6 Розрахунок тягових й економічних характеристик локомотива

Тягову та економічні характеристики тепловоза з електричною передачею розраховують і будують по робочим характеристикам тягових електричних машин (ТЕД),котрі можуть бути отримані шляхом повного і електромагнітного розрахунку машин або на підставі їх універсальних характеристик.

У електричних машин одного і того ж призначення з однаковою системою збудження і виконаних з одних і тих же магнітних та електричних матеріалів безрозмірні характеристики близькі. Універсальні характеристики (характеристики намагнічування, зовнішні характеристики генераторів, електромеханічні характеристики електродвигунів) відповідають характеристикам подібних машин і представляють собою залежності між величинами, віднесеними до їх базових значень. Звичайно в якості базових вибирають номінальні значення величин.

В попередніх розрахунках універсальні характеристики ТЕД використовують для побудови їх дійсних характеристик. Розрахунок необхідних характеристик ТЕД виконують чином.

1. Вибирають схему з`єднання ТЕД і найбільше значення напруги генератора . Практикою проектування тягових генераторів для рухомого складу встановлено, що найбільш вигідніше =850-950 В отримують при змішаному з`єднанні ТЕД, =650-750 В при паралельному. В цих випадках маса передачі, припадаючи на одиницю потужності, найменша.

2. Вибирають найбільшу кутову швидкість якоря електродвигуна і по формулі визначають передаточне число зубчатої пари, з`єднуючої вал електродвигуна з колесами локомотива.

3. Визначають коефіцієнт збудження ТЕД. За умовою комутації значення повинно бути не менш ніж 0,3-0,38. якщо <0,5, то необхідно вибирати проміжний ступінь регулювання.

4. Находять відносне значення максимальної швидкості руху тепловоза і відповідно відносне значення максимальної кутової швидкості електродвигуна, при якій використовується повна потужність дизеля:

; (6.1)

де - максимальна швидкість руху, при якій використовується повна потужність дизеля. Для магістральних тепловозів =, для маневрових =(0,6-0,8).

5. По універсальній характеристиці ТЕД находять для відомих значень та відносні значення мінімального струму ТЕД і генератора при повному використанні потужності дизеля.

6. По універсальній характеристиці головного генератора для певного значення находять відносну величину максимальної напруги генератора .

7. Визначають значення напруги і струму тягових електричних машин в тривалому режимі:

; (6.2)

. (6.3)

Користуючись отриманими значеннями і ,на підставі безрозмірної характеристики будують зовнішню характеристику головного генератора. Силу струму I і напругу U ТЕД шукають по напрузі і струму генератора у відповідності з прийнятою схемою їх з`єднання.

8. Вираховують момент та кутову швидкість електродвигуна в тривалому режимі:

; (6.4)

; (6.5)

де - ККД електродвигуна в тривалому режимі.

По отриманим значенням , і на підставі універсальних характеристик ТЕД будують його дійсні електромеханічні характеристики.

Характеристику сили тяги автономного локомотива з електричною передачею будують по електромеханічним характеристикам ТЕД. Задаючись кутовою швидкістю електродвигуна , по електромеханічним характеристикам знаходять відповідний цій швидкостей момент М. тоді по відомим і М визначають швидкість руху:

, [км/год] (6.6)

і силу тяги локомотива

, [кН] (6.7)

Визначив таким чином значення і для кожного режиму роботи електродвигунів, будують характеристику сили тяги в зоні обмеження по потужності дизеля.

Сила тяги локомотива в зоні обмеження по зчепленню у відповідності з правилами виконання тягових розрахунків:

; (6.8)

де - навантаження від ведучих коліс на рейки, Н;

- розрахунковий коефіцієнт зчеплення.

Коефіцієнт в залежності від швидкості локомотива розраховується по формулі (в км/год):

. (6.9)

Підставляючи значення швидкості в формулу 6.4, а отримані значення в формулу 6.3 отримаємо числові значення і для побудови кривої обмеження по зчепленню на рисунку 6.1 та заносимо ці значення до таблиці 6.1.

Таблиця 6.1

V	0	5	10	15	20	25
Ψк	0,3	0,27	0,25	0,24	0,23	0,21
Fк	379,8	341,8	316,5	303,8	291,1	265,8

Значення таблиці ми відобразимо на графіку тягової характеристики проектованого локомотива. Розрахунок тягової характеристики зроблений на ЕОМ. Результат і графік наведені в роздруківці.