Тяговые характеристики электроподвижного состава постоянного тока

Расчётные тяговые характеристики э.п.с. постоянного тока можно построить по электромеханическим характеристикам тяговых электродвигателей или колёсно-моторных блоков. На рис.9 приведены расчётные тяговые характеристики F_k=f(v) (рис.9а) и кривая изменения касательной мощности восьмиосного грузового электровоза постоянного тока от скорости движения (рис.9б). Как видим на рис.9, электровоз имеет три схемы соединения тяговых электродвигателей, на каждой из которых предусмотрено, кроме полного магнитного потока (ПП), четыре ступени ослабления магнитного потока двигателей (ОП1,ОП2,ОП3,ОП4).

На тяговой характеристике электровоза постоянного тока показаны ограничивающие линии тяговых возможностей локомотива: a-b – по силе сцепления колёс с рельсами; b-c-d- по наибольшим значениям тока тяговых двигателей (по условиям нормальной коммутации); d-e –наибольшим допустимым скоростям движения.

На тяговых характеристиках электроподвижного состава выделяют три основных режима работы локомотива: расчётный, часовой и длительный.

Рис.9 Расчётные характеристики электровоза постоянного тока: а- тяговые характеристики; б- кривая изменения касательной мощности.

Расчётный режим и, соответственно, расчётная скорость V_p и касательная сила тяги F_kp электровоза постоянного тока обычно соответствуют точке перехода с ограничения силы тяги по сцеплению на ограничение по току коммутации двигателей (точка «b» на рис.9а). По расчётному режиму работу электровоза определяют весовые нормы поездов и приводят основные тягово-энергетические расчёты по определению скорости движения и времени хода поезда по перегону и расходу электроэнергии на тягу поездов. При работе электровоза в часовом режиме (V_ч, F_кч) обеспечивается эксплуатационная надёжность его силового оборудования при движении локомотива по наиболее трудному элементу профиля с критическим (расчётным) весом состава в течении часа. Длительный режим работы электровоза (V_∞,F_∞) соответствует по значению расчётному режиму тепловоза с электрической передачей. Часовой и длительный режимы работы электровоза на его тяговой характеристике соответствуют параллельному соединению двигателей и ступени ослабления магнитного потока ОПЗ.

Касательная мощность P_k электровоза постоянного тока изменяется ступенчато (см. рис.9б).Разгон электровоза в диапазоне скоростей 0-V₂ производится при сериесном (последовательном) соединении тяговых двигателей и применении пусковых резисторов, в которых поглощается значительная часть мощности электрической энергии, поступающая из контактной сети. При скорости V₁ постепенно происходят автоматические переключения ступеней ослабления магнитного потока; из-за жесткости электромеханических характеристик тяговых электродвигателей происходит недоиспользование их мощности, поэтому касательная мощность N_k электровоза на участке V₁ –V₂несколько падает. При увеличении скорости электровоза производятся дальнейшие переключения схем соединения двигателей: вначале на сериесно-параллельное «СП»(V₂-V₃), затем на параллельное «П» (V₃-V_k). Падение касательной мощности в диапазонах скоростей V₂-V₃ и V₄-V_k объясняется жесткостью характеристик двигателей. Практически все характерные скорости электровоза постоянного тока попадают на диапазон V₃-V_k, который считается рабочим (оптимальным) режимом их работы. Именно в рабочем диапазоне устанавливаются расчётная мощность и мощность часового и длительного режимов работы электровоза и реализуется установленная мощность тяговых электродвигателей.