5. Тяговые, тормозные и токовые характеристики электровоза, их применение в тяговых расчетах.

Тяговая характеристика показывает зависимость силы тяги локомотива Fк от скорости движения V. Её строят по скоростной и электротяговой характеристикам следующим образом: из электромеханических характеристик, отнесенных к ободу колеса (рисунок 4.10, а), определяют скорость движения V₁ и силу тяги F_КД1 при токе Iд₁. Затем F_КД1 умножают на число тяговых двигателей или число движущихся колесных пар и вычисляют по формуле силу тяги локомотива :, где– число тяговых двигателей или число движущихся колесных пар,– Сила, реализуемая каждой колесной парой. Значение скорости откладывают по оси абсцисс графика (рис. 4.10, б), а силу тяги- по оси ординат. Аналогично задаваясь токамиI_Д2, I_Д3, находят скорости движения V₂ ,V₃ , силы тяги F_КД2, F_КД3, а затем рассчитывают силы тяги Fк₂, Fк₃ и определяют точки для построения тяговой характеристики и т.д. Соединив точки плавной кривой получают тяговую характеристику.

Каждому способу возбуждения тягового электродвигателя соответствует своя тяговая характеристика. На рисунке 4.11 приведены тяговые характеристики ЭПС при различных системах возбуждения электродвигателей.

Тяговые характеристики ЭПС при использовании электродвигателей параллельного возбуждения – жесткие (кривая 2). Тяговые электродвигатели последовательного возбуждения имеют разную жесткость в зависимости от степени насыщения магнитной системы. При установке электродвигателей с высоким насыщением тяговые характеристики имеют большую жесткость и в зоне высоких скоростей обеспечивают сравнительно небольшие силы тяги (кривая 1). Значит в этой зоне не полностью используется мощность электродвигателей. Поэтому у современных электродвигателей предусматривают сравнительно малое насыщение магнитной системы и мягкие характеристики (кривая 1`), позволяющие полнее использовать мощности в зоне высоких скоростей. Тяговая характеристика при электродвигателях со смешанным возбуждением – кривая 3. Рабочая зона на тяговых характеристиках ограничивается условиями надежности работы ЭПС. В зоне высоких скоростей тяговая характеристика (рис. 4.12) ограничена наибольшей допустимой (конструкционной) скоростью движения (линия 1). В зоне больших значений силы тяги она обычно ограничена или силой тяги. Развиваемой электродвигателем при наибольшем допустимом токе по коммутации (кривая 2) или ко условиям сцепления колесных пар с рельсами (кривая 3).

Тяговые характеристики восьмиосных электровозов ВЛ10, ВЛ11^М Приведены на рисунке 5.21.Характеристики в зоне наибольших скоростей движения ограничены конструкционной скоростью 100 км/ч. Чтобы более полно использовать мощность и сцепной вес электровоза, нужно развивать по возможности большие силы тяги. На перечисленных электровозах они ограничены сцеплением колес с рельсами. На пассажирских электровозах и электропоездах наибольшая сила тяги ограничивается и током, при котором не нарушается надежная коммутация двигателей. На рис. 5.23 приведены для примера тяговые характеристики пассажирского шестиосного электровоза ЧС2, которые имеют ограничения по току.

Тормозные характеристики электровозов постоянного тока при рекуперативном торможении

, , ∑E ≥ Uc

, ,,

,

Магнитный поток:

Тормозные характеристики электровозов переменного тока при реостатном торможении

, – тормозная сила двигателя

–тормозная сила электровоза

На ВЛ85, 2ЭС5К, ВЛ80Р, ЭП1 применяется четырехзонное регулирование.

, – в рекуперативном торможении.- коэффициент сцепления в режиме тяги.

Ограничение по коммутации тяговых двигателей характеризуется параметрами:

,

Токовыми характеристиками называют зависимость тока тягового электродвигателя от скорости движения. Эти характеристики используют для определения токов при движении поезда с различными скоростями. Они необходимы для оценки использования мощности тяговых электродвигателей, для определения расхода энергии на тягу поезда и расчета элементов системы электроснабжения. При работе электроподвижного состава постоянного тока для расчетов необходимы токовые характеристики, показывающие зависимость тока ЭПС Iэ от скорости V. Токовые характеристики Iэ(V) строят исходя из скоростных характеристик тягового двигателя. Для определения тока ЭПС Iэ задаются скоростью движения V и по скоростной характеристике V(Iд) находят ток тягового электродвигателя Iд. Ток, потребляемый ЭПС, равен току Iд, умноженному на число параллельных цепей тягового электродвигателей:

,

где а – число параллельных цепей тяговых электродвигателей.

Например, для шестиосного электровоза при последовательном (С) соединении а_с = 1, следовательно, Iэ= Iд. При последовательно-параллельном (СП) – а_сп = 2 и Iэ=2 Iд, при параллельном (П) - а_п = 3 и Iэ=3 Iд. Токовые характеристики Iэ(V) шестиосного пассажирского электровоза ЧС2^Т, построены на основании скоростных характеристик V(Iд), приведены на рисунке 12.1, а.

На токовые характеристики наносят ограничивающую линию, которая соответствует току при наибольшей допустимой силе тяги электровоза по сцеплению колес с рельсами или по току тягового электродвигателя.

Токовые характеристики электровоза ВЛ10, ВЛ10^У приведены на рис. 12.2 Их строят на основании скоростных и электротяговых характеристик тягового электродвигателя ТЛ-2К с учетом числа параллельных цепей а_с = 1, а_сп = 2, а_п = 4. Если на этих характеристиках нет ограничивающих линий, то их определяют исходя из допустимой силы тяги по сцеплению. Для этого из тяговой характеристики электровоза (см. рис.5.22, а) или по формулам рассчитывают силу тяги по сцеплению и определяют Fк сц. Затем разделив её на число движущихся осей, получаю силы тяги, развиваемые каждой колесной парой, соединенной с тяговым электродвигателем Fкд.

Эти расчеты выполняют для разных скоростей. Для каждого значения силы тяги Fкд и скорости V определяют пусковой ток Iд из электротяговых характеристик Fкд (Iд). Полученное значение Iд умножают на число параллельных цепей электродвигателей а и получают значение Iэ, которое откладывают при этих скоростях. В связи с уменьшением силы тяги по сцеплению в зависимости от скорости ограничивающие токи Iд и Iэ также снижаются.