ROZDZIAŁ 7

POJAZDY SPALINOWE Z PRZEKŁADNIĄ ELEKTRYCZNĄ

7.1. Warianty strukturalne zastosowań przetworników energii elektrycznej w trakcji spalinowej [5],[6],[9],[10].

W lokomotywach spalinowych z przekładnią elektryczną silnik spalinowy napędza nierozłącznie z nim sprzężoną prądnicę (generator) prądu stałego lub przemiennego. Napięcie z generatora jest poddawane przetworzeniu odpowiedniemu dla sterowania elektrycznych silników trakcyjnych. Silniki trakcyjne mogą być zarówno na prąd stały jak i przemienny.

W lokomotywie spalinowej z przekładnią elektryczną energia jest przetwarzana trzykrotnie:

1^o - chemiczna w mechaniczną,

2^o - mechaniczna w elektryczną,

3^o - elektryczna w mechaniczną.

Pierwszy rodzaj przetwornika to silnik spalinowy; drugi - generator; trzeci - elektryczny silnik trakcyjny. Na lokomotywie istnieją także przetworniki energii urządzeń pomocniczych takich jak wzbudnice, sprężarki, wentylatory, nagrzewnice i inne.

Ze względu na trzykrotne przetwarzanie energii trakcyjnej w przetwornikach zabudowanych na lokomotywie spalinowej z przekładnią elektryczną, taki pojazd trakcyjny jest ciężki. Do masy lokomotywy spalinowej wlicza się także paliwo ciekłe lub gazowe wraz ze zbiornikami. Wobec ścisłego normatywnego ograniczenia nacisków zestawów kół pojazdu szynowego na tor, możliwa do zainstalowania (i przetwarzania) na lokomotywie moc, jest - tym samym - znacznie mniejsza niż w lokomotywach elektrycznych o tej samej masie służbowej.

Teoretycznie istnieją cztery możliwe warianty układów przetwarzania energii elektrycznej w lokomotywie spalinowej:

I - generator prądu stałego → silniki trakcyjne prądu stałego;

II - generator prądu przemiennego → silniki trakcyjne prądu stałego ze sterowaniem impulsowym;

III - generator prądu przemiennego → silniki trakcyjne na prąd przemienny;

IV - generator prądu stałego → silniki trakcyjne na prąd przemienny.

Ten ostatni wariant należy traktować jako teoretyczny, nie stosowany.

Ogólny schemat możliwości przetwarzania i transmisji mocy w lokomotywie spalinowej z przekładnią elektryczną pokazano na rysunku 7.1.

Rysunek 7.1. Ogólny schemat przetwarzania energii elektrycznej oraz transmisji mocy w lokomotywie spalinowej z przekładnią elektryczną. Na rysunku cyframi rzymskimi oznaczono warianty przetwarzania trakcyjnej energii elektrycznej.

Rysunek 7.2 przedstawia (przykładowo) główne krzywe charakterystyki szybkoobrotowego silnika spalinowego CUMMINS o mocy maksymalnej 1200 [kM]. Silnik spalinowy, ze względu na jego sprawność cieplną, powinien pracować w bardzo wąskim zakresie prędkości obrotowych zapewniających także najniższe wskaźniki emisji substancji toksycznych.

Rysunek 7.2. Charakterystyka silnika spalinowego KTA-2300-C 1200 firmy CUMMINS. 1[Lb] = 4,4482[N]; 1[Ft] = 0,3048[m]; 1[Lb⋅ft]=1,3558[Nm];

Ponadto, jak widać z załączonej charakterystyki, silnik spalinowy nie jest przeciążalny. Z tej przyczyny lokomotywy spalinowe z przekładnią elektryczną są tak zaprojektowane, że specjalnie sterowany (według zasady stałej mocy) generator pobiera moc o stałej wartości z silnika spalinowego niezależnie od nastawionej przez maszynistę prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika (napełnienia cylindrów czyli wtrysku paliwa) M_s⋅_s = N_s ≈ const, oraz niezależnie od chwilowych parametrów prądu pobieranego z generatora przez elektryczne silniki trakcyjne U_G⋅I_G = = N_s⋅_G = const.

