9. Ограничения тяговых характеристик

9.1. Ограничение по максимальной скорости

Максимальная скорость (см. задание) /3/. на рис.8.1 ограничение по показано в виде горизонтальной линии.

9.2. Ограничение по сцеплению колеса с рельсом

Максимальная сила тяги по сцеплению в расчете на одну колесную пару /3/:

кН, (9.1)

где П – нагрузка на ось(см. задание), кН;

ψ - коэффициент сцепления.

Коэффициент сцепления колеса с рельсом для электровозов переменного тока /3/:

(9.2)

где V – скорость движения, км/ч.

Задаются рядом скоростей движения V, для каждой из которых по (9.2) рассчитываются значения ψ, а затем по (9.1) определяются значения .

Результаты расчетов удобно поместить в табл.9.1.

Таблица 9.1

Расчетные значения ограничения тяговых характеристик по сцеплению

V, км/ч	0	5	10	20	40	80	120
Ψ
, кН
, А
, А

В соответствии с найденными значениями по рис.2.1 определяются и заносятся в табл.9.1 соответствующие значения максимальных токов при нормальном - и ослабленном поле ШЗ - . Сила тяги электровоза складывается из усилий каждого двигателя: кН, (9.3)

где m – количество тяговых двигателей электровоза (см. задание). Результаты расчетов по (9.3) также заносятся в табл.9.1. По данным табл.9.1 на рис.8.1 наносятся ограничения по сцеплению.

10. Тормозные характеристики

Тормозной характеристикой называют зависимость тормозного усилия от скорости движения.

10.1. Тормозные характеристики резистивного тормоза

Использование управляемого выпрямителя как в тяговом режиме, так и в режиме резистивного тормоза для питания обмоток возбуждения возможно в схеме, показанной на рис.10.1, основанном на рис.3.2.

Как видно из схемы рис.10.1 обмотки возбуждения 0B1-0B6 соединены последовательно и питаются от выпрямителя с глубоким регулированием первой зоны от обмотки трансформатора аb (рис.3.2). Якори тяговых двигателей замкнуты на индивидуальные тормозные резисторы . Для восьмиосного и двенадцатиосного электровозов схема резистивного торможения будет зависеть от распределения двигателей по секциям электровоза (см. табл.3.1) и выбирается студентом самостоятельно.

Рис.10.1. Схема резистивного торможения шестиосного электровоза.

В зависимости от величины максимального тока возбуждения , который рассчитывается из выражения (6.8), минимальный угол регулирования управляемого выпрямителя будет найден из сопоставления напряжения вторичной обмотки трансформатора аb (см. рис.3.2 и ЮЛ) с тем напряжением, которое должен обеспечить выпрямитель для поддержания в обмотках возбуждения тока .

откуда

эл.гр., (10.1)

где - см.(2.1);

- см. табл.2.1;

- количество последовательно включенных обмоток возбуждения (см. рис.10.1 с учетом задания);

- напряжение вторичной обмотки трансформатора (см. табл.7.1, рис.3.2 и ЮЛ).

Величина тормозного резистора (см. рис.10.1) зависит от мощности, которая в виде тепла должна быть рассеяна в тормозном резисторе. Принимается, что эта мощность при максимальном тормозном токе /3/.

Откуда

Ом, (10.2)

где - см. задание, кВт;

- см. (2.1), А.

Тормозное усилие и скорость электровоза в режиме резистивного тормоза будут зависеть от тормозного тока и от тока возбуждения . Так как с помощью плавного регулирования можно получить любое значение в интервале , то тормозные характеристики будут представлять собой площадь в координатах , ограниченную некоторыми параметрами: максимальной скоростью, мощностью тормозных резисторов, сцеплением колеса с рельсом. При каждом конкретном тормозном токе ток возбуждения также не может выходить за определенные пределы для сохранения надежной коммутации тяговых двигателей.

При этом считается допустимым /3/:

(10.3).

Так как в соответствии с заданием , то из выражения (10.3) получим:

(10.4).

Именно для этого граничного условия и рассчитываются тормозные ха­рактеристики.

Скорость электровоза в режиме резистивного тормоза определяет выражение:

км/ч, (10.5)

где - тормозной ток (ток якоря), А; , , - см. табл.2.1; - удельная ЭДС (см. рис.2.1), В/км/ч; - см.(10.2), Ом.

При этом задаются рядом токов , причем в этом ряду должен быть ток . Затем для каждого из токов из выражения (3.4) вычисляют . Для найденных токов по рис.2.1 определяют удельную ЭДС . Результаты удобно поместить в табл.10.1.

По формуле (10.5) вычисляют скорость V и также заносят в табл.10.1. Тормозное усилие В с допущениями определит выражение:

кН, (10.6)

где -тормозной ток, А; остальные составляющие см.(8.2).

Результаты расчетов по (10.6) заносят в табл.10.1. В соответствии с данными табл. 10.1 строятся тормозные характеристики для граничных по минимальному току возбуждения условий, вид которых показан на рис.10.2.

С допущениями, пренебрегая реакцией якоря тягового двигателя, зависимости можно представить в виде семейства прямых линий для каждого тока возбуждения проходящих через начало координат. Координаты другой точки каждой из линий находят в табл.10.1.

Характеристики при максимальном токе возбуждения также будут прямыми линиями, проходящими через начало координат. Другие координаты рассчитываются из выражений (10.5) и (10.6) при

(10.7)

По результатам расчетов строят зависимости и для .

Рис.10.2. Вид тормозных характеристик электровоза с резистивным

торможением

Ограничение по максимальной скорости показано на рис.10.2 в виде горизонтальной линии.

Ограничение тормозного режима по сцеплению колеса с рельсом рассчитывается по формуле:

кН, (10.8)

где П - нагрузка на ось (см. задание), кН;

m - количество тяговых двигателей (см. задание). для резистивного тормоза /3/:

(10.9)

Результаты расчета заносят в табл.10.2.

По найденным (10.8) значениям из выражения (10.6) при , соответствующем , определяют и заносят в табл.10.2.

По данным табл.10.2 на рис.10.2 наносят ограничения по сцеплению.

Ограничение по мощности тормозного резистора рассчитывается из выражения /3/:

кН, (10.10)

где - см. задание, кВт; - см.(8.2); - скорость, км/ч; m - количество тяговых двигателей (см. задание).

Результаты расчета заносим в табл.10.3.

Таблица 10.2

Расчетные данные ограничения резистивного тормоза по сцеплению

V, км/ч	0	5	10	20	40	80	120
, кН
, А

Таблица 10.3

Расчетные данные ограничения резистивного тормоза по мощности тормозного резистора

V, км/ч	40	60	80	100	120
, кН
, А

По найденным (10.10) значениям из выражения (10.6) при соответствующем определяют и заносят в табл.10.3. По данным табл.10.3 на рис.10.2 наносят ограничение по мощности тормозного резистора.