Меню

Тяговые характеристики тягового двигателя постоянного тока

Сравнение характеристик тяговых электродвигателей.

date image2017-10-25
views image3148

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для того чтобы выполнить сравнение характеристик тяговых двигателей необходимо определиться с перечнем требований предъявляемых к ним.

Требования, предъявляемые к характеристикам тяговых электродвигателей.Характеристики электродвигателей используемых для тяги поездов должны удовлетворять следующим условиям:

· электрическая устойчивость режимов работы;

· механическая устойчивость движения поезда;

· равномерное распределение нагрузок между параллельно работающими тяговыми двигателями;

· возможно меньшие изменения нагрузки двигателей при колебаниях напряжения в контактной сети;

· наименьшие изменения потребляемой мощности при движении поезда по различным элементам профиля;

· экономичное регулирование скорости в широком диапазоне;

· наименьший расход энергии на тягу поездов;

· использование рекуперативного торможения;

· максимальное использование сцепления колесных пар с рельсами;

· надежность в работе.

Под электрической устойчивостью понимается восстановление электродвигателями значения установившегося тока при незначительных случайных его отклонениях. Данное требование является наиболее важным, так как при наличии электрической неустойчивости двигатель не может быть использован на практике.

Электрическую устойчивость устанавливают при рассмотрении уравнения (3), преобразованное к виду (16) с учетом закономерностей определяющих изменение магнитного потока, так как частоту вращения при быстро протекающих электрических процессах можно считать практически неизменной.

. (16)

Из всех перечисленных вариантов возбуждения тяговых двигателей к электрическй неустойчивости может привести встречно-смешанное возбуждение двигателей.

Механической устойчивостьюназывают стремление тягового электродвигателя к восстановлению установившейся скорости движения при возникновении ее отклонений. Как известно из механики установившееся движение возникает при равенстве силы тяги силам сопротивления движению. Для определения механической устойчивости тяговых двигателей с различными системами возбуждения нанесем на рисунок 6 кривую сил сопротивления движению (рисунок 7), которые несколько возрастают с ростом скорости.

Установившееся движение поезда возникает в точках пересечения кривых сил тяги (1 – 3) с кривой сопротивления движению (4).

Рисунок 7. К определению механической устойчивости тяговых электродвигателей при различных системах возбуждения.

1 – тяговая характеристика э.п.с. с двигателем параллельного или независимого возбуждения; 2 – тяговая характеристика э.п.с. с двигателем согласно-смешанного возбуждения; 3 – тяговая характеристика э.п.с. с двигателем последовательного возбуждения; 4 – кривая сил сопротивления движению (W).

Как видно из рисунка 7 для всех трех рассмотренных случаев, при случайном увеличении скорости движения сила сопротивления движению станет больше силы тяги. Следовательно, поезд начнет замедляться вплоть до достижения установившейся скорости движения. При случайном уменьшении скорости силы тяги наоборот становятся больше силы сопротивления движению, следовательно, поезд будет разгоняться до достижения установившейся скорости движения.

Равномерное распределение нагрузки между тяговыми электродвигателями. Как правило, локомотивы имеют несколько тяговых электродвигателей включаемых в параллельные ветви. При изготовлении неизбежны отклонения размеров деталей, качества обработки поверхностей, магнитных свойств используемых сталей в пределах установленных допусков. Поэтому электромеханические характеристики двигателей несколько отличаются друг от друга. Свою роль играет также роль разница в диаметрах колесных пар локомотива. Все эти отклонения являются причиной неравномерного распределения нагрузок по колесным парам локомотива.

При рассмотрении электромеханических характеристик можно доказать, что мягкие характеристики двигателей последовательного возбуждения обеспечивают более равномерное распределение нагрузок, по сравнению с двигателями согласно-смешанного и параллельного возбуждения.

Изменение нагрузок тяговых электродвигателей при изменении напряжения в контактной сети. Как видно из формулы (4), частота вращения зависит от напряжения на электродвигателе, которое определяется напряжением в контактной сети. Следовательно, при изменении напряжения в контактной сети изменится и зависимость n=f(I) электромеханической характеристики. На рисунке 8 показано влияние изменения напряжения в контактной сети на ток и вращающий момент для двигателя с последовательной и параллельной системой возбуждения. При скачкообразном изменении напряжения частота вращения двигателя в силу инерционных свойств практически не изменяется, следовательно, переход от одной зависимости n=f(I) на другую происходит по горизонтальной линии. Как видно из рисунка изменение тока тягового двигателя и вращающего момента в двигателях последовательного возбуждения достаточно невелико, а в двигателях параллельного возбуждения значительно больше.

