2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока

Силовая электрическая цепь любого вида электроподвижного состава (ЭПС) состоит из ТЭД и устройств, необходимых для управления их работой.

Можно сказать, что в ней реализуются физические принципы управления ЭПС, а тем самым и управления движением поезда.

Цель управления движением поезда состоит в реализации желаемой скорости его движения.

Конечный результат управления можно определить на основании решения уравнения движения поезда (1.4), вытекающего из решения 2-го закона Ньютона:

F_К – W = M · .

На данном шаге рассматриваются способы, которыми можно изменить ток якоря и, следовательно, тяговое усилие, которое является одной из составляющих, входящих в это уравнение.

Преобразуя выражение (1.6) получим:

. (2.1)

Это выражение и лежит в основе теории управления электровозом, так как связывает ток якоря, а, следовательно, и тяговое усилие (1.2) со скоростью движения поезда.

В схеме осуществляется ступенчатое регулирование сопротивления реостата и переключение двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение, которое принято называть параллельным.

В схеме предусмотрены две ступени регулирования возбуждения ТЭД посредством шунтирования обмоток главных полюсов (возбуждения).

2.2. Расчет сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов

Предварительно полное сопротивление реостата рассчитать из условия трогания при токе силовой цепи

I_ТР = I_Н ,

где I_Н - номинальный ток ТЭД, рассчитанный по (1.7).

Сопротивление секций реостата принимается равным, Ом:

,

где r_д = 0,07÷0,1 Ом - суммарное сопротивление обмоток ТЭД

Сопротивление каждой секции пускового реостата в отдельности принимается равным, Ом:

Rтр = 3000/551 – 4 * 0,1 = 5,5;

R_а = 0,18 · R_ТР ; R_б = 0,17 · R_ТР ; R_в = 0,15 · R_ТР .

R_a = 0,18 * 5,5 = 0,99; R_б = 0,17 * 5,5 = 0,93;

R_в = 0,15 * 5,5 = 0,82.

Необходимо помнить, что сумма сопротивлений всех секций пускового реостата должна быть рана R_ТР . Сопротивления шунтирующих резисторов R_Ш2 и R_Ш1 + R_Ш2 рассчитываются исходя из условия (2.3).

Величины коэффициентов ослабления возбуждения принять равными:

β₁ = 0,62; β₂ = 0,40.

Из анализа схемы (рис.2.2) видно, что при включении контакторов Ш1 и Ш2 вводятся в цепь сопротивления шунтирующие обмотки возбуждения R_Ш1 + R_Ш2, и достигается первая ступень ослабления возбуждения β₁.

При дополнительном включении контакторов Ш3 и Ш4 сопротивление R_Ш1 шунтируется, и в цепи возбуждения остается только резистор R_Ш2, дающий вторую ступень ослабления возбуждения β₂.

Преобразуя выражение (2.3) для определения R_Ш , получим:

; ,

где r_в = 0,3 · r_д - сопротивление обмотки возбуждения ТЭД, Ом.

Необходимо помнить, что r_в умножается на 2 потому, что шунтируются сразу обмотки возбуждения двух ТЭД (см. рис. 2.2). Рассчитав R_Ш2 и R_Ш1 + R_Ш2 , можно определить и R_Ш1 .

2.3. Таблица замыкания контакторов

Таблица 2.1

Таблица замыкания контакторов

Позиция	Контакторы																Регулируемые параметры
	ЛК	М	П1	П2	1	2	3	4	5	6	7	8	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	, В	Ri , Ом	β
1	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	5,16	1,0
2	+	+	-	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	4,23	1,0
3	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	3,30	1,0
4	+	+	-	-	+	+	+	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	2,42	1,0
5	+	+	-	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	750	1,54	1,0
6	+	+	-	-	+	+	+	+	+	-	+	+	-	-	-	-	750	0,77	1,0
7	+	+	-	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	750	0,00	1,0
8	+	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	2,58	1,0
9	+	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	1,65	1,0
10	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	0,77	1,0
11	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	1 500	0,00	1,0
12	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	1 500	0,03	0,62
13	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	1 500	0,01	0,4