6. Скоростная и тяговая характеристика двигателя

Расчетная сила тяги двигателя в продолжительном режиме, кН:

(6.1)

где v_к - конструкционная скорость тепловоза;

η_з.п.=0,985 – КПД тягового редуктора.

Скорость продолжительного режима, соответствующая I_д=I_дн, км/час:

(6.2)

где Е=U_дн-I_дн(r_я +r_в +r_дн)-ΔU_щ – противо-ЭДС двигателя, В;

ΔU_щ=2÷3 В - падение напряжения под щетками обеих полярностей;

Ф_о - основной магнитный поток двигателя, Вб;

D_к - диаметр колеса тепловоза, мм;

i - передаточное число тягового редуктора.

Задаваясь значениями I_д=0,5I_дн, 0,7I_дн, 0,9I_дн, 1,1I_дн, 1,3I_дн, 1,5I_дн вычисляют соответствующие им U_д, исходя из постоянства мощности, а далее определяют значения силы тяги и скорости:

- при полном поле:

(6.3)

- при первой ступени ослабления поля:

(6.4)

- при второй ступени ослабления поля:

(6.5)

Задаваясь значениями тока якоря двигателя такими же, как и в случае определения скоростной характеристики, вычисляют соответствующие им значения силы тяги двигателя по формулам:

- при полном поле:

(6.6)

- при первой ступени ослабления поля:

(6.7)

- при второй ступени ослабления поля:

(6.8)

По результатам расчетов строятся графические зависимости V=f(I_д) и F_д=f(I_д) при ПП, ОП1, ОП2.

Рис. 10. Электромеханические характеристики ТЭД

7. Построение характеристик электрического тормоза тепловоза

На ряде тепловозов (2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70, ЧМЭ3^Т) применяют электрический реостатный тормоз, в котором якорные обмотки ТЭД присоединяются к тормозным резисторам, а обмотки возбуждения (соединенные в последовательную цепь) получают независимое питание от ТГ (или выпрямительной установки). Это обеспечивает гибкость управления скоростью движения при плавном регулировании тормозной силы в широком диапазоне. ТЭД при этом работают в режиме генератора с независимым возбуждением.

Тормозные характеристики представляют собой зависимость тормозного усилия от скорости движения B=f(v).

Максимальный ток возбуждения ТЭД и максимальный тормозной ток I_T (максимальный ток якоря) принимаются равными току продолжительного режима I_дн ТЭД. Поэтому сила торможения будет равна силе тяги продолжительного режима тепловоза:

(7.1)

Максимальная тормозная мощность может быть получена при условии:

. (7.2)

Принимают:

(7.3)

Сопротивление тормозного резистора, Ом:

(7.4)

где U_Т=U_дн - максимальное напряжение ТЭД в тормозном режиме.

Максимальная ЭДС ТЭД в тормозном (генераторном) режиме:

. (7.5)

Тормозная мощность, кВт:

(7.6)

Мощность системы электрического торможения на выводах ТЭД:

. (7.7)

Ограничениями тормозных характеристик (рис. 11) тепловоза являются:

• максимальный ток возбуждения по условиям нагревания обмоток главных полюсов (линия ОА). Для построения B=f(v) при I_вmax=const достаточно определить одну точку, так как она является прямой линией, проходящей через начало координат:

(7.8)

• максимальный тормозной ток по условиям нагревания обмотки якоря (гипербола АК). Расчет тормозной характеристики ведут на участке, где I_яmax=const по формуле:

(7.9)

где I_T=I_яmax=I_дн, k_П=1,02, k_ПМ=1,03 - коэффициенты, учитывающие механические и магнитные потери;

Рис. 11. Ограничительные тормозные характеристики тепловоза

• сцепление колесных пар с рельсами (линия ВС). Ограничение тормозной силы по сцеплению рассчитывается по формуле:

, (7.10)

где - коэффициент сцепления колеса с рельсами;

• удовлетворительная коммутация на коллекторе по условиям допустимой величины реактивной ЭДС в секции обмотки якоря (линия КД). Указанное ограничение определяется из равенства:

(7.11)

Тормозную силу определяем, исходя из постоянства тормозной мощности:

; (7.12)

• конструкционная скорость тепловоза v_к (линия ДМ).