сред.
иемv "шач€нню тока тэд. позволяюшая поддерживать задatшое зна.
Ч:еШ lе 10J;;3 как 13 тяrовом, так и в ТОРМОЗНQ}f режимах. Предусмотрена
r,ОЗfl.IQЖI-IQСТЬ изменеИIIЯ уставок тока sтеКТРОДБиrателя в ДJtапазоне
до 600 А
11зм€н€ние Н8пра.в..,ения n:виження rэл\ осуществляется и ПО СIIПI8.
Л'-' U . звена Р еве рс и р Овання движения, кorда сиrнал ел сПИДО-
J Р .:t и здействует на переК..'Iюча
метра Сп блнз{)\(, К Н)lЛЮ. Сиrна '1 р.,'I ВО тся ЛOJJЯ IЮСТЬ напря.
ющее устройство П. с по"оЩЬЮ KOTOPOro IIзмеИЯБOJ\ее no p06HO стпэ
жения на зажимах якоря элеКТРОДВJJrател я .
rЭJ\1 модели Э1\\-0466 сы. в rл. 10.
expert22 для http://rutracker.ora
прИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИя
сиСТЕМ тяrовоrо ПРИВОДд
ЭЛ ЕКТРОМОБИЛ ЕА
10.1. Система тяrовоrо привода
карьериоrо автомобиля
Бел АЗ-549
Выбор ОСНОВНЫХ показателеА ТЭМ. Исходные данные для проеКТКРОВ3lfЯЯ
СТЛЭ:
fрузолод-ьемНОС7Ь О". т . . .
Масса лорожнеrо КЭМ O'SJi' т .
Масса rружеНОI'О КЭМ O .Tp' т
Колесная формула ......... . . - . .
Статический радиус КачеНJIЯ ведущеrо колеса R K . t.I
Передаточное отношение редуктора МОТОР-Кfiлеса i n .
КПД редуктора мотор колеса 1]ПВh
Свободная (отводимая на тяrу) МОЩНОСТЬ дизеля Р СВ.Н'
кВт. _.. .'. .. ...
НоминаJJЬН.ая частота вращеНJIЯ вала дизеля п.цIIЗ.Н' об/мин.
Максимальная скорость ДВlfжения I<ЭЛ1 t!M8KC' IO.I/Ч
Род тока тяrовоrо npJIВOдa ,..........
75
73
148
4Х2
1.31
21,5
0,93
700
1500
60
постоянныЙ
Сист ,а тяrО80rо привода з,l]еl Ч'Юfllобиля должна обеспечивать следующие oc
НОВНые режимы движеlfllЯ к.Э.\k Д.'l1Jтедьное ДВllжеН1Iе rруженоrо КЭМ со скоростью
19 к /ч и реализациеЙ ДlтамичеСlюrо фактора D з .'1 == 6,5 'O; ДВJlжение i'ружеНОI"О
КЭМ в теrJе.ние 30 С. О'$.1 -== IS rJit.
При скорости. r,lеньшеJi 40 I\},.I:.Ч. JЮ.1ЖН,з rЮ/1lЮСТЬЮ ИСПОЛЬЗ0ваться мощНость
PC8. . а при м.аКСIJ"а lЬНОЙ CJюрос.т lIe ,\1f:'ИСf.> 0.5 Рев Н. В режш,(е электрнческоrо
торможения необходимо обt:спе""Б<1ТЬ оаановочное тор:'\южеНllе rруженоrо КЭМ.
а также длитмьное lюдrор....,ажиrJаНrfе (ДПIlЖСlше на затяжных спусках с уклоном 5 %
с постояююй скоростью) н ОО..'l.ТОР\18А\l1в.:нше А течеНИе 1,5 МИlI со СКОрОСТЫО 20
ЗQ к !ч rруженоrо КЭ.\1 J-Ia УК.10на:, не БО:fН' 8 ?о_
Дииа!-(ический фактор 3.1ектро.,:об ыя ((10) определиется соотношением
D .'J == F 100,{9,ЮG _.') ер)'
(10.1)
откуда
F 9,8IG,,, ,pD", '100 . (10.2)
Здесь F сила ТЯТЯ, Н; 0ЭJ1.I"Р масса fруженоrо электромобщlЯ, КТ.
Примем ДЛительный режим ДБижеtJНЯ кэ.м за НОJl.шнапЫIЫ.'i Тоrда СКОРОСТЬ
v. 19 км/ч, номинальная сила ТИСИ Р. 9,81 . 148. 10' . 6,51100 94372 Н.
НОМИнаЛЬJfЫЙ момент на Баду rэд '-1 соотвеТСТБИ!1 с (1 З) М ==
'==' R tC F н /(т к f п l1ЛВКl1.J Пренеt=реrая rlOтерими на С:\.!ЯТI-Iе ШИН и проскаЛ ЗЫБан: lко-
лес (11к == 1). получим
М До. 1,31 .94372/(2 . 21,5 . 0,93) 3090 Н. М.
350
Соrласно 0.41. уrловзя СКОРОС1'Ь " чаСТО1'а вращения ТЭП
6:l д . и """ ,rJv",,/R K :::=. 21,5. 19/(1.31 . 3,б) == мб 62 C l.
n Д )! == 60Wn.и/(2п):=; 60. ts6,б2/t2n) 828 'ОБ/МtШ'
НШ.IIШ:3ЛЬВзSl МОЩIЮСТь ТЭl1
Р Ц.11 ::::. MII."W.u., ""'" 3090 . 86.,62 == 267.7 . 10s ВТ.
Б{' ем т'э апасом Р А.Н === 270 КВ1 и предварительно ПРИВИМаем маКСИМ3!IЫ'}'Ю
r.ющНОСТЬ L в режщ.lf' элеКтричеСJ<оrо торможения Р Р...... ::::z
540 кВ, Выбирзt"J\} четырехполlOСН А A:tN8KC Тt......... 2РДl1
В С()ОПJСТf:ТШrи с (3.1) Кратность M KC",,: ъ ;,л:ктродвиr;атель, имеющиi\ 20'== 2р.
::::=> 1111/ 111 ;::о ,i,J6. Оrраничеиия по словия : уrлово скорОС'Ти kfJ) "= vldfll<.r:!v"" ==
ВНЯ ' К()),I),IУП1шllt и Е ==>.У 300 В' Т 3НlfКtl n овения Kpyroвoro Оf11Я и уело-
l<омлеllсаЦllOНноЙ обм i1 fk o () и Ilpe blUJ:::: т,::ктродвиrател.ь выполняют с
ря IНIД те\1лераТУр0l1 Окружающей среды 8 м . я rJpeA ==- 120 t TYPbI меди оБМОТКll яко-
Соrласно 0.12). расчетная ,"ЮШНОсть тэд
PlI,.pac.. == PlI.ifk(Jj== 27(). ЮЗ. 3.16,:;::;:853. IOЗ ВТ.
Из (3.13) ПОЛУЧ}' 1 фу"кuию
t", 4 . 853 . 540J(300D ) 6.14 . IO'Ю
ПрliНИМ3Я преДВlIрителыю и А.макс_ -= 1,1 и заДаВая ь различны"," ЗНЙ'Ч НUЯМИ
диаметра якоря D я , на поле ФУНКIlИЙ tJ,111 (D H ). з"аЛОrнчиых rрафикам, ПОКазанным
на рис. 3.1, но расс чи таННЬ1Х ПЛИ ППТ с k{j)== З.2 и Д : Ма ИС8 === t.t ",k и ,=, I.ПfiOИМ
зависимость д (D я ), Точка пересечения rрафика зтон функции с заВИСИМОС1"ЬЮ
'l'll. (D я ), соотвеТСТВУЮЩt'ii ем я ПреД == 120 с.с. определяет искомыii диаметр ЯКОРЯ D'Я
'1 КОЭФФlfЦиент К Я ' В ДаННОМ Случае О н === 0,455 м. К Я == 49. шr. Вт/м'.!:. TorJla, ис-
пользуя (3.14), (3.19), (3.21) (3.23). ПОЛVчим lя == 0.388 м: "A.!.I 8K C. == 2616 Qб/мин;
1. 1.05 ,,; D. 0,728.
ПОСIЮJIЬКУ полученное значение О'" "естандартное. необходимо рассматриваТl:.
два возможных взр1tЗНТЗ со стандартныии значениями диаметра якоря: D я ::::: 0,493
н 0,423 м. Естественно, что при выборе DAHoro ИЗ указанных значении иэмеНЯЮ11.Я
рассчитанные выше параметры и поКаза И ТЭД.
Найде", основные ]анные ТИТО80rо rпт. Номинальная МОЩНОСТЬ rеиератора
Р r":== 0,0 J .1) тКР ц.н''1 п . н ' Прннимаем Рr..н == I,О5m((Рпи/Чд.и' При '1 д .н== 0,913
МОЩНОСТЬ Pr н == 630 КВТ. Расчетна МОЩНОСТЬ rпт соrласНО (1,15) Р,. рЗ(,,1I '=='
== Pr.tJU I макс. == P r . tJ U A Jf3KC8 == 630. 1.1 z700 кВт.
Выбираем шестИлолюсныЙ rеиератор. имеIOЩ.ИЙ 20 == 6 11 оrраиичеиия по кол.
лектору Ер.допи К.доп == 360 В2. Значение максимальноro (nYCKoBoro) тока ТЭЛ
111_мa c npe,'t. :::::; kp == D3J1.М8кс/D<jл.tI == 0,15/0,065 2,3 (10 З)
ПР1'lщt.маем I МЛКС n еД8 =:::: 2,25. t'orдa макс:.имзльиыii пусковой ТОК reHep8.TopD
I r.MaKC пред. == 1 D. aKC ;J1. == k M == 2,25 Из (3.29) пмучи м ФУНКUИЮ
tr 4 . 700 . 630 . 2.25/(360D ) 11,025 . Ю'/D .
По rрафикам 8Н8JюrИЧНblМ заВИСИМОСТИМ (см. рис. 3.2), но с u....мзКс. == 1,1 и
1 == 2 25 а.ходим D === 064 М. Ближайшее стандартное значение JlИ8метр8
('.макс_ ,. я I В I t С а тov БОМ/С
якоря D я == 0,66 м, дЛЯ KOToporo К я == 52,5 . IO Ъ т М. qит Я, ч Я.до" ,
при k(i) == 1 8 соответсТDIIИ с (3.16) (3.19) имееМ
. 60 /( "D' 60 . БО/(" . 0,66) 1737 об/МИ/!.
пl".H V я . Аоп ЯJ
351
ПОСfi'о.'1ЬКУ п т fl > пдвс.,:;: '500 обfМиВ (лля "нзе.пя МарКИ ВДМ2Н. ЛРННllмаем
Itr ==-пдвсн 1500 об/мин Tor....;>
tI" N8t<C == tJ я допп, и/п; 8 == 60. 1500,1737 == 51,lS м/с;
1( я """ '( Я'V я J.Jбt<С/Vfl дОIl == 52,5 . IOЪ . 51,8/60 == 45.3 . 10b ВТ/М:.!.
НСПо..1ЬЗ\Я (З.14), (3.30) (3.32), получаем 111 == 0,234 м; 11( """" 1,12 М; D K ==
== о 99 и; о; ::=: 2520 КС.
'в ТаМ. 10. J приведены рассчитанные выше ocl-ЮВllые дa Hыe T$irOl\blX дпт и rпr
fI данные nрllмеlfяе!о.fЫХ в КЭt\! тяrовых электрОllвнпtтмеJ, ДК.7J7Д и rf'HepaTop8
rп .600
Расчет IIреДе.льной оиеwией характеристики ТЯI'ОБоrо reHepaTopa. ПреДt'JlЬНую
внешнюЮ Jo>зрактеристику и, (/{") тяrовоrо rпr рассчитываю!, исходя 113 УСЛОвии
ПQCтояиства свобоДНОЙ НОМИНалыюи МDЩНОСТИ дизеля Р ев . н ' соответств)'юшеfr еТо
ПВР<lNеТры ,! пОК8ЭЗтели ТЭМ
Таблица 10.1
I т.",""" дnт I Т.",..... тт
расчетное 3118. 1 ЗН8чеН",е ДlIЯ I р8счетное зна. / ЗН8IJеtlие ДJlя
1JelJHe =:1 A чен1tе rr &;a
Д,шметр якоря, м
Д;шна якоря, м
Длllиа корпуса, м
Диаметр Корп}'са. М
Масса, кr
МОЩНОсть НОМинаЛЬНаЯ. кВт
Mo [eHT нз ea 1Y. Н . м:
номинаJ1ЬНЬуй
маt<симальныii
Напряжение. В:
иомина;IЬИое
маКсима 'IЬНое
Ток, А:
НQМIШа.'1ЬНЫЙ
М8КCllммьиыi1
Частота врвЩЕ'IШЯ, об/r.1ИИ'
иоминаДы:rзя
макс.И1I.JаЛЫJая
НапряжеНllе обмотки неJ<НШ.
CJtMOro 80зБVждеlil1Я НUЩf.
IfВЛЬНое, В
ТОК О ЮТКИ незаВ!I('И1l10rll
возбуждения ИО:"lltНа.'lb--
Hblil. А
Число витков оБМОТКII:
иеЗаВИСИМОfо возбужд .
иии На полюс
ПОС.'Jt'ДDоаТельното воз
буждеН8Я НЗ полюс
Соf ё о е оБМОТОК при
цепи якоря
незавнсимOТQ воэ6ужде
"."
послеДDвательноro воз.
бужденнния
352
8
2БН
0,455
0.388
1,050
0,728
2078
270
3090
6953
0.423 0.660 0.660
0,450 0,234 0,250
0.985 1.120 0,955
0,740 0.990 0,980
1900 2520 2480
274 630 630
3120
9565
750 650
800 800
400 970
1200 2400
8 0 1500 15UO
:?850
:2-) 50
5;- 120
40 92
20
0.08 0.0113
0,422 0,388
0,0223
нО\lинаЛЫIOИ частоте JlращеfIlIЯ "пqз.'t"
{Jr/r/Y'Jr"""'Рс"и, 0041
3.atшсимость '11. (J r ) reHepaTopa rnA 600 ПРИБедена На рис. 3.18, а ero ВнеlUняя
характерИСТИКа. раС('Чllташтя ПО (l0,4111J1Я Р С8 R =:: 700.103 Вт, пред.став..1енэ nVHK
'ТlIрtюЙ J\t1'Нией На PH{ . 9.2. .
Контур реr}'ЛИроnания rnT (' селеf<ТlШНЫм УЗЛом формирует предeJlЫI)'Ю В1\t'Ш
шою Азrактеристику в БИДе ломаной J](IНИИ ABDL (см. рис. 9.2). Здесь Б СООТllеТСТВIIН
с обозначеНllЯМII (см. рис. 2.1 и 3.12, б) тон l r . M all:c.npeA""'" тl\.lДoMa'knpen. '='
ml\.J д маКс.Пред.. J А.н :::::::!. 2 . 2.25 . 400 == 1800 А. Выб1lраем наnряжеlше
и r ,.щ.{с.пред === 800 В. ЗН3'1еIIllJI rOKa I r.MHH.npeA В ТОч:ке D И напряжения Ur.wтн.прЕ-JI.
Ii rочке В ПрllНЯТЫ И3 условия маКСИмаЛыюrо испОЛЬ30Ьаиия МОЩНОсти днзе.'1Я пр"
токаХ /r === 750 + 900 А, соотвеТСТВУIOЩ(lХ nвижению rруженоrо КЭМ ПО трассе с
УI{}ЮIIОМ 6 8 %.
Определение парамеТРО8 цепи возбуждения тяrО80ro reHepaTopa. В СООт8е1СТВИ» с
НОМ1JнаЛЬ!'Ыh'И Данными тяrовоrо rnT (см. табл. 10.1) U B . r ." == 50 В, 1 B,r.fl == 120 А.
ТаЮlе l1apaJJt'Tpbi МОЖет обеспечить reHepaTop ПОСТОянноrо TOl{a ДК-913Б с "еза-
ВIIСIЩЬ\М возбуждением, выбраННЫJI в Н8"1('стnе lюзбудителя.
ДаШlые возбудителя ЛК-913В:
Мощность JOМннаЛьНая, кВт _...
Напряжение ИоМJ.\Налыще. В '. . . _
ТоК номинальный. А . . . . . . . . .
Частота врашеЮIЯ НОМИНа..'Iьиая, об/мии
ТОК возбуждения номинальный. А . . .
Сопротивление обмотОК, Ом:
якоря при 70 ос . . . . . . . .
возбуждения ........
Число вИтков оБМОТК1i llOзбуждення
Для расчета параметров цепи возбуждения тяrовоrо rnT учтем, TO лаРЗЯllелъио
erO обмотКе возбуждения H HH (СМ. рис. 9.1) ПОДКЛючен разрядныи резистор С Со'
противлением Rp === 7,60 о.м. Тоrда ток якоря возбудителя
I Br (1 + R.../R p ) 1", (1 +0,388/7,6) '., 1,0511..., (10.5)
rде J 8,1" ток БозбуждеННБ тяrОВОrо rПТ; R B . r сопротивление ero oБNотки воз.
буж.деНIIЯ.
эде еозбудителБ и тяrовото reнepaTopa
E Br 1..rR..r + IBrR Er + I1U ш
(R... + 1.05IR Br ) 1... + /J.U ш 0,3961... + /J.U ш ;
Е. и. + /.r.R r + /J.U Ш '
B r r. R суммарное СOnрО"flt6JlеШ1е uеПИ
rne R сопротивлеtше uеп" якоря ; r . в
Er 2 5 ние иапряжеиия ПОll щеткаМИ. .
якоря reflcpaTopa; tJ.U 1ц == I Паде б дителя МЯ уч.аСТК8 lJD предель.
ДиапаЗ0Н изменения тоКа возбуждеНlIЯ ЕЮЗ ой KOHT}PO I реryЛЯрОn8НИЯ, оп-
ной внеШней характерИСТИI{И rnT, иС I х В И D. Для точкИ В (см. рис. 9.2)
редепяется Эflачениями напряжеflИЯ
ИМеем и rB == 300 В, J rB === 1800 А.
ЭДС и маrнИТнЫЙ потоК reHepaTopa
Е. 3()(] + 1800 . 0,0173 + 2,5 334 В:
."1 О 222 Вj(об/мнн).
E'B/nrB .,," , равно," 6OE/(21tkn) /см. (1.5)1. бу.
Здесь и далее вместо эначеfllf Я MarHHT K OT aKa MeTpoM Е/п. зб ж
Дем оперирован. ПРОПОРUlIональн "стИКИ r1fT (рис. 10.1). нахОДИМ ТОК 80 У
Используя наrрузочные хвра Р
Дении reflepaTopa 1 В." :::=; 44 А.
6
50
120
2120
3,3
0,0072
14,5
400
(10.6)
/10 7)
Зjj8
12 4 158
PIIC. 10 I НаrР\IЗ()1!Ные хар<JктерНСТlIIПI
. . reHepaTOp.a П1А.БОО
Рис. 10.2. Нзrрузочные характеристики
воэбудитол:r ДК-9IЗБ
"
в /Б 24 EB"/O z А
эле н маrнитныii ПоТОК возБУЛИТeJJЯ
(EBr)Jj 0,396 . 44 + 2,5 19,9 В; (Евс/пвс)в 19,9/2120 0,0094 В/(06/,,"").
По наrрузочным характерl1стикам возбудителя (pIIC. 10.2) определяем ero МДС
{FBr)B == 310 А. Torna ток возбужления возбудителя
(/f\Br)п== (Fur)B/OC'I\Br == ЭI0/ МJо == 0.775 А. (10.8)
Для ТОЧХIJ D напряжеНl-lе U rD ==800 В. ТОК I rD ==800 А; E rD ==800+800X
х 0.0173 + 2,5 == $IG В; ErD.f1lrD == !jl /1500 == 0,544 В/(об/мин); J u.rD == 100 А;
Е вш 0,396 . Ю() + 2,5 42,1 В; (Евс/пвс)о 42.1/2120 0,0 199 В/(об/мни):
(FBr)D 880 ,А.; (Jtlлr)о =-= "'''/ (>I' == 2,2 А
ТаЮ",1 образом, 1uJ\ rюзБУЖД('JlНН во"б\ДIllt'ля прн переходе от режима rПТ. со-
ответетв}"ющеrо ючк(' В I1i1 ри.:. 9.2. к Рf'л.Д\IУ ТОЧI<И D ДОJlжен изменяться ОТ 0.775
до 2,2 А.
