Что такое шунт двигателя

Электровоз ЧС2 | Индуктивный шунт

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

На электровозах ЧС2, как и на всех локомотивах постоянного тока, у которых тяговые двигатели непосредственно соединены с контактной сетью, последовательно с омическими резисторами, применяемыми для ослабления возбуждения тяговых двигателей, включаются индуктивные шунты.

При движении электровоза на моторном режиме с ослабленным возбуждением индуктивные шунты предотвращают прохождение больших токов через якоря двигателей во время кратковременных перерывов тока в цепи тяговых двигателей или короткого замыкания контактной сети на землю. Такие кратковременные перерывы тока в цепи тяговых двигателей могут быть, например, при отрыве полоза токоприемника от контактного провода.

В нормальных условиях ток, пройдя якорь тягового двигателя, разветвляется и частично проходит по обмоткам главных полюсов, а частично —по шунтирующему резистору (рис. 143,а). При отрыве полоза токоприемника сначала исчезает ток в якоре (рис. 143,6), а затем в обмотках главных полюсов (рис. 143,б). Как только полоз снова коснется контактного провода, ток в первый момент вследствие большого индуктивного сопротивления обмоток главных полюсов пойдет через якорь и шунтирующий резистор в «землю» (рис. 143,а).

Противо-э. д. с. якоря из-за отсутствия тока, а следовательно, и магнитного потока главных полюсов будет ничтожна, и ток, проходящий через якорь и шунтирующий резистор, может достигнуть опасной для двигателя величины. Чаще всего это приводит к круговому огню на коллекторе и выключению быстродействующего выключателя.

Индуктивные шунты, включенные последовательно с шунтирующими резисторами, имеют значительное индуктивное сопротивление, поэтому обе параллельно включенные цепи примерно одинаково «сопротивляются» нарастанию тока и между ними не происходит недопустимого перераспределения нагрузки, а следовательно, и дополнительного ослабления магнитного потока тягового двигателя.

Индуктивный шунт АЬ-СУ34/4837 (рис. 144) состоит из сердечника 1 (магнитопровода), набранного из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, оклеенной бумагой, и катушек 3 из полосового изолированного алюминия сечением 3X13 мм2. Каждый стержень магнитопровода имеет три воздушных зазора по 10 мм, что сохраняет постоянную индуктивность аппарата в пределах рабочих токов. Обмотка катушек, состоящая из 95 витков (24 слоя по четыре неполных витка в каждом), намотана на клиньях, уложенных на цилиндрах из гетинакса. Такая конструкция обеспечивает зазоры между слоями, проводником и цилиндром и достаточное охлаждение обмотки естественным потоком воздуха’.

Рис. 143. Направление тока в обмотках тягового двигателя в шунтирующем резисторе при отрыве токоприемника от контактного провода

Рис. 144. Индуктивный шунт АЬ-СУ34/4837

Концы обмоток выведены к болтовым зажимам, изолированным от стяжных стальных угольников 4 фарфоровыми изоляторами 2. Поверхность болтов-зажимов индуктивного шунта АЬ-СУ34/4837 покрыта никелем.

Стяжные угольники скреплены болтами 5, изолированными от угольников. Индуктивные шунты (их на электровозе три, всего шесть катушек) с помощью рам 6 в горизонтальном положении укреплены в кузове электровоза. Поверхность катушек индуктивных шунтов покрыта изоляционным лаком. Индуктивные шунты имеют катушки с сопротивлением при 20° С 2X0,15 Ом, номинальный ток 190 Л, номинальную мощность 2X49,5 кВ-А и индуктивность 2X0,004 Г. Индуктивный шунт весит 395 кг.

