Тяговые характеристики электровоза.

Тяговые характеристики представляют из себя зависимость силы тяги электровоза от скорости:

Эти характеристики строятся графическим путем из электромеханиче­ской характеристики, отражающей зависимость силы тяги колеса от тока для каждого соединения тяговых электродвигателей, как для полного возбуждения, так и для всех ступеней ослабления возбуждения. Поэтому электровоз ВЛ10 име­ет 15 автоматических характеристик, позволяющих определить силу тяги электро­воза при любой скорости и на любом соединении. Например: - При V = 10 км/час, Fk более 56 000 кгс, кривая зависимости выходит за пределы ограничения по сцеплению (под цифрой 1) и электровоз должен боксовать.

- При V = 20 км/час, ПВ на С соединении, Fk = 8 000 кгс, а при этой же скорости при ПВ+ОВ4 Fk = 16000 кгс.

- При V = 50 км/час ПВ + ОВ4 СП соединении Fk около 16 000 кгс, а при этой же скорости на П соединении при ПВ Fk около 32 000 кгс. и т.д.

Тяговые характеристики электровозов ВЛ10 и ВЛ10У

 

На тяговые характеристики нанесены ог­раничения в работе электровоза:

1. - ограничение по сцеплению. За преде­лами этого ограничения сила тяги элект­ровоза превышает силу сцеплению.

2. - ограничение по току 600 А. Определяет максимальную температуру нагрева обмо­ток тягового электродвигателя и коллектора. За пределами этого ограничения тем­пература нагрева превышает допустимую температуру, поэтому следование с боль­шими токами должно быть ограничено по времени.

3. - ограничение по ослаблению возбуждения ОВЗ на П соединении. Ограничение обуславливается коммутацией тяговых электродвигателей. За пределами это­го ограничения возрастает реакция якоря и ухудшается коммутация.

4. ограничение по конструктивной скорости 100 км/час. При ходовой части, рас­считанной на эту скорость, конструктивная скорость определяется креплением катушек обмотки якоря в пазах сердечника и прочностью коллектора. Исключение составляет электровоз ВЛ8, у которого конструктивная скорость снижена до 80 км/час из-за конструкции ходовой части.

Пуск электровоза.

При трогании электровоза с места противо-э.д.с. тяговых электродвига­телей равна нулю, поэтому при подключении к контактной сети восьми тяговых электродвигателей ток, протекающий по ним будет равен: I = Uкс: (8* Rтэд) = 3000 В: (8 * 00923 Ом)=4180 А

Очевидно, что величину этого тока необходимо ограничить. С этой це­лью в цепь тяговых электродвигателей вводят пусковой резистор. Величина со­противления этого резистора подбирается из расчета плавного трогания с места одиночного электровоза. Примером может служит электровоз серии ВЛ22М, у ко­торого величина сопротивления этого резистора равна 30 Ом и ток первой пози­ции равен 100А, обеспечивающий плавность трогания электровоза с места.

Совсем иначе обеспечивается плавность трогания с места электровоза ВЛ10. Для её обеспечения применили постепенное увеличение магнитного потока главных полюсов тяговых электродвигателей. Это выполнили следующим обра­зом. На первой позиции контроллера машиниста тяговые электродвигатели рабо­тают с глубоким ослаблением возбуждения равным - 55%. На второй позиции тяговые электродвигатели переключаются на полное возбуждение, а с третьей позиции уменьшается величина сопротивления пускового резистора, т.е. начинается реостатный пуск электровоза. Таким образом, при малой величине сопротивления пускового резистора, плавность пуска электровоза ВЛ10 обеспечена постепенным увеличением маг­нитного потока главных полюсов его электродвигателей. Почему же её не обес­печили путем включения в их цепь пускового резистора, с величиной сопротивле­ния обеспечивающего плавность пуска одиночного электровоза? Дело все в том, что при малой величине сопротивления пускового резистора и при том же коли­честве ящиков типа КФП этого резистора (12), появилась возможность элементы, из которых собраны ящик, соединить в большее количество параллельных ветвей, чем и уменьшить ток, проходящий по ним, а значит уменьшить нагрев эле­ментов.

Вывод: уменьшенная величина сопротивления пускового рези­стора обеспечила уменьшение нагрева его элементов, а увеличение маг­нитного потока главных полюсов с глубокого возбуждения до полного возбуждения, обеспечила плавность пуска одиночного электровоза при этой уменьшенной величине сопротивления пускового резистора.

Пусковая диаграмма.

Пусковая диаграмма, это семейство скоростных характеристик, выпол­ненных на различные напряжения, т.е. для каждой реостатной и ходовых позиций контроллера машиниста. Она отражает пуск электровоза.

Пусковая диаграмма электровоза ВЛ11

Позиции с первой по восьмую являются маневровыми.