ВloIбор парамrтров маrНИ'Iноrо }'СII.',ите.тIЯ. В Kaq(,CТBe Э,1€).,ента сравнения и уси
лнтеля "1 конт)'р.!:! реJ'УЛНрUВ"НИЯ Iя!'овоro.J I'C'Ht'p810pa (ем. PIJC. 9.4) прш.!еняют Mar.
ннтныА УСIIЛИТель МУ] с BJlYTpel!Ht'ii IЮ:Юл.нтt'.fIЬНОн. обр п"ой СВЯЭьЮ, наrрузкоА
кoтoporo яnляется обмоТКа lIоз6уждеН'iЯ !J{)зб) Дll reпя. Выбирае"l маrН'IIНЫЙ усилн
те.ль Tllna 'MTK 18.81. ИСПО.'lьзуя Д.liе elO 06!<.юТЮI УlIраВ:lеШIЯ. JH JK (задаюшая)
н 2H 2K (УllраnЛЯЮщ,ая). В СЛУЧ<1t.' 1!t.'Of'1XtJЛII IO\' ПI МОЖно использовать обмотку
3H 1( (стаlSИЛИЗIlРУЮЩ}"J(». 3аДdЮIlЫ}J о(i'ют.ка 03 ЛllI.аcrся ОТ нспомоrаТЕ'Льиоrо
CHHxpOHfloro reHepal'Opa cr. наlJрSjЖ }НIt;' ;';OTI.)pOr(\ ОIlР€Дt':Нit'l'CJl частотоЙ вращения
дизеля (см. рис. 9.4). Уrrраn'1ЯЮЩ3Я об",ютн.l О..\' Ilш3t'IП:! от с леКТ(lвноrо узла СлJl.
Стабнлизирующая оБМОТКд Лu}U..:iючаt'r{'н 1\ Ш>iХОд.у корреJ(Пlрующеrо устройства,
oбecnечивающеrо УJIучшеНllе кaqecTBi:I Ilep(>\IJJllft>lX IlpOUel.'COB 11 устоf1чивvю работу
СТNЭ в различных режш..t3х пвнжеЩНJ КЭ.\\
Результирующаи ."-\лс МУ J paRlt8 разности мдс эаД<l:ющеli и уnраВl1яющеА об-
МОТОК:
F МУре. -= F М).' 03 f МУ оу.
даниые маrнитноrо уснлНтеля з'МТК.18.81:
МОЩНОСТЬ ВЫХОДНая номинальная, Вт .
Наприжеиие ВЫХОДНое номинальное. В . .
ТОК нarруаки НОМинальный А
Сопротнвление иаrрузки и.жИнап н : ом'
1154
110.9)
500
161
3.1
52
НаприжеRие питаl1ИЯ IЮЦИИ8J1ыюе и п . В ..... _ . . .. 220
Чостота niпающеrо наПрRЖеJ.lИЯ. НОМИJlЗJ1ЬJi8Я 10_ rц . . " 400
Количество lJOследовательно сое.!l.ИЩ ИныJ\. рабочнх оБМОТоК на
одноммаrJlИТОПроводе.. .............. 2
Ч нело ВИТlюв рабочей обмотки .............. 280
Сопротивление рабочей обмотки при 20 ос, Ом . . . . . . .. 0.56
Коэффнцнеl1Т реrУnИрОВ8ИИЯ (отношение cpeAHero знаЧенИя ТОКа
KQPOTKOI"O замыкo:Il'IИи к среднему зиаченНJQ Тока XOJ1OCтoro хоnа) 386
КО:lффИЦl1ент кратности тока наrРУЭI<И (отноwеliие ИОМНнальноro
тока наrр)'з\ш к l,5-крапюму 3Иаченню тока ХоЛОСтоrо хода) за
МДС уПравлеНllЯ НО Нllа1lЬная, А . . _ . " ....... 3,15
Обмотки управления . . . . . . . .. lH ll( 3H 1{ 5H 1(
2H 2K 4H 4K 6H 6K
ТОК УllравлеtlНЯ, мА:
иоr.tИЮ')ЛЬНbJf.
ДJlIIтельный
ЧИсло ВIПКОВ ........,.
СопрОТ"ИВJ1еtше обмотк"И при 20 ос, Ом
КОЭффlщиент УСJтения по мошности
Пос.ТОЯШ-Iая Вре'!еНИ, С
Рансе указано, что ypont'hb мощности тяrОВоrо rеиератора (выбор частичной
в"ешнеii хзрзктеРИС:ТШ<fI. СМ. рис. 9.2) определяется частотоi'l вращения дизеля. Дат.
чtЩОМ параметра п диз ИR1\.яется всrюмоrаТСJIЬНЫЙ синхронныЙ reHepaтop, ВЫПРИМ-
пешюе \,аnряже}!J,е Koтoporo питает заnаюшую об IOТКУ МJI/ (рИС. lO.3). ТаКИМ об-
разом, ток зад.аюшЕ' ООМОТКИ /03 непосред.ственно связан с п nи1 .
Ilля обеспечt'"ИНЯ наиболее
Э1ЮНОМ}1ЧНЫХ режимов работы
ДIВеля прн п днз < п днз . н jnp.'
чаСТltчt!ЫХ мощностях), rJредот
вращения значительных ударных
",аrрузо,," в редукторах ),1ИОр RО
лес при пуске КЭМ i1 ооеспеЧЕ:-
НI'IЯ ПЛаВНОСТИ cro троrаНJIЯ за
в"сИМОСТЬ /03 (nп.иэ) tlелесооб.
разно выпоЛнЯть НeJlянеЙноЙ.
Это достltrается включенИем кои.
денсаторов Cl C3 на вхоне вь1П
рЯ'\ltIтеJ1ЬRоrо МОС1"а ВМ2.
Даже без включенИя указан
ны х конде1-lсаторов форма кривой
тока cr, рэботающеrо на ВЬШРЯ-
"'штель, JlеСИНУС:ОИД81lЬИ8_ Прн
включеН\-Нi коиnеJlсаторов на СТО--
роltе nерсмеииоrотока 8М2, кро--
ме Toro. меняются фЗS8 и амп.
дптуnа напряжения cr. Пе еqис.
.T€HHыe ..Ьакторы ЗJlЗЧИТельно ус.
ложняют расчет парВМетров uепи
уnраВ.'Iяющен оБМОТКИ. _
ПР'lме:\l. что форма I\рl!80И
nepe leltHOrO тока СНlfусо дальна.
11, IIС ОДЯ Н3 этоrо услови .прове-
ле,} ПР jб.'шжеtlныfl расчет. Вып.
РЯ'I.1еIIН0Е' напряжение мост,
ВМ2
Ud' 1,351rз[Uсr
Jcr/(2Jt/crC)] Jоз'tRоз.
(10.101
12'
5
125
660
58
420.10"
0,83
5
160
660
62
384.10"
0,76
10
120
ззо
33
176.10"
0,305
аУ
...
.
I
1
1
L.:
I
.../
р iO з Схема аКJIючеиИfJ маТНI!ТНОТО УСИllнте--
.Myj 11 СТПЭкарьерНOJ'О е1СТрОМобили
355',
JCJ,MA
'1"
12ОО П jjuз ,fJijмш{
100е А
J,2
2.8
2.1;
2.0
',6
1,2
р 10 4 3аВИСII"lfOСТН тока за..'ЩI . 0,8
щ . об ОТКlI MarHllTHbJX )'СIIЛIП '1еl\
J o: :a : J p :H " , I;s:л 'З 0,11
1 О 5 Зi.шИСИМОСТlf Dыход:ноrо тока маПIllТНОТО
РИ; ИJl ЛЯ YMTK 18.81 от еТО тока УnР')ВБJIення;
I " ИВ =<=' 15000б}..ШR. Ии == 2з0 В. I п <== 4 0., Ц;
;ul1>== 900 об}МИtl u п == 138 В. f n """ 2 u
V J фазltые напряжение 11 тоК cr; Icr частота напряжения cr: с
:OC Ko eHcaTopa в фазе cr; Rоз::::о; Rоз + RреrО З + Rф суммарное со-
rтРОТI(Б.llение цепИ АЗ на стороне nосroяниоrо тоКа; R оз == 580 СОПРОТ1tВление З3
llзюще{, 06мотКИ MJt'J. Ом; Rper03 н Rф СОПрОТllвлеИIIЯ реrУЛИРОБочиоrо pe T .
ра в Ilепн 03 11 реЗllCтора R.С-фllльтра на выходе 8М2. j-'ЧIIТЫБая. ЧТО I cr " == V2J3
Х /03' н решая (1010) относительНО /03' получнм
[аз 1,35U сrn "н[(l:Rаз + O,304f(fcr CJ ].
В качестве Всло!\ЮrЭТе.!'JЬноrо cr выбflраем тенерзтор r .263А (Р crlJ :::::::: 4 КВТ;
U cr ЛltlllJ == 60 В; fcrll == 400 rц). Коrда п дl13 == 15000б/МIIИ, Частота fcr == 420 rti,
Т. е. 'по::::о; О,2Вп,дю.
ЭксперlJментаЛЬНilЯ 3<1ВliсШ.ЮсfЬ lf CTJl1 ", (n ДIIЗ ) аnnl'оt\ДI I 1р)ется выраженнем
U сrJlIfИ == UСfЛlщ.Оl'1 --t- O,O-:п дlН . rде UсrпИIJ ОС]' ;;:::::: 2 остаточНое напряжение, В.
Тоrдэ
1,35 (U,04f1.1. 1 1J +-- 2)
J оз 1<03+ Rр>.:rОЗ Rф I.089/(n it,I :;C} . (Ш.IJ)
Пр 1tN е м Rф === 56 ом и С == 0,5 !-1КФ По,'"/ыап I]pll п д11з == 1500 об/ми" ток
'03 =:=; 0.05 А. нз (Ю.Н) ЛОЛРIJJ..'\I Rр(:.rОЭ 112 O\J. В HTore (Ю.Н) лрннrтает вид
'оз == I.З5{0,О4пди ; + 2)/(226 }. 2,);"8 . JOO:IillДlfЭ} '10.12)
На рис. 10.4 rюст иа 3 ШI1I.:ИМОСТь {uз (7'lIl1З)' РЗССЧIIЫl-НШЯ [10 110.12).
На рис. 10.5 приведеНbf харэктерltcТI1КИ М Il 33Вllсlt3.юети ero выкодното TO
ка /oBr' ЯВЛЯющеrося TOKO возбуждения ВОЗ6}'.:щте,'lЯ, от ре3УЛЬТIlРУlощ rо тока
УlIрав.пения l у .реэ'
ДЛя tl1J1l3 == 1500 об/мин ток зэдающеii ОО ЮТI\II IO.l == 0,05 А (см. рис. 10.4).
На основании характеристики M '} Б реЖltме rпт, соответствующем ТОчКе В erO
виешиеАхарактеРИСТIIКИ. Коrда {/BBr)B=>: 0,775 А,ток 'у.резв"=' O,004A. а в ре.
жиме, соответствующем точке D, KOrl1a (/nBr)D === 2,2 А. ток I езD == 0,003 А.
Ток управпЯlOшеА обмотки }'.р
'OJIB [аз [H"B O,05 + 0,004 0.054 А;
'OYD [аз '. p',D 0,05 + 0,003 0.053 А. (10.13)
э56
Определенне параметров сепек-
ТИDНОI"О УЗ.'1а. В качестве дЗт'IНКОВ
IшпряжеНIIЯ и тока тяrовоrо rпт
ПрШ.ICнеllLl 'l'рансформа.IОрЫ [IOCTO
ЯIНЮП} lI;шряжения (ТПН) ) тока
(1Т1Т). БЫПО;lllенные n ШI;{е Hacы
Щ('\IOIUН СЯ ре 1КТОрОБ (' Подмаl'IIIIЧН_
ШЩIIС"I. п() с:\еме 11 проuессу работы
тпн 11 ТПТ {)ТJlнчаю'rся от TpallC-
фОрМilТОрОБ IIcpeMeliHoro Тока. Еслн
у lюслеДlIlIХ энерrня передается ИЗ
IIt:'РШI'щоii обмотки во вторичную в
тпн н тпт энерl ИЯ для пнтан я
нзrрузкн 1l0ступ.ает ОТ OТH{>JIbHoro
(IПОLJIII I< во ВТОРIlчн{)il (рабочей)
цеЛII. Характеристика намаrНИЧ.IIЩ
НIIЯ маrнитолроводов ТПН 11 ТПТ
ДО.'Iжна быть Достаточно близка к
nря юуrОЛЫlOjj, в то Ере:>'IЯ как для
ТрiН1сформаторов nepeMeHHoro тоКа
ЭТО необязателыю. Однако. I-/есмотря
на ОТЛlIЧИЯ. как те, так И друrие
траИСфОРfllаторы работают на одlюм
прннщше уравновешивания МДС
перВllЧIЮЙ и вторичноi! обf\!ОТОК, что
обеспечивает ПРОПОРЦИОl1альиостъ
ТОКОВ первИЧИОЙ « ВТОрИЧИОЙ цепей.
По KOHCTPYK'f1tBHOMY и схемно-
му решению ТПН и ТПТ БЛltЗКlf к
MarHHTHbIM УСllЛlIтепям, ио у ТПТ МОЩНОСТЬ цепи измеряемоrотока (цели управлеИlIЯ)
во Мtюrо раз преВЬ!Шает МОЩНОСтЬ рабочей цепи. Это обусловливает безынерционность
ТПТ и nрямоуrольностъ формы кривоi1 ero рабочеrо ТОКа, что не своikтвенио Mar
НИтflЫЫ усилителям. хотя и весьма Важно для САР.
На рис. 10.6 ЛОКазана часть схе Щ контура реrУJJироваНliЯ rПТ С седеКТlfННЫМ
узлом, состоящим из выпрямитедъных МОСТОВ ВМ3, ВМ4, трансформаторов тин.
тит" резисторов Rдо6ТПН' R T в' Rб и RДО60У
Для СТПЭ KapbepHoro электромобиля БелАЗ 549 ПРШ':lенимЬ! трансформатор
постоянноrо напряжеЮIЯ ТПН 2А и трансqюрмаroр nостоянноrо тока TnТ.4A. Транс-
форматоры выполнены на двух тороидальных маrнитопроводЗ,х, рабочие об...ЮТКlI ко-
торых (обмотки перf':-'tf'liНОrО тока) Бключают БСтречно. В ТиН об 1ОТКа УПрВБлеliИЯ
охватЫвает рабочие обмотки и намотана на иих сверху. В тит pOJlb обмотки управ-
ЛеНlИ,\ вЫполнЯют силовые кабели, продетые через окно маrШIТОПРОВОДВ. Токн Ha
rРУЗЮJ трансформаторов выпрямляются MOCTaMl1 ВМ3 и ВМ4.
Даниые трансформаторОВ постоянноrо t!апряжеиия И тока:
Я т . т
Рис. 10.6. Схема ВКлючения селективноrо уз-
ла В контуре реrупирования тяrовоrо ...eHepa
тора
Трансформаторы ... - . . - . - . . . . .
Напряжение измеряемое максимальное, В
Ток управлеиия измеряемый максимальныЙ, А
ДеЙствующее зиачеНliе "апряжения питаШIЯ
рабочей цеПи. В . ... . . .
Частота напряжения питаНИИ, ru , . .
ТОК рабочеi1 ЦеПИ длительный. А . . .
СОЛРОТllвле"ие цепи иаrрузки, ом
Количество рабочих обмоток . -
Число витков:
раБОlJей обмотки .-
обмотки управлении .
Сопротивлеиие при 20 ос. Ом:
рабочей оБМОТКlI .
обмотКИ управления .
Коэффициент трансформации .
ТПН-2А ТПН-4А
750
6600
50 1з0
400 400
1,32 2,30
20 10
2 2
465 1800
266 1
0,58 4,37
0,86
О.55б.IO '
357
РЗССflfОТРИМ упрощеННУЮсхе-
МУ селеКТJ{впоrо узла (рис 10.7).
ИЗ схемы 8ИДIIO. чТО сеJlеКПIВ
ньн1 узел представляет собой два
IIСТОЧНtlКа с большИМ внутрен_
НИМ conpOTlIB.'1eHlleM (tlС1"ОЧИИКИ
тока). работающих на (IRДШjНДУ_
альные наrрузки R T . T НJiИ R T . h _
а также на общую HarpY3KY
цепь управляющей оБNОТIOI Mar
lштноrо УСI1Лllтеля.
Прп вI{лючении питания На
элементы контура реrУЛИРОВ3Н1IН
rпт Сlщоваи цепь СТПЭ уже
замкнута. Поэтому при во3НИliновеНII11 эде Е,. появляется ТОК в I!.lIОВОИ цеlШ. В MO
менттроrаиия !i.!Jектрш.юбиля. коrДа Ее О. тОК /(' быстро lюзрас]зет при сраВlIlJтель
но неБOJ1ЬШОМ напря>кении и,.. paBHO'"1 падеНlIЮ напряжеш1Я в цепи ЯКОРЯ тэд и
п()дВОДЯЩНХ проводах. За счет увеЛIlчения токз 1,. трансформатор тпт насыщается
8 ток в ето рабоl,lИХ обмотках paCТ€T.
Напряжение U r t.!эло, вследствие чеrо 1l0ДмаrНlf,щваНllе трансформатора тпн
нсзначИТе.r1ЬНО. и TOf{ в ero рабочих об:l.lOтках неnелпк ПОЭl"ОМУ падение напряжения
нв сопропшленпп R T . T существеНfЮ 60.'lьще, чем на сопРОТJfвлеНIIИ Я т . а (" Потенuиал
точки а больше потенuиала ТОЧКИ б. ТОК тпт Через I\IOC7 ВМ4 ПРОХОДИ"f в обмотку
.управления OJl маrнитноrо Уси.1J11теля МJI/; этот ток тем бо.1Ыllе. чеl\J БОJlьше ток /(1
(см рис. 10.3). Мос"}" ВМ3 препятствует ПрОХОЖдеНIIЮ тока от тпт к ТПН. При воз.
раста"ии тока R обмотке ОУ М!1С F Myo } размаrНlfЧllвает МJI/ и ток возбуждения
'fяrовоrо [енератора уменьшается. ПрОilСХОДIiТ оrраничение пусковоrо ТоКа.
по мере разrона электро\юбll.1Я УВС.1JlIчнвается эле ТЭД. что ДолЖНо вызывать
уменьшение ТОКа в С]IЛОВоИ nепи rпт ДПТ. Однако САР за счет обратной сВЯЗIf по
ТОН)' J, пре штся поддеРЖJJВЭlЬ этот ток неизменным. Блзrодаря ВЫСОКО!I крутизне
характеРИСТИКII МУ/ (см. рис. 10.5) тОК /r пр" переходе от реЖIl1\1а. соответствующе-
ro точке А. к реЖИ!'.IУ точки В незначите.1ьно уменьшается (на рис. 9.2 это уменьшение
не nокаЗдНО). что сопровождаеТl'Я HeKOTnpbJM СНJtжеJiием F муОу, повышеИllем
Fмурез' lиsr. /13.r И U r ; напряжеtШ(> и. нозрастаt'l настолько, чтобы уравновесить
увелИlJеflие Е д . Парам€тры 'j,'Ie"'leHTOB СeJI.еПНВНоrо узла выбирают такИМ образом.
