2tom272

7. TRAKCJA ELEKTRYCZNA 546

wy, dlatego należy stosować osłabienie wzbudzenia opornikiem R_b. Do tego celu może być wykorzystany układ z rys. 7.6. W przedstawionym obwodzie występuje ograniczenie maksymalnej wartości prądu wirnika przez samoczynną regulację stopnia wzbudzenia.

7. TRAKCJA ELEKTRYCZNA 546

Rys. 7.6. Obwód impulsowego rezystorowego hamowania z ograniczeniem maksymalnej wartości prądu wirnika

7.1.9. Obliczenia trakcyjne

Obliczenia trakcyjne dotyczą realizacji przejazdu teoretycznego, którego celem jest:

— wyznaczenie wykresu zmiany prędkości pociągu w funkcji drogi o = f(s);

— wyznaczenie zależności czasu przejazdu w funkcji drogi t = /(s) dla założonych warunków pracy lokomotywy (o danej mocy i charakterystyce trakcyjnej) z danym pociągiem na trasie o danym profilu;

— dla znanej charakterystyki lokomotywy v = f{l) obliczenie zależności prądów silników lokomotywy w funkcji drogi i czasu, a więc / = f(s) oraz 1 =f(t).

Obliczenia v = f(s) oraz v = f(l) wykonuje się dla różnych założeń ruchowych, szczególnie dla ekonomicznie uzasadnionych warunków ruchu i organizacji trakcji elektrycznej. Następnie opracowuje się teoretyczny rozkład jazdy pociągów, który jest podstawą do obliczenia obciążeń sieci trakcyjnej i podstacji trakcyjnej.

Obliczenia trakcyjne polegają na rozwiązaniu podstawowego równania ruchu pociągu (7.4)

F-W

-m

vam

(7.30)

lub

(7.31)

dc F— W dt ma

Trudności w rozwiązaniu powyższych równań różniczkowych wynikają z tego, że zależności wyrażające F, v, W nie są podawane analitycznie, lecz w postaci wykresów. W praktyce do rozwiązania tych równań najczęściej stosuje się metodę przyrostów skończonych, a obliczenia wykonuje się na maszynie matematycznej [7.16], [7.17].

7.1.10. Przenoszenie napędu, wyznaczenie przekładni

W pojazdach trakcyjnych przenoszenie napędu z wału silnika trakcyjnego na oś zestawu kołowego jest wykonywane za pomocą przekładni zębatej. Optymalne przełożenie przekładni zapewnia najlepsze wykorzystanie silnika trakcyjnego. Silnik elektryczny o danej mocy, który napędza poprzez przekładnię o optymalnym przełożeniu, może mieć najmniejsze wymiary i masę.

Optymalne przełożenie wyznacza się ze wzoru podanego w [7.8] r_op,=0,1885^_mi„ (7.32)

^max

przy czym: n_max— maksymalna prędkość obrotowa silnika, obr/min; v_max— maksymalna prędkość pojazdu, km/h; d_mi„ minimalna średnica koła napędnego, m.

Zastosowanie przełożenia optymalnego w lokomotywie nie zawsze jest możliwe. Przełożenie powinno zapewnić rozwinięcie przez lokomotywę założonej prędkości maksymalnej, jednocześnie ograniczając nie tylko maksymalny prąd rozruchowy przy sile rozruchowej wynikającej z granicy przyczepności, lecz także dopuszczalną siłę pociągową na haku. W kolejnictwie wytrzymałość sprzęgów jest ściśle określona i wynosi 300 N. Jeżeli obliczona przekładnia z największego prądu silnika trakcyjnego będzie większa od przełożenia optymalnego, to należy przyjąć wartość optymalną.

7.1.11. Dobór mocy silników trakcyjnych

Na pracę silnika trakcyjnego mają wpływ: wartość cieplnej stałej czasowej, kształt charakterystyki sprawności silnika rj = f(I), kształt charakterystyki trakcyjnej silnika M = f(n), stopień osłabienia wzbudzenia.

Im cieplna stała czasowa jest mniejsza, tym lepsze zastosowano chłodzenie w silniku, a więc tym lepiej będzie wykorzystana jego moc (oznacza to, że moc ciągła silnika będzie większa). Im cieplna stała czasowa jest mniejsza, tym mniejsza jest rozpiętość między mocą ciągłą a mocą godzinną silnika. Chłodzenie silnika jest tym lepsze, im mniejsza jest rozpiętość między prądem ciągłym a prądem godzinnym silnika.

Zastosowanie osłabienia wzbudzenia w silnikach szeregowych prądu stałego pozwala zwiększyć prędkość ustaloną lokomotywy do granicy, którą dopuszcza konstrukcja silnika lokomotywy. Natomiast przez odpowiednie zwiększenie przełożenia przekładni można zmniejszyć prędkość końcową rozruchu.

W lokomotywach przewidzianych do ruchu podmiejskiego maksymalna sprawność silników powinna odpowiadać maksymalnemu prądowi. W lokomotywach towarowych maksymalna sprawność silników powinna występować przy prądzie bliskim prądowi znamionowemu.

Moc znamionową lokomotywy charakteryzują dwie wielkości: moc ciągła i moc godzinna — zależne od zastosowanych silników.

Moc godzinna silnika jest to taka moc, przy której silnik o temperaturze początkowej równej temperaturze otoczenia nagrzejc się w ciągu godziny do najwyższej temperatury dopuszczalnej.

Potrzebną moc silnika można oszacować na podstawie wzoru empirycznego podanego w [7.16]

P„

0-00165 /g,F_u„

k F_r

(7.33)

w którym: P_h — moc godzinna jednego silnika, k W; i?_USI — prędkość ustalona lokomotywy

35*