Построение тяговой характеристики тепловоза по характеристикам тяговых электродвигателей
При проектировании тепловоза с электрической передачей возникает необходимость предварительной оценки тяговых качеств локомотива. Тяговую характеристику проектируемого тепловоза можно построить, если известны электромеханические характеристики тяговых электродвигателей, внешняя характеристика тягового генератора, номинальная мощность дизеля и диаметр колесных пар.
Электромеханическими характеристиками, приведенными к якорю тягового двигателя, называют графические зависимости вращающего момента Мтэд, частоты вращения n и к.п.д. ηтэд от силы тока I тягового электродвигателя (рис. 19) и ступени ослабления магнитного потока ПП-ОП1-ОП2.
Рис. 19. Электромеханические характеристики тягового электродвигателя тепловоза
Порядок построения расчетной тяговой характеристики тепловоза следующий. На внешней характеристике тягового генератора последовательно задают значения напряжения, например Url, и соответствующее ему значение тока нагрузки Iг1. Зная схему соединения электродвигателей тепловоза, определяют величины Uтэд1 и Iтэд]. По электромеханической характеристике для значения тока двигателя Iтэд1 с учетом ступени ослабления магнитного потока определяют величины MТэд1, nтэд, ηтэд, а затем по формулам (2.22) и (2.23) рассчитывают значения силы тяги и скорости для данного режима работы тепловоза. На рис. 20, а представлена расчетная тяговая характеристика тепловоза с электрической передачей, построенная по электромеханическим характеристикам тяговых электродвигателей.
Расчетный режим работы тепловоза (точка «А» на тяговой характеристике) устанавливается из условий надежной работы силового оборудования во время движения с равновесной скоростью по самым трудным элементам профиля и полного использования мощности дизеля. Обычно расчетный режим тепловоза устанавливается по его тяговой характеристике для максимальной позиции контроллера машиниста на кривой FK=f(V), соответствует номинальному току Iг ном, определяемому по внешней характеристике тягового генератора. Ограничение силы тяги тепловоза по сцеплению (кривая а-б на рис. 20, а) определено по формуле (2.4).
Зависимость касательной мощности Νκ от скорости движения V тепловоза с электрической передачей представлена на рис. 20,б. Заштрихованной площадью на рис 2.20, б отмечены потери касательной мощности Νκ тепловоза, вызванные несовершенством ступенчатой системы регулирования напряжения тяговых электродвигателей.
Как следует из рис. 20 электрическая передача постоянного тока по своим характеристикам почти идеально отвечает основным требованиям, предъявляемым к передаче тепловоза, так как позволяет достаточно в полном объеме реализовать мощность силовой установки в рабочем диапазоне скоростей локомотива.
Рис. 20. Расчетные характеристики тепловоза с электрической передачей: а — тяговая характеристика; б — кривая изменения касательной мощности
Этим предотвращаются частые повторные включения и выключения контактов, предназначенных для переключения степеней ослабления магнитного потока и тока возбуждения ТЭД при движении тепловоза в зоне переходов.