..то в режиме. СООiветств}lОЩt'М точке В, KorAa напряжение U r становится равным
U r . Ntlя , падение НаЛрЯЖенИЯ на (олротив 'еН1Н1 RT.I!I 90зрэстает 1 потеRuиал ТочкИ 6
Jlостиrает потеНЦlfалз ТОЧЮI а (pJIC. 10.7). Начиная с 3Toro MO\JeHTi:! мосты ВМ3 }I ВМ4
работают совместно. TOf{ в управ.1яющеЙ о(5\ЮТfi.е М У 1 раnен cY IMe токов от транс-
фJрмаТОрОD тпт }I Tn . Если учесть, что ИЗ'-fепеЮlе ТОКа 6./ у . рез === lу.реэ.В
l у .резD дОСтаточно М.ало, а выбор мдс F муО1 ИЛII тока /03 осуществлен lIСХОдя из
условия F мvоз » /).Fмурсз, 1'0 ДЛЯ участка BD характеристики rпт (см. рис. 9.2)
СПРЗВf'J1Ливо соотиошение F M}/(J}J ;:;: F М}/Оз -= t:оп t 'IЛИ I ОУ const. OIeДOBa
телыю. здесь происходит перераспреде.пеНl!е состаВЛЯЮЩJIХ Тока оТ ТПТ и ТПН в
общем ТOIte J О)' так, что последНИй измеНЯетС$! весьма незнаЧllте.1ЬНО. В этом случае
КОНТЮ' еryл оваиия осущес:ТВJJяет режим rПТ. соответствующиi'J линИИ BD.
IIp и. Ur.M8KC потенциал точки 6 больше потеНЦиала точки а 11 обмотка
О rп Jl т пи ( тается D "' L Jfbfro 01 ТПН. QТo соответствует режиму оrраничеиия напряжения
пииии I см. рис. 9.2).
Рerулирование возбуждения ТИrОВоrо rеиераТора, KOI'дa n < n осущесt
вnяется 81JЗдоrиqныы 2; П ДИ3 ДИЗ.If'
азом_ рн этом чаСТИчные внеШИие характеристики AIBIDILI
распо.пожены внутрп аети OABDL. так как ток задающей обмотки меньше пре
аель;:ro аUЗIJe:ИИЯ. и подобны предельной характеристике.
я "ЗХОждеНия значений Сопротивлений резисторов селективноrо узла запп.
::. а8 е": С ,:ЫDа-ющие ТОК в управляющей обмотке MJll с иапряжеиием U r
AВDL {2ЗI Р ра. ДJ.IЯ:. рвsличных участков ето внешней характеристикИ
о 8V-J Il Шi2
ЯlJ!Д
п,.
I;nll :.1; .
Я до 6D!/
Рис. 10.7 'Упрощенная схема e.']et\TIIBHOrO УЗ,>J:а:
ЛО П' ROY2' Rоуз Сl\прОТlJnлеlll'Я обмоток ynpaR.
лен J!. )f.8rI!lJl1"llblX УСНЛI!Тf'леil MYJ. МУ2. МУЗ
УравнеНI1Я соответственно ДЛЯ участков АВ. BD н DL:
Il; ll 'fПТ '0'1111 + (R oy + Rnобоу)/Rт.т + (Н оу + Rдоrov)/Rбl; 00.14)
'r 1l ТПJ +иrkпlН ' oy ll + (Н оу + Rцобш{}/R т . т +
+ (R o >, + Rдooo>,J/R T ." + 1Roy + R,oro>,IIRб1; \ 10.15\
U,kTnH 10>,11 + (R o >, + R,обоу)/R т .+ (Roy+ R,оооу)/Rб). (10.16)
rде k тпт и k тпн коэффиuиенты траисформсщии тпт и ТЛИ; R добо )' и Rб co
ПРО71lDления добавочноrо рЭЗИС'Iора в uепи обмОТКИ ОУ и 6аЛJJЗС11iОro резистора
ЗначеНlIЯ коэффициентов трансфJрмаuии тпт и тпн t.ю>кно ИOJlУЧН1Ь l!З урав:
lIеllНЯ мдс первичной и вторичной обмоток. Соответственно ДJIЯ тпт и ТЛИ
lrWутпт == fтптWрТПТ; 'тпт == JrWутпт/Wртrrr;
h тпт == 'тпт/1r == Wутпт/WрТПТ;
lутПНWуТПН === lтпнw ртпн ; /УШН == Ur/(Rоутпн + RnоБТПН)'
Так как RОУIПН« RДОб"IПНt то lУ1Тlн=::UrIRДОБТПН' Тоrn-з
WутпнUr/RДОБТПН == lтпнWрТПН; 'тлн === UrWутпн/(Wр тnнRдоБТnН);
h тпн ITnH/U, "утпн/(WртпнR,обтпнJ. (10.18)
Здесь WуТПТ' W уТЛН числа виТКов обмоток управления ТПТ и ТnH;
RоУтлН сопротивление обмотки управлении тпн; Я-цоБТЛН добавочное сопро-
тивпение в цепи оБМОl'lШ управления 100; WрТПТ' WрТПН числа ВИТКОВ рабо.
чих обмоток ТПН и ТПТ; I тпт . /ТЛН выходные токи тт и TnН
Учитывая. что парвметры СХемЬ! (рис. 10.7) в режиме. СООТВетс1'вующем точке В.
долЖНЫ удовлетвсря.'ТЬ выражеlИIЯМ (\O.t\) м. (\0.15). авреЖИ 1'оqки D выраже'
НlfЯМ (10.15) И (10.16). запишем CJI едующую систе"м у у равнеНИII:
( Ro>, + R noБОу ROY + R доБОУ ) . ) \
/t'BhTn:r== 101lB 1 + R TT + Rб .
( Roy + RДОБО)J Ноу + R noooY
I,вkтпт + и,"'ТnH 10>'B 1 + R T . T + RT.. +
+ ROY+RR,ooo>, ); \
( Rоу+БRДОБО>' + RO>/+ R'ОБОУ ) ;
V,оk тпн 10'l'D 1 + R T ." Ro
( RO'l' + R,оБОУ Ro'l' т- R доЮ >'
lТDkтпт+U,оkТПН /О>'D 1+ R T . T + R T .. +
Ro>, + R ,060У )
+ Rб .
(10.17)
(10 19)
Считая известными зиаче!{Ии парамеТРОБ Ir-B' I rD . U rB . U rDt IOY<j. 10"D' Ro
И k тпт и решая (10.19), получям
/,BIOYO/IO'l'B /,п kтлт.
kтпн и,о U,B10'l'O{lO'l'B
(10.20)
3 9
Введем обозначенИЯ
У, (R01/+ RдоБО1/)/Rт_т
В 600 k тпт /,Df/О1/D; 11O.21)
l!r.."кci У, IR 0 1/ + R до6 О1/}/R т ...
OO kтпнu,вf/О1/В; (l0.22)
zoО 600 1000 / ooпди,.o5/"иH УЗ (Ro1/ + R до оО1I,}/Rо
п) kтп"I/,В//О1l,в I,D/IО1/D) I.
Рис. 10.8. ЗависиМОСТЬ Ur.N8KC{ ( Д"3 (10.23)
k У.. У\!. УЗ И известном эначени}! НОМИН8пь--
При вычисленныХ значения: a ;pMaTopa постоянноrо тока с ПОМОЩЬЮ урав.
носа сопротивления Rнв"ртпт Резисторов в схеме с€леКТI1вноrо узла,
неНиtJ, УЧИ1'ЫВ8Юll1еrо соеllJlнеJtие р
I / R '/ + 1/(R01/ + R доБ О1/) + I/Ro (10.24)
IIвr"ТЛТ :r
п QТltВЛfрие R + R оБОУ uеПII обмотКИ управл{>ния МJll
можно раСС"'IИТ8ТЬ общее С д О р име:ие в uепИ обмотКII управления ТПН
и ззтем R T . r . R'l'.11 И Rt,. сбаВОЧНое сапр
Rдоб"ПН "'у тпн/(WрТПН k тп ,,), (10.25)
Такиы образом. ИСDо.'JЬЗУЯ значения J rB ;:::::: 1800 А; J rD == 800 Д; и __В == 300 В;
и D ВОО В; 1 01lв 0,054 А; I01lD 0,053 Д; R 0 1/ 56 Ом; Rннртпт 10 Ом;
k;nT==O.556.1O . на основании (1O.20) \1O.25) имеем h mи ::;::: 1,063 .1О........з;
R ==22.1 Ом: R T1 ==31,4 Ом: Rб-==:.20.2 Ом; RnоБТПН ==538 Ом, Rпобо у ==
'i27 ,3 ОМ. . I
Расчет частичfl...)! внешних характерИС"fИk тяrО80rо [енератора, НаЙдем эзвн.
симocrь U rD1 (п,цнз) == Ur-мitt\С' tпди) [IPH /, == О или, что то же самое. Еr.м шсi (nдиJ
обусловливающую выБОр ЧI:IС111ЧIЮU tшешней хар.жтерИСП1КН. формируемой KOHTY
ром реrулироваllИЯ ТЯrовоrо rпт. ПредварlIте.'lЬНО рассчltтае", серию харнктеристик
1103 (пдиз.) для раЗЛl!чftых ;jНдчеlНlЙ Е, == СОП С Тоrда функцию и...макс! (nр.из)t
можно построить ПО КООРДI!НC:lТЗМ 1"ОЧСК lIерсс....чЕ>Нш! I\рllВОЙ /03 (пц.из) с кривыми
1103 (п,цнз.) следующим обраЗО I.
Задаваясь значеНИЯ"J1! Er-, .аля ti:aihДurO II:J НИ\ по (IO.J6) определяем fOY и пр"
несКОЛЬКИХ значеШIЯХ n ДII ::! находи," E,!tIr. Il() "рШlОii Ш.l"lзrННqи.ваНJНI rnT
(см. рис. 10.1) определяем ТОК воз6уждеНJШ '".Р Пu {IO.Щ эдс возбудителя Е вр
аслее находим ero маrнитный поток (E"Br/tlHr), помня ЧТО tl Br == nВI"nпиз'пцпэ.н.
че:ИО: сН: ОЧ"еые хар итеРljСТИКН uоз()}'ди.rеМI (см. pllt. 10.2\, ПОЛУ lае1\l 3Н3-
.o>v.rЖД НI!Я 80збуднте.пя F(\131 11 ТlЖ t'ПJ НС..J.lбуждеНIIЯ 1 81 по (10.8).
По характеристикам маrннтиоro УСНЛItТfJl!'l (С:\I. pllC 10.5) оrrределяем Н 10К 1 . а
по (10.13) ток 1103' у.ре з.
На J'рафике (см. рис. 1O.4) нанесена \:ерия 3<iBIKIIMOC1"efl I (n ) По коорДI1-
маТам ТОЧеК их пересечения с 1 (n ) ,О:" Д.IЗ'
Е () U O ДИ3 H рис. lO.tI построена заВIIсимоС1Ъ
r aKCI пдн& r.llliКCt (lJ. рэ )' В соответствии 1.: J'рафНI\Ш,t (PIIC. 10.") На поле вuеШ-
V::: чт:б ro ::::::ора (см. рис. 9.2) точками L, 01меченЫ значениЯ
ttдиal' ПРОВОДИN прямую L,D, с орди::::Кt7Рист к AtBiDiL, для К8ЖДоfО значениЯ
neресенИЯ с лучом OD из 1'0 ки D r.M&KCl' паРЭnЛeJIЬНУЮ ОСИ абсцисс, до
пересечения с .lJучоМi 08. а из очкиl вПР 80ДИМ ПРЯМУIО D,Bt. параЛJleJIЬИУЮ D 8. до
ствующую 1'Оку lr.M8Kcc== I rBt . Воз оже Р МУЮ B' t. паралпельиую ВА и соответ-
ВНешних .характеристик с 00140 друrон меТОll ПОСТроения частичИЬ!Х
86G щью ан.алитичet.-ких выражений.
Уравнение участков BID; можно
преДСТ<1ВНП. Б Биде
и,.:;::, (/,. /rDi) (U rБi UrDi)f(I,-т
',ш) + U "Di. (10.26)
Тоrда
'rD; '==' "DU,.DI/U rD ; (10.27)
'r-Б{ 'rBUrDi/U rD ; (10.28)
Ur-Bi == UrBUrDl/U"D. (10.29)
Наiiдем значе IНЯ 'rD и U rB . Ре-
шая совмеСТJlО (10.14) и (10.15). а так-
же (10.15) 1-1 (10.16), ПОЛУЧ11М для Тачек
8jJID j
4400
r---.. l'1'шз
'I '
О
1, 1200А
1000
MjN'N
5200
,чnа
900
IБОО
3БО
900 1100 1300 п дuз .оEjнин
Рис. 10.9. Внешняя характеРНСтика Дllзеля
8ДМ21 и механическая Х<'lрактерllСТИКЗ
тяrовоrо ("енератора rПц'-БОО
k ТП1
и тв; == k тпн
У,
1+ У] + У Я lrBi == HB'rBl;
(10.30)
U kTnтl+Y.+Y.
rDf k тпн У 1 [rDi == HD'rDi_
(10.31)
Для предельной внешней хврактеристикн
и,в HBI,B; (10.32)
I'D U,D/HD. (10.33)
Отметим, ЧТО (10.30) It (10.31) явJJ:ЯЮ7СЯ уравнеНJlЯМН ЛУl.jеЙ 08 иОD (см. рис. 9.2)_
Т аюfМ образом. для расчета частичных характеристик в интервале токов тяrОВОrо
"енератора от lr == О до l r Dl напряжение U rDi == Ur.N8Kci находИМ по rрафику, по.
казаННО IУ На рис. 10,8, а в интервале от lт == l r DI до /rBi напряжение и т, (I ri ) BЫ
чНсляем по (10.26) с учетом (10.27) (10.33). Полученные указанным Neтo,no]\t Час-
тичные характеристики rПТ см. на рис. 9.2.
Построение предельной ВflеШJlей характеристики тятовоrо Тенератора лри сов.
местной работе дизеля с rпт. PaCCMOTpeHfle кривых U r (l,.) при Рсв.н == сопst и ABDL
(см. рис. 9.2) показывает, что в определенных интервалах IIзменения ТОКа lr подинпи
BD требуется реаЛllзаЦIlЯ мощности дизеля. преВЫШilющей мощность Р СВ.Н' Это при-
води"( к СНllжению ero частоты вращеl-lИЯ JI. следо:вательно, ОТдаваемой мощности.
При совместной работе с reHepaTopOM частота вращения nднэ ЗilВИСIJТ оттока 1[".
ДJJЯ наЖДоrо значения 'т == cOn5t вращающий MOlI'IeH'f М днэ и ЧilС70та вращения n диэ
(а 3IfdЧIIТ. 11 мощность дизеля. реаЛIIЗУбtaя на тяrу) определяются КаК КООРДИН31bt
ТОЧЮ1 пересечеЮIЯ внешнеЙ характеристики дизеля М ДИ3 (пдиэJ с механической ха.
рактеРIIСТ1I1ЮЙ reHepaTopa M r (п,.), rде Л r == пдиз. rравненяе механической xapaK
теРИСТIIJ.Ш rПТ Jщеет вид
M r :::=: U r / r /(11r Ю ДIIЗ).
(10.341
[де U}ДII-l ==> 2Пn д11э /60 уrЛОВ<lЯ скорость дизеля. v
Ilсжодя из сказанноrо внешнюю характерllСТИКУ U r (1[") при совмес!нои pa
ДIIЗеля с rПТ определяем след)'ющим образом. 3адаемся рЯдОМ знаqении тока /r
== <:on5t. Для Ю:lждоrо из НИХ. пользуясь rрilфllКОlI1 (ряс. 10.8) и формулаМIf (JО. 2б r:
(10.33), рассчитываеlll по (10.34) завиСИ IOСТЬ M r (Л диз ) н наносим ее на nOJlt' внеШНЕ"I!
караКТСрllСТИКl1 дизеля марки 8Дt\\21 (рис 10.9). ПО координатам тоl.jки их пересе
чения Н.8ХОДиt.1 мощность Рсв' а 3.8те\1 соrласно (10.4) напряжение U r . пOJlyq B та-
КИr.1 методом для каждОro /[" значеНJ!е U r . Cl"роим .характеристику U r (/r). ДЛЯ CT
KapbepHoro электро обllЛЯ БелАЗ.S49 она пр.аК7"JfЧески совпадает с Х8рактерис\иков
ПQCТоянства номинальНОЙ свободной МОЩНОСТИ дизеля 8 СВЯЗИ С относитмьнО неболь.
361
l../-:,;. Е. '.. _<:/.....,:...}
....
Рис. 10.10. НаrрузочНi Я харак-
терllСПlка тяrовоrо 3.:J.eKTpORBII-
rате.nя ДК-717А
шой переrрузкоЙ rпт по току 11 достаточно ВЫСО.
КОЙ KpYTilJllOII .з НШСII"оСТII f оз (пди).
Из rрафшшв (СМ. рИl.:. 9.2) ВIЩИО, 'ЧТО при
частоте вращеНllЯ Л дll .3 < 1460 об/i\lЩ:l ДllЗедь не
переrр,'жзется 11 контур рсrУЛllрt.Ш<!I:lltя 1ОРМИР}'.
ет внеШIЩ{' apal<TeplICTIIKII тяrовOfО 1 ПТ ПИда
AiBi ;C T тяrовых xapaKTepHCTI!K t<ЭМ. В СТIlЭ
jiapbepHoro злеI\ТРО;\fобн..1И ПJ1еДУС Юl'рilМ работу
ТЭД с nO.'lHbI\l i\I;IПШтНЫ;\1 IЮТОIЮ:>I 1I n}'J\НI сту-
пеl:lЯмlI \'"еНьШ{'IIIIЯ потою'!. что дa T 130ЗМОЖl1ОСТЬ
обеспеЧlfТЬ Зil.'.li:1ННЫЙ Дtl31lаЗОII СIЮрnСТН Лfщже-
НlIЯ При КО;lФФIЩllент(' реrУЛJl }(Нi<1НIIЯ noзбуж-
дещ{Я n ==. 1 об"юrЫI ПО('J!едОВ<-Jтелыюru" He
заnllси:\юrо воз6уждt'tННI ТЭД IJКЛlочаЮ1СЯ
cor.'13I.':HO, Tal{ что рl.:'зулt>ТllРVlOшая Л,\ДС возбуж
деШl:i1
F д ==. F + F == 'овн{(Iоон + п' дU'ОI3П'
(10.35)
("де F; н F д ,:о..\ДС обмоток послеДОВC:Jт Льноrо и
lIезаБllс,,,.юrо в()збуждt'НИЯ; / ОВН ТОК обмотки
незаВIIСlf:\fOfО возбужпения; {.;.'опп. 'OBH ЧII('ЛЗ ВИТКОВ ОВП 11 ОВН.
На первой cTyneНlI овn UJ}'I:IТlфуется реЗIIСТI'рО;\I. Пр"нимаем (3fj == 0,5. Тоrда
f л === О.51 п u::.'о в п -+ 'ОВНШОВН_ (10.36)
На второЙ С'rуленн (Iб"ютка незаВl'ОI\юrо возбуждеНI1Я включается встречно об.
MOTl\e nOC.ltnona.'('JJbHoro во.Jбрh!lеlllls.1
F д::"""" О.5/ д и.'otНl 'овнЦ'ОВН. (10,37)
При ЭТО\J nO:Jarai:..1 'OHII =., 1.."011:0.1. '.. K "'.11\ ОВН получает ПИТаНllе от аКК}iМУЛЯ.
торной батареи (Jаl.:Чi:'] rЯlОL\ JХ )t.;1pJ.t\rf'(JIII..'llIK ВЫIЮДlfяется в TaKoi, JJOслеДОВС1теЛI .
нести. ДДJl ka>I-.ДОrо 'д =-= COH::;.t 11 'r-...::.= .Щsl 113 рис. 9.2 Ш::I'ХО,.1ИМ и, == и д . Д<lлее.