7.2. Przekładnia elektryczna prąd stały - prąd stały (wariant I). Współpraca generatora prądu z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi.

Na rysunku 7.3. przykładowo pokazano zewnętrzną charakterystykę generatora prądu stałego LSPa-850, na której linią przerywaną naniesiono zakres elektrycznie wysterowanej stałej mocy w roboczych granicach od I_regmin do I_regmax. Zmienności pobieranego przez silniki prądu, w warunkach stałej mocy generatora, nieuchronnie towarzyszy zmienność napięcia na jego zaciskach. Tym samym, także silniki trakcyjne mają na zaciskach przyłożone napięcie zależne od pobieranego przez nie chwilowego prądu.

Rysunek 7.3. Zewnętrzna charakterystyka generatora prądu stałego lokomotywy SM41. Zacieniono obszar roboczy stałej mocy.

Moc mechaniczna, pochodząca z silnika spalinowego, na wejściu do generatora jest z technicznym przybliżeniem stała: M_s⋅_s = N_s ≈ const. Odchylenia tej mocy od wartości stałej pochodzą jedynie od znikomych zmian sprawności generatora w funkcji prądu na jego wyjściu, w zakresie roboczym I_regmin ≤ I_G ≤ I_regmax. Zasadniczo należy tak wysterować generator w jego prądowym zakresie roboczym na umownej charakterystyce zewnętrznej, aby moc elektryczna na jego wyjściu była stała. Na wyjściu z generatora moc elektryczna jest w praktyce stała: U_G⋅I_G = N_s⋅_G = const. Dotyczy to zwłaszcza pracy ciągłej silnika spalinowego (na charakterystyce silnika spalinowego - rys. 7.3, pokazano tę krzywą linią ciągłą - continuous). Praca ciągła silnika spalinowego jest względnie najbardziej ekologicznie przyjazna (ilość substancji toksycznych w przeliczeniu na kilogram zużytego paliwa). Pod pojęciem pracy ciągłej silnika spalinowego należy w tym miejscu rozumieć napełnienie cylindrów występujące w eksploatacji z największym prawdopodobieństwem statystycznym. Wszystkie inne przypadki, z wyjątkiem postoju lokomotywy, traktuje się jako względnie krótkotrwałe. Postój pojazdu, z nieobciążonym lecz pracującym silnikiem, nieuchronnie jest najbardziej ekologicznie uciążliwy w ujęciu względnym. Generator, jako maszyna przeciążalna, może być z powodzeniem przeciążony mocą silnika spalinowego krótkotrwale wykraczającą ponad zakres continuous.

Pokazane na rysunku 7.3 krzywe: zarówno charakterystyka naturalna ABECD jak też charakterystyka regulatorowa B-C, dotyczą ustalonej, znamionowej prędkości obrotowej generatora. Krzywe jego mocy częściowych mają podobny charakter, choć niekiedy charakterystyki regulatorowe nie spełniają stałości mocy elektrycznej w takim stopniu jak charakterystyka zewnętrzna.

Silnik spalinowy może pracować ze stałą mocą N_S≈U_G⋅I_G=const, jedynie w zakresie regulacji generatora B-C. Stała moc silnika wymaga stałej prędkości jego wału a więc także stałej prędkości obrotowej twornika generatora konstrukcyjnie z nim sprzężonego. Charakterystyka pokazana na rysunku 7.3 odpowiada ściśle określonej (i stałej) prędkości obrotowej twornika generatora.

