Академик К. Н. Шенфер
ДИНАМОМАШИНЫ И ДВИГАТЕЛИ
ПОСТОЯННОГО ТОКА
*** 1937 ***
|
ФPAГMEHT КНИГИ (...) РЕКУПЕРАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ТЯГЕ НА ПОСТОЯННОМ ТОКЕ
§ 175. Введение. Ввиду значительного развития электрических железных дорог дальнего следования, работающих на постоянном токе высокого напряжения, вопросы рекуперации электрической энергии на этом роде тока начинают в настоящее время приобретать большую актуальность. Как известно, возвращение неиспользованной энергии электровоза при ходе под уклон обратно в сеть (рекуперация) наиболее просто могло бы быть осуществлено, если бы в качестве тяговых двигателей были бы применены двигатели шунтового возбуждения. Однако в настоящее время, как известно, для целей тяги почти исключительно применяются двигатели последовательного возбуждения, обладающие лучшими тяговыми характеристиками. В случае тяговых двигателей последовательного возбуждения схемы рекуперации получаются значительно сложнее, так как при этих условиях в момент рекуперации приходится изменять возбуждение двигателей, применяя вместо сериесного шунтовое или независимое и питая обмотки двигателей в этот момент от батареи или какого-нибудь генератора постоянного тока. Наибольшие трудности, которые приходится преодолевать при этом, связаны с теми „толчками тока“ при рекуперации, которые могут возникнуть при колебаниях напряжения сети. § 176. Условия устойчивости при электрическом торможении. Одно из основных условий, которым должна удовлетворять всякая система электрического торможения, — это устойчивость системы; последняя требует, чтобы электрическое торможение автоматически возрастало при возрастании скорости вагона. При двигателях последовательного возбуждения возможен только один вид электрического торможения — реостатный; полезное торможение с отдачей энергии обратно в сеть при сериесном возбуждении возможно только при весьма повышенном токе, близком к току короткого замыкания. На фиг. 378 показана схема генератора последовательного возбуждения, питающего током сопротивление г. Кривая изменения напряжения генератора U в функции тока для этого случая показана на фиг. 380. На этой же фигуре дана кривая э. д. с Е, отличающаяся от U на величину падения. Если включить сересный генератор на сеть согласно фиг. 39, то явление, происходящее в таком генераторе, можно изучить при помощи фиг. 381. Двигатели последовательного возбуждения Должны быть присоединены таким образом, чтобы они могли работать в качестве генераторов шунтового или независимого возбуждения. § 177. Классификация рекуперативные схем. Все известные до сих пор системы рекуперации электрической энергии на постоянном токе в зависимости от характера возбуждения могут быть разделены на следующие три класса: 1) возбуждение от специального возбудителя или батареи (так называемое „постороннее возбуждение"); 2) возбуждение от тягового двигателя, превращаемого в момент торможения в генератор возбуждения (так называемое „собственное возбуждение"); 3) самовозбуждение. При создании рекуперативных схем представляется несколько вариантов в зависимости от способа включения в схему возбудителя; последний может быть приключен таким образом, что ток возбудителя 1Ь будет равен: ... § 178. Соединение № 1 (Ib — 1а--1е). На фиг. 383 показана схема № 1. Она применяется на электровозах американской железнодорожной линии, причем число тяговых двигателей, применяемых в этих электровозах, равно