зная F д . по наrРУ::ЮЧlюii хзr,j}..r рИ ПIК" ".1t"'1\.Ч"Н.НlIшr.неля ДK 717A (рис. 10.10)
определяем Ед/л д 1'1 З(jте"l Ч8СПН) BpalUL"lilHI 3.'1{'f{чюдпиrат('ля:
п.з. == (и.1. / :J. ;I .\и,н)/СЕ n1flд). ОО 38)
Далее соrЛаСl10 (1 4) ЕЫЧIIC.'IЯ(".I (")ЮРО{'JЬ ;H-III,hеtIllЯ КЭ\\;
v ==- :l:1nдRн'(tЮI'11, (1039)
кrш ТЭД в COOT8eTCTBItlt С (3.78), ;, НiКЖt' ,\lII\If:111 II.J t:ru иа 1у и СУМ\lаrН)'ю CII.1Y
ТЯТИ Е3 ведущих колесах КЭМ.
.11.'1. IJ "'111;.1 (,}д (10.40)
f =:::: IlI K I"t'I1IH\;\l'f:N 1 ( (10.4Н
Пар3 lетры элементов K()a:IТ 'pa р\:'r"'. JlLрtНЫIIIIЯ \1..11'1(1111101"0 ПОТОI{а тэд целесО-
оораЗНQ выбирать так, чтобы ступени 8К.'lЮ1Ш 1f1(Ъ пр" lUKax. б.'iИ3К11'\ 1< выходу re-
иератора. в режим отсечкн по наПрЯЖСШl10 (ТОЧКН LJ i . СМ. pllC. 9.:!). Тоrда для предель-
иой характеристики ступени упрЭМеним ПОТОКО\I будут а3К,:lЮ'jаться npl' lr -==:; 800 А.
Выбираем ток Q7ключення СТ)'llенf'Й /r 1000 ,\.
)/казанным выше методом рассчитаны заВИClШUС711. приведенные на рис. 9.3,9.5.
Выбор парамеТрОБ 9JJtмеитов контура управления маl"НИТНЫМ потоком тэД.
Контур реrУЛМp<J8ЭНИЯ ос.уществляет автоматическое }'IIраВЛеliие маrиитным потоКОМ
ТЭД. Принuип построения контура и выбор параметров €ro элементов обусловленЫ
необходимостью удовлетворения слеДУЮЩIlХ Трt.>бова IIIЙ.
ВКЛЮЧt"НИfl и отключения ступеней уменьшеЩIЯ иотока в заДанных точках в еlII-
ae1l хараКlеристики T8rOBoro rеиератора. опр дедяеыJхx сведением к минимуму рез-
362
RIIX Jlз:о.lеНеНЩ 1 тяrОlюrо с
ПОЛlюil '1ЮЩНОСПi дизеля 1l IIJLНя н реапизаЦllеil
КЭДI дО 40 КМ/Ч' 11 СКорости ДВllжения
IЮЗ"ЮЖIIОСТ разде '1bHor
I: "T(j БК!lIQ'lеuия 11 О;КЛЮЧ lщ:е;r в
)'праll;I 11И1i ПОТоком на n е
ных "8p8KTC>pIICТlll<ax (при р деЛЬНШ1 11 Ч8rПiЧ
враll.tСНIIЯ ДII.'Jеля); раЗЛlIl,ltlЬ!)i l,Iастотзх
IJ НI/l.llloii блО1ЩРОВКОЙ еТ'
РУIOЩ,е,j задаliНУЮ fJоследовате1 !' rapaHTI1
ТЫВЗltJfя нри DKJIIOtJeHIIH и (JТКЛlOчеНII /'Х сраба-
IIСПОJIЬЗ0в.аНШ1 н качестве на,. а'к ,
IЮIl1'ура об:,ютuк элеКТРО"lZlПНIТНЫХ ру е н }ЗJЮБ
жеНШI Ш{JllOчения "отключения . рел . Ilапря_
ч ют(;я f} IO ]2 р<JЗ. которых OТJJH
На IIepBOH СТ}'пени срабатывает реле р J (
рис. 10. ]2.1 11 подает ЩЩРЯЖСНllе На В"fяrивающ r;;
катушку КОl1Пl.ктора КШ, КОТОры" ПОДКЛючает
резисторы R ш параллеДЬНf) об\fоткам nOCJIeдOBa-
"Сe.r:,ыюro Возбуждення тэд (C"I. РВС. 9.1). На НТО-
рон ступени ДОПОЛНlIТе.'lЬН() llКЛЮ1,lается рсле Р2
(см. pl1C. IO.12). переключающее с ПО;\lОЩЬЮ KOH
такторов обr.Ю11Ш незаВllСltl'lЮro возБУА<дення rэд
1ак. ЧТО ю: мдс вычитаются 113 J\1дС обмотOI{
послеДОВ;дтеЛЬНоrо воэБУЖ1lеНlIЯ, Б то Вре JЯ как
прн подно,,'! Потоке и На первuй CT}'neHII ЭПJ об
мотки I3ключены соrЛ.асно. Прll }'веЛI чении На-
rpY3K1t Б03\fожен обратныЙ переход на полнын
ПОТОК ТЭll. ПоследоваТ ;II НОСТЬ ВJ{лЮчеНIIЯ н
БЫ'"'лючен"я ступенеЙ обусловлена ФУНКl1IЮНlIРО-
наННем ДВУХ реле времеНI1.
В COOTBeТCTBllI1. со cXe lOli (C.\f. РИС. 9.4) ФУНКЦИЮ УСНЛIIТе.lеif 3'2 11 У3 Б конутре
реrУЛllроваНllЯ тэд карьерноro 3.'IектромоБIJ.'IЯ ВЫ(!О:ШЯЮТ \Jаrflитиые УСНЛlIТeJlИ
М3 1 2 1I МУ3. Применяе!\l MarHIJТHble }'СIJЛlIТе.'ш TYM-AКI Il. используя у НIiХ ПО
четыре обмопНl упраБ!lенltя: 03 заДающая ОО\lOтка (3H K). Шlтающаяся от ВСПО-
t.fоrательноrо cr через 8ЫПрЯМИТ lЬ ВА17 ,1 конденсаторы C4 6 11 создающая OT
риuательную мдс (Цf. рис. 10.12). ОУ упрае.'1яющая о&ЮТКа (lH lK), получа-
ЮЩая питаНllе ОТ селеКТИБноrо узла (C"I. рис ]0.7) и создающая ПОЛОЖlпе.1ЬНУЮ l\WC;
ООС обмоТКа внешней ПОЛОЖlIтельноi;- обратно" сеяз" (6H K). подк;ооченн.ая к
ВЫХоду tllаrНИтноrО УСИЛlIтеля. ОБ б.'IОКllр)"ющаfl об"ютка }'правления (7Н 7Ю.
ПlIтающаяся ОТ аККУМV_IJяторноii б.Пi:1реи и создающая в M 2 положитедь ую. а в
1\:1313 ОТрllUательную мде РеЗУ.'lьтнрующая ,\tдC маrнитнЫХ }'СlfЛителеи
F \y рез == F;o' 03 F \ , ОУ F МУ оосЗ: F My ОБ . ОО.42)
ПрlI неJlэмеНJlоii acтoтE' вр.аПlеиия Дllзе.'iЯ F;\ . еюз==: солst'II Х :С=;;:
вается по :\]ере СНllжеllllя To..:a v 1,.. 3fJачениеF/t УООС завис т от нап яжеНllе aBflO
КОН1)'ра. Т. е. ее.'Ш !\IarHIfTHblIl }'Сlf.1 ИТель за":рыт (ero ;bl);.ОДJюе lIаИб ьшая. tаким
Н)'J1Ю), 70 FM'Y ООС ",.ала. а et.'lll )СИ.'lllте:1Ь oТ a : : bl :IJ OM тэд за c eт вве--
ft О:: .'l III:е ;: Н р filt 'II Пfа:': ==;НIIЫЙ }ТНЛllтель надежно удерживается
lJ открытом СОСТОЯНIШ. б К упраМ€НIIЯ маrнитныl: УСIJЛ1Пt'лeD
Начало работы блUl\lrpующи::< . я IlоТк.'IЮl,lеIlIl Я ДВ}".' р€ле вр€.\Jени Ha
опреце.1яется ПОСJlеДОl!.ате.'lЬНОСТЬЮ Bl( IЭ.1 раБОI<:Iеl бдОЮ'Р"'lOщая щютка BTOpO
npllМCp. ПРII IЮ;lнш.1 \larIIliTHO\1 IЮ1"Оkt' ТЬ 01tl-l ов ремеШlO rо открЫТИЯ ,И Vi 11 MJ-'3.
ступею, \fJ/,з. IIСI\ЛЮЧ,8JO шая НОЗ\ Ж: ушtШ реле PI и Р2. Данные м.апrDтноrо
H.arp\3KOJi .ИУ2 11 МJЗ яВЛЯЮl .
уснлитс.1Я T ,\1.t\КI II'
.\Iощность выходная IIО\IИН;МЫI 8Я , Вт в .
Напряжение ВЫ1\ОДНое ИО"llш.J."lьное.
1,
,... "I "
пJ:f.,.."".:!5:[! 5/M,j>,
'.Ч'"
j!GL 1 0.35
J.JJ
c:s
О,;::;
r,б ..
""
",."
J,(;5
'----
'6 12 B '+ 4 F :J;! J,A
Рис. 10 1 J. 3авнсш.юсти выхщ.
Horo 'rOKa маrНИТНОrо \'СIIЛllТе.'lЯ
T rAl AКI_ll от ero реЗ}'ЛЬТIIРУ_
ющеЙ j\WC:
ДИ3 == 1500 06:NИU. U п "'" :<:30 Б.
'п== 420 rq; fl д1tз =-= 111)0 об'!оJl!И.
u п == 169 В. i n == ЗОВ rll
53
136
З6::а
1 узки номнIJ3лыf й .. А ...... - . , .
и::р :ЛеНlJе наrруз кк НО lииальное. Ов' .::::
Напряжение питанИЯ номинальное и п , " ru
Частота ПНТ8ющеrо напряжеН ; !::::Н: бg их оБМОТОI< На
Количество последовательно
оДНОМ ма"fl1fтопро оде
Число витКОВ рабочеи обмотки . o .
Сопротивление рабочей обмотки при 20 С. O:'J
Ко ффицнеllТ кратносТИ "(ока иаrРУЗКll
МдС управления ИОМНН8льнаЯ. А. ?
06МQткиупрэвлеиия .., _' IН /Л sн зi<' 6Н БК.
Ток E :;;' f;:' :: : : : : : : : Ш ;;, 6 1 5 { O
Ч"сло ""ТКОВ . . . . . . . . . . . 60 1050
Сопротиnление обмотки Прll 20 ос, Ом О.В 120 44,7
На рис. 10.! I прнведены характерtlСТИКИ 'nыхМУ (F ft\Урез) MarНJITHOrO уснпителя
rY J.AKl J1. Здесь 'вы.'!(му выходноЙ тоК усилители. 3.aBJfCIIr.IOCТlt IfмеЮ7 релей
иый X<ipaKтep. оБУСJювлеИliЫЙ наличием внешнеli ПОЛОЖJfтелЬНOIl обратноii связи.
При npoeK1HponaHPII устроиства ВВ'rоматичесКОrо управления м.аrНИТffЫМ ПОто-
КОМ прнмем. IlТО задающие обмотки MJ'2 ff МJ1З ПlfТ8ЮТСЯ от ВСПоМоr.атеЛьноrо cr
по таКоЯ же СХеме. что н заДilюшая обмотка МУ/ (см. рис. 10.3). Общая упрощениая
схема T.aKoro устройства пок.азвнв на plIC. 10.12.
Необходимо отметить, ЧТО раБОЧJfе об ЮТКII МУ/. МУ2, МУЗ. тпн и тпт ПН
таются от ВСПОмоrательноrо cr через Тр.:lНСфоР"IВТОр. оБМQТИВ возбуждения cr
от аккумуляторной батареи через liереrу.'шруеМЫIf реЗIIСТОр. Пр" Т81ЮМ ВКЛючении
оБМОТКII БОзб)'ж.д€JfIlЯ OТt!OUIel/JIt' Vcr!/cr пр" раздичнЬJХ чаСТотах вращевия п диэ
Му2
; ,
I . . !
I
I
I
I
,
I
I
,
I
I
I
I
I
,
I
,
J
I
J
,
I
I
I
,
,
f
J
I
'-
0,39
348
220
400
l
960
8.35
20
12.5
7fi 7 К
,
I
I
I
I
I
I
,
I
:
:R" . '
JC::;: : CS
РВ, t I.
"61
I .
J
Я'
р
.
ОО;'
r . , .
;;t--:C.
.
. .
: От Сl"леf\ -пуд
I 1<:<'с ) 9.1,10
I
! R3JD"'
I c:::r----,
J PBZ
I
.
03
остается практически постоянным. ЭТО о.з..
tlачает, что при работеСТПЭ на частичных
МОЩilОСТSlХ маrнитНЫЙ поток в маснмтопро-
водах ТПН, ТПТ 1I MaTHHТl:!ЫX УСНЛliТмей
не будет превwшать допустимый.
ОпредеЩIМ пара метры Uепи задающих
обмоток MarHIiTHbIX УСИЛtJТелей M 2 н
M 3. Прнннмаем ток задающей обмотки
при n Д1JЗ == nДНЗ.11 равным 65 % длительно-
со тона, 1. е. l з == 0.0435 А; активное
сОПрОТlIвлеНliе RС.фильтра Rф == 56 Ом,
e I1<OCTЬ конденсатора в каждой фазе на
вхОДе выпрямительното моста ВМ7 С' ==
== J миФ. Тотда ИЗ (10.11) получим
RреrUЗ== 120 Ом. Зависимость , з (п диз )
ВIJ!'ЧIIСЛИМ по формуле, анаJJоrичноil (10.12):
l y,A f'l
0,6
150 5/
0,4
" = 00 нин
"у I
f---- ЦОО
I О Z
I 00
,
2 / "- 1'.
1'\ 1"\ 1'\
'\1"\ 1'. 1'\
о,
+ I,ОВ9 . IO II /n дl1з )'
ЦОО БОО IZOO 1600 'r,A
Рис. 10.13. Зависимости Тока упраВЛfl.
ющеи обмотки маrнитных УСИЛНТe.J1рiA
М У2 и М УЗ от Тока тяrовоrо reHepa.
тора:
J и 2 зtlВllСИМОСТИ J y (';диз) при FlКЛЮ,
чеи"и и ВЫКJ]ючеНliИ сТупеНеR умеtlьшеНtlR
NаrНИ"fН(lrо ПОТока тэд
1;'з 0.675 (0.04п,,,, + 2)/(236 +
(10.43)
Расчетную кривую , з (n днз ) см. на рис. 10.4. Если прене6речь падеtшем На-
пряжениЯ на сопротивлениях управляющих обмоток МУ2 и МУЗ (см. рис. 10.7), так
КаК ТИ сопротнвлевия l\Iалы Посрзвнению с R щ / I . RдоБОУ" Rб, ТО ток обмоток мож.
но рассчитать по формуле
' y == ' лн == 'тлн JRTH ==krnHUr У2'ОУ'
В СВОЮ очередь. из (10.16) получаем
lо>! kтпнU,/(1 + У, + У,).
(10.44)
(10.45)
Напряжеиие и r ДлЯ участков DiL i внеШИеЙ характерИСТИКlI тяrовоrо rПТ Ha
ходим по трафику (СМ. рис_ IO.В), а Для участков BiDt по (1O 2б). ЗаВIIСИМОСТИ
/ау (/r) представлены на РИС. 10.13.
Опредмнм параметры пепИ обмоток обратной свЯзИ МУ2 JI М УЗ. На оснопании
(10.42) тоК этих обмоток
'оос:==. {P y 03 F \y рез F \y Oy)/wOOC ==
(/ зw з F \>! р" 1;'>!w ..)/wooc, (10.461
['де wo oc ' Wоз. W y числа ВИТКОВ 06.roток ООС. 03 н ОУ. Так как обратная связь
ИМеСТ место лишь при открытых маrнитныХ усилителях, то следуеТ выбирать значе-
Н1же TOI{a ' y. соответствующее выключенИЮ ступеней управления потоком ТЭД.
Соr",'I8СtЮ рис. 10.13, длЯ предe.nьной характеристик., току выключения ступеней 'r ==
=== 1000 А соотвеТСТВуеТ ток [ау == 0,46 А. ПО характеристпкемаrнитноrо уснлитe.nя
(CM рис. 10.11) находИм F \урез == 12 А. Тоrда
lоос (0.0435 . 1050 12 0,46 . 60)/650 0,0091 А.
Сопротивление реrУЛИРОВОЧIIЫХ резисторов В uепях обмоток обратной СВЯЗИ
R per оос == (U y ВЫ}( tI loocRooc)/[ooc ==
(136 0.0091 . 44.7)/0,0091 14500 Ом. (10.47)
['Де U YnЫX.1! t!ОминальНое выходное напряжение МУ2 и МУЗ: Rooc сопро-
Пlвление обмотки оос.
365
Р ОБ Б цеЛI' БЛО1ШРУlOЩИХ оБМО70К
СоПРОТИВ,:JеНJlе добаr:ючныХ реЗIfСТО
R 1l0Б ОЕ (и АБ 'ОБ длRОБ)/IОБ дЛ
(27 O,13 . 44,7)/0,13 163 Ом. (10.48)
и .8l1ряжеНltе 6opTonofJ 3ККУ IУЛJIТОРlюii ОаТЭрСlt; IОБдл " ROB Д,лц.
::blJb;f.;K:1 СОПРОТl1влеиие оБМОТКlt ОБ. ПРIIНlfмае,\1 RцоGОБ ==: 220 Ом.
Нзr 'зкои M \'2 11 МУЗ, каК указано раисе, ЯI3J1fIЮТСЯ (JбмоТl Ji:ЗТУШQI( реле Р.
ВЫБИрз ; реле ТI1П3 РЭВ-821 С 1-\ОМtlн3.JIl>НbIМ ТОКОМ l{аТУШКlI /р 0,18 А 11 СОПро_
TIIВ.1€HlIeM !\ё1ТУШЮI Rp == 610 Ом. СОПрОПIDлеill 1е добаВО<Jноrо f\(' HI. тора в аеПl, I a.
Т)'ШЮf pe. e 11 peJIICTOpa Rp (С,\I. pJlc. 10.12)
R доб р U '" .,,,.../I p Rp 136/0, 18 610 14U О": (10.49)
Я ;!: {(Я р + RДО(i р) R I ' "J/(R p + R дoD6 р H H' н) ===
[(610 + 140) 3501/(610 + 140 350) 655 Ом. (10.50)
rде R ""H НОi\lllна.l1ыюе СOlIIЮТltI3леНII€ нзrРУЗКII MJ' 1 11 М.УЗ. ПРJlН1JtllаеI'lJ R ==
== 820 ОМ.
3ЭIШСI[МОСПI / y (л д11э ), соотвеrСТВУЮЩIIС БключеlJJlIО 11 ОТI{ДЮчСНI:IЮ ступеней.
ВЫЧIfCJlяем спеДУЮЩIIМ обрззо,,!. ДЛSl КЗЖllоrо ЗН l.JеНIIЯ " дщ по (10.43) наХОДIJм /СВ.