РЕЖИМ ОСЛАБЛЕННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. ИНДУКТИВНЫЕ ШУНТЫ

Как уже было сказано, регулировать частоту вращения тяговых двигателей при неизменном подводимом напряжении можно, изменяя магнитный поток возбуждения тяговых двигателей.
В двигателях последовательного возбуждения, у которых ток якоря проходит и по обмотке возбуждения, возможно только уменьшать магнитный поток, что принято называть ослаблением возбуждения двигателей. В этом случае при той же частоте вращения увеличивается ток якоря, а следовательно, и мощность, потребляемая из контактной сети. Ослабление возбуждения осуществляют двумя способами: отключением части витков обмотки возбуждения (рис. 41, а) и включением параллельно ей регулируемого резистора (рис. 41, б).

Рис.41 Схемы, поясняющие способы ослабления магнитного потока полюсов

Первый способ, ввиду того что усложняется конструкция тяговых двигателей, не нашел применения на электровозах. Для осуществления его необходимо вывести дополнительные провода от обмотки возбуждения и обязательно отключить от нее часть витков, а не шунтировать их. Если этого не сделать, в шунтированных витках при изменении тока будет наводиться э. д. с, препятствующая изменению основного тока возбуждения. Поэтому включая контактор 2 (см. рис. 41, а), отключают контактор 1.
На электровозах включают резистор параллельно обмотке возбуждения . При этом сравнительно просто получить несколько ступеней ослабленного возбуждения, изменяя сопротивление шунтирующего резистора, для чего его разбивают на несколько секций. Включают и отключают секции таких резисторов, как и пусковых, индивидуальными контакторами. При включении контактора 1 (см. рис. 41, б) параллельно обмотке возбуждения в цепь вводится полностью весь резистор. Замкнув контактор 2, а затем при необходимости контактор 3, ступенями уменьшают сопротивление резистора.
На отечественных электровозах применяют от двух до четырех ступеней ослабленного возбуждения. Осуществлять ослабление возбуждения машинист может при последовательном, последовательно-параллельном и параллельном соединениях двигателей. Таким образом, при трех ходовых характеристиках с полным возбуждением (ПВ) и четырех ступенях ослабления возбуждения (OBI, OB2, ОВЗ, ОВ4) электровоз имеет 15 ходовых безреостатных позиций. Для каждой ходовой позиции строится своя тяговая характеристика. Так, на рис. 42 показаны в качестве примера тяговые характеристики электровоза ВЛ10, соответствующие 15 ходовым позициям при напряжении в контактной сети 3000 В.

Рис.42 Тяговые характеристики электровоза ВЛ-10

Развиваемая сила тяги электровоза ограничивается прежде всего сцеплением колес с рельсами. Проектируя и изготовляя локомотив, устанавливают так называемую конструкционную скорость электровоза, т. е. максимальную скорость, при которой не нарушается его нормальная работа. Для электровоза ВЛ10 конструкционная скорость равна 100 км/ч. Поэтому на тяговых характеристиках электровоза нанесено ограничение по скорости 100 км/ч при параллельном соединении.
Как видно из рис. 41, б, последовательно с резистором включен так называемый индуктивный шунт ИШ. Необходимость его применения вызывается следующим. Кратковременно контактная сеть может быть отключена от тяговой подстанции; возможны также кратковременные отрывы токоприемника от контактного провода, после чего тяговые двигатели вновь включаются на полное напряжение. Ток в якорях двигателей при этом резко нарастает. Однако обмотки возбуждения двигателей обладают большим индуктивным сопротивлением, и поэтому большая часть тока идет через резистор, а меньшая — через обмотки возбуждения. Из-за этого увеличение магнитного потока и э. д. с. в обмотке якоря происходит со значительным запаздыванием относительно увеличения тока, поэтому под действием реакции якоря в сильной степени искажается магнитное поле возбуждения. В результате этого возникнет искрение под щетками, которое может перейти в круговой огонь.
Чтобы обеспечить заданное распределение тока между обмотками возбуждения и резисторами, применяют индуктивные шунты, обладающие индуктивным сопротивлением, соизмеримым с индуктивным сопротивлением обмотки возбуждения.