Podczas rozruchu lokomotywy zarówno silnik spalinowy jak i generator pracują z mocą częściową przy zmniejszonej prędkości obrotowej. Po zakończeniu rozruchu moc ciągła (continuous) jest ustalona przy określonej prędkości obrotowej, przy czym trakcyjne silniki elektryczne, napędzające zestawy lokomotywy, współpracują z generatorem jedynie w zakresie I_regmin ≤ I_G ≤ I_regmax, zmieniając swój moment obrotowy i prędkość obrotową według zasady stałej mocy elektrycznej na zaciskach U_S⋅I_S=const. Silniki najczęściej są podłączone do zacisków generatora równolegle. Prąd generatora jest wtedy sumą prądów poszczególnych silników I_G=n⋅I_S, gdzie n - liczba silników. Prądnica LSPa-850 znalazła zastosowanie w lokomotywie sześcioosiowej.

Generator, pracując według parametrów elektrycznej mocy ciągłej, ma na zaciskach zmieniające się wartości prądu i napięcia. Ze względu na swą ściśle określoną budowę i zainstalowany wydatek wentylatora maszyny, generator charakteryzuje się jedyną wartością prądu ciągłego I_GC, który może być pobierany przez czas nieskończenie długi bez przegrzania uzwojeń. Tej jedynej wartości prądu I_GC odpowiada jedyna wartość napięcia U_GC, spełniająca moc ciągłą. Napięcie generatora U_GC nazywamy napięciem ciągłym. Jest to napięcie, przy którego ustalonej wartości, w wytwórni mierzy się elektromechaniczne charakterystyki trakcyjne silników. Silnik trakcyjny kupuje się wraz z charakterystyką pomierzoną w warunkach ustalonej wartości napięcia zasilającego U_spom=U_GC.

Rysunek 7.4 Charakterystyka silnika LS-430 pracującego przy stałej wartości napięcia, niezależnej od wartości prądu pobieranego z sieci.

Należy zauważyć, że po lewej stronie od punktu I_GC (rysunek 7.3) napięcie U_G>U_GC, zaś po prawej stronie od tego punktu - U_G<U_GC. Zatem silnik, współpracujący z generatorem w obszarze jego charakterystyki regulatorowej, będzie miał na zaciskach przyłożone różne wartości napięć, zależne od pobieranego prądu. Zgodnie z wzorem (5.3), prędkość obrotowa wirnika silnika _s zależy od napięcia U_s przyłożonego na jego zaciskach. Wobec powyższego, zmienność wartości napięć prądu stałego w stosunku do napięcia stosowanego przy pomiarze charakterystyki silnika w wytwórni, spowoduje zmianę jego charakterystyk. Jedynie w punkcie I_CS charakterystyka silnika będzie spełniać parametry napięcia ciągłego.

Na rysunku 7.4 pokazano charakterystykę silnika LSa-430 pracującego przy „sztywnym” napięciu zasilającym U_GC=U_S=703[V]. Na rysunku tym, strzałkami pokazano kierunki przesunięć krzywych _s(I_s) przy pracy silnika z generatorem LSPa-850 według charakterystyki pokazanej na rysunku 7.3, zgodnie z wzorem (5.3). Krzywe obrócą się wokół punktów E i E_w. Rysunek 7.4 przedstawia charakterystykę współpracy pojedynczego silnika LSa-430 z generatorem LSPa-850, gdy 6 silników jest zeń zasilanych równolegle.

Rysunek 7.5. Charakterystyka silnika LS-430, pracującego przy wartości napięcia prądu stałego zależnej od wartości prądu pobieranego z generatora LSPa-850. Zakreskowano pole niewykorzystanej mocy silnika elektrycznego

Wyznaczenie charakterystyki trakcyjnej silnika zasilanego z generatora na podstawie jego charakterystyki laboratoryjnej jest bardzo proste. Zgodnie z wzorami (5.3), zapisanymi dla dwóch napięć przy tym samym prądzie I_s, mamy takie same natężenia strumienia magnetycznego (I_s) i takie same momenty obrotowe M(I_s). Zmianie ulegają jedynie prędkości obrotowe wirnika:

(7.1)

Dla porządku przypomnijmy w tym miejscu, że dla komutatorowego silnika szeregowego zasilanego prądem o stałym napięciu, obowiązują następujące zależności:

(7.2)