шести, а не четырем, как для простоты изображено на фиг. 383 (и на всех других схемах, описываемых здесь). Ток возбуждения 1Ь здесь получается от особой вспомогательной машины генератора В, имеющего обмотку N независимого возбуждения. Генератор В имеет, кроме того, еще противо-компаундную обмотку S, питаемую главным током. Возбудитель В обычно приводится во вращение от оси электровоза или небольшим шунтовым двигателем. Противокомпаундная обмотка5 возбудителя имеет своим назначением смягчение толчков тока при торможении и при колебании напряжения в троллейном проводе: в момент падения напряжения в сети в первое мгновение возрастает ток 1а в якорях тяговых машин, а следовательно, и в противокомпаундной обмотке возбудителя В, что влечет за собой уменьшение э. д. с. возбудителя и в последующий момент — соответственное уменьшение тока 1а в якорях. Ток возбудителя 1Ь, как видно из фиг. 383 (см. узловую точку 3), здесь должен быть равен сумме якорного тока 1а и тока 1Ь в электромагнитах возбуждения: 1ь —1а--1е. При работе машин в качестве двигателей схема фиг. 383 должна быть переключена. На фиг. 384 показана такая переключенная рабочая схема. Переход с рекуперативной (фиг. 383) на рабочую схему (фиг. 384) здесь происходит путем выключения возбудителя В простым размыканием рубильника R. ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ Автоматический выключатель 191 — пуск 257, 291 Автоматическое пусковое приспособление 256 ослабление магнитного поля 133 Аккумулятор кинетической энергии 292 Аккумуляторная батарея 191 Ампервитки добавочного полюса 122 полюсов 57 — реакции якоря 44 — якоря 73 Аппарат Эпштейна 318 Асбест 336 Асинхронный двигатель 294 Барабанная петлевая обмотка 23 Безыскровая зона 141, 142 «Брызгающие» искры 91 Бумажные машины 287 Бустер 187 Быстродействующий выключатель цепи якоря 229 Быстроходные машины 227, 333 Величина воздушного зазора 60, 363 — индуктированной э. д. с. 57 — коэфициента магнитного рассеяния 128 — линейной нагрузки 374 — магнитной индукции 373 — магнитного потока возбуждения 261 — частичных шагов 26 Вентиляционные потери 332 — системы 343 Верхняя граница искрения 141 Вихревые потери 314 Влияние выключения внешней нагрузки 180 — полярности щеток 231 —- числа полюсов на размеры машины 376 Возбуждение по Зенгелю 165 Сейерсу 165 Воздушный зазор 46 Возрастание скорости 254 Волновая обмотка 22 j Волокнистые материалы 336 Вольтова дуга 92 Вольтодобавочная машина 290, 187 I Внешняя характеристика 169, 172, 174, 175, 177 Внутренняя ахрактеристика 169 Высоковольтные машины 223 Высшие гармонические кривой реактивного напряжения 130 Гистерезис 315 Гладкий якорь без пазов 225 Графитно-угольные щетки 322 Данные электрометров 358 «Двигатель-регулятор» 221 Дейонизация газов 235 Действительная индукция 62, 64 Делительная машина 196 Демпфер 105 Демпферная машина 282 -Демпфирование зубцового потока 131 Деформация кривой магнитного поля 76 Джоулево тепло 321 Джоулевы потери 314 Диаметральная обмотка 27 Динамное железо 317 Динамомашина 14 — Гефнер-Альтнека 17 — Грамма 16 Диференциальнсю включение обмоток 186 Добавочный ток 232 — — коммутации 87, 116 Дополнительные полюса 156, 19 — коммутационные токи 489 Дополнительный полюс 357 Допускаемая величина напряжения между пластинами 107 Железо якоря 18, 349 Зависимость скорости двигателя от нагрузки 257 Заводский способ изображения обмоток 44 Закон Ленца 48 Закрытый двигатель с воздушным охладителем 345 ----------охлаждаемой станиной 345 Замедленная коммутация 95, 133, 139, 141, 151 Защита изоляции обмотки от перенапряжения 226 Защитная самоиндукция 226 Зубцовое деление 38, 60 Зубцовый шаг 37 Изменение магнитного сопротивления 275 — направления вращения 245 — напряжения на коллекторе 125 — потока возбуждения 275, 276 Индуктированная э. д. с. 13 Искажение магнитного поля 75 Искрение на коллекторе 91 Использование активного материала машины 19 Исправление внешней характеристики аккумуляторной батареи 187 Каркас катушки 357 Катодное пятно 230 Катушки главного полюс& 357 Качание машины 182 Классификация щеток по ОСТ 324 Клеммовая доска 254 Критическое сопротивление шунта 174 Колебание тока 268 — числа оборотов 268 Коллектор 14, 352 Коллекторная пластина 352 Коллекторное деление 17, 82 Коллекторный шаг 24 Кольцевая обмотка 22 Коммутационная зона 140 Коммутационный пояс 27, 103 Компаундное возбуждение 164 Компаундные двигатели 241 — генераторы 192 Компенсационные обмотки 19 Компенсация реактивного напряжения 93 Конденсатор 282, 283 Конструктивная длина якоря 362 Конструкция двойных полюсов 200 Контактное сопротивление щеток 42 Контактные кольца 13 Короткие замыкания 231 Короткозамкнутые секции 28 Коэрцитивная сила 265 коэфициент взаимной индукции 98, 103 — заполнения паза высоковольтной машины 240 — изоляции 61 — Картера 60 — магнитного перекрытия 58, 368 — — рассеяния 66 — дополнительных полюсов 129 — магнитной проводимости 109 — рассеяния 335 — самоиндукции 86, 94 — трения щеток 325 Кривая ампервитков реакции якоря 76 — изменения напряжения сериесге-нератора 300 — распределения индукции в зазоре 55 потенциала по коллектору 144 — реактивного напряжения 99 — тока в демпферной обмотке 131 Кривые для определения индукции 65 — зависимости падения напряжения в функции плотности тока 148 — магнитной индукции 78, 119 — магнитной индукции в зазоре 121 — намагничивания 59 — падения напряжения 149 — подпитки 140 — распределения магнитной индукции 59 — реактивного напряжения 147 — удельных сопротивлений 148 «Круговой огонь» 224 Крутящий момент 244, 246, 247, 261 Легированное железо 317 Левый ход обмотки 29 Линейная нагрузка якоря 74 «Лягушачья» обмотка 52 Магнитная индукция 61, 66, 55 в зазоре 133 -------------под дополнительными йолюсами 123 — — коммутирующего поля 118 — проводимость 66 — — паза 111 — цепь 58 Магнитное насыщение машины 166 дополнительных полюсов 124 — поле якоря 73 Магнитные насыщения 61 — — в зубцах 328 «Магнитный мост» 194 Магнитный поток в машина Розенберга 210 — — рассеяния 65 Магнитодвижущая сила 110 Максимальная величина магнитной индукции под дополнительным полюсом 135 — разность потенциалов между пластинами 107 Максимальное реле 255, 256 — сечение зубца 61 Максимальный перегрев 335 Марки щеток по ОСТ 324 «Маховичные» преобразователи Ильгнера 298 Машина Гайфильда 187 — Доливо-Добровольского 200 — для питания трехпровод ной сети 199 освещения поездов 203 — — прожекторов 203 — — электросварки 203, 206, 207, 208 — Розенберга 210, 215, 216 — с двумя коллекторами 199 — со смещенными щетками 218, 219 Машинная постоянная 377 — — в функции диаметра машины 380 — — — — мощности машины 378 Мертвые провода 38 Металлоугольные щетки 323 Метод разрезной щетки (Шенфер) 125 — Симпсона 63 — Спрэга 276 Механическая крепость обмотки 240 Механические потери 314 Миканит спрессованный 239 Миканитовая изоляция 240 Минимальное реле 255, 256 — сечение зубца 61 Многократная кольцевая обмотка 