Измерение больших токов шунтом

Иногда, в радиолюбительской практике и не только, требуется измерить токи, величиной в несколько десятков ампер. Обычный мультиметр может измерять токи до 10 А, ито не всегда. Зачастую имеющийся под рукой прибор позволяет делать измерения до десятых долей ампера. Опытный радиолюбитель легко выйдет из положения, поэтому статья предназначена в первую очередь для новичков. Итак, будем разбираться, как измерить ток с помощью закона Ома.

Применение закона Ома

Основной закон электротехники, он же закон Ома, гласит: I=U/R где I-это ток в амперах, U-напряжение в вольтах, R-сопротивление в омах. Эта формула говорит нам, что если в разрыв измеряемой нагрузки (где нужно измерить ток) включить шунт (R) и измеренное на шунте напряжение (U) подставить в формулу, по двум величинам R и U мы узнаем нужную нам I — протекающий ток.

Пример: мы ожидаем ток 20-30 А, а может и больший от потребления двигателем шуруповерта. У нас имеется проволочный шунт, сопротивлением 0,035 Ом. Шунт подключается в разрыв плюса или минуса, это не важно — действующий ток одинаков на всех участках цепи. Так же параллельно шунту подключается вольтметр — по его показания можно судить о токе, потребляемом нагрузкой. У меня при почти полном торможении вала двигателя вольтметр показывал около 0,9 В. Подставив известные нам значения в формулу I=0,9/0,035=25,7А — такой ток потребляет мотор.

Обратите внимание:
При измерении пульсирующих и динамически меняющихся токов, цифровой вольтметр не очень подходит, так как его контроллер очень медленно снимает показания. Для данной цели больше подходит стрелочный вольтметр.

Подобрав шунт нужного сопротивления, можно измерять любые постоянные или пульсирующие токи, хоть до 300 А и более. Хотя я сомневаюсь, что такие измерения вам понадобятся. Обычные резисторы не подходят в роли шунта для больших токов, так как обладают малой мощностью рассеяния. Рассчитать примерную мощность рассеяния шунта можно умножив ожидаемый ток в амперах на падение на нем в вольтах. Для выше приведенного примера это 25,7*0,9=23,13 Вт, такой мощностью обладают проволочные резисторы.

Калькулятор расчета тока по сопротивлению и напряжению на шунте

Напряжение на шунте, В

Сопротивление шунта, Ом

Самодельный шунт

Не всегда под рукой имеются проволочные резисторы таких мизерных сопротивлений, я бы даже сказал чаще их нет. Из положения можно выйти при помощи нихромовой проволоки от вышедших из строя нагревателей, в крайнем случае можно использовать обычный медный провод. Для определения сопротивления куска проволоки понадобится амперметр (прям замкнутый круг) и источник питания с нагрузкой. Амперметр может конечно быть рассчитан на меньшие токи, чем предполагается измерять шунтом.

Например, для измерения сопротивления своего шунта 0,035 Ом я использовал источник напряжения 12 В и галогеновую лампу 12 В 35 Вт. Предварительно оценив, что лампа потребляет 35Вт/12В=2,9А, я использовал амперметр на 5 А. Безусловно, когда мы знаем ток потребления нагрузкой, как в моем случае, амперметром можно и не пользоваться, однако будет большая погрешность в измерениях.

Итак, подключаем шунт неизвестного сопротивления в разрыв между источником питания и нагрузкой (лампой). Аналогично, как при измерении тока, включаем параллельно шунту вольтметр. В ситуации с лампой вполне сойдет цифровой вольтметр. Закон Ома здесь применим с той лишь разницей, что теперь нам известен ток и напряжение, а сопротивление нет. Используя ту же формулу, подставляем известные значения: 2,9(ток потребления лампы)=0,1(напряжение на измеряемом шунте)/X(сопротивление неизвестно) — 2,9=0,1/X или данное уравнение можно записать иначе: X=0,1/2,9=0,034 Ома — сопротивление шунта.

