1. Тяговые характеристики электровоза

Тяговая характеристика — графическая зависимость силы тяги электровоза от скорости движения на каждой позиции, причем на каждой позиции электровоз имеет постоянную мощность, однако чем выше позиция, тем выше мощность электровоза.

На 25-й, 29-й и 33-й позициях электровоза ВЛ80С (Т, К) делаются по три кривых ослабления поля (ОП), причем мощность электровоза на ОП больше, чем на полном поле. По тяговой характеристике видно, что с увеличением скорости движения сила тяги снижается (рис. 2.2). На характеристике наносится кривая ограничения силы тяги. Для электровозов это ограничение по сцеплению колеса с рельсом, которое показывает, на какой позиции какую максимальную силу тяги можно реализовать. На тяговой характеристике наносятся значения часовой и длительной скорости и силы тяги.

При работе двигателей режим их нагрузки резко меняется в зависимости от профиля пути и веса поезда, поэтому для двигателей используют такие понятия, как часовой, длительный и максимальный режимы работы.

Часовой ток — это такой ток, при номинальном напряжении на котором двигатель может работать в течение часа с нормально действующей вентиляцией, не перегревая свою изоляцию выше допустимых пределов.

Длительный ток — это такой ток, когда двигатель может работать более 6—8 ч, при номинальном напряжении и нормально действующей вентиляции, не перегревая свою изоляцию выше допустимых пределов.

Максимальный ток определяется по условиям коммутации и сцеплению колеса с рельсом, который можно подавать в двигатель в течение 1—3 минут.

Часовая (длительная) мощность — это произведение часового (длительного) тока на максимальное напряжение в тяговом двигателе.

2. Пуск и регулирование частоты вращения тягового электродвигателя

В момент троганья электровоза с места якорь двигателя неподвижен, противоЭДС двигателя отсутствует, поэтому при непосредственном подключении двигателя в начальный момент пуска по обмоткам двигателя пойдет ток 1пуск = U/R, где U — напряжение; R— сопротивление обмоток двигателя. Так как обмотки двигателя имеют малое сопротивление, чтобы при работе двигатель имел небольшие потери и высокий КПД, при небольшом

напряжении (порядка 50—60 В) в двигатель идет большой ток, который создает большую силу тяги.

Сила тяги для электровозов ВЛ80 Рт = 6,7 М п, где вращающий момент двигателя М = C*I_я*Ф. По условиям сцепления колеса с рельсом сила тяги должна быть меньше или равна силе сцепления колеса с рельсом, в противном случае колесные пары сорвутся в боксование Рсц > Рт.

Как только электровоз пришел в движение, в двигателе появилась противоЭДС (Е), равная Е = сЕ пФ, где сЕ — коэффициент, учитывающий особенности конструкции ТД; п — частота вращения якоря; Ф — магнитный поток. ПротивоЭДС (Е) уменьшает ток в двигателе, а следовательно, и силу тяги

I = (С - Е)/К.

Для того чтобы сохранить хорошую силу тяги, машинист вынужден увеличивать напряжение на двигателях (добавлять позиции). Постепенно машинист увеличивает напряжение на двигателях до максимального, после чего скорость движения будет увеличиваться автоматически за счет увеличения противоЭДС, уменьшения тока в двигателях и магнитного потока. Частота вращения якоря ТД

п = Е Ц/Ф,

где ЕР = V - Е; Ф — магнитный поток главных полюсов.

Вращающий момент М двигателя не является постоянной величиной, а зависит от механической нагрузки или внешнего момента сопротивления, который преодолевает вал якоря при вращении:

М =С*I_яI_в

где С — постоянная машины;

и I_я,I_в — соответственно ток якоря и ток возбуждения в тяговом двигателе.

Отсюда видно, что ток двигателя зависит от механической нагрузки: при движении под уклон сопротивление уменьшается — уменьшается и ток в двигателе, при движении на подъем сопротивление движению увеличивается- увеличивается и ток в двигателе.

Однако на большой скорости движения ток в двигателях уменьшается настолько, что создаваемая сила тяги будет равна силам сопротивления движению поезда, при этом наступает равномерное движение поезда.