Тяговые расчеты при проектировании железных дорог: Учебное пособие, страница 4

,				(2.7)
где		‑	сопротивление обмоток тягового электродвигателя;
	с	‑	постоянная которая зависит от , Д и др.;
	Ф	‑	магнитный поток;
		‑	потребляемый двигателем ток.

Из имеющегося выражения получаем:

.

(2.8)

Сила тяги, развиваемая на ободе колеса, может быть определена как:

,				(2.9)
где		‑	силы, возникающие из-за механических и магнитных потерь в тяговом электродвигателе и в зубчатой передаче.

Однако силы  достаточно малы и можно считать, что:

.

(2.10)

Тогда из формул 2.8 и 2.10 следует:

.

(2.11)

Таким образом, для тягового электродвигателя с последовательным возбуждением характерно уменьшение силы тяги при увеличении скорости и наоборот. Эта особенность делает такие двигатели удобными для практического использования, т.к. в момент начала движения двигатель создает наибольшую силу тяги. При этом регулирование силой тяги происходит при постоянном зацеплении двигателя с ведущей осью без дополнительных передач.

Из уравнения 2.8 видно, что скорость уменьшается или увеличивается за счет:

-  изменения напряжения, ;

-  изменения магнитного потока, .

2.3.2  Тяговые характеристики электровозов постоянного тока

Электровозы постоянного тока питаются из контактной сети напряжением, , 3000 В. Сила тяги и скорость движения поезда регулируется путем изменения напряжения на тяговых электродвигателях за счет схемы их соединения, а также введением в электрическую цепь пусковых резисторов (сопротивлений).

Применяются три схемы соединения тяговых электродвигателей (рис.2.2 ).

 

Рис. 2.2 Схемы соединения тяговых электродвигателей:

а) последовательное (сериесное); б) последовательно-параллельное

(сериесно-параллельное); в) параллельное

При переходе от последовательного соединения к последовательно-параллельному и далее к параллельному увеличивается напряжение на тяговых электродвигателях и скорость электровоза возрастает.

Второй способ регулирования скорости заключается в изменении магнитного потока путем шунтировки ‑ ослабления за счет параллельного включения в цепь обмоток возбуждения тяговых двигателей дополнительного сопротивления. Ослабление магнитного потока приводит к увеличению скорости.

При трогании поезда с места в начальный момент двигатели включаются по последовательной схеме с целью реализации наибольшей силы тяги.

Так как при трогании скорость мала, то значение тока (даже при параллельной схеме) может превышать максимально-допустимые значения. Поэтому при трогании полностью вводится пусковой резистор . Тогда

Дополнительное сопротивление регулируется так, чтобы значение  не превышало допустимых значений. На тяговой характеристике наносится линия ограничения силы тяги по максимальному току двигателей. С увеличением скорости электродвижущая сила растет и машинист постепенно выводит резистор из цепи при помощи контроллера.

Так как при параллельном соединении скорости небольшие, то необходимо от последовательного соединения перейти к последовательно-параллельному. При этом происходит увеличение напряжения вдвое. Чтобы не допустить перегрузок, одновременно с переходом на другое соединение, включаются резисторы и т.д. до выхода на расчетный режим П-ОП3.

2.3.3  Тяговые характеристики электровозов переменного тока

Электрическая тяга на переменном токе является наиболее перспективной. Основное преимущество – это значительно меньшее сечение контактной сети и наибольшее расстояние (примерно в 2 раза) между тяговыми подстанциями. Это следствие более высокого напряжения в контактной сети: = 25000 В.