Измерение переменного тока

Для измерения переменного тока так же применимы вышеописанные методы, с той лишь разницей, что нужно использовать вольтметр переменного напряжения, а в случае с измерением сопротивления шунта — амперметр переменного тока.

Для измерения в цепях с частотой 50 Гц вполне сойдут и цифровые вольтметры и амперметры (при наличии у них таких функций). При более высоких частотах цифровые приборы малопригодны, их показания могут сильно отличаться от реальности. Стрелочные измерительные приборы в этом случае куда более подходящие.

Однако самым лучшим вариантом измерения токов любой формы является осциллограф. Осциллограф подключается к шунту вместо вольтметра. Это позволит измерить размах тока или или среднее его значение. Другими словами — мы увидим ток «воочию». Основная сложность при таких замерах — согласовать значения напряжений на осциллографе с сопротивлением шунта по закону Ома. Здесь могу посоветовать одно — калькулятор в начале страницы вам в помощь.

Хочется обратить внимание: при измерении переменного тока следует производит расчеты не по амплитудным значениям напряжения, а по среднеквадратическим — именно так принято в электротехнике измерять переменные токи и напряжения. Величины указываются усредненные, эквивалентные постоянным. Собственно это и стоит учитывать при использовании осциллографа. У цифровых «ослов» среднеквадратическая величина напряжения может рассчитываться автоматически, называется она «Vrms».

Вышенаписанное справедливо при измерении так называемых «действующих» токов, с относительно стабильной формой. Когда же нужно узнать пиковые токи — здесь в формулу рассчета (или калькулятор в начале) нужно подставлять амплитудные значения напряжений на шунте. Как говорится «все хорошо к месту» — в радиолюбительской практике требуются различные варианты.

Индуктивный шунт ИШ-412

Назначение. Индуктивные шунты предназначены для улучшения коммутации двигателей в переходных режимах при ослабленном возбуждении и включаются последовательно в цепь активных сопротивлений шун-тировки катушек главных полюсов тяговых двигателей.

• Индуктивность начальная, мГн 16 Индуктивность при токе 260 А и частоте 50 Гц, мГн . 6
• Часовой ток, А. 260
• Номинальное напряжение относительно земли, В. 1500
• Испытательное напряжение относительно земли в течение 1 мии при частоте 50 Гц, кВ .15
• Активное сопротивление обмотки при 20 °С, Ом. 0,0199І5%
• Масса, кг. 179
• Охлаждение. воздушное принудительное

Рис. 8.21. Блок индуктивных шунтов ИШ-412: 1 — индуктивный шуит; 2 — панель; 3 — магиитопровод; 4 — катушка; 5 — клин

Конструкция. Индуктивный шунт ИШ-412 (рис. 8.21). состоит из шихтованного незамкнутого магнитопро-вода и цилиндрической катушки. Магиитопровод набран из листов лакированной электротехнической стали Э-22 толщиной 0,5 мм. Катушка намотана из провода ПСД с усиленной изоляцией, площадь сечения 10,8X4,4 мм по меди. Толщина изоляции на одну сторону 0,4 мм; число витков катушки 143,5; намотка правая в два параллельных провода. Число слоев 4, в каждом слое 36 витков.

Три индуктивных шунта собирают в блок и устанавливают на электровозе в вентиляционной шахте ниже реактора РЭД-4000 А.

Требования к эксплуатации. Эксплуатация индуктивных шунтов без охлаждения не допускается. При текущем ремонте ТР-2 необходимо подтянуть болты и шпильки крепления магнитопроводов, катушек и шунтов на каркасе.