Natomiast w silniku zasilanym prądem o napięciu regulowanym według zasady stałej mocy elektrycznej U_S⋅I_S=const, moc na wale wirnika wyraża się następująco:

(7.3a)

oraz:

(7.3b)

Z wyrażenia (7.3b) wynika, że charakterystyka mechaniczna elektrycznego silnika trakcyjnego, oraz całej lokomotywy, w zakresie regulacji jej generatora według krzywej stałej mocy U_G⋅I_G = const, odbiega na tyle od odpowiedniej charakterystyki stałej mocy, na ile współczynnik sprawności silnika _s(I_s) odbiega od swej wartości mierzonej przy prądzie ciągłym _cs. W praktyce więc najwyższa, mierzona na osiach napędnych, moc lokomotywy jest osiągana przy takim prądzie silników trakcyjnych, który odpowiada ich najwyższej sprawności przetwarzania energii elektrycznej w mechaniczną. Charakterystyka mechaniczna silnika elektrycznego M_s(_s) zasilanego z generatora w zakresie jego sterowania U_G⋅I_G = const, jest zbliżona do krzywej stałej mocy silnika M_cs_cs=const, i ma z tą krzywą co najmniej jeden punkt wspólny. Jest to punkt pracy ciągłej przy prądzie ciągłym. Wartość prądu na charakterystyce mechanicznej pozostaje niejawna. Z rysunku 7.5 wynika fizyczny sens stosowania osłabienia pola strumienia głównego w elektrycznych silnikach trakcyjnych zasilanych z generatora. Należy zauważyć, że punkt B granicy zakresu regulacji odpowiada dość małej prędkości obrotowej wirnika silnika, zaś punkt B_w, - znacznie większej. Realizując rozruch powolny możemy przejść na charakterystykę osłabienia W=0,28 dopiero w punkcie B charakterystyki.

W przypadku rozruchu forsownego osłabienie strumienia głównego załącza się jak najwcześniej, przy prądach (i momentach obrotowych) możliwie wysokich. Rozruch forsowny pokazano na rysunku 7.5 strzałką dobiegającą do punktu C_w, oznaczoną literą F.

Rysunek 7.6. Charakterystyka trakcyjna lokomotywy spalinowej SM-41 z przekładnią elektryczną prądu stałego.

W lokomotywie spalinowej z przekładnią elektryczną (i z silnikami trakcyjnymi prądu stałego) osłabienie głównego strumienia silnika ma na celu jedynie wykorzystanie prędkości obrotowych silników, realizowanych w granicach prądu silnika I_regmin ≤ I_s ≤ I_regmax, przy regulacji parametrów prądu według stałej mocy.

Na rysunku 7.6 przykładowo przedstawiono zewnętrzną charakterystykę trakcyjną lokomotywy spalinowej SM 41 z przekładnią elektryczną prądu stałego. Krzywe naturalne odniesione do osi zestawów napędnych (ciągłe, pogrubione), w bardzo małym stopniu odbiegają od krzywej mocy ciągłej pokazanej linią kropkową.

Natomiast w lokomotywach elektrycznych z silnikami trakcyjnymi prądu stałego osłabienie strumienia służyło jedynie wykorzystaniu mocy. W lokomotywach elektrycznych bowiem krzywe naturalne silników w znacznym stopniu odbiegają od krzywej mocy ciągłej. Odpowiednią dla lokomotyw elektrycznych ilustrację stanowi rysunek 6.4.