Рисунок 8. Влияние изменения напряжения на ток нагрузки и вращающий момент тягового двигателя: а) – двигатель последовательного возбуждения; б) – двигатель параллельного возбуждения.

Таким образом, колебания напряжения вызывают незначительные изменения нагрузок у двигателей последовательного возбуждения. При параллельном возбуждении толчки тока и силы тяги получаются значительно больше и могут отразиться на плавности движения поезда.

Изменения мощности, потребляемой тяговыми электродвигателями при движении по различным элементам профиля. В зависимости от условий движения тяговые электродвигатели э.п.с. развивают различные мощности. При следовании по легким участкам профиля они работают с небольшими нагрузками и потребляемыми мощностями. В случае движения состава на тяжелых подъемах электродвигатели работают с большими токами нагрузки и мощностями. При сохранении режима ведения поезда у тяговых двигателей независимого и параллельного возбуждения из-за жестких характеристик скорость уменьшается незначительно, а, следовательно, потребляемая мощность возрастает практически пропорционально увеличению силы тяги (вращающего момента).

Тяговые электродвигатели последовательного возбуждения благодаря мягким характеристикам при повышении силы тяги снижают скорость движения, следовательно, потребляемая ими мощность и ток оказываются меньше чем у двигателей с жесткими характеристиками, что способствует более равномерной загрузке тяговых подстанций.

Использование пропускной способности линий. Тяговые электродвигатели последовательного возбуждения обеспечивают движение по тяжелым подъемам с меньшими скоростями, чем на более легких участках пути. Участки с тяжелыми подъемами ограничивают число пропускаемых пар поездов. В случае применения тяговых двигателей параллельного возбуждения с жесткими характеристиками скорость движения поездов по всем элементам профиля будет примерно одинаковой и на тяжелых подъемах будет больше чем у двигателей последовательного возбуждения.

По условиям использования пропускной способности двигатели с жесткими характеристиками имеют некоторое преимущество.

Экономичное регулирование скорости движения. Скорость движения поезда при установке на э.п.с. двигателей параллельного и смешанного возбуждения можно легко регулировать изменением магнитного потока за счет воздействия на небольшой по своему значению ток возбуждения. В электродвигателях последовательного возбуждения регулирование магнитного потока требует усложнения силовой цепи и дополнительного оборудования из-за больших токов, протекающих через обмотку возбуждения. Однако в этом случае требуется меньшее число ступеней регулирования благодаря мягким характеристикам и меньшим диапазонам регулирования скорости.

Расход энергии на тягу поездов. При постоянной скорости движения требуется совершать меньшую работу по перемещению поезда. Поэтому при использовании жестких характеристик двигателей параллельного возбуждения расходуется меньше электроэнергии. При мягких характеристиках электродвигателей последовательного возбуждения скорость движения изменяется в широких пределах в зависимости от профиля пути. При равной средней скорости здесь требуется совершить большую работу и израсходовать несколько больше энергии. Это связано с тем, что силы сопротивления движению возрастают с увеличением скорости более интенсивно, чем сама скорость движения. Частично такой перерасход энергии компенсируется снижением потерь в пусковом реостате за счет более низких скоростей выхода на безреостатные характеристики.

Читайте также:  Какова индуктивность контура если при силе тока 6а его пронизывает магнитный поток 0 3 мвб

Использование рекуперативного торможения. Рекуперативное торможение позволяет уменьшить расход электрической энергии благодаря ее возврату в сеть при движении поезда на спуске или при снижении скорости движения. Тяговые электродвигатели параллельного и согласно-смешанного возбуждения переходят в режим рекуперации (в генераторный режим работы) автоматически при увеличении скорости движения.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения в режиме рекуперации устойчиво работать не могут. Поэтому на э.п.с. их переводят на независимое возбуждение от специального преобразователя, что приводит некоторому усложнению оборудования и электрических схем.

Условия сцепления колес с рельсами.В случае использования двигателей параллельного или независимого возбуждения благодаря жестким характеристикам сцепление колесных пар с рельсами восстанавливается быстрее, среднее значение силы тяги по сцеплению, а следовательно, и коэффициент сцепления получается больше, чем у двигателей последовательного возбуждения с мягкими характеристиками.

