Практическая работа № 8

«Построение нагрузочной характеристики ТГ»

Сила тяги тепловоза с электрической передачей имеет ограничение по нагреванию обмоток якорей и полюсов тяговых электродвигате­лей и генератора. Степень и интенсивность нагревания электрических машин зависят от продолжительности применения больших токовых нагрузок, что в свою очередь определяется весом состава и характером профиля.

Поэтому после расчета веса состава и построения кривых ско­рости и времени следует произвести проверку нагревания электри­ческих машин и при необходимости — корректировку веса состава или скорости его движения с тем, чтобы не допустить перегрева электрических машин выше установленной нормы.

Прежде чем приступить к расчетам по нагреванию, необходимо построить кривую изменения тока проверяемых электрических машин в зависимости от пройденного пути, т. е. построить график I = f (S).

Чтобы уяснить технику этой операции, построим кривую тока генератора для случая, рассмотренного при построении кривых скорости и времени, т. е. для тепловоза ТЭЗ, который ведет состав весом Q = 3 550 т по перегону Аа (рис. 7).

Строим кривую тока, а затем производим проверку на нагре­вание обмоток якоря генератора, потому что он находится в худших условиях, чем тяговые электродвигатели, и быстрее их на­гревается. Однако техника построения кривой тока тяговых электро­двигателей остается такой же, как и при построении кривой тока генератора,

Кривую тока генератора I_г = f (S) построим на том же планшете, где построены кривые V = V(S) и t = t (S) на основе имеющейся кривой скорости V = V(S) (рис. 95), а также тяговой характери­стики генератора I_г = f (V).

Для этой цели в каждой точке перелома кривой скорости V = V(S определяем скорость, для которой по графику I_г = f (S) устанавливаем ток генератора. Так, в точке 1 V₁ = 10 км/ч, по графику I_г = f (V) находим, что этой скорости соответствует пусковой ток генератора I_г = 3 380 A.

На вертикальной линии, проходящей через точку 1 перелома кривой скорости, откладываем в масштабе 1 мм — 20 A величину этого тока и получаем точку 1" (рис. 7).

Из графика I_г = f (V) видно, что этот ток Iг = 3 380 A соответствует ограничению тока по пусковой схеме. Поэтому при скорости V = 0 км/ч в момент трогания и далее при разгоне до скорости V₁ = 10 км/ч ток будет равен I_Г = 3 380 A.

Наносим на планшет этот ток и при V=0 получаем точку 0", которую соединяем с точкой I" прямой линией.

Затем на кривой скорости берем точку перелома 2 при V₂ = 12 км/ч. По графику I_г = f (V) устанавливаем, что V₂ = 12 км/ч соответствует ток генератора I_г = 3 280 А. Откладываем эту вели­чину в масштабе на вертикали, проходящей через точку 2, и полу­чаем точку 2", которую соединяем прямой с точкой 1".

В интервале изменения скорости от V₁ = 10 км/ч до V₂ = 12 км/ч, мы допускаем, что величина тока изменяется по прямолинейному закону до выхода на автоматическую характеристику полного поля последовательно-параллельного соединения тяговых электродвигателей СП на 16-м положении рукоятки контроллера.

В точке 3 перелома кривой скорости V = V(S) скорость равна V₃ = 20 км/ч. Из графика I_г = f (V) находим, что этой скорости соответствует ток I_Г3 = 2540 A на характеристике 16 СП (16-я позиция контрол­лера при последовательно-параллельном соединении тяговых элек­тродвигателей). На вертикали, проведенной через точку 3, отклады­ваем в масштабе ток I_Г3 = 2540 A и получаем точку 3", которую сое­диняем прямой линией с точкой 2". Из рассмотрения графика I_г = f (V) убеждаемся в том, что при скорости V=27,5 км/ч происходит автоматический переход с полного поля последовательно-параллельного соединения тяговых электро­двигателей (СП) на первую ступень ослабления поля (ОП1).

Поэтому при скорости V=27,5 км/ч откладываем на соответст­вующей вертикали точку СП_3-4 для тока генератора , определенную по графику I_г = f (V) для момента перехода с соеди­нения СП на ОП1 по кривой 16 СП при V=27,5 км/ч; соединяем точку СП_3-4 с точкой 3" прямой линией. На этой же вертикали, про­веденной для V=27,5 км/ч, откладываем в масштабе ток генера­тора, соответствующий первой ступени ослабления поля при 16-й позиции контроллера, и получаем точку ОП1_3-4. Величину этого тока определяем по кривой 160П1 графика I_г = f (V) при скорости

V=27,5 км/ч.