Электровоз ВЛ60

• Назначение и технические характеристики электровозов
• Назначение электровозов
• Основные технические характеристики
• Механическая часть
• Общие сведения
• Тележка
• Рама тележки
• Колесные пары
• Зубчатая передача
• Буксовый узел
• Рессорное подвешивание
• Опоры кузова
• Тормозная система
• Подвеска тягового двигателя
• Кузов
• Ударно-сцепные приборы
• Привод скоростемера и редуктор мотор-компрессора
• Тяговый электродвигатель НБ-412К
• Назначение и технические данные
• Конструкция тягового двигателя
• Тяговые трансформаторы
• Назначение и технические данные трансформаторов
• Конструкция трансформаторов
• Вспомогательные электрические машины
• Общие сведения
• Асинхронный расщепитель фаз-НБ-455
• Генератор управления ДК-405
• Электродвигатели АС-81-6 и АП-82-4
• Электродвигатель АЭ-92-4 . 60
• Электродвигатель П11М
• Электродвигатель ДМК-1/50
• Мотор-вентилятор МВ-75 и электродвигатель ДВ-75УЗ
• Вспомогательные механизмы
• Компрессор Э-500
• Компрессор КТ-бЭл
• Компрессор КБ-1В
• Вентиляторы
• Электронасосы 4ТТ-63/10 и ЭЦТ-63/10
• Выпрямительная установка
• Назначение и технические данные
• Конструкция
• Уход в эксплуатации и основные иенсправности
• Аппараты цепей высшего напряжения, силовых и вспомогательных цепей
• Токоприемники П-1У и Л-13У
• Разъединитель РВН-2
• Главный контроллер ЭКГ-8Ж
• Сглаживающий реактор РЭД-4000 А
• Переходный алюминиевый реактор ПРА-2
• Индуктивный шунт ИШ-412
• Дроссель помехоподавлеиия Д-51
• Пневматические контакторы
• Электромагнитные контакторы
• Реверсор PK-8А
• Кулачковые переключатели вентилей
• Разъединители, отключатели, переключатели
• Резистор ослабления возбуждения и пуска расщепителя фаз КФ-379
• Электрические печи
• Конденсаторы КС-0,5-19
• Штанги заземляющие
• Аппараты защиты
• Выключатель воздушный ВОВ-25-4М
• Трансформатор тока ТПОФ-25 и реле максимального тока
• Нелинейный резистор ВНКС-25-МУХЛ1
• Разрядники и ограничитель перенапряжений
• Реле перегрузки
• Блок дифференциальных реле БРД-204
• Реле боксования
• Реле заземления
• Реле контроля земли
• Тепловые реле ТРТ
• Реле времени
• Вентиль защиты
• Трансформаторы малой, мощности. Дроссель земляной защиты
• Плавкие предохранители
• Аппараты цепей управления
• Контроллер машиниста КМЭ-60-044
• Регулятор напряжения СРН-7У-3
• Распределительный щит РЩ-26
• Электромагнитный контактор КП-21/33
• Реле оборотов РО-60 и РО-33
• Панель пуска расщепителя фаз ППРФ-300
• Промежуточные реле
• Низковольтная электрическая блокировка163
• Электропневматические вентили
• Электромагнитные вентили открытого типа
• Электромагнитные вентили броневого типа
• Электромагнитный вентиль токоприемника ЭВТ-54
• Селеновые выпрямители
• Розетки низковольтные. Штепсельное соединение
• Резисторы
• Электрическая блокировка штор высоковольтной камеры. Переключатель режимов ПР-85. Указатель позиций УП-5
• Кнопочный выключатель КУ. Выключатель типа «Тумблер»
• Аккумуляторная батарея
• Назначение и конструкция
• Введение в эксплуатацию новых аккумуляторов
• Эксплуатация щелочных аккумуляторов
• Электролит
• Заряд аккумуляторов
• Разряд аккумуляторов
• Хранение аккумуляторов
• Восстановление аккумуляторов переводом их на составной электролит
• Измерительные приборы
• Амперметры и вольтметры
• Счетчики электрической энергии
• Манометры
• Цепи высшего напряжения и силовые цепи
• Цепи высшего напряжения
• Общие сведения о силовых цепях
• Пуск и регулирование напряжения
• Ослабление возбуждения тяговых двигателей
• Вспомогательные цепи
• Общие сведения
• Электрооборудование вспомогательных цепей