Из анализа предъявляемых к тяговым двигателям требований видно, что каждая система возбуждения имеет свои преимущества и недостатки. Однако, по таким наиболее важным показателям, как равномерность распределения нагрузок, меньшее изменение нагрузки при колебаниях напряжения в контактной сети, меньшее изменение мощности при движении по различным элементам профиля пути, электродвигатели последовательного возбуждения обладают преимуществами. Поэтому данный тип двигателей используют в качестве тягового на э.п.с. С таким недостатком как более низкий коэффициент сцепления борются при помощи различных систем противобоксовочной защиты. Для обеспечения рекуперации переводят электродвигатели на независимое возбуждение, хотя это и усложняет электрооборудование э.п.с.

Источник

Устройство тягового электродвигателя постоянного тока

Тяговый двигатель имеет неподвижный остов (статор) вращающийся якорь (ротор) корпус статора представляет собой литую тонкостенную пустотелую конструкцию четырехгранной формы со скошенными углами (рис.4.30). Снаружи с одной стороны имеются верхний и нижний приливы для размещения упругой траверсы для подвески к раме тележки, а с другой стороны-приливы для крепления разъемных моторно-осевых подшипников, через которые двигатель опирается на ось колесной пары.

Рис.4.30. Тяговый двигатель электровоза постоянного тока: 1- остов, 2- вентиляционный патрубок, 3- обмотки главных полюсов, 4-сердечники главных полюсов, 5-мотрно-якорные подшипники , 6-вал якоря, 7- якорь, 8-обмотки дополнительных полюсов, 9- сердечники дополнительных полюсов, 10-щеткодержатель, 11-коллектор, 12-подшипниковые щиты.

Рис.4.31. Остов тягового электродвигателя: 1-корпус, 2,3-главный и дополнительный полюсы,4-горловины для установки моторно-осевых подшипников.

Сверху остов имеет патрубки для присоединения к системе вентиляции, сбоку и снизу смотровые люки.

Остов является частью магнитной системы тягового двигателя. Внутри него имеются симметрично расположенные приливы, к которым крепят болтами сердечники полюсов прямоугольной формы. Предварительно на сердечники надевают, обмотки возбуждения.

Сердечники главных полюсовнабирают из тонких штампованных листов, которые, чтобы изолировать их друг от друга, покрывают специальным лаком. При сборке полюсы стягивают специальными заклепками Такие сердечники полюсов называют шихтованными.

Обмотки возбужденияглавных полюсов выполняют в видеокатушек из меди прямоугольного профиля, которые наматывают «плашмя» в два слоя. Витки и слои изолируют друг от друга и от остова.

Якорь тягового двигателя, как и сердечники полюсов, для уменьшения вихревых токов выполняют шихтованным (рис.4.32)

По внешней окружности на листах штамповкой делают прямоугольные вырезы. После сборки всех листов якоря они образуют продольные пазы, в которых размещают обмотку. Обмотку якоря изготовляют в виде отдельных медных изолированных секций или полусекций (рис.4.33); их закладывают в пазы на поверхности якоря и закрепляют с помощью изоляционных клиньев и бандажей (рис.4.32).

Рис.4.32. Сердечник якоря тягового двигателя: 1-штампованные листы, 2-сборная рейка, 3-втулка якоря, 4-нажимные шайбы, 5-пазы для обмотки, 6-выточки для наложения бандажа.

Моторно-якорные подшипники качения, в которых вращается якорь тягового двигателя, внутренними кольцами напрессованы на концы вала якоря. Вал изготовляют из хромоникелевой стали, обладающей высокой прочностью. При сборке тягового двигателя наружные кольца подшипников запрессовывают в

подшипниковые щиты, которые затем вставляют в посадочные

Рис 4.33. Секции обмотки якоря: а- петлевая; б- волновая.

Подшипниковые щиты имеют в центральной части специальные, так называемые лабиринтные камеры, предотвращающие попадание внутрь тягового двигателя смазки при вращении якоря.

Коллекторно-щеточный узел – один из ответственных узлов тягового двигателя- во многом определяет его нормальную работу. Коллекторно-щеточный узел состоит из коллектора, щеток, нажимных пружин, щеткодержателей и их деталей.