ТОК looc Прllнимаем раВНЫ\1
'оос:=::: /оос JlредпiJ.lJз/IlDJIЗ Н. (10.51)
РезуЛ1.твруIOЩ)'Ю .:\\. K Иlf1СД..:'_IЯ М по rрЭфl(КЗ\J (см. рис. Ю.ll), а ток I y
по (10.46): lJ}IJI DI\-,о'iЮ"lt.'IIII:rl 11 ВЫК!Нi)tlt'ШНJ. ,-r}'п не[i
';1,)).' "а, \.1'-='0' F \:I. r\ I)fto!.l )y; (10.52)
12\.(\' (iu ;;.. j; 'I)",,-C"\'I)! 1':!оН' I,e'l.)/w;)y. (10.53)
Р.3счеТiI lе J JRII["IШ"lIJl J ,y {IJ...:.!,1 !lOl,:I:;,J>Il,1 (1<1 pll\:, JU.J3 OH I позволяют l! ЙТИ
::::,, ' X ::PlIl .f:::I: IOI'IA\ !I!"JI":"J! ;; Щ 'I:II<II 111=.' ,. IЬ1!\,ltV'It;IIIП? СТУllенеи на час
Расчет ТОрМО3НЫХ ".ipak I 'pllCl'fb ....-) \\ 11, _ .',
Horo .'lеКТРШltJбll.])1 L'сл.\J.5-1Ч 11'),-1'.. 11....::.' "_II_I-, P,j!lt l'.l.:xe"lt1 СТПЭ Kapьep
X3p.r.lkt-ерl1 Тlft( К<lЖДJ5I ИЗ 1i.III;'II'-}' . .;;O;t..,: ":;,:',1 1 ":I' llp т,HIII, I.JCTIdpt:X тормозных
конr .'IJlерз l\T (\:;\1. plIL. Ч ) . 1 11..!1 (1 It'IJJI.)1I п,I)ЩJlШ тормоз юrо
Ilроrиu..'1еНIt(' rop"'\H!lI_>!\1 111..11\' 1_ " 1 [.! . , . _ ,
Л':'КТрИчеСКО;\J ТОр ЮЖ('IНlИ (С'.1 p'll " '! 1";' _ _I. 11" I,I"Ф-'I t' 11 Ul'llb fll-\ОрS! rэл при
нии Ilапрнжеlll1Я UJt.T.:'<I'I"'\ 11 1'JI,-<.I I '.' ,'1.::.\'- 1.1"\1, 1:l"'\..дS1 Н\ ДtIIIУСТИ:\IЫХ .sиаl.Jе
д -. '.,,1.
Ток COl'.'1aCIIO (З.91)
R T {; 1 1 .H" I ] ',,' - 1,\
(lll.54)
I д т I.II\ -=О=. Ер з....J :'II,VJ 1 !j/{i'i,t',)....I
При CI\QPOCTIt () _--: 4U К\I. 4 Н,Ю .,,!, .
8Б.6 с l; T K '1.1.11 ::::=400 А. t\Оl,i)ФНШ' lIf f\UI Щ':f!: "'.1";;::; 1l:>2,З5 c l; w nti ===
Е!, AOn 7 В. forда I д т .""c ::::о.. 73:)..-\ П '11 Р " 1 ),1 11'\1 T.HI:I i.2). ВыбираеМ
,.a)(CHMa.'1 HLlМ нзчеНllем Ед т \J..!..... 9:iIJ В. IIJ :I,I I \ м '.:t Т. M. II''- 735 А. '1здав яСЬ
менне Mei\'.ll)' сосед.ниt.ш КОJl.'IСhТ\JIЧ1L1\'1j . .:le:"f 11'1; (3.911) MaKCII\I ,'1L'HOe- н<=юря-
аксимальиO€ н.аПрНжеtJlIе 13.1 . II IaОИН'-1ЧII .:1_1еl.ТРОДВ(lrЗl'С.'НI порНДI(3 зо В.
UAI'-'t8 С=:оЕJl" <t. ' "
1\1. n"lfoJ:Jt,.c....R:t /j"u
950 b50. 0.08 2.5 % В. щ
(10.55)
366
(10.56)
Из (10.54) получаем
R, + R T = 896/650 z 1,38 О",
rде Rc соп!юпшлеН lе стаБИ;ШЗllрующеrо резиt.-тора.
НаПО;\IIIИ!'\!, 'I.Ю БО1Gуждение тэд при реаЛllзаЦИ 1 первых трех то М03НЫХ ;\:a
ра е И Т1II{ ос щеС1НJ ется TOJlbKU Эtl счет об\IOТОК незаВНсИмоrо ооз6",:деlll'lSЗ. ДДЯ
О(j l:fl ЧСНIIЯ чt:rl3 РТОII '\:(lраюеРIIС1ИI<11 ПUДКЛЮ"lаюrСfl оБМОТКlI ПослеДОllате.1Ьноrо
втuужденнSJ, ШIl е 1ые от "{яrО(JОI"O reHepaTopa. Из c;\:e\lbI (0.1. рис. 9.6) В1IДНО ':1ft)
ЗД СЬ n6раЗУIOl'Сfl СЛ .'J.УЮЩii(' контуры: ДЛЯ rOKa rеИЕ:ра1'ора, pal3HOt'o О,51 r, 'Щ'IIЬ
ююря rПТ об\ютка ПОlЛ ДОВатеЛt Horo Боэ(jУiКДСIlИЯ ТЭД стаБИJНПIlР\'IOЩIIII
pe-lIIСТОР; для TopM03110ro TO. <t элеl<1РОДБllrателя цепь ЯКОрЯ ТЭД тор ю:!ноil
:I II стабlfЛЮИРУЮЩИII ре.fI(СТОР. Указанные KOIITypbI можно ОПlIС;З1'Ь YjJaB
'n.-r == [Ее r O.51c т (2l:J<r +- R оип + Rc) !lUщJ/R с :
En.-r == J n . 7 (R T ис , ДlI.l + 0,5/. TRC + l1U щ ,
rде R uвп соrlрОТИБ!letlliЕ' 'Jб.\!I)ТКИ fюеле.10В тельноrо возБУAUенпя ТЭД.
I:СJJl"' '"iадаться ОПредрпеlltlfJ 1 М..I( 1 ЯI OEilJrO reHepaTopa при J Д:f.маис И Е Д.Т макс'
ТО, Р3СС'llпап мзrннтныil lюrrж IJ Vt:ЗУ.1ЫIIРУЮЩУЮ .\\ДС Т3Д, 8ыбр:ш мдс об\ЮТЮI
иезависи..юrо Е!озбуждення. \ЮiКНoJ H<.Jfflll 10", маrниrный ПОТОК 11 эде rпт. После
91'01"0 IIЗ (1O 57) IIJIН (10.5"5) ":UA<t!C) ВL(ЧII(' '1IПЬ Rc. ОДН<:IIЮ проще задаться значением
Rc. [Iр;шrика rlOказЫfJа 'f. ч"1O .lаllБОЛЕ't: UС..1есообраЗ.JЫЫ дая фОрЩlрОЕ!ания npeoдe:ib
Hoii rор!\IOЗНОli характерIlСТИf\ 1 являСrt.Я соотношение Rc == (0,15 + 0,20) R T . Прн
H IM<ie 1 Rc == 0,24 0\1 Тоrда R T == 1,140\1.
Для ПОДтор\ТаЖIIВаilIlЯ К3.\1 "Р" ДfJи,иеl!ИII ВtlЮ по трассе с зздаННЫ-'J УКЛОНОllI.
как показыветT Тор\Ю3НОli расч{'т, СТПЭ n реМИ\lе электрическоrо тор...южения долж.
На обеспечить при CKOpOCТlI 40 ю,l/ ч (n д == 1740 об/:\IИН) суммарное тормозное УСlmие
В:;:::. 40 . IOЗ Н. Оно опре"lе..'JЯ ТСЯ выражеНlfем
В == E!l.i д IЛк!IVIlдfJпвк),
В перВОМ прllб.1нжеН11I1 clJlIТae),r })д == Ч Д . Н ' Поэтому
Е д т/цт 8V1ЫJnвк/"'к 40 . 10' . 40 .0,913.0,93/(2. 3,6) 1887006. А.
(10.60)
Коrда воз6уждеi-\llе ТЭД осущеСТЕ!.1яется ТО.1ЬКО за счет ОВН. уравнение тор:'юз'
Horo ,шнтур3 l"lеет ВИд
/д, (Е д . т "'Uщ)f(Rт+ Rc+ Rд) (Едт 2.5)/(1,I470,24 +0,08)
,Е д . т 2,5)/1,46. (10.61)
Рt'Ш:l)\ COH\leCTHO (tO.60) и (10.61), И"-lее Е д . т :;;; 525 В'/д.т:;;; 360 А. Маrни1'-
ныil rюrl..1К тэ.з. в эюм реЖJI\I€ Е д т д =:=" 525/1740:::::: 0,3 B!(OO/MIIH).
Пu IIЗI'jJУ.JОЧНОli Xdpaf\TepllCТlIKe ТЭlI (СМ., pttC, 10.10) находим етО мде, создава.
емую t)б\IОТIЮЙ IltэаВ ICII"lOrо возБУAUеНIJЯ: F д == 1560 А. ТОК возБУЖllення /ОВН ==
== {' , L:'OHt-I == 5bOf40 == 39 А.
ПР" ПIIПiНilll этоii ОО),IOП,и ОТ бортовоii аКt\У IУЛЯТОРНОЙ батаре 1 \,:ОПРОТlIв.'Iенuе
доб.шочноrо рt'illСТОрз Е! IН П(l ОВН
Rзuб(\вв== UAF,.'JOBH ROBH==27:39 o,422==0.27 Ом
Прli фОр\J lрОБ 1Н tIf TpeTbeii тор,.юзной характернспtl\li F == const. E /п3. ==
:;;; const, E!l,lj) == соп...1:. npll постоянстве маrнитноrо пото а тормозная х ра ерис
Tltl\a пре.1СТЗВ!IJl€Т собоЙ nрЮI}"Ю :lIfНlIIО, выходящую НЗ ш ча..lа КООРДИН!.lТ (t.M. 3.11).
..тIеl"lЮ УВН.1еть. чТО в соответсТшtll с (10.59) зависш,lOСТЬ В (v) на ТРf>1Ъf>JIIЮ3НЦlIН -тор-
II!ОЗIfOf"О конrро.ыера nРЯ\lая ЛlIНIIЯ (см. рНС. 9.7). U.
Д,'!Я подтор\=ЮЫ1В,iНIIЯ КЭ.\' при спуске ПО трассе с YKпO O'1 порядка 5 ,i:!IIPll
CkupOCTJt и;;::: 40 KM/I.j rребу('ТСR ТОР\ll..оЗное )Т"Лl:lе В == lб . 10 Н. Выполняя рас.
(I()Ы)
(10.58)
(10.59)
367
,
./1'.
!"
'.';;
8.6
0,6
0.4
0,2
°JOJ
четы аН8ШJтfJЧllые пр,шедеJ-1l:1Ы).! ДЛЯ Tpeтbeii TOp
I\.J03Н lЙ характеРIfСПII\I1. получи:>., Е д . т z; 320 В:
/д . -::; 22() А; Ед/n д 0.18-1 В.'(об/ЫIIН); F ==
== 900 А; !О8Н =:= 22.5 А; RДОБОВН.:::::о 0,78 Or-.I.
ВТОр<:lЯ тор'lOэная характеристика ЗЗtШJ\tаt'l про.
l.teжуточное положение прrt p == 130{) А,
R Л С'60БН == 0,41 O::l.J. .
Прежде че"l nepefi1"lJ 1( р<.!Счету четвер 1011 r(Jp
МО31ЮU xap<tKTepHCТllli:ll. еще раз ОПI(>lll:\l. 410:ия
обеспечения tlезаШ!СIl"'ОСТИ ЭIuii ХiЗр3f1..Т{'(IIК'IIII 11
от aCTOTЫ вращеllШI ;ШЗ€.'lЯ II€об"'ОДIII\Н) t'п}б,,
ЛllЗllрUВдТЬ эле тяrопоrо ,.e11t."paTopa IiЗ чt'ТВf'р.
Toii ПОЗIIUlI1' тормозноrо i;:OHTpU.1JJCpd Оrтrf'.'1I...:Шi\1
значеlll,t' ЭТОJJ ЭДС ДJlЯ ре>IШМЗ Е д. т 1.:iJ,C 11
I a ЦI<!I,С' МЭI.НIIТНЫi'i посст тэд Е1J,lп д ==
950, INO 0,546 В'(оО.""I1}.
мд.е Э.J1еl\7рнД,внrате...'1f1 F д == 3540 '\. ЕСЛII
прщlЯТЬ. ЧТО ОВН рабоыет i3 ЭТО I случае с дo
баночным реЗНСТОрО,,"I, Ilмеюшш\, м.аI(СlIl\lалыюе
СОПРОТIIвлеIl.не It [ == 1540 А. то Л\ДС 11 1"OI( об
МОТКН ПОС:1JеДонзТе.'lьноrо 80збуждеlJlIЯ
Рос 10.1-\. ЗаВlIСИ\ЮСТ11 тоюэ
возб,'Ж;l,еШIЯ ,юз-БУJште,1Я от 'Час
таты- вращеlШЯ л..iзеля в р<;,Ж 1 l ме
электрическоrКЭ.1I.l: торможеНlfЯ
PQ f)ас'ЧеiНС\Я, RS сформиро.
8аl-шая сиc-rе!.\ой реrу':Н!рО531i 1I Я [ == F д E == 3540 1540 -::::::: 2000 А;
1 0вп F;'ШОВlJ 2000120 100 А О,5/,.т,
TorAa нз (1O 57) эдс rЯ"ОБl1rо rпт
Er."C == 'д TR;.; + о.а! т (2 Rr + R oEn + R.:) + J.U щ ==
650.0,24 + IOOI'! . О,О[;о .,. 0,0223 ;.O,24) + 2.5 ISB В. (10.62)
Для расче13 I1ре;tС:IЫЩll (41.' I bt' 1 ЮII) IОР"Ю3IЮП х;зрактерИСТIIКИ задаемся рядом
значений тока 1 Д T ar О до 1,1 r r ;I;.;:: Пр" J.а.+i.ДL'''! J д r == COHst, JIСПОЛЬЗ}'Я БыраЖС11llе.
ПОЛ}'Чt:Jiное IJЭ (JO.57), IIз\:о. II 1 .101\ с-( 11.
/r.T:::::: (E r т JДll(. L и,.t) l'J.5 (2 Пr , N urm т R('}).
(10.63)
Да,1et: по (10.58) вычtl\...1I::Iе\\ Сд I .ч.Н ('> \1 Р.-" :'rl'IIIHbIfi IIОТОК Ед.fl1 д . частоту
врашения П д . скорость ДI;Нi,:М:'.-JlfЯ ;', '!<.1I j)llt 1I ri., j li l .):1) [(!r'.ltIЛЮ(-, j'CIf.1111e В. Лре-
делЬНGlЯ ТОр lозная харшпеРIl\:11::..J 1.'.IIII>I:'"J.I,:,)t" ....1CI. I:'.' ,j';':l); беД.:-\З 549 IlQказана
I<рl1ВОЙ 4 (СМ. рис. 9.7).
Опреде.,')ение парамеrрО8 uеПl1 81) б}'А\.J.4.t'ljJ1Н IIН1:ii}..J.JIII;':IЯ Б рСJti:Ш\lе .'lCK'fpll'Je
CKoro торможения. СтаБИ 'lllзаЩIЮ эдс. .1?Tl.ll,II" It'l,tf).'"'I'.1 .,GtСПt::ЧП\! _J.-I ('чет CO()T
ветстп}ющеrо выбора заВlIСIЩОСТН T\JI-i'В fJOЗfJ ...;-.:tо.:'iill:.l ,"..('.>(1\ iIITL_1 1 <Л ЧdООlЫ np.J(ue
l-iИЯ ДlfзеЛЯ. .
Задаваясь рядш", зюзчеlШЙ rl дю "Т П.:(II-' _' _ 7НС; ;,." (/1:14!1 -'='-"" (50\) OG/i\lIIH. !I,JIЯ
к3Ж.U.оrоиз них НаХОДИм n B1 , 1.41:З "'i дl ," Er':' !I.l.... !.. 'o Н); '1\1. (1(1 рllС. 10.1
при токе /(":::::: 200 А, ПОJlуч..'tlИШ,\ l'}I.,lat:II(> (I(),II: I. 1.11; ,1.1 1). I '--...--,; ,д '.)1;1"',- == 650 A
Е вr "з (10,6); E Br /п[3r; F Б13r 110 рl1\:. Ю :! It. HJI"-,Ht::i.f, ':.el.:o:c- /'I.Jjf.J;:L'lInr- Расчет
IН!Я заВIIСИ!!.IOСТЬ /8Br (n ди ) (ЮЮ:lз.ана l\рШюf'l PQ Н.. р11(' 11) 1.... ,\ШlrCJКl"II;'lIIr)' \1 )"1\3-
З8liНУЮ заВJlСU fОсrь Л(JЯ}fIJlI .Шlflfсil /{S, :\1,11\(..11'13.11"10 fl(ll(lt.1НЖI.'Нlюil 1, t(!c()yeMoir PQ
lia частотах враЩСНllЯ дизедя, б:[И КII\: r-: I1 . 1,11\ I ;:ш 11\1 1IHl} 1} ltШ ЗОII€ "llаЧ .
иий nДИ3 осущеСТВ.71Яt:Тся реitШ,1 :цеЮjJIIЧ; t) . 1flр\rо>i\ ЩIЯ 1-\3.1\,'1.
.1.ля формироnания ДlpClKTep!lCT1tКlI RS оt'VЩСПlШМ flll rI511IH:' об;о.юп\1t возб\,жде'
НИЯ Br На ч€твертом rЮЗ'Щlfl:l tОр:'lO шоrо KUHrpO.II.'It:[la 1)1 б\)РТОБоii <Н';I\}'\IУ.:1ЯТZЧНЮЙ
батареи, включив D IlСIlЬ 06:.t()'fKH С!iiБИ.;ЛI.ЛIРУЮЩIJU реЭIН:Тl1р R(;I. чсре 1 KOlOpbJil од.
иовреМеННО ПРОХодит ВЫllрЯflfJ1еННЫ1l10К ш.:rЮ:\ЮI-аrС.'lI>II(JПJ О' {Plt\': 10 15}.
СОПРОТIIВJ'!еllilЯ реl11ст
С)Пf'('ДС:ШЧ 11.1 OCi-НЧJ8щщ O OB R,.c l И RC 2 1$
и ураВ I IСШШ. О
.:.. 0::= 1,,1:' (Яо:./ + Rc2J I J N [' ! J
[ пЕт' с . ( 0.64)
и \ .;:. I.J .Nс/--r 'IIВ" IRcJ + R"Br).
lЛr: l..' "1 (lО.б5) 1 i3,"iз
1101\ )(:lJ U;З 8 Щ,j IРНМ llные 1IдllРЯ>кеllllt: i!;:1
. f!f1[ 14,5 O I сопро ''';5
::;;:::. '."" ..., ".. ..;..,. : '" ":':-J
U./ ........ I.З5U сr .1'11111 == 1,35 (О.О4 п дн :'l + 2 ) . Рис. JO.15. Схе.!а ВЮIЮ\fеНlIЯ об\JОТ-
И возбужд-еllНI1 БозБУАlfrе,)я f:I ре.
([0.66) ЖllМе элеЮРИЧКЭ IО тор,\lОIК rIllЯ
lkК'I10\1'::JЯ 113 (10.64, И (10.65) TOI{ 1118' ПО.'1УЧI!.М
U RcJ t- R c 2
d8 R..) IU,1,б /BBr. (Rc 1 + Rc2}) + IBBrRc1. (IO.fi7)
Д.'iЯ ТQЧЮI R 113 ,.рафllке (см. рНС. tO.14) ТОК I == .
l1.d:< == 40.5 В; ДJJ:Я TO\jKII S 101{ 1 вr- """ О. II j;зr о 1.18 А. n.д.Н!I ,00 об \Шн;
сташ{в ЭШ даlШbJе 8 (Ю.67) I1M I . ЩIЗ "О об/МIШ; U d8 == 83,7 В. Нод.
40.5 ((R,! т P e 2JfR e lJ (27 1.18 (Реl + Ре2!) + 1 .18R e l; }
83.7 271Реl + Re:')!Pe l . IЮ68)
Решая систему ур.аВlfешиl (10.68), полршм Rc1 == 4,25 Ом; Rc2:= 8.% Chl.
10.2. Система тяrовоrо прllвода
перемеииоrо тока для 9J1еКТРОI\10БI1ЛЯ
повышенноЙ проходимости
Б лрсщессе проеКТllроnаНIIЯ СТПЭ с.\щеСТВt' JН(jf' ЗИачеНlIt' liмеет соr,lаСОБаl uе
nap.a:\leTpOI3 тяrОDЫХ reHepi'.IТOpOn Ilз.'J€КТрО.:IВllfiПt'.lеЙ, r.lаБНЫ r обраЗО J npll l1а:ШЧIIII
BellТll:ZbIiblX nреобразоnаlе.rlеi-i 13 С1, 'ювоli uen,l. Эro uсобенно fjjАШО ,ЫЯ стпэ пере-
MCHl-юrо 10КОЭ с JJр€обра3 \БатеЛRrllll ч.астаты. f1 "B(].lbHbIii выБСIР Ю"ШН.1"iЬНЫХ данны!С
13М, а т.аЮI\€, ДШШ330НОБ реrУ"ШРОВi:J.I-ШЯ Напря.м.енИЯ I1 Ч8С1ОfЫ ПОЗВО,lяет MaKCII.
