Тяговой характеристикой называется зависимость силы тяги на ободе колеса, создаваемой всеми двигателями электропоезда, от скорости движении.

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒

Положение тяговой характеристики определяется как свойствами самих тяговых двигателей, так и особенностями конструкции подвижного состава и его электрооборудования. Кроме того, на тяговую характеристику всегда накладывается ряд ограничений, работа за пределами которых либо невозможна, либо может привести к повреждению подвижного состава или аварии. Для высокоскоростного подвижного состава с асинхронными тяговыми двигателями справедливы следующие ограничения:

-по сцеплению колес с рельсами (в зоне низких скоростей);

-по максимальной мощности тяговых двигателей;

-по максимальной скорости;

-по максимальной величине скольжения ротора (проявляется преимущественной на эпс с V≥ 350км/ч).

-по мощности системы электроснабжения.

Если для высокоскоростных линий, электрифицированных на переменном токе, эта проблема не актуальна, то для распространенного в настоящее время многосистемного подвижного состава, способного идти по устаревшим линиям постоянного тока с системой 1, 5кВ и 3 кВ, данное ограничение действует в зоне гиперболической части характеристики.

Система автоматического управления электропоезда настроена таким образом, чтобы реализуемая сила тяги при любой скорости не выходила за пределы указанных ограничений, чем обеспечивается эксплуатационная надежность.

В качестве примера рассмотрены тяговые характеристики поезда «Сапсан»

Тяговые характеристики скоростных электропоездов «Сапсан» ЭВС1 (2) (мощность ТЭД) 8000 кВт)

Тяговая характеристика имеет несколько характерных участков, форма которых определяется физическими характеристиками тягового привода и поезда, а также алгоритмом управления системы автоматического регулирования.

- на отрезке а-в при движении с малой скоростью поддерживается постоянная сила тяги.

- на отрезке в-с (до скорости 98 км/ч) осуществляется плавное регулирование, со снижением силы тяги. Такая форма кривой определяется физическим процессом – реализацией силы тяги по сцеплению. Для того, чтобы в процессе пуска не возникло боксование колесных пар, сила тяги поддерживается на уровне, меньшем чем ограничение по сцеплению, с необходимым запасом. Так кривая ограничения по сцеплению имеет тенденцию к снижению по мере увеличения скорости, система автоматического управления снижает и силу тяги с целью поддержания этого запаса. На всем участке а-в-с на зажимах тяговых асинхронных трехфазных тяговых электродвигателей (АТЭД) увеличиваются напряжение и частота. Можно сказать, что в этом режиме осуществляется частотное регулирование скорости тяговых двигателей, хотя система управления и работает по иному алгоритму – принципу так называемого «векторного управления», суть которого состоит в непосредственном регулировании угла нагрузки АТЭД, что позволяет напрямую регулировать вращающий момент. Однако законы частотного управления при этом все равно соблюдаются. Напряжение на зажимах двигателей повышается за счет увеличения коэффициента заполнения ШИМ (широтно-импульсной модуляции), а магнитный поток остается примерно постоянным, т е АТЭД работает с постоянным возбуждением.

Участок c – d

На скорости 98 км/ч мощность и напряжение тягового двигателя достигают номинального значения. Дальнейшее регулирование напряжения становится невозможным, и тяговый инвертор (PWR) обеспечивает примерно постоянное выходное напряжение. Для дальнейшего увеличения скорости на участке c-d производится увеличение частоты при постоянном напряжении. Это не дает возможность поддерживать на постоянном уровне силу тяги, а только мощность ТЭД. Так как

то при постоянной мощности сила тяги по мере увеличения скорости снижается обратно пропорционально (участок c-d ).

Так как величина потока асинхронной машины обратно пропорциональная частоте, то можно сказать, что на скоростях 98-250 км/ч АТЭД работает с ослабленным полем. Скорость 250 км/ч является в настоящее время предельной для электропоездов ЭВС 1(2), хотя тяговые свойства позволяют увеличивать скорость и далее.

Для того, чтобы оценить, какую скорость может развит электропоезд в тех или иных условиях, на тяговые характеристики нанесены кривые сопротивления движению: для движения на площадке и для движения по подъему с величиной 10⁰/₀₀. Так как сила тяги с увеличением скорости падает, а сила сопротивления движению растет (прежде всего, за счет аэродинамической составляющей), то в точке, где эти кривые пересекутся, сила тяги равна силе сопротивлению движения. Это значит, что поезд перестал разгоняться и движется равномерно. Если к основному сопротивлению движения, определяемому силами трения, добавляется сопротивление от подъема, результирующая кривая пойдет выше. Из рисунка видно, что на площадке (участке пути без подъема) точка пересечения кривых 100% мощности и сопротивления движению соответствует скорости более 300 км/ч, что говорит о принципиальной возможности достижения поездом такой скорости, при снятии ограничений. Если же поезд движется на подъеме крутизной 10⁰/₀₀, то точка пересечения соответствует скорости 235 км/ч, выше которой на таком подъеме поезд не разгонится.

Тяговые характеристики поезда используются при инженерных расчетах, называемых тяговыми. Цель тягового расчета - построить кривую (траекторию) движения поезда, представляющую из себя зависимости v(s) и t(s). По ним можно определить время хода, и в дальнейшем - построить график движения поездов. Также, используя приведенные ниже токовые характеристики, можно сделать предварительный расчет расхода электроэнергии на тягу поезда и определить нагрузку на тяговую сеть.

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