Теория подвижного состава. Ч. 2. Криволинейное движение, устойчивость, колебания и плавность хода подвижного состава

–точка В ( = ном, = 1) – номинальный режим;

–точка С ( = к.д, = м) – режим критической скорости в двигательном (тяговом) режиме;

–точка D ( = 0, = п) – режим пуска асинхронного электродвигателя;

–точка F ( = к.г, = м.г) – режим критического генераторного момента.

Таким образом, при рекуперативном торможении возможности автономного электропривода ограничены не только и не столько возможностями асинхронного электродвигателя, как в режиме тяги, сколько энергоемкостью и состоянием заряженности накопителя электроэнергии. В режиме рекуперативного торможения максимально возможную нагрузку асинхронного электродвигателя, точнее, возможность для асинхронного электродвигателя эту нагрузку развить,

вкаждый момент времени определяет внутреннее состояние электропривода. Для расчета и построения тормозной характеристики асинхронного электродвигателя необходимо построить его меха-

ническую характеристику в области скольжений 0 > s > – и скоростей 1 < < .

Пример. Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного электродвигателя ДТА-6У1, применяемого на троллейбусах. Техническая характеристика электродвигателя и результаты расчета дополнительных параметров, необходимые для построения его характеристики, представлены в [19].

Решение

1.Расчет ведем при частоте питания 60 Гц. В этом случае кри-

тический момент электродвигателя Мк = 2263,248 Н м; синхронные обороты вала электродвигателя n0 = 1500 об/мин; критические скольжения sк = 0,077257.

2.Строим кривую изменения момента электродвигателя по формуле Клосса (43) в двигательном режиме в пределах от нуля до n0

(см. пример). Далее продлеваем ее до nmax = 2n0 = 3000 об/мин. При этом скольжение электродвигателя рассчитываем по формуле (42),

принимая момент двигателя отрицательным. Результат представлен на рис. 31.

381

Ответ. Построена механическая характеристика асинхронного электродвигателя ДТА-6У1 в диапазоне частоты вращения вала двигателя от нуля до 3000 об/мин, из которой выделена генераторная ветвь. Определены минимальные обороты вала электродвигателя, при достижении которых электродвигатель отключается.

Следуя рассмотренному алгоритму, можно построить пучок кривых механических характеристик асинхронного электродвигателя в тормозном (генераторном) режиме, т. е. получить графики, показанные на рис. 15 и 19.

Приложение Ц

Определение скоростных свойств подвижного состава. После расчета характеристик асинхронного электродвигателя ДТА-6У1

можно определить параметры скоростных свойств троллейбуса

модели 32100D с этим двигателем при различном управлении электроприводом с максимальной и снаряженной массами. Скоростные свойства мобильных машин оценивают по графикам разгона машины с места на мерном участке горизонтальной дороги (суммарное сопротивление дороги равно коэффициенту сопротивления дороги= f) длиной два километра [7]. При этом определяют следующие показатели скоростных свойств: время разгона до заданной скорости t50 или t60 соответственно до скорости 50 км/ч или 60 км/ч; время разгона на участке пути 400 м, t400; время разгона на участке

пути 1000 м, t1000; условную максимальную скорость у.max.

Время достижения троллейбусами заданной скорости представлены в табл. 3.

Таблица 3 Время достижения троллейбусами заданной скорости

384

В связи с отсутствием для троллейбусов данных по времени разгона на участке пути 400 м, t400 и времени разгона на участке пути 1000 м t1000, будем сравнивать эти параметры с параметрами грузовых автомобилей, рис. 34.

Рис. 34. Результаты испытаний автомобиля Dongfeng DFL3251A и сопоставление с аналогами

Выберем из рис. 34 интересующие нас параметры скоростных характеристик грузовых автомобилей и сведем их в табл. 4.

385

Таблица 4

Скоростные свойства грузовых автомобилей

Оценка скоростных свойств троллейбуса. Разгон троллейбуса с места выполним для случая, когда электродвигатель работает по предельной характеристике и имеет максимальную массу m = 18000 кг при движении по асфальтовой дороге с суммарным сопротивлением

= 0,04 и по горизонтальной дороге в удовлетворительном состоя-

нии = f0 = 0,018. Графики разгона троллейбуса с места показаны на рис. 35, а его скоростные параметры представлены в табл. 5.

Таблица 5

Скоростные свойства троллейбуса 32100D (ТЭД работает по предельной характеристике)

386

387

Условная максимальная скорость троллейбуса составила:

–на дороге, имеющей = 0,04, y.max = 50,57 км/ч;

–на горизонтальной дороге, имеющей = 0,018, y.max = 59,40 км/ч.

Максимальный преодолеваемый уклон с места на асфальтированной дороге imax = 0,298. Максимальное ускорение:

–на дороге, имеющей = 0,04 аmax = 1,853 м/с2;

–на горизонтальной дороге, имеющей = 0,018 аmax = 2,014 м/с2.

Следовательно, результаты исследований скоростных свойств троллейбуса модели 32100D массой 18000 кг с тяговым электродвигателем ДТА-6У1, номинальная мощность которого составляет 140 кВт при работе по предельной характеристике, в заданных условиях

движения = 0,04 отвечают нормативным требованиям, табл. 3 и 4.

На горизонтальном участке дороги = 0,018 скоростные свойства троллейбуса выше, чем при движении по дороге с уклоном и тем более отвечают нормативным требованиям.

Влияние способа управления электроприводом на скорост-

ные свойства троллейбуса. Выше было отмечено, что некоторые различия в скоростных свойствах троллейбуса проявляются при изменении частоты вращения от нуля до граничной частоты nгр.1 или nгр.2 в зависимости от способа управления, рис. 36.

Рис. 36. Скоростные свойства троллейбуса 32100D при работе электродвигателя на частичной характеристике Р = 97,061 кВт:

1 – управление по моменту; 2 – управление по мощности

388

В диапазоне изменения частоты вращения от nгр.1 или nгр.2 до максимальной частоты вращения nmax скоростные свойства троллейбуса не зависят от способа управления (мощность электродвигателя одинакова).

Для исследования скоростных свойств троллейбуса, в случае работы электродвигателя по частичной характеристике, принимаем его массу равной снаряженной массе m = mc = 11800 кг, а мощность электродвигателя Р1 = Р2 = 97,061 кВт. Движение троллейбуса происходит по горизонтальному участку асфальтовой дороги в удовле-

творительном состоянии = f0 = 0,018. Результаты исследования скоростных свойств троллейбуса при работе электродвигателя по частичной характеристике показаны на рис. 37.

Таблица 6

Скоростные свойства троллейбуса 32100D (ТЭД работает по частичной характеристике)

Условная максимальная скорость троллейбуса составила:

–при управлении моментом y.max = 55,19 км/ч;

–при управлении мощностью y.max = 55,17 км/ч. Максимальное ускорение:

–при управлении моментом аmax = 2,521 м/с2;

–при управлении мощностью аmax = 3,073 м/с2.

Следовательно, результаты исследований скоростных свойств троллейбуса модели 32100D массой 11800 кг с тяговым электродвигателем ДТА-6У1, мощность которого составляет 97,061 кВт при работе по частичной характеристике независимо от способа управ-

ления, в заданных условиях движения = 0,018 отвечают нормативным требованиям, табл. 3 и 4. Однако при управлении мощностью ускорение троллейбуса возросло до 3,073 м/с2 по сравнению с управлением вращающим моментом, что при движении без пассажиров вполне допустимо.

389

390