ма.lыЮ IIСIЮЛЬ30Вi:J.ТЬ расчетную :\ЮЩНо.:ть 1Э.\\, ныБJlрае\rы\" из ряда t.:}щеСТВ}"ЮЩJI."\.
11.'111 t"осr"JlШтЬ ОПтlJ.\Ja.'1ьные Зi:J.ДдIllIR на ю,- разработку.
На Прll\1€ре СТПЭ пер€\lеННQrо тока, не ОСТЩI<Ш.,IIВ..JЯСЬ на рi:lСЧf:"Т'=' JrреrаrОБ.
}'3.1.\1[\ 11 3.1.':\I':iПОI3. сосре.i!ОТО'ШМ BIII('!,laHHe tш выбор€ OCHoтlbl\ IlаlМNI Jр(lБ 13.\\ н 11"
COI':I.ILOlJ;I lillJ
СТNЭ. flмеющая Ilреооразооате,'1И чаС10ТЫ со звеl101'>J "остояtiноrо rOKa, H.Hi.'l, 1
')I:.ЮI!Щ,It' flLЖ.J3:! rе.rщ СТllЭ, 11\It'ющt'l[ c.\e\fY (СМ. pll '. I. (). '>} .1.1 . э::.еКlР 'МООII!lSl [\o
ULlЩl.'тlOi, nРОХйД,JJ.\ЮОJJ с l\олеСliоii ФОР;\lу.l011 .' .J I1 пюБО.2I1ШJ IOЩIЮСТЬЮ Бща.
те.1Я ВИ}'lреJlнеrо сrор.ншя Рев н == 200 1\ВТ, IIрllНЯВ Б каЧЕ'СJре баЗОI30f() С.'iе.д}ЮШt."С'
э:н.'юроо(iорудuваНlIе: аС11li:ФОНИЫЙ дrНlппе.1Ь ..1K 720 (РД.tl -:::= 40,5 кВт; U 1H . Co
о=:: 200 В; U1маиt: б.. == 1.15 t) I:I.б == 50 rи; Rw(; , 4; i. и ,) == 9; gД 1; "п"В.,:;
(дб ==- (i руб:I\:ВТ). \.."ю::ршшьш relJepaTOp СТ (БО 400 {Р.!" н б 16 ....0. r .I.U
==-;:: .)'>ОВ' {I == I I5 f 6== 400 ru; XI'6..':::= (),Зti;g..б;:;= 4,3 м,,,Вт. cr(]
;:tj Р lб: В;).С i;чпт УС ;,д . I НЫ llt ,taccoii gПЧПТG':::= 3.85 t<f'KBT 1,' cr ""r(l('rью
С 1. :?О,4 рубil\ВТ; уде,'Jьные rюказаТf'.lII БСt'са СII.lOfЮТО Э-,lЕ'кrРОl,БUР}3.0fJ3tIllЯ
сЧ JHJ gr (i:::::: 14,7 Krii\BT. Су б == 38,6 р}"6. кВт, 1J0,'Jible lo'j!:(J tf СТОII\юtIЬ ЭТQf\)
Об(II)\.':'ЮlJ;IIII Я Or6 == 2350 КТ, С т . 6 6250 руб. II r ОБОli CJЮрОСТIl6З J U'
r 1 ,.аJ:l МОЩII()(;ТЬ If I<parHOCTb МЗКСЮi8ЛЬН<J } .
1усн, fЮ\I.lIН8l Ы Р .. 1 1/ == I Та.к как IlрИ ЭТО.\! )'.3. 0В Л(Оlворнетсн
1I0r!) 1I1I >О(.'fп,lр}t:';\(vrоАД равны л.tI . (О) .
3б9
vс.'ювие (7.166), то выбоР napa\feTpOB АЛ прова..':!.II:\-' 110 стаТllческим харЗfiтеРИС а
Tffh.a\ .:{.'IfJ Р солst. .. 5 .
П,l KpllBbI!l1 на plrc 7.:1 задае:-'IСЯ пре:IБO:IРlIте.лы ю UIMlJttC 1. 1I НЗ.'\однм 1'11 =:о::::
== J.6 11з рис. 7.2 Ш,lее;\1 D; == 0,8; (""" 0,64. ЕСЛII принять, "ТОДОПУСТlrl\1 (> ОТКIlОо
нение ЗlIа\,етра lюрп}'са O,9 I,O, тО соrласно HC. 7.2, а уточняем частот}' l llJ "= 1,1.
10r.з.а D; 0,9, [; 0,9 11 соответственн() UIr.MJ< " == 1,2; Л l1 == 0,76 (см. pllc.7.4);
из рис. 7.1 по.'Iучае.\t g; == 0,85; с; == 0.80.
Можно прJJНЯТЬ Р;.н -=::= P;..1I и U;.мэl<.':;' .=:: и;M:1.I<C* (C:'>I rл. 7). Прll ПОЛУЧСЩIЫХ
3IJ.ачеНJIЯХ Р; н == 1,0 11 и;.MiiEC* == 1,2 УСЛОВlJе (7.167) Itе DЫI1О.'lIJЯС,ТСЯ. ОЭТОi\lУ НО-
МIIНa.lЫJ}'Ю Ч<lСТorу npoeKTllpye\lOfO cr 118XOДlI\l tlЗ основаlllllr (7. Ю9); 1 r.H == р" "'="
== (U; IЭ"С*) (P;II) :J =<: 1;1,44 == 0,61. ДЛ I U;.)I;'<K '. ==: 1,2 11 '; в == О,бr На
рис.7.6 опреде:lяем х;.. =<: 1,32.
В соотвеТСТВlI1i с рис. 7.5 11;\lee\1 ЗIIЗ'iСlfllЯ уде.'IЫJоii м.ассы Ir Сl0ЮЮСТII g; == 1,5;
с; == 1,54. Задаваясь с чпт:== 1,0. НЮ.QДЮI 110 рllС. 7.В. й U;II === UI II'=::: 1,0, а из
plIC 7.8,а g LJ.IП == 1,5. TaK l\l обраЗО:'>.I,.. IЮ:lучены леДУЮШliе даf ые. для l:l:nH
xpoHHoro ::ыектрОДШJ.rателя Рдн:=О 1,0; U 111 ===- 1,0; U1Md"c.:.. ===- I, ; 1 1H ==> 1,1: Dt( ==
0,9; [; == 0,9; л: == 0.76; g; == 0.85; с; == 0,80; для CllflxpoHHoro rСI'lерЗТора:
Р:. Н <== 1,0; и;.Н == 1,0; и; :-JШ'С" =-=: 1,2; {; н :;:: 0.61; х;. ===- 1,32: й; == 1,50: с: == 1.54;
ДЛЯ ПЧПТ g I.ЮТ == ] ,5; С [ЧПТ ::::: 1,0
УЧllтывая Ilapa:'>leтpbJ б.:lJОI3Ы\ тэ.\\, flO.1У4ШI с.'1еДУЮЩltе да5iные прОf-I<тllр}'еI\JblХ
МаШIIН' )l.'IЯ аСIIН\рotшоrо Э:IL'К1рu..1f1иr<iТедя Р д tJ == 40,5 {,Вт; U JH == 200 В; U1t.Шf(,С. ===
===- 1,38, Iltj == 55 ['и }'l! == 2,1:!; .1 ':."::'. ;:;.II;;f,I;:ВТ;С д ===- 4,8 руб/кВт; для C11Н.xpfJНHOrO
reHepatopa Pr 1I == IБО I\В(; t..;! t1 0=0 .-Ю В; ['ro.IЗliС" == 1,38, f r . H :::::; 240 rLt; t""r. ===
== 0.50, gl -== 6,45 Kr hBT; 1:1 о"- l.з. } PyO'h.BT.
Преflt'брf'П3Я 1IОП'Р'НIII fI ,Jрt:'(Jй().I. йrJJП Il" IlaLTOfbJ. npllНlI;"l!ae\l Б перЕЮ:>'1 прИ(jЛJ'.
жеНIIl1 КП ] I}вп -== 1. Kpo\lt' 11 1 :'u. t"Ч'II,lt ',I. что кпд Ilpoef\Tllr}'eMOrO 3J:1eKTpOABII
I'атедя р<!вен КПj. б3.111 (Н.О, С t> 'l}""=: 'I!,,::O= O.8Q. T()r,'l{\ соr..'13СIЮ (7.151) 1I (7.152)
удельны "Iacca I! стои\,ю;;:rt, :Lf-,ЮU(.lr,. 1.N.rpc'l.)()('ry..K'B"' IIH\ сt\ ri1р'ЯТ Цт ==. 18.0 l{I'/KBT;
С. == 41,6 p)'6/I\BJ". 11'( ОТlЮсlrr("IН",JL' '1j 1 HI"I.нr"
g;""",gTlg T (,== 18,O'I';,; J,.!. :
i"o = .1.1 ,б:ЗS,Ь == 1.1
(7.J4 acca и стон юсть t:l1.'IOBllf\J 5-.1' hJРI..)t.'!J('РУ:;(lfI,I!II1 I . ' l(Jп!t>rСТ81111 с (7.143) и
От === g;P .ijT(' 1,21 . J ,11 . . C.(\ :?I'-i'J: 1 I.r.
CT===C P;/":T.G'=':: 1,1 1,0 t)'!5{1 l,S7;) J..}t(J.
Общие маСса н СТО1J\Юс1Ъ оБОРУ':ЮЩ:lllI)i np<lcto.lI1P\t;",..ii СТПЭ ВI'лючаЮllще по.
эател" аПlI Р:'ТУРЫ управлеНIНJ 11 t:ПU\lur fI .ll>I:L!Х ".'( IПРII\J. I'ЫI), 'М4:I JlШ, остпэ:;::;
...... 1,1 От -== ,llQO Kr; Сстп.:) Z' 1,2 CT =--= 81.iOО руб.
Если полученные Зlf8чеlflНf G СТrIЭ 11 С"''::ПН HI:' сооrосrсrв}'ют результатам
= : р-п-мыщхн Т:, О . otl СIП1 1i:3счетоп, II('оБХUДlf"о задаться новЫМ ЗН '
I14ак<:.. Р Р IЗI1.юТЬ n(I ПI)J]}'чеШН1 nрllемле\IЫХ показ.пелеи.
Если же значения GcТПЭ н ССТПЭ УДОВJlетпорителЬНbJ, то 110 УСлtJВllЯМ uбеспечения
совместной работы ТЭ,"1 с ВП сдедует ПрОl3е
вые НОминальные даНlfые cr и АД рщь, насколько соrлвсуlОТСЯ получен
Лользуясь методом проеКТИРОll'ВfIНЯ СП1Э
paм.eтpOBCr н АЛ 8 качеств(: исходных ос T Д к Э , при соrЛlfсоваtiШJ пar
1I0I'O ,лектро.двиrателя. ОРИIfИмаем (ю.'lученные показатeJIИ асиихрОИ.
810
НCJМШlзльные напряжение 11 ТОК АД
и' ' приведенные к заЖИмам cr, С.1еДУЮЩllе:
r.H Ul11/(kИUIJkВUIJ) + t.\U вп : (10.69)
{
r.H ткJш/(kш"kВIн); (10.70)
1111 == Р д 1I/(m.UIIi'lп.,М cos ЧJ д н). \111.71)
I'JI.(' l\и СIl СУ:Ш\lар1Iое ПадеНllе fJаПРЯЖ€I-ЩЯ На веНТ(IJlЯХ СИ.1 ы ВП
В Сl)отвеТСТВИIj с (6.9) ОВ х мостов .
k llJ " 1/(V2cosry..", I/CV2. O.8 I 0,806.
I Nl r аф1lка (см. рНс. 6.3) ДJIЯ УказаНlЮ,о Значения СО!> ЧJд уrШl 0.=:1 :: 23\ От '='"
,) . t:ОI"Л.асно (6.6), имее/I,J k иuн ",= О,464.ЛО3НЗ<j€ИНIOХ :: 0.50 {см. рис. 5.3 а)
' 'I"CJ.'1!I! -== 55<;' 11. СЛt'.доt\20теяыю \C\l. рис. '5.2}. r CJЭффициеН1Ы k[!(jt:' '='"
, ,>, I'В/li 1,34 ПРИIl1ШЗЯ t.\U rщ == 10 В, ИЗ (1O 69) (I0.71) ПО.'1}'ЧЮ."
и;." 200/10,464.2,25) + 10 200 В;
1,." 4.40.5. 10'/(3.200.0,89.0,88.0.806. 1,34) 320 А.
ТОК [ .I1 Не3НаЧllте.'lЬНО ОТличается от I r.1i == Рт "/(тrU r . 1I t:OS qJr.H) ==- 330 А,
Б ТО Бремя К.аК и;.н'и т . н ==- 2001230 ==- 0,81. Так<.'IЯ существенная раЗНlluа объяс-
няется тем, что ОПТ1j).lI1заЦI-IЯ cr ПрlIIЮДНЛ<lСЬ npll сохраН€1II1II erO I;.ОЭффlШItента I\!()Щ
насти На уровне баЗОБоrо Зililчения cos ([.{" ij == 0,7. Это зна<jеиие у базовоrо rel1eDaтop
было з"н-шжено с целью получения ДОПCJо1Нliте lьноrо ресурса ПО I\tОЩНОС"III. .пЛfl ttij ==
==о 55 С реальное значение С05' «р т ij == 0,95 (C I. рис. 5.1 J, 6). Отсюда следует. ЧТО ДЛЯ
обеспечеШfЯ нормальной работы четыре АД с СУМ\lарной МОЩНОСТЬЮ 162 кВт, I\Of;la
ОТНасИте.'1ЫiOе значеНlI€ l\tаКС\fмз,,),ьноrо напряжения равно 1,38, требуется reHepaTOp
практичеСКII той же расчетной мащност\\, I.I.то , Б бэзшюй СТПЭс U':o.liIКC. ==- 1,1;)
Де 1 icТВlIте.1ЬНО,
Рr.рвсч.б == тrU r ...б/. 1:1 БUlrчвкс о. == 3. 231) , 330 ' 1,15 . IО З ==' 262 кВ. д.
P рас>.! == тrи ./ r .РIМЗI{(:.. == 3 .200. 320. 1,38 . IO ==:265 кВ . А
Отметим, ЧТО РТ рЗСQ ==:: mrU r i r "U')Ii:lKC" == 3 . 230 . 330. 1,38 . lO з ==
314 кВ. А. .
На ОСНоваНIШ сказанноrо в качестве JЮ"IИI13.'1ЬНЫJi Быбlfрае\] :sначеlШЯ U r Н'
[ 11 11 COS' Ч'r н' Отсюда номинальная ьющность P }J == тrU н' r 11 COS' ff'r и == 3 :<
х 200.320.0,95 . 10 3 === 182 кВт. .. 1 li выбо а) Т3М,
Пол}"тn OCHOB(tble 11с'\:о.1ныe аанные Д.'lЯ npOE'!\lI PO H:IJ'I 14 11 '. н ! 2.12 Ha
оnредеЛЮ 1 JJеJюторые БнуrреНlНlе параметрЫ A;I. ПР(I 'ш a С ТБеТСТВIНi с обычныЩI
ХОД1I'I C<Js, Ч'nD 0.78; Т 1 === 12 === 0,06 (СМ." рис 4,9, й). 1 8.....с.. 11) Iшее!>.1 }п ==-
Д,'1я АД С по('дедDtJ<J [ельноЙ еИТll.'Iяu ен 3 Ч Я2\1: О o.;s (с).;. pllC 4.1O) 3111
== 0,0:32;) ....;.- O,O 50; J 0,0160 + O,Ы 5 d) , и . и\;' l;спользоваЮlе проща.ет
Зl1.3чеНЩI внуrреШIIIХ пар.а\1етров ориентировочные,
IIРОЦ(.'С':: про('''' ПlрОВ8IНlЯ :\..1 едстоенНОЙ связью. Опреде
СТПЭ. lI"1еющ3Я преобразовзтели частотсы Jп П{ f pllC 1.:20. а), IIР"':IJ-,азначе
ЛlI\1 nap:.J\leTpbI электрооборудования СТ юй фа 1.'IYJ1Q(1 6 "4 11 'о.юшНоt"rЬЮ Р С6Н
Huro ДЛЯ K8pbepltO,O Э.'I€КТрО lOБIIJ1Я с Ko.fJ Р . € .ю ее эпеI\ТРl,uбор\.10113111Iе
=== 1I0() '':Вl. В качеcrв€, a30Boro IIР Н2 е вт лu б 400 В, L'INвк..:.б == 1,4;
lIСIIНЧЮШ{ЫЙ Д-Бllrатель ДK , 15А (Р Д.I! б 1 В 1 1i. ::=: 7 р\'б,-кБт); l'I:IН\.рйннЫII
1 1H . 6 == 5(J r ; (iJб== 4; ЛII === 3.2в;g .б:;;7К:К2;ОI. и т "',,:с 6. == 1.01, i rt1u ==
reHt'pMOp п...:А.800 (PT.H. O ; ;iквт .б == 5 руб iкВr ); НПЧ i' уз",.Н,Ш,I).11I мзс
== 400 rи: x r .6. === 0,0416, gr.6 2, I' 7 В '61KBT; )'дедь1'lЫt' 1\\),,:H 'iIE'.fi\'
coii gИПЧб ::;=: 1,88 Kr/KBT 11 СТOIIМОСТЬЮ 'ИПЧб 1, р>
371
12 Kr/J<Br' с б == 29.6 руб/]\:Вт; пОЛНые Масса
CIIJI08OfO :tлекrрооборуловаНIiЯ gт.б . т.
G 9600 Kr; С Т б 23 650 руб.
· стоимость.. Т.б .. 1 '0. D. 0,8 -+- 1,1. Для n д . JI == COl1st (см. (7.168)J
Пусть Р д . н """ 1,15. kf1.) .. t\
. . I1115' 0,658. .
"B Pд' U 094'л' 12.порис.7.IИ7.2gд 104'
Из рИС. 7.3 и 7.4 "",ее,., .мвкС_ . . JI '.' . . .
.. 1 08' D. == 1,03; 1:'::z= 1.32. Далее. полаrая Р ('.II == J ,15 и и r .макс_ == 0.94,
;Д я о(;;аЛhныепарамеJРЫ reHcpaтopa. СоrлэоlO (7.169), при ПОСТОЯljстве часто.
'l'bl вращеl ИЯ (п;.н == J) "
, . ' I/!( U' ) 2 (р' )'1,] 1/(0,94" 1,15 {') 0,9
"" == Р, r.M8KC' r.F1
По рис. ;.5 7.6 нахоДИМ е; == 1.03; с; == J ,02; х;.. == 0,8. Принимая с пч ==:
== 1 О по рис. 7.9 определяем и;н == U':. tJ == 0,9 н g пч == 1,1 Т аКИМ образом.
ПРО К;hруемые ТЭМ будут иметЬ СЛfдующ-ие пвраl\lет : G Я аси н}ы 3лек.
