Принципы регулирования силы тяги и скорости ЭПС

Способы изменения тяговых характеристик. Необходимость нескольких тяговых характеристик диктуется тем, что установившаяся скорость движения поезда u _у однозначно определяется абсциссой точки пересечения тяговой характеристики электровоза с кривой полного сопротивления движению поезда (см. рис. 3.7). В реальных условиях возникает необходимость движения поезда с различными скоростями. Так, например, движение с пониженной скоростью требуется при приеме поезда на боковой станционный путь, а также на участках, где проводится ремонт пути. На прямолинейных участках пути с легким профилем скорость движения поезда может быть повышена. Поэтому электровоз должен иметь несколько тяговых характеристик, которые используют в зависимости от условий движения поезда.

Тяговая характеристика электровоза F_к(u) определяется электромеханическими характеристиками тягового электродвигателя, отнесенными к ободу колеса u(I_д) и F(I_д) (см. рис. 3.6). В свою очередь электромеханические характеристики u(I_д) и F(I_д) определяются уравнениями (3.27) и (3.23).

Проанализируем эти уравнения с точки зрения возможности изменения тяговых характеристик. Величины С, r_д и h_з определяются конструкцией электровоза и тягового электродвигателя. Ток I_д, потребляемый электродвигателем, определяется приложенным напряжением U _дсопротивлением цепи r_д и э.д.с. вращения и его нельзя произвольно изменять. По этому для получения нескольких тяговых характеристик электровоза могут быть использованы только три возможности: изменение напряжения на тяговом электродвигателе U _д; включение в цепь тягового электродвигателя резистора r; регулирование магнитного потока возбуждения Ф.

Первые два способа приводят к изменению только скоростной характеристики электродвигателя u (I_д), так как величины U _д и r входят только в уравнение (3.27). Третий способ приводит к одновременному изменению обеих электромеханических характеристик u (I_д) и F(I_д) поскольку магнитный поток Ф входит в уравнения (3.27) и (3.23).

Влияние напряжения на тяговом электродвигателе. Сравним работу тягового электродвигателя при номинальном напряжении U _дн и произвольном напряжении U _д (рис. 3.12, а, б).

Предположим, что в обоих случаях тяговые электродвигатели потребляют одинаковые токи I_д и, следовательно, имеют одинаковые магнитные потоки Ф. Запишем формулу (3.27) для номинального напряжения на тяговом электродвигателе U _дн:

u_Uн =(U_дн – I_д r_д)/СФ

и для произвольного напряжения U _д:

u_U =(U_д – I_д r_д)/СФ

Разделив почленно выражения, получим

u=u_Uн (U_д – I_д r_д)/(U_дн – I_д r_д)

Как было отмечено, падение напряжения на обмотках тягового электродвигателя незначительно, поэтому при ориентировочных расчетах полагают, что скорость электровоза пропорциональна напряжению на тяговом электродвигателе:

u»u_Uн (U_д/U_дн)

Рассмотрим порядок построения тяговой характеристики электровоза при изменении напряжения на тяговых электродвигателях.

На рис. 3.13 сплошными линиями построены электромеханические характеристики тягового электродвигателя при номинальном напряжении u_{U н}(I_д) и F(I_д), зависимость F_к=N_дF и тяговая характеристика электровоза при номинальном напряжении F_к(u_{U н}). Зададимся некоторым значением тока I_д1. Скорость электровоза, соответствующая этому току при номинальном напряжении u_{U н1}, определяется ординатой точки А ₁, сила тяги электродвигателя F₁ — ординатой точки B ₁, а сила тяги электровоза F_к1 — абсциссой точки C ₁. Точка D ₁ на тяговой характеристике соответствует силе тяги F_к1 и скорости u_{U н1}. Порядок построения точки D ₁ по заданной точке А ₁ указан на рис. 3.13 стрелками.

Рис. 3.12. Схемы, поясняющие принципы регулирования скорости тяговых электродвигателей

Если напряжение на зажимах тягового электродвигателя изменится от номинального U _дн до некоторого значения U _д, а ток I_д1 останется прежним, то новое значение скорости u ₁ можно определить по формуле (3.34). Этому значению скорости на графике u (I_д) соответствует точка а ₁, а на графике F_к(u) — точка d ₁.

Задавшись другим значением тока I_д2, выполним аналогичные построения и найдем точки А ₂, B ₂, C ₂, D ₂. Скорость электродвигателя u ₂, соответствующую точке I_д2, и напряжение U _д, вычислим по формуле (3.34).

Рис. 3.13. Электромеханическая и тяговая характеристики электровоза при различных напряжениях на тяговом электродвигателе

Значение u ₂ определяет положение точки а ₂ на графике, по которому находим точку d ₂.

Точки а ₁, а ₂ и d ₁, d ₂ построенные таким способом, определяют электромеханические и тяговые характеристики электровоза при напряжении U _д. На рис. 3.13 эти характеристики показаны штриховыми линиями. Точки Z и z, в которых тяговые характеристики пересекают кривую полного сопротивления движению W(u), определяют установившийся режим движения поезда. Ординаты этих точек соответствуют скоростям установившегося движения u _{уст н} и u _уст, когда напряжения на тяговом электродвигателе соответственно равны U _дн и U _д.

Изложенное позволяет сделать следующие выводы:

1. Характеристика F(I_д) не зависит от напряжения. Ординаты характеристик u (I_д) и F_к(u) изменяются приблизительно пропорционально напряжению, подводимому к тяговому электродвигателю. Тяговая характеристика, соответствующая пониженному напряжению, располагается ниже тяговой характеристики при номинальном напряжении.

2. Скорость установившегося движения поезда приблизительно пропорциональна приложенному напряжению (точки Z и z на рис. 3.13).

3. Для плавного изменения скорости э.п.с. необходимо плавно изменять напряжение на тяговых электродвигателях.

Рис. 3.14. Электромеханическая и тяговая характеристики электровоза при включении резистора в цепь тягового электродвигателя

Дата добавления: 2013-12-12