5.3. Пусковые, тяговые и тормозные характеристики электровозов.

Наибольшее применение получил реостатный пуск, при котором для ограничения тока в цепь якоря включают пусковой реостат R_п (рисунок 82, а); он обычно имеет несколько ступеней (секций) R₁, R₂, R₃, которые в процессе пуска замыкают накоротко специальными выключателями (контакторами) 1,2,3. Сопротивление реостата постепенно уменьшается, что обеспечивает высокое значение пускового момента в течение всего времени разгона двигателя. В начальный момент пуска в цепь обмотки якоря вводится максимальное сопротивление, пусковой ток минимальный, двигатель разгоняется по реостатной характеристике 1 (рисунок 82, б) и развивает максимальный пусковой момент.

Рисунок 82. Принципиальная схема реостатного пуска электродвигателя (а) и кривые изменения пускового момента (б)

По мере разгона двигателя и увеличения частоты вращения ступень R₁ сопротивления пускового реостата выключают, увеличивается ток I_я, электромагнитный момент возрастает до М_{п max}, а затем с увеличением частоты вращения постепенно уменьшается по реостатной характеристике 2. При уменьшении момента до M_{п min} выключают часть R₂ сопротивления пускового реостата, и двигатель переходит на работу по характеристике 3. Таким способом, уменьшая постепенно сопротивление пускового реостата, осуществляют разгон двигателя по отдельным отрезкам реостатных характеристик 1,2,3 (жирные линии на рисунке 82,б) до выхода на естественную характеристику 4, соответствующую сопротивлению R_п = 0. Пусковой момент двигателя при этом изменяется от М_{п max} до M_{п min}. Путем включения пускового реостата в цепь якоря можно осуществить пуск двигателя при некотором среднем пусковом моменте М_{п ср} = (М_{п max}+M_{п min})/2 и резко уменьшить пусковой ток. Число ступеней пускового реостата зависит от жесткости естественной механической характеристики 4 и требований, предъявляемых к плавности пуска (допустимой разности М_{n max}-M_{n min}). Пусковые реостаты рассчитывают на кратковременную работу под током.

Тяговой характеристикой локомотива называется зависимость силы тяги от скорости движения F_K = f(V).

Рисунок 83. Тяговые характеристики электровоза ВЛ80^к с коллекторными тяговыми электродвигателями НБ-418К

Рисунок 84. Тяговые характеристики электровоза ЭП1 с асинхронными тяговыми электродвигателями НБ-514Б

Наибольшая величина силы тяги необходима при трогании поезда с места, при наборе скорости и при движении по наиболее крутому подъему. В идеальном случае при переменном профиле пути тяговая характеристика соответствует закону равноплечей гиперболы (рисунок 83,84). При такой тяговой характеристике реализуемая мощность локомотива остается постоянной, обеспечивается ее полное использование в широком диапазоне скоростей. Кроме ограничения силы тяги по условиям сцепления колеса с рельсом существуют также и другие ограничения, связанные с особенностями локомотивов. Реальные тяговые характеристики локомотивов составляют на основе данных, получаемых при тяговых испытаниях.

Тормозные характеристики локомотива – зависимость тормозной силы от скорости движения В_кэ = f (V). На сетку тормозных характеристик наносят ограничения: по сцеплению, коммутационной устойчивости, максимальной скорости.

Рисунок 85. Тормозные характеристики: I_я – ток якоря тягового двигателя; I_в – ток возбуждения тягового двигателя; V – скорость электровоза; B – тормозная сила электровоза; 1-3,5 – зоны регулирования