31 Многократно-замкнутая обмотка 26 Многократные параллельные обмотки 29 Мостик Уитстона 220, 285 Мягкие щетки 324 Набегающий край щетки 152 Нагрузочная характеристика 167, 168 Нажимное кольцо 350 Напряжение между краями щетки 137 — на коллекторе бустера 188 щетках бустера 188 Натуральный шелк 336 Нахождение числа витков последовательной обмотки компаунд-генератора 176 Нейтральная зона 17, 41, 55 Несимметричность магнитной системы 46 Неукомпенсированная э. д. с. 228 28 к. И. Шенфер 1017 Нижняя граница искрения 141 Нумерация проводов 36 Обмогки с добавочным сопротивлением 117 Образование вольтовой дуги 228 Объем охлаждающего воздуха 342 Однократно-замкнутая обмотка 26 Окружная скорость коллектора 231 Омическое сопротивление якоря 167 Определение диаметра машины 367 Определение числа витков обмотки последовательного возбуждения 176 Опытная схема снятия характеристики холостого хода 166 Опытное определение ампервитков реакции якоря 166 Ослабление магнитной индукции 79 — магнитного потока 252 Основное уравнение машины 364 Отрицательный потенциал 230 Падение напряжения в щеточном контакте 137 Пазовые шаги 54 Пазовый демпфер 131 — — Дрейфуса 131 — поток секции 108 — — рассеяния 110 — шаг 39 Паразитные токи 316 Параллельная обмотка 27 — работа генератора с аккумуляторной батареей 191 — — машин 181, 186, 187 Параллельные цепи якоря 28 Перегородки для защиты от «кругового огня» 233 Перегрев машины 337 — охлаждающего воздуха 342 Перемагничивание жШезного цилиндра 314 Переходное падение напряжения 325 Петлевая обмотка 22 Плотность тока 325 Повышение скорости 228 — числа витков 228 Полезное торможение 278 Политура на коллекторе 149 Половинное напряжение 201 Полюс 355 — рассеяния 193 — утечки 193 Полюсное деление 26, 55 Поперечное поле 80 Последовательная обмотка 36.42 Последовательно-параллельные обмотки 32, 34 Постоянная времени 335, 336 433 Построение внешней характеристики шунтового генератора 205 — характеристики скорости 263 Потенциальная диаграмма под щеткой 137 — — при холостом ходе 143 на коллекторе 143, 144 Потенциальный шаг 49 Потенциометрический способ 271,273 Потери в железе 317 меди 320 — на гистеризис 81, 315 токи Фуко 81 — от йеремагничивания 314 Поток утечки 66, 67, 68, 193 Правило правой руки 13, 244 — левой руки 241, 245 Правый ход обмотки 29 Предел для реактивного напряжения 119 Предохранительные щиты 237 Приведенная длина 69 Проводниковое деление 24 Продольные ампервитки 80 Противоаккумуляторное возбуждение 214 Противодействующая э. д. с. 249, 250 Пусковая схема компаунд-двигателя 252 сериесного двигателя 251 Пути магнитных линий 58 Пятипроводная система 273 Разгрузка двигателя 263 Размагничивающее действие продольного и поперечного поля якоря 169 Разнос двигателя 264 — машины 193 Разность магнитных потенциалов 66 — потенциалов 17, 28, 143, 224, 234 «Раскаленный» катод 229 Распределение температуры внутри катушки 334, 337 Расчетная длина 361, 362 — ширина полюсной дуги 361 Реактивное напряжение 98, 226 Реактивный треугольник 166 Реакция якоря 73 Реверсирование двигателей 246 Регулирование скорости 255, 269,272 Регулировка магнитного сопротивления полюсов 212 - нагрузок отдельных машин 178 Регулировочная характеристика 171 Регулирующий реостат 290 «Регулятор потребления тока» 258 Результирующий шаг обмотки 24, 25 Рекуперация 299 Реостатное торможение 278, 279 Ручная обмотка 36 Самовозбуждение 311, 173, Самоиндукция обмотки якоря 48 Сбегающий край щетки 127, 