Коллектор представляет собой набор тщательно подобранных, радиально расположенных по его окружности медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками (рис.4.34). Эти прокладки склеивают из тонких слоев слюды, обладающей, как известно, высокой электрической прочностью, влаго- и теплостойкостью.

Для того чтобы можно было надежно закрепить коллекторные пластины на цилиндрической стальной коробке, им в нижней части придают форму ласточкина хвоста. Крепят их нажимными шайбами и стягивают болтами.

Рис.4.34. Коллектор тягового двигателя постоянного тока:

1- коробка; 2- нажимные шайбы; 3- изоляционные манжеты; 4-петушки; 5- медные пластины; 6-ласточкин хвост; 7- миканитовые прокладки.

Коллектор напрессовывают на якорную втулку или на вал якоря двигателя. К коллекторным пластинам припаяны в соответствии с расположением в пазах сердечника выводы одной секции обмотки якоря, состоящей из нескольких витков.

К обмотке якоря электрический ток подводится: через щетки и. щетки располагают по геометрической нейтрали основного магнитного потока, т. е. в зоне его отсутствия, что облегчает условия коммутации. Следует иметь в виду, что коммутация тяговых двигателей протекает в трудных условиях, определяемых действием на коллектор и щетки случайных динамических сил, возникающих вследствие движения э. п. с. по неровностям рельсового пути.

Щетки изготовляют из материалов, обеспечивающих их высокую твердость, большое переходное электрическое сопротивление, малый коэффициент трения при взаимодействии с коллектором; они допускают номинальную плотность тока до 10-12 А/см 2 . Ширина щетки больше ширины коллекторной пластины; обычно щетка перекрывает несколько коллекторных пластин, из-за чего одновременно под одной щеткой коммутируют несколько секций обмотки якоря.

Для обеспечения по возможности равномерного нажатия щеток на коллектор их устанавливают в специальных обоймах с нажимными пружинами. Эти обоймы выполняют разъемными с фиксирующими зубчатыми поверхностями, позволяющими при необходимости несколько смещать щетки. Обоймы, их детали, а также изолирующие кронштейны, которые крепят болтами к внутренней торцовой поверхности остова, образуют щетко — держатель.

Читайте также:  Из каких основных элементов состоит трансформатор тока

Как правило, щетки выполняют состоящими из двух частей. При этом инерционные силы действуют порознь на каждую половину щетки, контакт с коллекторными пластинами становится более стабильным,. а значит, облегчаются условия коммутации.

Конструктивные решения по улучшению условий коммутациисводятся к предотвращению искажения основного магнитного потока реакцией якоря. Для этого увеличивают воздушный зазор, выполняют его расходящимся от середины полюса к концам, применяют дополнительные полюсы и компенсационную обмотку.

Обмотки дополнительных полюсов, наиболее эффективно снижающие реакцию якоря, создают магнитный поток, компенсирующий искажение основного магнитного потока. Этому же способствует компенсационная обмотка, укладываемая в пазы полюсов и остова по его внутренней образующей.

Изоляция тягового двигателя играет большую роль в обеспечении его надежности, так как у работающего двигателя об- мотки и другие узлы находятся под высоким напряжением. Поэтому для обеспечения. нормальной работы тягового двигателя и безопасности обслуживающего персонала обмотки и его узлы изолируют друг от друга и относительно «земли».

В современных тяговых двигателях применяют три вида изоляции: витковую, изолирующую проводники обмотки друг от друга (для этой цели используют стеклослюдинитовую ленту); корпусную, применять новые виды изоляции на основе полимерных лент и компаундов. Такая изоляция имеет значительно меньшую толщину по сравнению со стеклослюдинитовой лентой, более высокую , электрическую и механическую прочность.

Бесколлекторные тяговые двигатели

Широко применяемые тяговые двигатели постоянного и пульсирующего тока имеют, однако, существенные недостатки. Это прежде всего наличие коллекторно-щеточного узла, который требует постоянного ухода в эксплуатации. Щетки быстро изнашиваются, поверхность коллектора заволакивается продуктами их износа и распада, под влиянием тряски происходят нарушение коммутации, искрообразование на коллекторе и т. п.

В бесколлекторных двигателях — вентильных синхронных и асинхронных — нет необходимости выполнять работы по текущему содержанию коллектора и щеток; при тех же габаритах оказывается, возможным создать двигатель большей мощности, чем коллекторный. При этом отпадают ограничения по прочности узлов. Бесколлекторный двигатель допускает большую частоту вращения, имеет меньшую массу, более низкую стоимость изготовления и эксплуатации.

