Тяговая характеристика локомотивов

Зависимость между силой тяги, развиваемой двигателями локомотива, и скоростью его движения называют тяговой характеристикой и представляют ее графически.

а) - жесткая; б) - мягкая.

Рисунок 5.3 – Тяговые характеристики

Так как мощность, потребляемая двигателями N равна произведению силы тяги F на скорость v:

, (5.1)

то на крутых подъемах, в случае жесткой характеристики, мощность возрастает пропорционально увеличению силы тяги.

Выбор двигателей для тяги поездов

(Сокр.)

Для тяги поездов необходимы двигатели, обеспечивающие регулирование частоты вращения якоря двигателя и развиваемого двигателем момента в широких пределах.

Наиболее распространены асинхронные трехфазные двигатели переменного тока, однофазные двигатели переменного тока и коллекторные двигатели постоянного тока с различными способами возбуждения.

Рассмотрим возможность применения этих двигателей для тяги поездов.

Частота вращения асинхронного двигателя определяется из выражения

,

где f - частота подводимого тока;

Р - количество пар полюсов.

Момент М определяется по формуле

где с – конструктивная постоянная машины;

U – подведенное напряжение;

s - скольжение.

где n₁ – частота вращения магнитного поля статора;

n₂ - частота вращения ротора.

Однофазные двигатели переменного тока обладают малой мощностью и поэтому не применяется для тяги поездов.

Определим возможность применения двигателей постоянного тока различных способов возбуждения для тяги поездов.

Схема простейшего электрического двигателя.

При вращении рамки в магнитном поле в ней возникает противо э.д.с.

Приложенное к рамке напряжение компенсируется противо э.д.с. и падением напряжения на активном сопротивлении рамки.

Развиваемый рамкой момент определяется по формуле

Величину проходящего через рамку тока определяют из выражения.

Проанализируем это выражение. Максимальный ток в рамке, и соответственно максимальный момент, будут создаваться при n равном нулю, т.е. при трогании с места. При увеличении скорости вращения рамки, что соответствует увеличению скорости движения, ток и момент будут уменьшаться. При движении на подъем, сопротивление движению будет увеличиваться, скорость движения уменьшится, т.е. уменьшатся обороты, в результате этого возрастет ток и развиваемый момент. Таким образом, у двигателя постоянного тока с изменением нагрузки автоматически регулируется ток и развиваемый двигателем момент.

Напряжение приложенное к двигателю выражается формулой

,

Откуда получаем частоту вращения двигателя:

.

По этой формуле определяют число оборотов двигателей постоянного тока. Число оборотов пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально магнитному потоку. Активное сопротивление двигателей незначительно и составляет менее одной десятой ома, поэтому можно считать, что

.

Следовательно, частоту вращения двигателя постоянного тока можно регулировать, изменяя подводимое к нему напряжение или магнитный поток возбуждения.

Двигатели постоянного тока различаются по способу возбуждения.

а) - параллельное возбуждение; б) - последовательное возбуждение;

в) - смешанное возбуждение; г) - независимое возбуждение.