На позициях 1-4 отражен пуск электровоза ВЛ11 по № 489 путем постепенного увеличения маг­нитного потока главных полюсов тяговых электродвигателей с 16 % ослабления возбуждения до полного возбуждения на четвертой позиции. С пятой позиции -начало реостатного пуска. Величина сопротивления секций пускового резистора выводимых из цепи тяговых электродвигателей на этих позициях подобрана так, чтобы скорость увеличивалась незначительно, сохраняя плавность пуска одиноч­ного электровоза, полученную на первых позициях.

С девятой позиции отражен вывод из цепи тяговых электродвигателей секций пускового резистора с большей величиной сопротивления. Для того что­бы скорость возрастала, а сила тяги не снижалась, тяговые электродвигатели переводятся с одной на другую скоростную характеристику (позицию). Пусковой ток при этом поддерживается в пределах 520-570 А, т.е. средний пусковой ток имеет величину 520 А, которая обеспечивает увеличение силы тяги до величины не превышающую силу сцепления.

Горизонтальные участки диаграммы отражают увеличение силы тока при переходе с одной позиции на другую, происходящей из-за уменьшения величины сопротивления пускового резистора.

Наклонные участки диаграммы отражают увеличение скорости при перехо­де на высшие позиции (при увеличении силы тока увеличилась сила тяги) и од­новременно уменьшение силы тока (при увеличении скорости увеличилась противо-э.д.с.)

При переходе с 21 позиции СП соединения на 22 позицию П соединения тя­говых электродвигателей отражено уменьшение силы тока, происходящее из-за ввода в цепь тяговых электродвигателей части пускового резистора, который был полностью выведен на 21 позиции.

Позиции 21 и 37 называются автоматическими скоростными характеристи­ками, так как на этих позициях сила тока и сила тяги регулируются автоматически противо-э.д.с. Например, чем круче подъём, тем меньше частота вращения яко­рей тяговых электродвигателей, меньше противо-э.д.с., а значит больше сила тока, что вытекает из закона Ома, и сила электровоза тяги и наоборот.

 

Регулирование скорости.

Для того, чтобы разогнать электровоз до требуемой скорости необходимо увеличить напряжение на тяговых двигателей или применить какие-то другие способы регулировки скорости. Эти способы вытекают из следующей формулы:

 

V =

где:

Uk - напряжение на коллекторах электродвигателей,

С - постоянный коэффицент э.д.с.,

Rп - величина сопротивления пускового резистора,

Ф - магнитный поток электродви­гателей.

R тэд - величина сопротивления обмоток тягового электродвигателя.

1 Способ: постепенным уменьшением величины сопротивления пуско­вого резистора, вводимого в цепь тяговых электродвигателей для ограничения их пускового тока. Уменьшение величины сопротивления пускового резистора осу­ществляется перемещением главной рукоятки контроллера машиниста с первой позиции, по реостатным позициям, до ходовой позиции. На каждой из реостатных позиций величина сопротивления пускового резистора уменьшается путем зако­рачивания его секций или соединением их в параллельные ветви при помощи реостатных контакторов. Уменьшение сопротивления пускового резистора сопро­вождается одновременно плавным увеличением напряжения на тяговых элек­тродвигателях до напряжения ходовых позиций, выбранных для пуска (С или СП соединение тяговых позиций на электровозе ВЛ10), на которых пусковой резистор полностью выведен (его сопротивлению равно нулю).

2 Способ: увеличением напряжения на коллекторах тяговых электро­двигателей. Повышение напряжения на тяговых электродвигателях выполняется путем изменения соединения тяговых электродвигателей: С, СП или П соедине­ние. При изменении соединения, во избежание броска тока, в цепь тяговых дви­гателей вновь вводиться пусковой резистор. Величина сопротивления резистора вновь постепенно уменьшается на реостатных позициях, и резистор полностью выводится на ходовых позициях этих соединений. Напряжение на тяговых элек­тродвигателях на ходовых позициях контроллера машиниста для электровоза ВЛ10 на С соединении равно 3000 В: 8 = 375 В, на СП соединении - 3000В: 4 =750 В и на П соединении - 3000В: 2 = 1500 В.

3 Способ: ослабление возбуждения тяговых электродвигателей. Ослабление возбуждения тяговых электродвигателей выполняется путем пере­вода тормозной рукоятки контроллера машиниста на позиции ОП1, ОП2, ОПЗ или ОП4.

 

При этом параллельно двум обмоткам возбуждения тяговых двигателей подключается резистор ослабления возбуждения Roп, имеющий четыре секции: 1-2, 2-3, 3-4, 4-6. Ток, пройдя по обмоткам якорей, протекает по обмоткам возбуж­дения и параллельно через соответствующую секцию резистора Roп, подключен­ную контакторами К1 на ОП1, К1 и К2 на ОП2, К1 и КЗ на ОПЗ и К1 и К4 на ОП4. Степень ослабления возбуждения на позиции ОП1 =75%, на ОП2 = 55%, на ОПЗ = 43% и на ОП4 = 36%, т.е. на каждой из позиций ОП по обмоткам возбуждения протекает ток, равный части тока якоря в процентном отношении указанном выше.