152 Сварочная машина Розенберга 211 Секция обмотки 23, 351 Сервомотор 294 Сердечник полюса 355 Сериесные генераторы 178 — двигатели 241 — машины 301 Сечение провода 320 Скорость изменения тока 296 Слоистые медно-угольные щетки 117 Слюда 336 Слюдяная изоляция 352 Смещение щеток на коллекторе 275 Собирательные кольца 159 Сорта гцеток 323 Средняя длина полувитка 320 — силовая линия потока 67 Станина 356 Стержневая обмотка 23 Ступенчатая кривая реактивного напряжения 227 — петлевая обмотка 46 Схема Акермана 221 — Ильгнера 293 — Леонарда 289, 296 — пуска шунтового генератора 251 — сериесного генератора 299 — Тальмайера 292, 293 — шунтового генератора 175, 163 Твердые щетки 324 Температура катода 229 — нагрева машины 338 — перегрева 335 Теоретическая индукция 62, 64 Ток возбуждения бустера 188 Токи короткозамкнутой секции 87 — прямолинейной коммутации 87 — размыкания 92 «Токи обрыва» 135 — Фуко 128, 316, 327 — короткого замыкания 250 Толчки тока 228, 281, 299 Толчкообразные изменения нагрузки 229 Торможение обратным током 280, 281 Точки равного потенциала 47 Трение в подшипниках 314, 330 — щеток о коллектор 332 ! Третья щетка 200 Трехпроводная машина Осанны 203 — — Пихлера 203 Трехпроводная машина с двумя контактными кольцами 202 — сеть 196 Тушение вольтовой дуги 235 Тяговое усилие 285 Увеличение магнитной индукции в железе 329 — нагрева 230 — плотности тока 230 — скорости 253 Удельная магнитная проводимость 111, 115 — поверхность охлаждения 339, 341 — проводимость паза 95 Удельное сопротивление меди 320 щеток 325 — тяговое усилие 379 — число ампервитков 58 Удельный вес машин 379 — объем 366 Угольные щетки 322 Укорочение шага 27, 38 Уменьшение скорости 253 Униполярная машина 20 Уничтожение пульсации на коллекторе 226 Уравнительные машины 198 — соединения 42, 47, 48, 50, 52 — токи 48 Ускоренная коммутация 133, 139, 93, 141 150 Условие симметричности обмотки 43 Устойчивая параллельная работа 178 Устранение «кругового огня» 234 Форма полюсного наконечника 122 Формула автора для расчета потока рассеяния 71 Формулы волновой обмотки 34 — Осанны 60 Фотография вольтовой дуги 231 Характеристика возбудителя 267 — генератора Вестингауза 210 — короткого замыкания 166 — намагничивания 73 — скорости 262, 265 — холостого хода 73, 165, 168, 172, 173, 425 Характеристичный треугольник 205 Хлопчатобумажная изоляция 336 Хордовые обмотки 27 Части электрической машины 21 Частичный шаг обмотки 24 Четырехполюсная схема машины 123 Число ампервитков якоря 122 — коллекторных пластин 23, 26 — оборотов в минуту 269 двигателя 266 — параллельных ветвей 320 — проводников 24 — шагов обмотки 25 — щеткодержателей 41 Шаблон для изготовления секций 351 Шаблонная обмотка 36 Шаг по коллектору 27 Шелковая изоляция 336 Шлейфовая обмотка 54 Ширина коммутирующегося пучкл 29 — полюсного башмака дополнительного полюса 128 — секций.38 Ширина щетки 82 Штамповка железных листов 319 Шунтирование обмотки возбуждения 276 Шунтовое возбуждение 163 Шунтовые двигатели 241 Щетка медная 353 Щеткодержатель 353 Щеточные диаграммы 151 Щит для тушения вольтовой дуги 233 Электрическое поле на коллекторе 236 — торможение 279, 280 Электродвигатель Пачинотти 15 Э. д. с. самоиндукции 86 — машины 364 Эквивалентная схема замещения 135 Эквипотенциальные соединения 48, 130 Экран Якоби 237, 238 Электрографитированные щетки 228, 322 Эксцентрическое положение якоря 46 «Язычковое» искрение 91 Якорная обмотка 13 Якорь Грамма 16 — машины 349 |