В дальнейшем, при увеличении скорости движения поезда, величина тока определяется по кривой 160П1, соответствую­щей 16-й позиции контроллера при первой ступени ослабления поля. Так, в точке 4 скорость равна V₄ = 30 км/ч. Этой скорости со­ответствует ток I_Г4 = 2250 A. Откладываем эту величину в масштабе на вертикали, соответствующей скорости V₄ = 30 км/ч, получаем точку 4". Соединяем эту точку с точкой ОП1_3-4 прямой линией. Таким же образом получаем точки 5" и 6" графика I_г = f (V).

Далее, по графику I_г = f (V) устанавливаем, что при скорости V = 45 км/ч происходит переход с первой ступени ослабления поля ОП1 на вторую ступень ОП2 при токе I_Г = 1720 A. Наносим на вертикали, проходящей через точку кривой V = V(S) при V = 45 км/ч , в масштабе ток I_Г = 1720 A и получаем точку ОП1_6-7, которую соединяем прямой линией с точкой 6". На этой же вертикали откладываем в масштабе ток генератора I_Г = 1980 A, соответствующий V = 45 км/ч на графике

I_г = f (V) (кривая 16 0П2) при 16-м положении рукоятки контроллера и второй ступени ослаб­ления поля, получаем точку ОП2_6-7. В дальнейшем, с увеличением скорости, ток определяем по кривой 160П2. Так, в точке 7 перелома графика V = V(S) при V = 50 км/ч ток генератора будет I_Г = 1830 A. Откладываем в масштабе эту величину по вертикали, проходящей через точку 7 при V = 50 км/ч и получаем точку 7", которую соединяем прямой линией с точкой ОП2_6-7.

Таким же образом находим точки 8", 9", 10" графика I_г = f (S) .

Из рассмотрения кривых V = V(S) и I_г = f (S) следует, что до точки 8 скорость повышается, а ток уменьшается. Затем после точки 8 скорость начинает уменьшаться, а ток увеличиваться.

Однако, как это видно из кривой 160П2 графика I_г = f (S), ток будет увеличиваться только до скорости V = 33 км/ч; при этой скорости произойдет автоматический обратный переход со второй ступени ослабления поля ОП2 на первую ступень ОП1. Здесь необходимо напомнить, что обратный переход с ОП2 на ОП1, а также с ОП1 на СП происходит на скоростях, по значениям не совпадающих со ско­ростями, при которых происходит прямой переход с СП на 0П1 и с 0П1 на 0П2.

Поэтому на кривой V = V (S) отмечаем точку, соответствующую скорости перехода V = 33 км/ч, проводим вертикаль, на которой откладываем в масштабе ток генератора I_Г = 2420 A, соответствую­щий скорости перехода V = 33 км/ч . Получаем точку ОП2_10-11, которую соединяем с точкой 10" прямой линией. На этой же вертикали откладываем величину тока, соответствующую первой ступени ослабления поля и равную I_Г = 2110 A, которую опреде­ляем по кривой 160П1 , и получаем точку ОП1_10-11. Затем находим промежуточную точку 11", соответствующую точке 11 пере­лома скорости графика V = V (S). При скорости

V = 24,5 км/ч совершается обратный переход с первой ступени ослабления поля ОП1 на полное поле СП последовательно-параллельного соедине­ния тяговых двигателей. Поэтому при V = 24,5 км/ч наносим две точки кривой тока I_г = f (S): ОП1_11-12, соответствующую току I_Г =2 590A на кривой 160П1 графика I_г = f (V), и CП_11-12, соответ­ствующую току I_Г =2 190A, на кривой 16СП графика I_г = f (V).

Таким же образом определяются далее точки 12", 13", 14", 15" и 16" и точки с учетом перехода с одного соединения на другое CП1_13-14, ОП1_13-14,ОП1_15-16,ОП2_15-16. В точке 16 кривой V= V(S)ток вы­ключается и из точки 16" проводится вертикаль до нуля.

В результате соединения всех точек от 0" до 16" прямыми линиями получаем необходимый график изменения тока генератора I_г = f (S) при следовании поезда по перегону A - а.

При дальнейшем следовании поезда по участку (по другим пе­регонам) продолжение построения графика I_г = f (S) производится с места включения тяговых двигателей описанным выше способом.

Подобным же образом строится кривая тока тяговых электродви­гателей тепловоза.

Рисунок 7

Пример построения зависимости I_г = f (S