Далее, при непосредственной связи коленчатого вала с движущими колесными парами частота вращения дизеля зависела бы от скорости движения тепловоза. Мощность дизеля, в свою очередь, зависит от частоты вращения коленчатого вала, поэтому снижение скорости при проходе подъема привело бы к снижению силы тяги по дизелю в то время, когда требуется ее увеличение для преодоления возросшего сопротивления движению.
Сила тяги по дизелю при заданных размерах и регулировании изменяется незначительно от ре в функции скорости движения. Для движения по площадке с равномерной скоростью иг потребовались бы такие размеры дизеля, которые обеспечивали бы потребную pel. Но для движения по подъему потребовался бы дизель, обеспечивающий ре2. Такой дизель не удовлетворял бы массогабаритным требованиям, а на легких элементах пути был бы избыточным по мощности.
Конечно, дизель может работать по нагрузочной характеристике, но при этом не обеспечивается необходимое регулирование скорости тепловоза, а по расходу топлива существенно отклоняется от экономической характеристики. Наконец, зависимость мощности дизеля от метеорологических условий и ступенчатое регулирование ее несколько снижают эффективность тяги по производительности и экономичности тепловозов.
55
3.3. СИЛА ТЯГИ ТЕПЛОВОЗА ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ
Силой тяги по электрической передаче называют касательную силу тяги тепловоза, возникающую в результате преобразования электрической энергии, вырабатываемой тяговыми генераторами, в механическую работу движущих колес |14|. Ее можно определить из условия равенства мощности тяговых генераторов с учетом потерь в тяговом приводе:
.VK z,.N,.»!:, Ю-:' г,, Ч,./,.'!:,. (3.9)
и касательной мощности тепловоза
Л1'к FK ",'3(ЮО- (3.10) Из равенства формул (3.9) и (3.10) найдем: и,. /Г ип I.,
/•'„ 3 .(vr ——— 1], 3.6 гг г.,.д -i-^ i|;,, (3.1!)
где гг, гтд — соответственно число тяговых генераторов и двигателей на тепловозе; Ur, (Уд — напряжение соответственно тяговых генераторов и электродвигателей, В; /г, /д — ток соответственно тяговых генераторов и электродвигателей, А; т)я — к. п. д. тяговых двигателей с учетом потерь в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках.
Основными параметрами электрической передачи являются Ur и У,.. Входной величиной генератора является ток нагрузки /г, выходной регулируемой — напряжение Ur. Значение /,, определяет сопротивление движению поезда.
Графическая зависимость Ur (/,.) представляет характеристику тягового генератора, определяющую тяговую характеристику тепловоза.
С позиций тяги передача мощности и характеристика генератора должны удовлетворять следующим требованиям: использование полной мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения; наилучшее использование силы сцепления колес с рельсами, особенно при тро-гании поезда с места и на подъемах; обеспечение работы дизеля в режимах, оптимальных по расходу топлива; высокий к.п.д. передачи и надежность работы по нагреву обмоток и коммутации тока.
Для полного использования мощности дизеля в широком диапазоне изменения сопротивления движению поезда сила тяги должна изменяться обратно пропорционально скорости, т. е. по закону гиперболы.
На вспомогательные нагрузки затрачивается, мощность Л'„.н, следовательно, от дизеля тяговой передаче передается мощность /V',,—-Л'и.н- Тогда номинальная мощность генератора определится так:
Л'гном Ne ном Чг Ч, Р I3- l2) 56
В эксплуатации NR.n изменяется незначительно, поэтому мощность, передаваемую генератору, считают с некоторым приближением постоянной при фиксированной позиции контроллера.
Внешней характеристикой генератора называют зависимость напряжения UT от тока нагрузки /г при фиксированной позиции контроллера.
С увеличением сопротивления движению поезда возрастает потребляемый ток; ТЭД следовательно, ток генератора задается током нагрузки двигателей. Регулируемым параметром может быть только напряжение генератора, которое должно изменяться обратно пропорционально току нагрузки. При этом гиперболический вид внешней характеристики обеспечивается автоматическим изменением магнитного потока тягового генератора.
Что же касается частичных характеристик, то это требование является не столь существенным как при расчетном решение, однако для нормализации сгорания топлива при переходных процессах желательно также поддерживать постоянной мощность дизеля на промежуточных позициях контроллера,
Современные электрические передачи позволяют реализовать предельную силу тяги по сцепной массе, достигнуть наибольшей скорости при любой заданной мощности дизеля и полностью использовать ее во всем диапазоне скоростей движения поездов. Однако такие предельные характеристики не могут обеспечить необходимой экономичности и производительности в широком диапазоне внешних нагрузок. Поэтому устанавливают рациональные границы параметров и режимов работы, которые обусловливают ограничения по току, напряжению, нагреванию обмоток.
Ограничения силы тяги по электрической передаче определяются предельной внешней характеристикой генератора (а, б, в, г, д.
рис. 3.3) и возникают при работе генератора на режимах: продолжительного тока (f/,,H, /гн), максимального тока (/rmax, UTmln) и максимального напряжения (f/rmax, /rmin)- Эти ограничения и составляют предельную характеристику генератора, соответствующую наибольшей позиции контроллера.
Точка в на предельной внешней характеристике генератора соответствует номинальному продолжительному режиму работы. Ограничение по мощности дизеля соответствует кривой б—в—г. При этом дизель работает в установившемся режиме, а регулирование при
колебании нагрузки производится автоматически изменением магнитного потока возбуждения генератора. У тепловозов последних выпусков на участке б—в—г происходит регулирование одновременно по
генератору и по дизелю.
Для первого положения рукоятки контроллера показан график /—2—3—4, соответствующий минимальной частоте вращения вала дизеля и минимальной мощности, необходимой для преодоления сопротивления движению самого тепловоза при маневрировании со скоростью до 10 км/ч.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.