Тяговых двигателей

Тяговые двигатели электровозов, как и все электродвигатели, допускают кратковременную перегрузку (без превышения опрокидывающего момента). Поэтому определение веса поезда производится для длительного режима работы электродвигателей. Такому режиму соответствует период установившегося движения поезда с установившейся скоростью как в грузовом, так и в порожнем направлениях.

Для облегчения решения задачи расчетный уклон пути принимают равным уклону равного сопротивления, которому соответствует сила тяги при устоявшемся режиме

.

Чтобы тяговые двигатели не перегревались, необходимо выполнение следующего условия: потребная для движения поезда сила тяги при установившемся режиме F _уст не должна превышать силу тяги, развиваемую тяговыми двигателями при длительном режиме – F _дл. Поскольку для современных тяговых двигателей сила тяги пропорциональна (в первом приближении) силе тока в обмотках двигателя, длительная сила тяги может быть определена как среднеквадратичное значение силы тяги. Справедливость этого условия подтверждается тем, что количество теплоты, выделяемой обмотками двигателя, пропорционально квадрату тока, проходящего через эти обмотки.

Таким образом, для обеспечения работы тяговых двигателей без перегрева должно выполняться следующее условие:

, (7)

где F_i = F ₁, F ₂, ¼ – тяговые усилия, развиваемые двигателями локомотива в периоды времени, мин, t _i = t ₁, t ₂, ¼ при прохождении участков рельсового пути L ₁, L ₂, ¼ с уклонами i ₁, i ₂, ¼ (рис.31, а); T _дв – время движения поезда на всем участке рельсового пути (между конечными пунктами и временем на погрузку (разгрузку) вагонеток), мин; q – суммарная продолжительность маневровых операций, мин; a – коэффициент, учитывающий включение тяговых двигателей для выполнения маневровых операций локомотивом.

Время движения поезда в одном направлении

, (8)

где L – длина откатки, км; v _ср.х – среднеходовая скорость движения поезда, км/ч.

Параметры a и qвыбираются следующим образом: a = 1,15¸1,4 (меньшие значения принимают для большей длины откатки); q = 30¸40 мин при использовании вагонеток с глухим кузовом и q = 15¸20 мин для вагонеток с откидными днищами, не требующими разгрузки в опрокидывателях.

Среднеходовая скорость v _ср.х = (0,75¸0,9) v _дл, где v _дл – длительная скорость, развиваемая локомотивом, км/ч. Меньшие значения коэффициента принимаются при ограниченной длине откатки (рис.31, б).

Если для расчета принимается уклон равного сопротивления i _р.с, то формула (7) существенно упрощается (F ₁ = F ₂ = ¼ = F _уст):

.

Отношение называется относительной продолжительностью движения.

Таким образом, длительная и расчетная силы тяги при установившемся движении связаны соотношением

.

Отсюда находим максимально возможный вес груженого (аналогично и для порожнего) состава по заданному весу локомотива из условия ограничения по мощности тяговых двигателей (по допустимому нагреву):

,

а также минимальный вес локомотива по заданному весу состава:

.

Кроме того, параметры v _дл (для определения v _ср.х и T _дв) и F _дл берутся по тяговой характеристике двигателей локомотива применительно к длительному режиму. Характеристика представляет собой зависимость от токов якоря параметров F и v для часового и длительного режимов для полного U (тяговые двигатели включены параллельно) и половинного напряжения 0,5 U (тяговые двигатели включены последовательно), где U – напряжение контактной сети или на клеммах аккумуляторной батареи.