Электродвигатель последовательного возбуждения.

Представителем группы самых простых тяговых электроприводов электромобилей является вариант с электродвигателем последовательного возбуждения и контакторным переключением секций тяговой батареи, применявшейся в электромобилях «Энфилд-8000» (Enfield 8000) и с некоторыми изменениями - в электромобилях «Маратон С-300» (Marathon С-300). Его упрощенная принципиальная схема показана на рис. 3.1. Электродвигатель М с сериесной обмоткой ОВ питается от тяговой батареи, четыре секции которой GB1-CB4 переключаются контакторами IK-6К. При этом различные сочетания последовательного и параллельного соединений секции батареи дают четыре ступени напряжения, составляющие для электромобиля «Энфилд-8000»- 12, 24, 36 и 48 В. Таблица включения контакторов на этих ступенях, показанная на правой части рис. 3.1, представляет собой позиции командоаппарата управления электромобилем. В позиции / секции батареи соединены параллельно, что соответствует началу разгона, в позиции IV секции соединены последовательно. Другие две позиции являются промежуточными. Помимо этого в схеме электропривода предусмотрена реостатная пусковая ступень с резистором R1, шунтируемым контактором К. Эта ступень используется в дополнение к переключению секций тяговой батареи, что позволяет уменьшить броски тока якоря при разгоне. В приведенном варианте не предусматривается электрическое торможение.

Помимо невысоких характеристик управления и низкой их стабильности, например при изменении напряжения тяговой батареи из-за ее разряда, низкой экономичности тягового электропривода, плохого использования двигателя из-за бросков тока при пуске, значительным недостатком схемы (рис. 3.1) является низкая надежность большого числа контакторов, имеющих к тому же высокую частоту срабатывания. При этом требуются контакторы с высоким ресурсом главных контактов, обеспечивающих коммутацию пусковых токов двигателя.

Рис. 3.1. Схема электропривода электромобиля «Энфилд-8000»

Для отечественных электромобилей ЕрАЗ-3734, РАФ-2210, а также УАЗ комплектный тяговый электроприводе электродвигателем последовательного возбуждения типа

ЗДТ84 выполнен по схеме, приведенной на рис. 3.2. Электропривод обеспечивает изменение скорости электромобиля в пределах от 2 до 60 км/ч, электрическое рекуперативное или динамическое торможение при движении «вперед», а также ряд необходимых функций управления движением.

В режиме тяги тиристорный импульсный преобразователь (рис. 3.2) обеспечивает изменение среднего напряжения, подводимого к якорю двигателя от тяговой батареи.

Рис. 3.2. Схема тягового электропривода с двигателем последовательного возбуждения ЗДТ84

Регулирование среднего значения напряжения производится частотно-широтным способом; при этом

(3.1)

где tn - длительность импульса напряжения на нагрузке; Тп - период повторения импульсов; UB - напряжение тяговой батареи.

Дополнительно используется обратная связь по максимально допустимому току якоря двигателя. После выхода преобразователя в насыщение, когда =1, работа электродвигателя продолжается на естественной характеристике, что обеспечивает увеличение скорости при снижении момента на валу. При необходимости дальнейшего увеличения скорости водитель включает режим ослабления поля, в результате чего контактором К6 и резистором R4 шунтируется сериесная обмотка возбуждения и двигатель переходит на характеристику ослабленного потока возбуждения.

В режиме торможения поддерживается заданное значение тормозного тока, контролируемое на шунте R2. Электрическое торможение возможно только при включенном контакторе К5, соответствующем направлению движения «вперед». При этом по цепи диода V2 и резистора R3 происходит подпитка обмотки возбуждения двигателя. Тиристорный коммутатор на вентилях VI, V9, V10 осуществляет замыкание цепи якоря двигателя на вентиль VI. При нарастании тока в этой цепи происходит накопление электромагнитной энергии в индуктивных ее элементах. Эта энергия при размыкании цепи коммутатора сбрасывается в батарею через вентили V5 и V1, образующие с двигателем и тяговой батареей последовательную цепь. Если электромагнитная энергия, запасенная в индуктивностях цепи мала, то происходит динамическое торможение двигателя в интервале замкнутого состояния тиристоров коммутатора.

Конструктивно комплект описанного тягового электропривода состоит из отдельных блоков открытого исполнения, устанавливаемых в специальных отсеках электромобиля. Система управления выполнена на интегральных микросхемах малого и среднего уровней интеграции, а также на навесных элементах.! Цепь управления питается от части тяговой батареи напряжением 40 В через преобразователь. Задание скорости или момента на валу при торможении производится от кулачкового командоконтроллера, связанного с осью педали хода.