Тяговые характеристики электровоза.

Тяговые характеристики представляют зависимость силы тяги электровоза от скорости.

Эти характеристики строятся графическим путем или пересчетом из электромеханиче­ских характеристик, Тяговые характеристики стоятся для ходовых позиций каждого соединения тяговых электродвигателей. Электровозы ВЛ10 и ВЛ11 име­ют 15 автоматических характеристик, позволяющих определить силу тяги электро­воза при любой скорости и на любом соединении.

Например для электровоза ВЛ10:

- 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

 

 

Рис.1

Рис.2

 

На тяговые характеристики наносятся ог­раничения в работе электровоза Рис.1:

· ограничение по сцеплению – линия 1. За преде­лами этого ограничения сила тяги элект­ровоза превышает силу сцеплению.

· ограничение по току 600 А – линия 2. 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.

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

· ограничение по конструктивной скорости 100 км/час – линия 4. 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 * 0.0923 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 служить 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 ВЛ11. На электровозах по № 489 первоначально в цепь тяговых электродвигате­лей включался пусковой резистор величиной равной 7,168 Ом, поэтому ток пер­вой позиции был равен 400А Естественно, что при такой величине пускового тока плавность трогания с места одиночного электровоза не могла быть обеспе­чена. 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 16%, на второй - 36%, на третьей - 55%. На четвертой позиции тяговые электродвигатели переключаются на полное возбуждение, а с пятой позиции уменьшается величина сопротивления пускового резистора, т.е. начинается реостатный пуск электровоза. На электро­возах с № 325 с целью уменьшения случаев пережогов контактного провода, в цепь тяговых электродвигателей стали включать пусковой резистор двух секций, сохранив прежний пуск электровоза с ослаблением возбуждения.

На электровозах с № 490 с этой же целью сопротивление пускового ре­зистора увеличили до 14,28 Ома и на первой позиции вместо глубокого ослабле­ния возбуждения применили ослабление возбуждения четвертой ступени (36 %).На второй позиции тяговые электродвигатели переключаются на полное возбуждение, а с третьей позиции начинается реостатный пуск электровоза.

Таким образом, при малой величине сопротивления пускового резистора, плавность пуска электровоза ВЛ11 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.

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.