W zakończeniu niniejszego punktu należy podkreślić, że maszynista lokomotywy spalinowej (oprócz hamulca, oczywiście) ma do dyspozycji nastawnik jazdy zapewniający załączanie kolejnych stopni rozruchowych. Wszystkie nastawy szczegółowe silnika i generatora (stopień wzbudzenia pola głównego) są wspomagane komputerowo i załączane według programu w miarę nabierania prędkości przez lokomotywę. Na rysunku 7.7. pokazano zasadę współpracy generatora prądu stałego z (jednym z 6) silnikiem trakcyjnym prądu stałego. Sterowanie generatora w obrębie tych samych prędkości obrotowych polega na zmianie prądu wzbudzenia pola głównego. Ponieważ charakterystyka momentu obrotowego silnika spalinowego przy narastaniu prędkości obrotowej ma dodatnie nachylenie, zaś moc generatora jest dodatnio określona w funkcji prędkości obrotowej w potędze wyższej niż 1, od to równowaga obciążeń silnika i generatora ustala się w sposób stabilny. Rysunek 7.7 stanowi jedynie ilustrację dydaktyczną i nie ma odniesienia do obiektu rzeczywistego.

7.3. Dobór wartości przełożenia przekładni mechanicznej

Wartość przełożenia przekładni zębatej pomiędzy zestawem a silnikiem elektrycznym lokomotywy pracującej z maksymalną mocą przy prędkości maksymalnej V_max i mającej koła zużyte do granic dopuszczalnych d_kmin, wyznacza się następująco:

(7.4)

gdzie: i=z₁/z₂ - wartość przełożenia; z₂ - liczba zębów zębnika na wirniku.

W_s (_{Ireg min})_{W< 1} - prędkość obrotowa wirnika w punkcie B_w.

Rysunek 7.7. Zasada współpracy generatora DC z silnikiem DC (ilustracja dydaktyczna). Zakreskowano zakres przełączania stopnia osłabienia pola. Liniami cienkimi przerywanymi pokazano charakterystyki napięć stałych.

Po wyznaczeniu wartości przełożenia „i” należy sprawdzić, czy geometryczne warunki osadzenia takiej przekładni są spełnione ze względu na skrajnię i wymiary silnika trakcyjnego. W tym miejscu postępuje się tak samo jak w przypadku lokomotyw elektrycznych (punkt 6.1).

7.4. Przekładnia elektryczna prąd trójfazowy - prąd stały (wariant II). Współpraca generatora prądu z elektrycznymi silnikami trakcyjnymi prądu stałego sterowanymi impulsowo.

Lokomotywa spalinowa z przekładnią elektryczną typu: trójfazowy prąd przemienny - prąd stały, (wariant II), ma nieco bardziej złożoną strukturę układu elektrycznego sterowania niż w wariancie I, którą w uproszczonej postaci przedstawiono na schemacie zilustrowanym rysunkiem 7.1. Układ przekładni, na wyjściu z generatora 3~AC, ma zainstalowany prostownik wraz z „wygładzającym” zespołem dławików i kondensatorów, czyli filtrem. Podobny układ prostowniczo - filtrujący (wygładzający), lecz dla prądu jednofazowego, pokazano w rozdziale 5 na rysunku 5.24b.

Silnik spalinowy wraz z generatorem, podczas funkcjonowania trakcyjnego, pracują ze stałą prędkością obrotową odpowiadającą nastawom najbardziej akceptowalnym przez środowisko naturalne. Na wyjściu z układu prostowników otrzymujemy prąd stały o stałej wartości napięcia.

Silniki trakcyjne prądu stałego lokomotywy (zazwyczaj szeregowe) są przy rozruchu sterowane impulsowo a następnie, przy wyższych prędkościach, poprzez zmianę natężenia strumienia głównego pola magnetycznego.

W tym miejscu należy zwrócić uwagę, że tzw. osłabienie pola magnetycznego ma na celu wykorzystanie mocy, podobnie jak w lokomotywach elektrycznych. W przekładni elektrycznej (omawianego tu wariantu II) mamy na wyjściu z prostowników wartość napięcia ustaloną zależnie od prędkości obrotowej silnika spalinowego. Nie jest to napięcie sterowane według zasady stałej mocy, czyli stałej wartości iloczynu prądu i napięcia. Tym samym wariant II różni się w zasadniczym stopniu od wariantu I omówionego szczegółowo w p. 7.3.

