3.2. Характеристики при последовательном и последовательно-параллельном соединениях

Как известно /4/ перегруппировка двигателей ступенчато изме­няет напряжение на тяговом двигателе U_д . Поскольку сила тяги и магнитный поток не зависит от величины напряжения на двигателе /4/; то показанные на рис. 3.1 зависимости F = f (I) и СvФ = f(I) будут соответствовать любому соединению двигателей.

Но скорость, развиваемая на ободе колеса прямо зависит от U_д и потому скоростные характеристики V = f(l) для разных соединений будут значительно отличаться друг от друга.

Поскольку номинальное напряжение U_дн может быть получено лишь на параллельном (П) соединении двигателей, то приведенные к ободу колеса скоростные характеристики двигателя для последовательно-параллельного (СП) и последовательного соединений (С) могут быть рассчитаны на основе характеристики, показанной на рис. 3.1.

Для этого задаются каким либо током 1, по зависимости V= f(l) рис. 3.1 определяют соответствующую этому току скорость V и по формулам:

(3.6)

(3.7)

где U_д , U_сп , U_с – напряжения на двигателях при соответствующих соединениях двигателей,

1. выбранное значение тока,

V_д - соответствующее этому току значение скорости,

r_д - сопротивление двигателя (3.4),

находят соответствующие значения скорости на соединениях СП и С. Расчеты выполняются для ряда значений тока (удобно использовать значения I из табл. 3.3). Результаты расчета целесообразно представить в виде табл. 3.4.

Таблица 3.4

Скоростные характеристики П, СП и С соединений двигателей

I, A	Vп, км/ч	Uп -Irд В	Uсп -Irд, км/ч	Vсп КМ/Ч	Uс -Irд, в	Vс, км/ч
I1=
.
.
.
Iд=

В соответствии с данными табл. 3.4 строятся зависимости V= f (I) для П, СП и С соединений (рис. 3.3).

3.3. Характеристики ослабленного возбуждения

Ослабление поля приводит, при прочих равных условиях, к изменению как силы тяги, так и скорости.

Сначала необходимо получить характеристики для β_min (см. задание), а потом определить количество ступеней регулирования и характеристики каждой из них. С этой целью используют соотношения:

и , (3.8)

где I_оп ,I- токи режимов ослабленного и полного полей;

F_оп , F - силы тяги для ослабленного и полного полей;

β- коэффициент ослабления поля,

А также графический способ построения характеристик, который показан на рис. 3.2 /5/.

В первом квадранте по данным табл. 3.3 строятся зависимости V_пп= f (I) и F_пп= f (I). В четвертом квадранте проводится луч I под углом arctg α=45°, характеризующий полное поле. Проводится луч 2 под углом α=arctg β_min (см.задание), соответствующий самому глубокому ослаблению поля. На кривой V_пп, выбирается любая точка (например, А). Из неё опус­кается вертикаль АА’ до пересечения с лучом I. Проводится гори­зонталь АБ до пересечения с лучом 2, а затем вертикаль В’В до пересечения с горизонталью АВ. Точка В будет одной из точек кри­вой V_{оп min}.

Другие точки этой кривой получают аналогично. Для построения характеристики силы тяги определяют F_пп, соответствующую точке М. Затем в соответствии с (3.8) определяют F_{оп min} =F/ β_min откладывают это значение на оси F и проводят горизонталь до пересечения с вертикалью В'В. Получают точку N, которая является одной из точек характеристики F_{оп min} . Дру­гие точки этой характеристики находятся аналогично.

Сектор в четвертом квадранте между лучами I и 2 является геометрическим местом для других лучей, которые будут характеризовать возможные ступени ослабления поля двигателей.

Предположим, что между β =1 и β = β_min нужно иметь ещё одну промежуточную ступень ослабления поля. Тогда угол, образуе­мый лучами I и 2 делится пополам лучом 3. При этом β_оп =tg γ (см.рис. 3.2). Точка С будет находится на характеристике V_оп , а характеристику F_оп можно построить так, как это показано вы­ше (на рис. 3.2 не показана).

Необходимое количество ступеней ослабления поля определяется в соответствии с коэффициентом неравномерности пуска по току, который для ОП /6/:

, (3.9)

где I_max – максимальная величина тока после перехода на следующую ступень ослабления поля;

I_min – минимальная величина тока перед переходом на следующую ступень ослабления поля.

На практике количество ступеней ослабления поля колеблется от трех до пяти. Поэтому угол, образованный лучами I и 2 (рис. 3.2), делят дополнительными лучами (здесь не показаны) сначала на три равные части, определяют β₁ и β₂ и имеют в виду β_min , как третью ступень ОП. Строят характеристики V_оп1 , V_оп2 , F_оп1 и F_оп2 (на pиc. 3.2), и производят проверку по (3.9), приняв I_min = I_н (см. 3.1). Максимальный ток I_max опре­деляют по рис. 3.2. Например, при переходе с полного поля на OП из точки А в точку С токи I_min и I_max будут такими, как показаны на рис. 3.2.

Если неравенство (3.9) соблюдается, то расчёт числа ступеней ослабления поля заканчивается. Если нет, то угол, образованный лучами 1 и 2 делят на четыре равные части, и вновь проверяют по (3.9) и т.д.

Окончательные скоростные характеристики ослабленного поля переносят на рис. 3.3.

Сила тяги электровоза складывается из сил тяги каждого из двигателей, отнесенных к ободам колес.

(3.10)

где F_кд- см. табл. 3.3 и рис. 3.2;

m- см. (2.6).

Результаты расчетов удобно поместить в табл. 3.5.

Значения токов в первую строку табл. 3.5 взять из табл. 3.3. Там же искать F_кд . Для ОП F_кдоп определить из рис. 3.2. Остальные строки заполнить на основании (3.10)

По данным табл. 3.5 построить характеристики силы тяги F_К= f (I). Они имеют вид, показанный на рис. 3.4.

Таблица 3.5

Расчетные данные силы тяги электровоза

I, A	I1 =	I2 =	. . . .	Iд =
Fкд, кН
Fкд оп1, кН
Fкд оп2, кН
.
.
Fкд, кН
Fкд оп1, кН
Fкд оп2, кН