Основные же трудности использования бесколлекторных двигателей для тяги состоят, во-первых, в сложности преобразования однофазного тока контактной сети в трехфазный для питания тяговых двигателей, и во-вторых, в сложности системы регулирования бесколлектоных двигателей.

Только в последние годы благодаря появлению тиристоров оказалось возможным использовать для тяги бесколлекторные двигатели как асинхронные, так и вентильные. На тиристорах были созданы преобразователи постоянного или однофазного тока постоянной частоты в трехфазный переменный регулируемой частоты. Появилась возможность так регулировать бесколлекторный тяговый двигатель, что каждому значению его вращающего момента, а следовательно, и силы тяги (или торможения) соответствуют напряжение и частота питающего тока, обеспечивающие полное использование мощности э. п. с.

Регулирование режимов работы сводится при этом к преобразованию по требуемым законам напряжения и тока контактной сети в напряжение и ток, питающие обмотки бесколлекторного двигателя. Машинист выбирает режимы так, чтобы обеспечить желаемые характеристики э. п с: на каждом элементе профиля пути.

Источник

Сила тяги и тяговые характеристики локомотивов — Характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока

Содержание материала

  • Сила тяги и тяговые характеристики локомотивов
  • Сцепление ведущих колес локомотива с рельсами
  • Физическая природа сцепления ведущих колес локомотива с рельсами
  • Коэффициент сцепления и методы его оценки
  • Тяговая характеристика автономного локомотива
  • Тяговые свойства тепловозного дизеля
  • Характеристики электрических передач тепловозов
  • Построение тяговой характеристики тепловоза по характеристикам электродвигателей
  • Опытные тяговые характеристики тепловозов с электрической передачей
  • Опыт создания тепловозов с электрической передачей переменного тока
  • Тяговые характеристики тепловозов с гидравлической передачей
  • Опытные тяговые характеристики тепловозов с гидравлической передачей
  • Тяговые характеристики тепловозов с механической передачей
  • Характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока
  • Регулирование скорости движения и тяговые характеристики эпс постоянного тока
  • Тяговые характеристики элекроподвижного состава постоянного тока
  • Характеристики электроподвижного состава переменно-постоянного тока
  • Тяговые свойства электровозов с бесколлекторными электродвигателями

Тяговые характеристики электроподвижного состава
Характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока электроподвижного состава
На электровозах и электропоездах постоянного и переменно-постоянного тока применяют тяговые электродвигатели постоянного тока. Форма тяговых характеристик электроподвижного состава (э.п.с.), в основном, определяется электромеханическими характеристиками тяговых электродвигателей (ТЭД), приведенных к валу двигателя, а именно: nд =f(Iд) — частоты вращения якоря ТЭД от его тока при заданном напряжении питания от контактной сети UKC; Мд =f(I ) — вращающего момента на якоре ТЭД от тока; ηд = f(Iд) — к.п.д. тягового электродвигателя от тока якоря. Электромеханические характеристики тяговых электродвигателей э.п.с. получают при стендовых испытаниях на заводе-изготовителе.
При тяговых расчетах электромеханические характеристики тягового электродвигателя обычно приводят к ободу колес колесной пары электровозов и электропоездов и получают электромеханические характеристики колесно-моторного блока [5]:
V=f(Iд) — скорости движения колесной пары э.п.с. от тока якоря ТЭД;

F = f(Iд) — касательной силы тяги колесной пары э.п.с. от тока якоря ТЭД; ηэ=f(Iд)- К.П.Д. колесно-моторного блока э.п.с. от тока якоря ТЭД.
При пересчете электромеханических характеристик тяговых электродвигателей на характеристики колесно-моторных блоков используют следующие формулы:

  1. скорость движения колесной пары э.п.с., км/ч:

(2.34)
где С — постоянный коэффициент для данной серии локомотива:

где С8 — конструктивная постоянная тягового электродвигателя; μ — передаточное число тяговых редукторов колесной пары; DK — диаметр колес колесной пары, м;

  1. касательная сила тяги на ободе колес колесной пары, Н:

(2.35)
где ΔF — потери силы тяги, вызванные магнитными и механическими потерями в колесно-моторном блоке, Н:

где ΔΡΜaгн — потери мощности в магнитной системе ТЭД, кВт; ∆Рмех — механические потери мощности в якорных подшипниках и щеточном аппарате ТЭД, кВт; ∆Р — потери мощности в тяговых редукторах колесной пары и моторно-осевых подшипниках ТЭД, кВт; V — скорость движения, км/ч;

  1. коэффициент полезного действия колесно-моторного блока э.п.с.