• Цепи отопления пассажирского поезда
• Цепи управления электрооборудованием цепей высшего напряжения и вспомогательных цепей
• Источники питания цепей управления
• Цепи управления токоприемниками
• Цепи управления главным выключателем
• Цепи управления расщепителями фаз
• Цепи управления двигателями компрессоров, вентиляторов и насоса трансформатора
• Прочие цепи
• Цепи управления тяговыми двигателями и цепи сигнализации
• Общие сведения
• Цепи управления контроллером машиниста
• Цепи синхронизации
• Цепи сигнализации
• Защита силовых, вспомогательных цепей и цепей управления
• Защита силовых цепей
• Защита выпрямительных установок
• Защита цепей управления и группового переключателя
• Защита вспомогательных машин электровоза и вспомогательных цепей
• Пневматические цепи
• Система пневматического торможения электровоза ВЛ60К
• Система пневматического торможения электровоза ВЛ60П/К
• Вспомогательные пневматические цепи
• Приборы питания сжатым воздухом пневматической системы
• Воздушные резервуары
• Регулятор давления АК-ПБТЗ
• Обратные клапаны
• Клапаны предохранительный и переключательный
• Маслоотделитель и фильтр компрессора
• Соединительные рукава
• Приборы управления тормозами
• Общие сведения
• Кран машиниста № 394
• Край вспомогательного тормоза № 254.000-1
• Устройство блокировки тормозов № 367.000
• Комбинированный кран № 114
• Краны разобщительные и трехходовой № 424
• Пиевмоэлектрический датчик № 418.000
• Приборы торможения
• Общие сведения
• Воздухораспределители № 270-002 и 270-005
• Тормозные цилиндры
• Электропневматический клапан автостопа
• Вспомогательные пневматические приборы и аппараты
• Фильтр контакторный Э-114 и приборы тонкой очистки сжатого воздуха
• Стеклоочиститель СЛ-440Б
• Форсунки песочницы
• Клапаны электропневматические
• Пневматическая блокировка, клапаны КП-13, КП-38 и калибровочный
• Тнфон и свисток
• Клапаны продувки
• Расположение оборудования, система вентиляции и санитарно-технн-ческие устройства
• Расположение оборудования
• Система вентиляции
• Санузел
• Термоэлемент
• Неисправности электровоза и система резервирования
• Общие правила обнаружения и устранения неисправностей
• Повреждение токоприемника
• Неисправности главного выключателя
• Неисправности цепи тяговых двигателей
• Повреждения вспомогательных машин и механизмов
• Неисправости группового переключателя ступеней ЭКГ-8Ж
• Неисправности аккумуляторной батареи и генератора управления
• Система резервирования и работа электровозов при отключенных агрегатах
• Управление электровозом
• Приемка электровоза
• Подготовка электровоза к работе
• Пуск и движение электровоза
• Остановка и прекращение работы электровоза
• Общие указания машинисту
• Управление электровозами при работе по системе многих единиц
• Вспомогательные режимы работы
• Меры безопасности при управлении электровозом
• Техническое обслуживание
• Техническое обслуживание ТО-1
• Техническое обслуживание ТО-2
• Текущий ремонт ТР-1
• Перечень основных работ
• Механическое и пневматическое оборудование
• Тяговые двигатели
• Вспомогательные машины и тяговые трансформаторы
• Электрическая аппаратура и электрические цепи
• Текущий ремонт ТР-2
• Механическое и пневматическое оборудование
• Тяговые двигатели
• Вспомогательные машины и тяговые трансформаторы
• Электрическая аппаратура
• Текущий ремонт ТР-3
• Общая часть
• Механическое и пневматическое оборудование
• Электрические машины
• Тяговые трансформаторы
• Электрическая аппаратура и электрические цепи
• Испытания электровоза
• Приложения

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200