тродвиrателей p A . IJ == 230 кВт; и 1Н === 360 В, иJMa.K . 1.< 2, 'НI ц, "11 =::
== 3,94; ец == 7,28 Kr/KB7; С д == 1,56 руб/кВт; для С lИхроннurо retlepaiOpa Р r .11 =-
920 кВт; и,.н 210 В; и,..""с" 1,32; 1,_" 360 rи; Х," 0,0333; е,
2.58 Kr/KBT; С, 5,1 руб/кВт.
В соответствии с вывоДОМ, прш еденным в 6.5, "l.f.lJh.C:::::: (0,30 --+ 0,35) fr: по-
луqеннOf" соотношение номинальных частоТ cr 11 АД при kfi) 4 удовлетворяет ука-
ЗЭННG.\I)' условию,
на основаНИИ (7.151) и (7.152) имеем е;== 1,04; с;== 1,02. Используq
(7.1431 " (7.144), получ"м G T 11 480 кr; CT 27 750 руб; G СТПЭ 12600 Kr;
Сет nэ 34 700 руб
Соrласоваfше nарзметров cr н АД ПрОВОДИJ\f такИм же метОДОМ, КаК н дЛЯ
СТПЭ, содержащей ПЧПТ. Yro.l1 '611 == 12°; КОЭФФИUI,енты k BUN == 2,33; k BJH ::::::
1.245, соsч,;.,, о,99_ Н" OCIЮ""И"и ilО.69) (1O.71), ПрИии",,,я ДЛЯ НПЧ
k ИU11 == k ИJJi """- 1, 11Меем'
и;.н 360/2,33+ 10"" 160 В; I '.Н 4. 230. 10'1/3 . 160. 0,89 . 0,88 . 1,245)
" 196.\ А;
Р;_Н 3 . 160. 19ti5. ,9!j . IO " 934 кВт;
Р'rР<ll."ч==934.1.:12;О.99 12;;0 кВ. А
По аналоrllП с приведrНlН,I ,1 Ш Ш(: б
cos Ч'дD Q 825. l' -== l' 0039;. ,вы ('РО\' ШI)'"rреШIJIХ парам тров АД получиМ
0,014 -+ 0:012: 1 , , . ". '. '" 11.011 -с- ,OI25; d, 0.007..,.. 0,006; d,
10.3. Система тя"овоrо при пода
rорОДСkоrо элеитромобиля ЭМ-0466
Исходные даННые для I1РCJ\: "'lJIVU1!ЩШн СПIЭ [Н1
rРУЗОПОАblМНОСТЬ, Kr .
Масса IЮрОЖНcrо rзм.. li!' . . . . 500
масса rpужеНоrо rэм, Kr ......... 1800
Стати.ческий радиvс кэчt>ния . " . . . . . 2300
П еJJ.аточное ОТНошение ре.!l, д)'тeco Ko.:Jeca, М 032
«МОТоро{)сь» } ктора меХ<lI:lНчt'('f{оiJ nе(1е.'l.аЧII ПlПа '
КПД мехаиичесКоD epeДa';'1 5.7
I)' = И: тяrО8ые и ТОРМОЗНые Ха a .... 0.96
08"01'0 СОПРОТИВJlеlШЯ Ав!же::J>ИСТIIК» ЭJIектромобиля. ЗаВIfСНМ[IC1'Ь
872 я ЭJIеКТРомобllЛЯ (H/Kr) ОТ скорОС1В
n /l'IO ' o /,'иH
(Сд/п,)'/и! ВоС/"ик
40
20
16 СА
/Z
В 0,2
ц
Рис. 10 16 э...
характер'ИС J(И ТPOMeJl.aIlJllt«IC..
двиrаrеля з:\-ё71 !tJtenpo.
Рис. 10,17. Тяrовыеитормозные'i:а
рзктеристнкн rvрОДСl<Оro электро-
МООИЛЯ ЭМ-0466
о
5001 A ,A lfO бiJt I{М/Ч
(кмJч) МОЖно апарОКСИМllровать уравнение.'oI
w. (170 + О,053и'l ' IO 3_ (10.72)
Если ПРИНЯТЬ максимальную скорость rОРОДСl<Оro злектро юБИJlЯ v =о 70 км/ч
то МОЩtЮСTh, расходуемая на передвижение, . .
:ЕРк == 0Эll.r-UJDV == 2300 0,43 . 70!3,6::::: 19400 ВТ.
НU10lинальная МОЩНОСТь тэд
PД H I'.Рк!t}пвк == 19 400!О,9б == 20200 Вт
IfcПОЛЬЗ}'R в качестве rяrовоrо Э:IекrРОД8нrатель ЗДТ.8J последователЬНQrо
возбуждения. If\lею:l1.ИЙ С.1е;l}'ЮЩllе napa\leTpbl p n . fJ === 22 кВт; МАИ ==60 Н. м;
М Д M;t"C == 250 Н. rJ и Д.Н == 110 В; I It.1i 230 А; I д макс === 690 А; "д.и ==
ЗtЮО об/l\JfiН; пдмакс===5500 об/\шн; J:.R:J.,===O,OI4 Ом; R овп ,==О,ОО925 ОМ
(значеНlIЯ СОnрО1"JfВ.'1еНJlЯ указаны npl! температуре J]O СС); L:r.::= 200 мкfи. На
РJlС. 10.16 ПРIlведеНbJ Эо1еКТрО\lеХЗJlllчеСlI.lIе xapBt\-терИСТUКII 3ДТ.81.
В СТПЭ IIСЛQ.1ьэована ТАЕ тнпв 72ЭЖНТ J60У2 с Нt»JЯнальной емкостью
]60 :\ . ч. lt<!ча.'lьноii Э.1С 100 В. внутреюшм ilКтlшны"f СОПрОП!ВJJенне 1 0,08 Ом при
Qp == 50 \)0 11 IIIIДУКТНВН1.JСJЪЮ 50 \lкfи. Внешние характерJlспrки ТАБ C . На рис. 2 8.
HanO\lltlBI, чТО в paCCM.aTpliBae o f тяrQБО\l 9.'lектропрIIводе импульсное реrУJПI
роваШiе тэд осуществляется ТОзЬКО в режи'i3Х пуска )! рекуперативноrо торм.Gже-
l:II.я. Пр" работе тэд на аВТО:'\lаТllчеСI<оil харзктерНСТJlJ\е I<Qэффиuмемт запО,flнеш\я
Лl\ """ 1. ПО9ТО:'IV тяrовыIe Silрактеристикп ra:\1 рассчитываются с }'чeroм СJ<аз.аИноrо
I1спо.1Ь3УЯ СКDРОСТНJ.'Ю харЗliтерllС1'ИКУ тэд. по (IO З9J вЫЧИCJIяе;\1 за8JIСИ IОСть
v' (/ д ) ПР" llом,lналыюм напряжеЮIIJ. Далее на:ЮДJJ\! заВIJСJl).JOСТЬ v (1:J с учеТО;\1
ВtlеШШIХ характеристик ТАБ:
. иТАв /д{IR.ц""'- RовлJ дищ
v==v (1Д) иТЛЕн /д(l:R;J.7RОВIl) .!ищ ' (10.73)
878
Сил,- 7яrи на Бе.дущнх колесах для ряда значений /д вычисляем пофор уле
F === i n l/ПБJ(М д /R к ЩРэл r. (10.74)
На ОСJiоваНIIИ заВJfсимооеij v (1 д) I1 F (/ д) nOJl}'1J11M тяrОDые х р<н<терIlСТIJКИ rэм
.оля азЛИЧIfЫХ степенеii заряжеННQСТl1 ТАБ ( II('. 10.17).
.аК{'ltмальнуlO силу тяrll опредеюtМ. исхОДЯ 11:" УСЛОD1JЯ 2 о/j спечеШIЯ cpeDl1ero
ПУСКОlюrо УСIЮрСНJtЯ ropolIcKoro электромобllЛЯ оп 1,5 м/с 11).
F"'BtlC == 0,.;1.... t(1 + V)ОП +Шотр' == 2300 (1.05' 1,5 + 0.17) === 4000 Н. (10.75)
Провернм максIIщ3лыуюю силу тяrJ{ на оrрЭIШQеНltе ПО сuеПllенЩО: F мвкс Gсц'Ф.
[де ОСП == 1380 масса сцепления rЭJ\\, Kr; 11) === 0,65 IЮЭффJlUllент Сllеппения;
GcцV> 9,81 . 1380. 0,65 8800 Ii> F "'КС.
Необходимо OTM ТltТb. что снле ТЯПI F la',c == 4000 Н соответствует ТО'( Slлектро,
ДШlrателЯ 'в.макс === 630 А. ОДН21Ю дЛЯ ЭI\ОИQМllчнОrО IfспользованИЯ ЭI{КУМУЛЯТОР_
НОИ батареJl 72Э.ЖНТ J60У2 се :\laJЮJ),ШJlьныi, IIYCl\Oвoit ТОI\ tle nOJJ>hCH IIреВЫШать
420 А (СМ. rJflc. 2.9), что COOТВ€'TOU)'€1 f't.I:J"'C === 2500 Н IJ ОП 0,9 M/c 2 . ДПllжеlше
СЭМ с F..,ar.c == 2500 -+- 4000 Н (/ Д. 1DI{С == 420 -+- 630 А) следует дorlУСЮПЬ лишь D
крайних случая>...
ПреЖде чем переiil-И к расчету тормозных XilpaK1"epl-lСТIIК rэ.I\.\. l\раТIЮ остано-
: :I :. Е::t; э : а с i I ) :i Р В:д :л f Н : I tП: I : ::Jlt T :
пульсами, 70 среднее значеfНlе ТОКа pel\ynepaUll1l
'ре... ::::::: 'п,н'.'д.т/Т к == {I 111fT J<.J /д Т :::= {l л,,) I Д.т' (10.76)
Torna tf3 (6.59) " (lO.7tl) IЮ!I)'ЧIJ\I
и.., (1 л,,) И ТАЕ . (10.77)
CXUPOCTb ДВИЖt'НЮi 13,\\ " рС',кИIllt:' pe-купер !ТIIВllOrО ТОР:\,JШhеНIIЯ
O. 111 1.", Ит,н; .-/"., (:':R. -1- R овII I12"R,,!(i п kФ.). (10.78)
ДМI заП1fР lIltя 111 (ОН K!J:t-Н'IЩIII':НТ . ,111lJ.'lHI.'II1ISJ 11е \I("жет быть меньше некото,
: :; : :f=; : III:', Ilr:'С:J' 'lИrШ.Vil l.'ru 1 ,l t:'MHI)(> fll,jI\ЛЮ ,етlе r.'laBHbI, ТИрIIСТОрОВ.
} . \10 tl\. pu. r ::I,lt:I'!I" I.lu(oI!,'Ш. о: htJl0ptlll fЮJ\ЮЖIЮ осушеС7вление
рекуперзтивноrо 'CUР\ЮAi:НIIНl Прll '.:\.1 O l()П...l. "Щн::rе.IЯЮI' ВыражеНие....
"макс 10 - j'l1 щ",! иl \1, , . C Д"' ' J.,\)H1H :? RК/(III' фд). (10.79)
вaeт P°ioe;: и IП!:'lлсIIOJ"() 1 [}.JUI)I)$;ыllllя ':j'l! t 'h\H\.p3l"IIBHO"1 тор.\lожеШIJI ззканЧII-
. 11 II.M I:(' 1. 1,11'1 СU'Лf\tl\.-fl<)'t.[ "-;'РШIЮ\I}' \IЫКaiIJlЮ тэд через
цепь L4 Т/ (см. pJlc. 6 3Щ. r!О;l,i:ЫLIII!S 1- 1 1.0---:
рость. при КОТОРО)! преКраЩdеl\.:я (}Ц'II,1.1lliJf\ Р ::I; :' I t'Б О'I\'\lН\I МI'НllмальнУЮ СКО.
""Ol1 ; IA.I ( R.I ; Nоiчil .lN (11 kФ,з) (10.80)
Начиная с 3ТОН сtЮрОСТlI, ЗШiЧ('IIИ(' К()J"()РЩI ...'. . .
ной остановки эле.Кl'ромоБН.'11l ;".'"lt.'I\IРII'j('С1Ю> С'-\ 1 1 :I)I:] обl.dIIlЮ З 4 км/ч. 1I до пОЛ-
том накоротко тэд с 'М(7'ИЫIlСIII1t \I.:t.() II\..IЯ "O \1' mttilt "РОД<.l..'I>К3t'lСR I1plt 3ВМIПIУ
TOPMU3HЫ xapaKTeplfCT IКlI r ,\\ Ii реж,I\!' ."
тываем в l'аКОИ nOCJleдOBaTe.'lbHOCTH. I1'ЧI Быfj P I,) IftJ зrllшtt l l \, t-ор;о.ЮЖ{'Нltи р.аССЧll'
ТРОДВИr:ателя la.T =:: con t 11 соотвект \'1O е il Ы.Щ ЗНi.IЧ€ЩНI luрмозноrо тока эле к ,
определим по flО.78} СКОРОСТЬ ДВIfJКеlllt ;;. I {'М} M.lr)ltlTHO\l IIOTOKe Едlп д == солst
В \ I1 тор\юзное }'\:II.'ше
(I лJU I
р " ТАБ ДО.Т !{I1 ц 1 I ПВ J\tI} + u.;' G (10,80
ewая (10.78) и (10.81), IЮ"У'III'\! () п.r.
В д 1 l 'л I (!R '
ll: t lПSк 2пRи I[фд .ц.T д "7"" Ro Bn ) ] ,
v + ".а,лr. (10.82)
874
в 11роцессе расчета тормозных характерИС11lК В (v) по (10.82) неоБХОДII..Ю учи-
тывать ОС'р НII'..!€IШfl. указаННые в З.1l, а ТаКже УСЛОВИе Ид:, < итм), лБСcrlСIIИВ8.
IOщее УСТОIIЧИUУIO работу ИППН. Только При OM Условии СОJДаеrс"Я Пl:рио.дическое
иакоrlдешtе энерrJlII в "НДУКТНВIiОСТЯХ И ПОСо1едующая Отдач.n ее в ТАБ' ДЛительность
импуJlьса 'и JЮЛЖII,а быть доerаrочноii дnя на"Gпления энерrнн в К М\-jутирующем
KOltnelfC.3rope С К с целью н.аДе)j{lюrо запирания r.taBHoro ТИрнс-сора т 1 (см. рис. 6.30).
ЕСЛII L! режиме ТОР'lOжеIIНЯ и J1:1 стаиовится больше и ТАЕ . следует умеиьw ть
ТОК возбуждеНIIЯ тэд при то'" Ж<:: TOI\C ЯJ{Оря. Приинмая АИ.)j1!J\ 0,&5 и I Д.Т == 250 А.
соrлт:но (IO.79} и (10 80) И\lеем COO'fвeтC'fвeH1'IOVMa c:=' 63 K"UQ и tls.,:"R == 4 кы/ч.
В IIIHepD;iJl СIюростеи {JMaRc V!oJItII ТОрМDзUое УСИJIИе определяется выражеllНе\1
{lO 82}. ТОр\ЮЗtlаSJ характеристикв rэм для Q == о % предстаелеиа на рис. 10.17.
BM6cpe"l.i параметры некоторых 9ЛС'1Jентов ИППН. Определнм емкОсТь кощеи-
СВ1"ор8 qJltл rpa С ф На ВХОllе ИllПН (01. рис. 6.ЗО). Реш.nя (6.56) и (6_57) подучим
Сф == (lд/!1U тль макс)2 LТАь!1lТАБ )laKc/l п. (10.83)
Задаваясь !1UТАБмакс == З.5 В н принимая !11TAbmakc/l-:;. == 0,01 (СМ. 6.6).
IIMeeM для /п == 420 А
С ф (42012,5)' , 50 . 1O . 0,01 "" 14 . IO З Ф.
Тоrда соrЛасно (б.57) частота р<зботы фНJ1ЬТра
Iф (64 .50. 1O . 14. Ю . . o,o\) O.5 "" 1500 [ц.
На ОСНоВаНИИ rрафика {C'l. рНС. 6.19) наХОДИ\1 ). 0,5 fI и. == 1 А.Т ер Х
Х RТАБ/ЕТАБ ==420.0,08/100==0,34 Нижний преде.1 часТОТЫ КQММ)'ТЭUJIН [10
(6.70) А 123' [
100 .0,5 (1 0.5. 0,34)(1 0.5)/(0.2 . 200.10 . 420) о ц.
/".МИН 111 liCro ОБ с неGо.l'lЬШи'''\ временем выключе-
Использование Б ИППН СIJДQВЫХ б Р 1 b f == 200() [п. Так как f К . SШll <
IШЯ (t Flblк.rJ == 20 + 30 мкс) позволяет о еспе I [ и.макс
< fф < ' к МЗКС' ТО можно Прl!ИЯТЬ 1" == 1600 u.
Емкость ко!\щутирующеrо K<JH.1fIfCaTOp<l I U t
1 1 . ( иНЕ ."" -r по» ) 1 .
/ и . (.,. /
CK==2tublt\J1/;1,cPf\; TAbt.\IJI\ ';;'TM:aIi."- ц.ср.
. 4 'максималЫЮ:.t пУСКОВОМ токе ддя Q ==
55 t!аПряm ние 1 дБ пр' о' в. I :=; 630 макеи-
[Де и Т : В M I.I 150 То Н\ , Д.1Я Q ===' 100 i"O. д.у.маи.е
:=..:: 50 й, В. UТ.\Б .:."1К': О а l1nПН А.
маЛЫIыil l'ol{ r.'lаБrlOr PBT 1 lff'\1 .
nрlШII\l3Я и до] /;) . 2 6
r l " ( ' 20 ) 4б,7. 1O Ф.
С 50 . 1O 6 . 420/ 1 / 5,)' 4 630 420
к ( СМ Р ИС. б.ЗD}
резарЯ..:l.l-lоrо реактора ..
с 50 мкФ. ИНДУКТIIБНОС1Ь пе :!
берем K и ) ' ( 150+ ) 57.4.lr[H.
( UТЛВ мам;' ДO =" 50 . 10 6Зl) 420
[ д ==С К I S :1:MaKC I:L.': ' выбор их ТИПi:l моЖНО ВЫ :;:Ъ по
р счеТ napa"JeTpOB c11.'10nblX 1и:"сс.:;:g:ii н nO:1yJlpOBOllHHKODO!J 9декТР
оБЫЧll :Iot 6IeTO.1lfK<:I\I. прИ:-lеlfЯе."ы
СПИСОК СОкРАЩЕНИЙ
:\'1
\/1
'\1111
\IL!
'.\I\IJ
'\\1
,11T
.\1.\\
. тяrоRыIi aCHHXpOlltlbIii lюро-rКОЗЭМЫIУТЫЙ ДВllfатель;
<.тТОIIОМI-IЫi'1 IfIШСРТОР:
1втоIiомныIй IIнвертор 11311рЮКСIIИЯ;
:Шl0НО:\ШЫI U ' IIIIВС'рТОр ТОКд;
аIШУМУJlЯТОР1!ая батарея;
..\С1Illхронная маШllНа
,-ШШIР:Н упр:шлеllИЯ эдеl(ТРОПРIlВОДОМ Б тяrовом реЖltме 3.1С'I\:ТfЮМОА
UII.']Я;
1Пп рат упраПЛЕ'IIJIЯ ЭЛСI\:ТрОПрПВДООМ Б ТОрМОЗflOМ режиме элеl{ТРО-
м{)GIlЛЯ
.Jhl\)'МУЛЯТОрнзя ЭtlсрrОУСТ21lОвка;
блок СУММIlРОВЗН1IЯ;
батарея ТОПЛIIВНЫХ элементов;
ВЫrlРЯМIIТС,1Ь:
возБУДJlтель rCHepaTopa ПОСТОЯl:IНоrо тока;
вентJlльныl'l ДВllrЭтель;
выпрямительный мост;
нсуправляемый ВЫПРЯМИТС.'iL,
BCI-JТIIЛьИЫЙ преобраЗОВ8ТСЛЬ;
внбраЦIIОННЫIJ реrулятор;
БозБУДlI'rель СlIихронноrо rеиератора;
управляемый выпрямитель;
внутризаводской электромобиль;
электромашинныil [енератор;
rеиератор постояиноrо тока;
rазотурбннный ДВllrатель
rОрОДСIЮЙ электромобиль;
элек.ТРОДВllrатель
ДБиrатель BIIYTpeHHero сrорання;
дпнамическое звено;
Дl1зель;
датчик МОЩНОСТJI
датчик напряжения;
датчик маrнитноrо потока;
тяrовый ДВl1rатель постоянноrо тока;
датчш{ скорости ДВ1Iжения электромобlIЛЯ;
= : : : : ной составляюшей асинхронноrо двнrателя. работаюшнй
D тяrовом режиме элеRтромобиля;
дат'шк активноЙ составляющеЙ тока асинхронной машииы. работаю.