Zasadę sterowania silnika DC podczas rozruchu impulsowego omówiono wcześniej w rozdziale 5, p. 5.3, rysunek 5.16, wzory (5.5-5.9). Zasady doboru wartości przełożenia przekładni mechanicznej w lokomotywie z przekładnią omawianego wariantu II został omówiony w punkcie 6.2.

7.5. Przekładnia elektryczna prąd trójfazowy - prąd trójfazowy (wariant III).

Lokomotywa spalinowa z trójfazową przekładnią prądu przemiennego ma złożoną strukturę układu elektrycznego sterowania, którą w uproszczonej postaci przedstawiono na schemacie zilustrowanym rysunkiem 7.1. Układ przekładni, na wyjściu z generatora 3~AC, ma zainstalowany prostownik wraz z „wygładzającym” zespołem dławików i kondensatorów, czyli filtrem. Podobny układ prostowniczo - filtrujący (wygładzający), lecz dla prądu jednofazowego, pokazano w rozdziale 5 na rysunku 5.24b.

Silnik spalinowy wraz z generatorem, podczas funkcjonowania trakcyjnego, pracują ze stałą prędkością obrotową odpowiadającą nastawom najbardziej akceptowalnym przez środowisko naturalne. W takich warunkach częstotliwość prądu przemiennego jest stała. Prąd stały jest w falownikach ponownie przetwarzany na trójfazowy prąd przemienny o regulowanej częstotliwości.

Dobór wartości przełożenia przekładni mechanicznej w lokomotywie z przekładnią omawianego wariantu III został omówiony w punkcie 6.3.

7.6. Przekładnia elektryczna prąd stały - prąd trójfazowy (wariant IV).

Lokomotywa spalinowa z przekładnią elektryczną i generatorem prądu stałego oraz z trójfazowymi silnikami asynchronicznymi (rysunek 7.1 - wariant IV) stanowiłaby jeden z najprostszych układów. Jednak generator prądu stałego jest maszyną ciężką. Jego masa jednostkowa [kg/kW] jest ponad dwukrotnie większa niż w przypadku generatora prądu przemiennego. Z tej przyczyny, a także ze względu na relatywnie wysoką cenę oraz eksploatacyjną zawodność maszyn komutatorowych, układów takich nie stosuje się. Uszkodzenie jednego z komutatorowych silników pozwala maszyniście doprowadzić pociąg do stacji a lokomotywę do warsztatu. Uszkodzenie komutatorowego generatora całkowicie eliminuje lokomotywę z ruchu. Z powyższych przyczyn układ należy traktować raczej jako teoretyczny, wspomniany tu jedynie dla porządku dydaktycznego.

Układ sterowania lokomotywy z przekładnią elektryczną według wariantu IV jest podobny do układu sterowania lokomotywy wariantu III w części za układem prostowniczo - filtrującym.

Silnik spalinowy wraz z generatorem prądu stałego, podczas funkcjonowania trakcyjnego, pracują ze stałą prędkością obrotową odpowiadającą nastawom najbardziej akceptowalnym przez środowisko naturalne. Zewnętrzna charakterystyka generatora powinna być sterowana według zasady stałej mocy, podobnie jak w wariancie I przekładni elektrycznej. Prąd stały jest w falownikach przetwarzany na trójfazowy prąd przemienny o regulowanej częstotliwości.

Dobór wartości przełożenia przekładni mechanicznej w lokomotywie z przekładnią omawianego wariantu IV został omówiony w punkcie 6.2.

Warianty II, III i IV przekładni elektrycznych uzyskały możliwość szerokiej realizacji technicznej w napędach trakcyjnych dopiero po roku 1976, z chwilą technologicznego opanowania falowników półprzewodnikowych (Rozdział 5, tabela 5.1). Przedtem stosowano nieekonomiczne silniki AC~3 tylko w wykonaniach pierścieniowych, z rozruchem rezystorowym (p. 5.6; rys.5.19).

