Характеристика электроподвижного состава переменно-постоянного тока

На железных дорогах России широко используется электрическая тяга U_kc =25 кВ и промышленной частотой 50 Гц. На электроподвижной состав переменно-постоянного тока, работающий на переменном однофазном токе, устанавливают специальное оборудование для преобразования и регулирования напряжения и тока.

Основными элементами силовой цепи электровозов переменно-постоянного тока являются (рис.10): тяговый трансформатор ТТ, выпрямитель В и тяговые электродвигатели ТЭД. Тяговый трансформатор ТТ предназначен для снижения напряжения переменного однофазного тока с величины U_kc=25 кВ до рабочего U_тэд, обеспечивающего надёжную работу тяговых электродвигателей при их параллельном соединении. В выпрямителе В, основу которого составляют полупроводниковые вентили, переменный однофазный ток рабочего напряжения U_тэд преобразуется в постоянный пульсирующий ток.

Для сглаживания пульсации выпрямленного тока поседовательно с обмоткой якоря тягового электродвигателя ТЭД (см. рис.10) включают мощный индуктивный реактор ИР. Совокупность тягового трансформатора ТТ, выпрямителя В и индуктивного реактора ИР называют статическим преобразователем электроподвижного состава переменно-постоянного тока.

Рис.10 Принципиальная электрическая схема электроподвижного состава переменно-постоянного тока: ТТ-тяговый трансформатор; В-выпрямительная установка; ИР- индуктивный ректор; ТЭД-тяговый электродвигатель.

В настоящее время основу парка грузовых электровозов переменно-постоянного тока составляют следующие серии локомотивов: восьмиосные ВЛ80^р, ВЛ80^с, ВЛ80^т,ВЛ80^к, с тяговыми электродвигателями НБ -418К мощностью длительного режима Р_∞ =790 кВт (каждый) и двенадцатиосные ВЛ85 с электродвигателями НБ-514 (Р_∞ =835 кВт).

Регулирование скорости движения электроподвижного состава переменно-постоянного тока осуществляют двумя способами: изменением коэффициента трансформации К_т тягового трансформатора и,соответственно, величины рабочего напряжения U_тэд тяговых электродвигателей и регулированием магнитного потока тяговых электродвигателей.

Расчётные тяговые характеристики электровозов переменно-постоянного тока строят по электромеханическим характеристикам тяговых электродвигателей аналогично построениям для э.п.с. постоянного тока. Различие состоит в том, что скоростные характеристики колёсно-моторного блока V=f(I_тэд) перестраивают с учётом внешней характеристики преобразователя для каждой ступени регулирования U_тэд.

На рис.11 представлены расчётные характеристики электровоза переменно-постоянного тока. Тяговые характеристики электровоза со статическим преобразователем представляют семейство кривых F_k=f(V), пропорциональное числу ступеней регулирования величины U_тэд, т.е. позиций рукоятки контроллера машиниста (ПК1…ПК33). На высшей (ПК33) позиции рукоятки контроллера машиниста каждой ступени ослабления магнитного потока НП-ОП1-ОП2-ОП3 также соответствует своя характеристика F_k=f(V).

После возможных тяговых характеристик электровоза переменно-постоянного тока ограничивается следующими предельными кривыми (см. рис.11а: a-b –ограничение по условиям сцепления колёс с рельсами; b-c-d – ограничение по допустимому току (току коммутации) тяговых электродвигателей; d-e – ограничение по максимальной скорости движения.

Рис.11 Расчётные характеристики электровоза переменно-постоянного тока: а- тяговая характеристика; б- кривая изменения касательной мощности.