где Δρπ — потери в тяговых редукторах и моторно-осевых подшипниках в процентах от подведенной мощности, %. Величина Δρπ определяется по графикам Δρπ = f(Р1) [12].
Необходимо отметить, что форма электромеханических характеристик тяговых электродвигателей и колесно-моторных блоков э.п.с. напрямую зависит от принятой системы возбуждения двигателей.
На рис. 37 представлены схемы основных систем возбуждения тяговых электродвигателей э.п.с.: последовательного (рис. 37, а), параллельного (рис. 37, б), смешанного возбуждения при согласном (рис. 37, в) и встречном (рис. 37, г) включении последовательной и параллельной обмоток и независимого возбуждения (рис. 37, б). Расчетные тяговые характеристики электровозов стяговыми электродвигателями, имеющими вышеперечисленные системы возбуждения, приведены на рис. 38. Из кривых FK =f(V), представленных на рис. 38, следует, что тяговая характеристика электровоза с двигателями последовательного возбуждения (кривая 1) наиболее приближена к идеальной тяговой характеристике локомотива с электрическим приводом колесных пар (кривая 4) и позволяет наиболее полно использовать мощность тягового электродвигателя в эксплуатации. Тем не менее в зоне малых скоростей движения электровоза, когда тяговые электродвигатели работают при больших токах якоря /д, наблюдается увеличение жесткости характеристик локомотива. Жесткость характеристик электродвигателей и электровоза в целом определяется темпом изменения силы тяги FK от скорости V. Тяговые характеристики локомотивов называют жесткими при резком изменении функции FK=f(V) (например, кривая 2 на рис. 38) и мягкими при плавном изменении кривой FK=f(V).
В свою очередь, тяговые характеристики электровозов с электродвигателями параллельного, смешанного и независимого возбуждения имеют более высокую степень жесткости, чем при последовательном возбуждении.
Вышеперечисленные системы возбуждения тяговых электродвигателей обладают целым рядом достоинств и недостатков и нашли практическое применение на различных сериях электровозов.
Так, для электровозов постоянного тока с контакторно-реостатным управлением признано целесообразным [5] применение тяговых электродвигателей с системами последовательного или смешанного возбуждения с мягкими тяговыми характеристиками.

Рис. 37. Схемы систем возбуждения тяговых электродвигателей электроподвижного состава: а — последовательного; б — параллельного; в — смешанного при согласном включении обмоток; г — смешанного при встречном включении обмоток; д — независимого возбуждения

Читайте также:  Время зарядки аккумулятора в зависимости от тока


Рис. 38. Расчетные тяговые характеристики электровозов с электродвигателями, имеющими разные системы возбуждения: 1 — при последовательном; 2 — при параллельном и независимом; 3 — при смешанном; 4 — идеальная характеристика

На электровозах переменно-постоянного тока и э.п.с. постоянного тока с импульсным регулированием предпочтительнее оказалось использование тяговых двигателей с независимым возбуждением и
жесткими характеристиками. Такие характеристики тяговых электродвигателей позволяют уменьшить интенсивность процессов боксования локомотива и, соответственно, увеличить критические веса водимых поездов. Широкое применение силовых полупроводников на э.п.с. позволяет несколько сгладить серьезные недостатки независимого возбуждения ТЭД — сильный разброс токов нагрузки между параллельно работающими ТЭД локомотива и чувствительность к колебаниям напряжения в контактной сети.
Сравнительные испытания электровозов ВЛ80р с последовательным возбуждением тяговых электродвигателей и ВЛ80Р с независимым возбуждением с поездами, проведенные ВНИИЖТом [7,8], показали, что коэффициент тяги электровозов ВЛ80рн на 8,4 % выше, чем ВЛ80р; во время разгона, т.е. в диапазоне высоких токовых нагрузок жесткость тяговых характеристик электровозов ВЛ80РН и ВЛ80р сближается и их тяговые возможности почти не отличаются.