щей D режпме 9лектрическоrо торможения электромобиля;
датчик уrЛОБОЙ С(ЮРОСТII;
ДЗтЧик уrловой скорости ДБиrателя BHYTpeHHcro сrорання;
деЛIlтель частоты;
задающий reHepaTop частоты;
.задающий [енератор частоты скольжеНIlЯ;
задатчнк интенсивности;
зарядный мост инвертора;
звено ВЫДеления макснмальноrо Сllfнала;
звено оrраfllIчеНIIЯ скорости;
зВено оrраНllчения скорости в ТОРМозном режнм.е электромобиля;
.\: ) '
J'C
Ы-Э
в
Br
вд
Ю'I
ВН
ВП
вр
Bcr
ву
ВЭМ
r
rпт
[тд
rЭМ
Д
двс
ДЗ
Дll3
ДМ
ДН
дп
дпт
дсд
дт
т,
цт,
ДУС
цус д
Д4
Зr
зr..
ЭВ
ЗМ
ЭМе
ЗОе
зоет
expert22 для httD://rutracker.ora
379
ЭР']
ЭТО
зтэм
И
'Ы
Ю\
IШПН
ПРН
К
К.,
Kftl
кт
КШ
КЭМ
КЭ '
ДК
М
М3
МИН
МС
МУ
нпч
ОБ
ОБ
ОББ
ОБr
ОБ Н
ОБП
03
ОМ
ООС
ЗIК'f/(! реВt:'рСJfрОВ':НШЯ ДВJIжеНIIЯ;
звено ТOIювоil отсечки;
зем.'JероАRо,транспорт"ыli з.'lЕ'l<Тромобll,'Ih;
ИНВертор;
JшеРЦIf(){fНЫЙ 8t<К)'I\I}ЛfiТОр;
IПIDСр7ОРI"ЫИ МОСТ; IIСПО.'lНlIтеЛЫIЫП "J('X<:JI'I!.M;
liМПУЛЬСJШЙ преоGразователь ПОСТОfl!1lюrо IlаnрЯЖСНlIЯ;
IIС7QЧ"НJIК perj".-1Jrруемоrо н,зПРЯЖСЮIЯ;
контактор;
ведущее колесо э/текrромобrм'я;
КОl>rМУТlIр}'ЮЩIIЙ мост IIH8cpropa;
контро,'и1ер торМОЗНОЙ;
контактор Ш}'НТIIР}'ЮШllil
карьерный элсктромоБJIЛЬ;
комБIШЛрОВ8НIfЗ'l' 3IrcptG)'craIlOBI\&1;
лннеi1ный I\ОIпактор;
элеКJродвпrатель nОСТОЯltIJоtо тока;
МУЛЬТJIВllбратор З;\lдержки;
зВеНо выде 'lеIШЯ МllНllмзлыюrо СrlrшJ.1Ш;
межкоитурная связь;
m-зrНllтныii }'СIIЛПтель;
пр('обр.3зователь частоrьt с непосреДСТВ€'8ноii СВЯЗЬЮ;
блокирующая обмотка }'праВЛСНIIЯ МiЗrнrПl10rо усилителя;
обмотка возб)"ждеЮfЯ;
....... обмотка возбуждеШIЯ БозБУ..'llпе.'lЯ;
= g: : : : I еО: :;IЯ;
....... оБМОТJ\а ПОС.'l('доваТt"!JЬНОro Боз(Jvждеlнrя:
задающая об"fOтка упр.аялеНIIЯ ;tзrН(IТliоrо УСJIЛllтеля;
обраfllЫЙ Мост IfHBepTopa;
о(iмоп\з nнеШПt"'11 ПО.'l()ЖIIТ{'.'lЫЮД обратноii связи MarHlITHoro YCHJlII.
те.'IЯ;
упраВ.'1яющая (11)\1011>:1 "IJrJlJJТJJorO }'СlJлuтеля;
Opr3l-1 упраВ.lt'НIIЯ з.1Е'l\тршюБИ.'I€М;
Мt>ХЗfllfЧt"('I\QЯ псрСД8ЧВ: l1еРСF..'Iючаюшее устройство;
перс}{шочзте,'IЬ CXOlbl СQСi!,ТIН("fIIШ Щ\l\У'-I}'.'lЯТОрОВ;
ПрJIБО!l, В("ДУШIIХ Н-О:Н:С Эl\.'ктr-u\ruБП,1Я:
перCl-:.'1юч-ате.1Ь JL':\з.I II'IС'С'I\(lЙ П('Рt.' ::J'l=I:
леДЗJ1Ь ЛОД Ч" ТОП.Шва Дfшrэ Т '.lЮ ы;}.rреlшеrо crораЮfЯ;
пеДЭ,'1Ь ТОрМОi!\t"FШЯ;
прJIВОД 7f'ХНО:lОпr (,СJЮ!r) \/('X[tJllfJ\I,;'",.
предварпте.'IЬНЫIUI }Cfl.1'II,f'.ll,;
педаль хода;
преобраЭClваТf'ЛЬ частоты;
преобрвзовзтс-ль IcaCT01bl с явно ВtJlр.э.Жt'tJНЫМ зВеном постоянноrо
тока;
реле:
реrуля'Тор тока НQзбуждеllJfS1 возбуднтсля;
реryЛЯ10р тока возБУЖliеИJiЯ rellepaTopa:
реrулятор ("e epaTopa:
реrулятор 'Тяrовоrо ЭJlеКТрОДВllrателя;
реryлятор д8Иrате 'IЯ ВН}/Треl:lиеrо сrОрВIIНЯ;
реrу..'IЯТОр наrрузки;
реryЛflТОр приводз ведушнх колес;
реryлятор привода технолоrиqескоrо меХ3Rнзма;
реrуnятор CIIHxpOHHoro reиерзтора;
реryлнтор тепловоrо 481trэ-теля;
реверсор :хода;
реryЛЯ70р ЭJiерrОУС'Т8НОВКИ;
система аВТОМ8тическоrо реrУЛИРОВ8НIIЯ;
синхронный rеНерзrор;
е:оrласующее звено:
O ,
ОУ;!
Л
ЛАВ
ПБК
ПЛ
ПЛТ
ЛТ
ЛТМ
ЛУ
ЛХ
пч
пчлт
Р
РВ8
P8r
pr
РД
РД8С
РНт
РП
РЛТМ
pcr
РТД
РХ
РЭV
САР
cr
сз
C:iV
Сп
Ст
СТПЭ
СУ
0'11
отч
ФПДJJ
= : 1 n узел:
С1.абllлltзатор наПРящения'
= :: ';S:pOaBBo;:" IBona 'элеКТРоМобиля;
снетеМа УПраВлеlll1J{' II1JВepTopOM.
: управления преобр1!ЗОВ<lтел(>м частоты с непосредстuеииоА.
CYMM1-lТОр Частот'
суммирующий э еМент'
1' l'Oвая а. кумуляторн я батарея'
перви1щыli тепловой ДВИrатеllЬ' '
тормозной КЩlтаК'roр '
трансформатор ПОСТОЯНИОrо flапряжеllИЯ'
трансформатор ПОС'IоЯ\Шоrо тОка. '
ТОРМОзНой резистор: '
трансформатор;
ТОПЛИВJiЫЙ ЭЛемент'
Тяrовый элеКТРОДВl rатепь'
'l'яrовая электрическая ма ШН<:i'
теплоэлектричеСК1IН преобразов'атепь'
70ПЛИВI18Я энерrоустаНОВка- .
УСИJ1ите.'1Ь '
УСТРО СТБо задержки времеии
= ь TBO нскусствеНIЮЙ Iюммуташш;
ФУНКl..\.lIональиыi! ПреобраЗО8атеJlЬ;
функцнона.'1ьно преобраЗ0вателыfOt" звено, обеспечивающее формиро
ваlIИе требуемой зависимости тока в функции ЧастотЫ для СистеМы с
обратноli связью по току асинхронных ЭлеКТроцвиrателей 8 тяrО80М
режиме;
ФУНКl..\.ионально преобразовательное звено, осущеСТБляюшее операц.I1Ю
деления;
функционапьно преобраЗ0вательное звено, осушеСТВ.'1яюшее операцпю
перемиожения двух величин;
ФУНКЦ1l0нздъно преобра:ювательное звено, формируюшее требуемую
зависимость тока возбуждения электродвиrателя пОСТQяниоrо ТОКа 8
тормозном режиме; ФУНКl..\.ионально лреобразовательное звено, обе
сnечиваюшее формирование требуемоЙ заВИClIМОСТИ тока в функции
частоты ДЛИ CllcTeMbl с обратной связью по току асинхрониых ЭJ1ек
ТрОДВIIrа7елеи в тормозном режнме;
Функционапьно-преобразоватеJ1ьное звено, обеспечиваюшее работу
ДВllrателя BHYTpeHHero сrОрЗI!НЯ в соответствии с характеристикой
наибольшей зкоНОМIIЧНОСТИ;
функционаЛJ:,но преобразовательное звено, осушествляюшее опера
Ф II : е : ;: :ь ": ено, обеспечивающее требуемую
заВНсиМОСТЬ параметра аБСОJ1ютноrо скольженИЯ от частоты асинхрон'
801'0 электродвиrателя в тяrовом режиме;
функцнонально лреобразовате.'1Ьное звено. формнруюшее требуемую
зависимость параf.1етра абсолютноrо скольжениЯ от частоТЫ асиНХРОН-
Horo ЭJ1еКТРОДВlfтателя в тормозном режнме б
функционально преобразоватеJ1ьное звено, формирующее тре уемую
за8ИСИМОСТЬ тока возбуждеНIIЯ электродвиrзтеля постовнноrО тока
в тяrовом режиме;
часТотиЫЙ дискриминатор;
частотпо-импульси.ое реrупирование;
широтно импульсиая модуляция;
Шllротно.импульсное реrУЛllрование;
шнротно чаСТОjное реlулирование;
электромобиль ПОВЫШеННОЙ проходнмОСТИ;
........ энсрrоустановка
СЧ
СЭ
ТЛБ
ТД
ТК
ТПН
ТПТ
ТР
Тр
ТЭ
ТЭД
ТЭМ
ТЭП
ТЭУ
У
УЗд
УИК
Ф
ФП
ФП д
ФП"
ФП.
ФП,
ФП.
ФП.
ФП.s т
ФП Ф
ЧД
ЧИР
IlJИМ
IlJИР
IlJЧР
ЭМПП
ЭУ _
....
.>"
Uloflf'\D-'Iа......-
Предислов"f'
Введение ..... I(; ОI\l.об.ИЛ '1 'н ." llc e'r.!a:s Я ОБО;О ПРН80да
r_ j l . О :::Н:Р I::аки характеризуЮЩJrе элеКТ Р О1\lOБНJIЬ. r r 1i Te l
1 2 : : B =:t X л к р"о1t;Обl( еЙ . : : : : '. . . . . . . .
l.з Основные типы энерrоустановок 1. ПРlJваДОБ веДУЩIIХ колес
1 4 Обобшениые структуры СТПЭ ....... ...
1:5: Схемы подключения припадав вrд их J{ОЛ. С к энерrОУСТ3f-lOвкам
1.6. ПредПОСЫЛКl1 реализаuии заДаннОИ тяrОВOII характеристики электро-
мобllЛЯ ... .............. ....
1.7. Зависимости между вхоnныII п выходными параметраМII СИЛОВЫХ ar-
реrатоВсТПэ....... ........... -.
I.В. Особенности соrласования параметров п характерИСТIIК arperaTOB СП-
лавай цепи в СТПЭ с вентиЛьнЫМИ преобр8ЗОn8телЯМII .. ..-
rлввв 2. Характеристики энерrоустаНОRОК электромобилей .
2.1. Основные свойства энерrОУСТ8НОВОК
2.2. Топливные энерrо)'стаНОВfШ
2.3. Аккумуляторные 3Hepro}'C T aHOBКI'
2.4. Комбинированные 3HeprOYCTaHOBKH
2.5. ЭнерrетичеСКllе и МDщностl-tые параметры 'Э'нерrоуствиовок
rлава 3. ТЯl"овые электрические ltl8ШI1НЫ ПОСТОЯННОI"О ТоКа ...
3.1. ОсобеНllOСтИ выбора основНЫХ Пt:lраметров тяrО8ЫХ элеКТРllчески,Х Ма-
ЩИН rЮС70яшюrо тока . . .
t 3.2. Расчет эдектро..fаrнитных tlзrр}'зок 11 кпд электрических маШИН пре
делЬНОЙ МОЩliОСТIj ...... ..............
3.3. Совместный расчет ..шссоrаc'iаритIiыx н энерrетических ПОК8эателей
Тяrовых 9.'IеКТрllчесtшх машин постоянноrо тока .. . . . . . .
З.4. Задачи реrулнровзtlllЯ тяrовь1Х злеКТРОДвиr:пелей ПостОЯ:lшоrо тока
З.5. Управлеиие напряжение" 11 '13rItитны\! '!ОТОКО', . .. . .
З.б. Оrраничения по Условиям I10ЗНИКНовения KpyroBoro оrнЯ 11 УСЛОВИЯМ
I{оммутации . .. .......
9 3_7_ Расчет предельных характеристик э.чеКТРОДВllr:пеJlеii постояиноr"
3.8. P :eт 'ч;с;ич'н х. х рактерист к 9. ектро внrатеJJ Й . пос ояи оrо' T
3.9. Расчет характерИСТJJК rенерзторов пастояниоrо тока
i 3.10. Управление тяrовыми Э.1l; ктрпческими машинами ПОСТОЯFlноrо тока
помииимумупоreрь .... ......... ... 102
S 3.11 МШ1IиНы ПОСТОЯННОrОТОКа в режиме электрическоrо торможения элек-
тромобиля ........
rлзва 4. ТИJ'OВliе аСИНХРОнные 8JIеКТ д и а;елн' . .
, 4.1. Вариаиты чаСТОТНОrо управления ТЯrовым .аС 'Н.ХРО Н lМ-И . з е тrю:
Двиrателями _'"
4.2. Реrупирование параметр tko mH r к ль е lJ . . . . .
t 4.3. 3ависимоети изменения напряжения и параметра а6солютноrо сколь.
жеипя........
I 4.4. Раuиональиое реryпиров н е' тяr в.:rх и хро.н ы л Ктр д и ателей
f 4.5. Расчет IIlЗСТИЧНЬi'Х .характеристик ................
Стр.
3
3
8
8
12
23
зо
38
41
43
48
51
51
53
56
60
62
68
68
74
83
84
86
86
90
93
100
112
120
120
125
126
\34
137
112
expert22 для http://rutracker.ora
4.6. ::Т;:I : ;ЮЭ : С I r ::: } ЮЩИХ пнтающеro напряжения 118 Xa Стр.
4.7. ::: аС=;i:.fт : :::КТРОД8иrате и 8 Р@Ж.име з.'1.ектрическ rо тор. 138
4.8. ВI-Iутреииие параметры тяrовы а и'мхр нн' .. .'. . . . 1-\3
rлаВ8 5 ТяrО8ыr С"нхронные I"енераторы ... ы.х электродвиrате.'1ей . " 151
5.1. Особенностн расчета парамеТРОБ и характе и' . . . . . . . . . '. 155
ТорОВ 13 системах тяrО80rо I1рН80да элеКТРО О :АСННХРОННЫХ reMepa-
5.2. :; :Hna и KOHCT YK711BHOro ИСПолнения ТИrовых .си.нхронных reHe. 155
5.3. Векторная диаrРамМа эдс 'мдс тяrовы.х СИ . '. 158
5.4. Связь Быходныx пара метров тяrовых СИНХРОННbJ=Х ННЫХ rенераТОрОБ 159
\1еТраМИ преобраЗОВ8ТeJlЬНОЙ 1Iзrрузки '., нераТОрО8 С пара
5.5. Емкостная компенсация при работе СИflХронноrо rеи .'. 161
раЗО8ательиую наrрузку . ратора На преоб-
5.6. Метод rасчета характеристик сннхроин r [е"нератора ри зада оА 167
тяrОВQil характеРИСТIII<е электромобиля . 169
5.7. Внутренние параметры тяrовых синхронных [' p TOP B . 175
rлава 6 B:: :;:ы.e .п r бр.аз.ов.атели в Системах ТЯ(,ОВОI"О прмвоаа ЭJlех]'
6.1. ТребоваН11Я. предъявляемы"с e T п H р обр з в т м' .. "
6.2. Классификацня ве"тнльных преобраЗОВ8телей. " . . . 182
6.3. Сравннтельная oucl1Ka схем ВСНТИЛЫlbrХ преобраЗОВателеli. . 1В5
6.4. ПреобразоваТeJJlI частОТы со звеном постоянноrотока 193
6.5. ПреоБРЗЗОВЗТeJJН частO'IЫ с непосредствеиROН связью' . . 199
6.6. Импульсные преобразоваТeJJН пОетояиноrо напряжеНIJЯ ....... 210
rлзвв 7 Оптимальный выбор параметров силовЫХ arpel"aTOB систем ТЯI"ОВОro
прИВОJl.а 3J1ектромобилей ........ ........... 235
7.]. Основные положения кОмппексноrо метода ОППIМИзаWt . . 235
7.2. Вывод соотношений между параМетрами тяrовых элсктрических машин 239
7.3. Параметрическне зависимости вентильных преооразователей 248
7.4. Комплексный анализ параметрических заВИСИмостеrt . . 257
7.5. Оптимальный выбор параметров тяrовоrО сиповorо ЭJlеКlрооООрудова.
ИИЯ с помошью ЭВМ. 266
fлава Системы авт.оматичеСl(оrо реrулировзния СТПЭ ..... . . . .. 270
B.I. Требования предъявляемые к системам аВТО lатическоrо реrулирования 270
В.2. Реrулирование уrловой скорости элеКТРОД!l rателей постояиноrо ТОКа 271
В.з. Прямая цепь передачи упрввляющеrо воздеистВIIЯ 11 СТNЭ С всинхрон. 274
ными электродвиrателями ..... ... . . . . .
8.4. Контуры реrУЛИРОIlЗНИЯ 1jacтoты тяrОIlЫХ асинхроннЫХ 9JI.е тр.одви.rа.rе 295
.'ей............. ..' 300
8.5. Контуры ретулирования тенератора пОСТОЯJlноrо тока .305
В 6 Контуры реrулироваflИЯ синхроннorо reHepaтopa .........
В:7: Прlfниипы работы и структурные схемЫ некоторых C CTeM автома иqе: 318
CKoro реrулиров<:шия тяrовоrо привода электромоБИле у ирования
8.В. Особенности выплнеиияя систем аВтОматическоrо ре.. п. .'. 327
. СТПЭ. .. . а ей KT .., 329
fлава 9. Системы TJZrOBoro привоаа некотоРЫХ МО т омооиля БелА3..s49 . . . 329
9.1. Система тяrовоrО привода карьериоrоэле К OIIЮбllлеii М..в5. /УИОО 11
9.2. CllcTeMa ТЯrоВОro прИВОJl8 KapbepHblJi' 9JI ..' . . 335
M.120 . . .. ...... ':'ектro",юБ ИJIЯ М.200 ..' З4З
9.3. Система ТЯI'овоrо ПрJIВОllВ Kapьe : 9Лектро оБИЛR ЭМ-0466 ." 348
9.4. Система TRroBoro привода ropon тяrовоro привода 9ЛeктpoмoбнмlI 350
f.лава 10. Примеры проеl(тирования систем о эдектромоб иля Бe.nА3.549 . . . З5О
10.1. Система тяroвоrо привода карьер: orо тока для 9JIеJ\ТрОМобнл и ПО- зб9
10.2. Система тяrовоr.о приводв перем " . . . . .. .... 272
ВЫ1llеин.оi1 ПрОХОДИМОС 11l . . .u: . K ro лектромоБИЛR ЭМ.О46б ..' 316
10.3. Система тяroвоro прнвода r.opo . . . . . . . . . . . . . . з17
Литература . . . : : : . . . . . . . . . .
Лредметиыit указатель >..
expert22 для http://rutracker.ora