Склонность к возникновению боксования

⇐ ПредыдущаяСтр 10 из 18Следующая ⇒

Проведем упрощенный анализ процесса боксования в случае мягких и жестких характеристик тяговых двигателей. На рис. 1 представлены тяговые характеристики F(V) (кривая 1) и зависимости силы сцепления Т_сц = 1000 G_осц ψ в функции скорости (линия 2) при нормальном качении колеса ЭПС соответственно для двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Пусть в точе О началось проскальзывание колесной пары при скорости скольжения V_ск^/, т.е. возникает боксование. Тогда зависимость силы трения скольжения в функции скорости

Т_сц = 1000 G_осц ψ при скорости скольжения колеса от скорости V_ск^/ изобразится кривой 3.

Рис. Процесс возникновения боксования у двигателей параллельного возбуждения(а) и последовательного (б)

При возникновении боксования угловое ускорение, с которым колесная пара проскальзывает относительно пути, может быть определено из выражения

Где J – момент инерции колесной пары и связанных с ней вращающихся частей; R – радиус колеса.

Из этого выражения следует, что при F > 1000 G_осц ψ _ск угловое ускорение, а следовательно, и скорость скольжения растут, т.е. процесс боксования продолжает развиваться. И при F < 1000 G_осц ψ _ск скорость скольжения падает, и процесс боксования затухает.

Рассмотрим, как будет протекать процесс боксования у двигателей с жесткими характеристиками (рис. а) Пусть в точке О начался процесс боксования, вызванный уменьшением силы сцепления (линия 2^/). Сила сцепления при этом уменьшится со значения ОС до значения ОD. Зависимость 1000 G_осц ψ _ск от скорости изобразится кривой 3^/. Начнется проскальзывание колес относительно пути со скорости скольжения V_ск^/. Процесс боксования будет развиваться, скорость скольжения увеличиваться, но уже при небольшой скорости скольжения V_ск^// ускорение вращения колесной пары прекратится и будет наблюдаться незначительная непрерывная пробоксовка колесной пары, т.к. в этой точке сила тяги равна силе трения скольжения и соответствует отрезку О^/А^/. Следовательно, эта точка соответствует условию механической устойчивости. Если восстановить нормальные условия сцепления, сила тяги F^// (отрезок О^/А^/) станет меньше силы трения скольжения 1000 G_осц ψ _ск (отрезок О^/С^/). Угловое ускорение, а следовательно, скорость скольжения будут уменьшаться, что ведет к прекращению процесса боксования. Т.о., при жесткой тяговой характеристике возникший процесс боксования быстро прекращается.

У двигателей с мягкими характеристиками (рис.б) начавшийся процесс боксования со скорости V_ск^/ продолжает развиваться, т.к. сила тяги F^// (ордината АВ) становится больше силы сцепления 1000 G_осц ψ _ск (ордината АЕ) при любой скорости скольжения (например V_ск^//), в результате чего увеличивается скольжение и происходит дальнейшее падение силы тяги.

На подвижном составе, как правило, установлено несколько двигателей. Рассмотрим, как развивается процесс боксования в зависимости от способа соединения двигателей. Пусть z двигателей соединены последовательно и включены на напряжение сети U_кс. Если начнется проскальзывание одной из колесных пар, то характеристика двигателя, связанного с ней, станет более мягкой, т.к. напряжение на этом двигателе увеличивается и соответственно возрастает частота его вращения. Скорость скольжения этой колесной пары можно определить из выражения

Откуда

Если все двигатели соединены параллельно на напряжение , то скорость скольжения боксующей колесной пары V_ск можно определить из выражения

(1)

Откуда

. (2)

Сопоставляя выражения (1) и (2), можно записать, что

Т.е. при последовательном соединении двигателей скорость скольжения увеличивается в z раз по сравнению скольжения у двигателя, включенного непосредственно на постоянное напряжение. Соответственно в z раз жесткость тяговой характеристики такого двигателя будет меньше.

Устойчивость коммутации

Тяговые двигатели получают питание от тяговой сети. Следовательно, при резких изменениях напряжения в тяговой сети изменяется напряжение на зажимах тяговых двигателей. Так, скачкообразное повышение напряжения имеет место, если рядом с потребляющим энергию подвижным составом произойдет отключение другого ПС. При этом толчок напряжения будет тем выше, чем более удален ПС от тяговой подстанции.

Частота вращения двигателя при повышении напряжения не может измениться мгновенно. Поэтому при повышении питающего напряжения, возрастает ток двигателя. Причем это возрастание тем выше, чем более жесткая характеристика двигателя. Как следует из рис., пр небольшом повышении напряжения сети с U₁^// до U₂^// при жестких характеристиках наблюдается значительное увеличение тока (Δ I^//).

При таком же увеличении напряжения U₁^/ до U₂^/ на двигателях с мягкими характеристиками увеличение тока Δ I^/ будет незначительно и намного меньше, чем у двигателей с жесткими характеристиками. При увеличении тока свыше двойного часового нарушается коммутация двигателя, т.к. он не рассчитан на работу с такими токами.

Кроме этого, для нормальной коммутации необходимо, чтобы магнитный поток дополнительного полюса в определенных пределах был пропорционален току якоря. Если в двигателе происходит чрезмерный толчок тока, эта пропорциональность нарушается из-за отставания магнитного потока дополнительного полюса, вызванного наличием вихревых токов. Следовательно, с точки зрения надежности коммутации для электрической тяги, которая не может работать без толчков напряжения, наиболее приемлемым является двигатель последовательного возбуждения, имеющий мягкие характеристики.

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