Источник



Тяговые характеристики тягового двигателя постоянного тока

3.2.6.1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

[ИПЖДТурб, ОТП] Электровозы постоянного и переменного тока, а также тепловозы с электрической передачей оснащены, как правило, ТЭД постоянного тока. Электромеханические характеристики этих двигателей получают при стендовых испытаниях на заводе-изготовителе. Усредненные характеристики по испытаниям первых 10 двигателей установочной серии называют типовыми характеристиками.

[ТРИса] Различают электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя и к ободу движущих колес электровоза.

А) Электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя. К этим характеристикам относятся зависимости следующих величин от тока электродвигателя Iд (Iя):

— число оборотов якоря электродвигателя (скорость вращения) nд;

— вращающий момент на валу электродвигателя М;

— коэффициент полезного действия электродвигателя  д.

Рис.3.2.6.1-1. Электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя ТЛ — 2К при Uд = 1500 В (электровоз ВЛ10)

( нужен рисунок получше )

Все эти зависимости определяют при постоянном напряжении и температуре нагрева обмоток электродвигателя, обычно принимаемой 115 °С (по ГОСТ 2582-81).

Характеристики nд(Iд) и  д(Iд) определяются непосредственно опытным путем при испытании тягового электродвигателя на стенде методом возвратной работы. Этот метод заключается в том, что испытуемый тяговый электродвигатель вращает другой однотипный тяговый электродвигатель, соединенный с ним и работающий в качестве генератора. Вырабатываемая последним электроэнергия идет на питание испытуемого тягового электродвигателя.

Характеристика М(Iд) непосредственно опытным путем не определяется. Она получается путем пересчета с использованием характеристик nд(Iд) и  д(Iд) по формуле

, (3.2.6.1-1)

где М – вращающий момент на валу электродвигателя, Н*м;
Uд – напряжение на тяговом электродвигателе, В;
60 – коэффициент перевода из минут в секунды;
д – коэффициент полезного действия ( в долях единицы. ).

Электромеханические характеристики nд(Iд) и М(Iд) могут быть также получены путем расчета на основе магнитной (нагрузочной) характеристики С1Ф(Iв) и характеристики  д(Iд)

, (3.2.6.1-2)

, (3.2.6.1-3)

где nд – число оборотов якоря электродвигателя (скорость вращения), об/мин;
r – сопротивление обмоток тягового электродвигателя, Ом;
С1 – конструктивная постоянная тягового электродвигателя, зависящая от числа пар полюсов, количества активных проводников обмотки якоря, числа пар параллельных ветвей обмотки якоря;
Ф – магнитный поток, Вб;
Iв – ток возбуждения в обмотках полюсов, А.

Б) Электромеханические характеристики, отнесенные к ободам колес (электротяговая характеристика). К этим характеристикам относятся зависимости следующих величин от тока электродвигателя Iд:

— скорость движения локомотива V;

— касательная сила тяги на ободах колес Fкд;

— коэффициент полезного действия электродвигателя на ободах колес  .

Зависимость V(Iд) называют также скоростной характеристикой.

Рис.3.2.6.1-2. Электромеханические характеристики электродвигателя ТЛ — 2К1, отнесенные к ободам колес (электровоз ВЛ10)

[ТРИса, ОТП] Данные характеристики получаются путем пересчета характеристик на валах тяговых электродвигателей

, (3.2.6.1-4)

, (3.2.6.1-5)

(H), (3.2.6.1-6)

, (3.2.6.1-7)

где  – отношение числа зубьев шестерни вала тягового электродвигателя nд к числу зубьев зубчатого колеса движущей оси nк (передаточное число);
D – диаметр колеса, м;
п – коэффициент полезного действия зубчатой передачи (учитывает потери на трение в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках при опорно-осевой подвеске тягового электродвигателя или в зубчатой передаче и подшипниках редуктора при опорно-рамном подвешивании), в долях единицы;
 pп – потери мощности в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках, %.

Потери мощности  pп определяются по данным следующей таблицы.

Pд в % от номинальной мощности электродвигателя Pд ном,
100 * Pд / Pд ном
200 150 125 100 75 60 50 40 30 25
Потери  pп в % от подведенной мощность Pд,
100 *  pп / Pд
3.5 3.0 2.7 2.5 2.5 2.7 3.2 4.4 6.7 8.5

[ТПДеев] Подведенная мощность определяется по формуле

Источник