Załącznik:

TECHNICZNO - EKSPLOATACYJNA CHARAKTERYSTYKA LOKOMOTYW

LOKOMOTYWY	elektryczne	spalinowe	parowe
Moc jednostkowa [kW/t]	25-50 (75)	20-35 (50)	8-10
Zasięg eksploatacyjny	Nieograniczony	Ograniczony zapasem paliwa	Ograniczony zapasem wody i paliwa
Sprawność do kół napędnych Średnia w zarządzie SNCF	„od drutu” 78-80% „od paliwa w elektrowni” 20-28% „od hydroelektrowni” 50-60% 25,5-28,8%	24-32% 18,4%	8-16% 3,3%
Czas przygotowania do eksploatacji	Bardzo krótki	Dłuższy dla rozgrzania silnika	4-5 godzin
Koszty: -zakup pojazdów -urządzenia stałe -zmiany w torowej infrastrukturze budowlanej	--------Wysoki -------B. wysokie 20-35% Wysokie 10-20% całk. kosztów elektryfikacji. (dostosowanie mostów, wiaduktów i tuneli do zabudowy sieci trakcyjnej, dostosowanie sygnalizacji i sterowania ruchem)	------B. wysoki ---Stosunkowo niski brak	---Stosunkowo niski ---Stosunkowo niski; (stacje uzdatniania wody, punkty poboru wody i paliwa) brak
Zużycie i koszty materiałów eksploatacyjnych -środki smarne -woda	B. małe Zerowe	B. duże Średnie - woda uzdatniona	Średnie Bardzo duże - woda uzdatniona
Obciążenie środowiska	Brak spalin trakc. Umiarkowany hałas	Spaliny trakcyjne Znaczny hałas	Dym, para, popiół, Umiarkowany hałas

1

128

DC

DC

GENERATOR

GŁÓWNY

REGULATOR

SILNIKA

SPALINOWY

SILNIK GŁÓWNY

AC

DC

IV: DC→AC

II: AC→DC

III: AC→AC

I: DC→DC

SILNIKI

TRAKCYJNE

G

M

M

3~

3~

3~

~

~

~

G

DC

AC

1400

1600

1900

1100

600

500

1000

1200

800

1100

700

900

n [obr/min]

2100

CONTINUOUS

MAXIMUM

N_s[kM]

M_s[Lb⋅ft]

CONTINUOUS

MAXIMUM

3500

2000

2500

3000

1000

2000

3000

0

500

A

B

C

E

D

I_G[A]

U_G[V]

I_GC=6I_SC

I_regmin

I_regmax

1453 [A]

U_GC=703 [V]

U_GI_G=const

1148 [kW]

U_G(I_G)

200

300

400

0

ω_s[1/s]

I_G=6⋅I_s

100

I_s[A]

M_s[Nm]

I_regmin

I_regmax

80

1

40

180

140

η

5⋅10³

10⁴

10³

0,8

0,9

7⋅10³

200

60

20

ω_smax

3⋅10₃

I_smax

E_w

E

η_c

500

W=0,28

W=1

U_s<U_GC

η_s(I_s)

ω_s(I_s)

U_s>U_GC

W=0,28

W=1

M_s(I_s)

R=0,1958[Ω]

N_c=173[kW]

U=703[V]

I_c=272,5[A]

N_c=475[obr/min]

η_c=0,903

Przy zasilaniu z generatora

U=const

200

300

400

0

ω_s[1/s]

I_G=6⋅I_s

100

I_s[A]

M_s[Nm]

I_regmin

I_regmax

80

40

180

140

5⋅10³

10⁴

10³

7⋅10³

200

60

20

ω_smax

3⋅10₃

I_smax

E_w

E

500

W=1

U<U_GC

ω_s(I_s)

U>U_GC

W=0,28

W=1

M_s(I_s)

A_w

C

C_w

B_w

B

U_sI_s=const,

W=1

565[A]

A

ZAKRES REGULACJI STAŁEJ MOCY

F

V [km/h]

20

30

40

10

0

60

70

50

F_o[kN]

100

20

60

80

40

180

120

140

160

ZAKRES ZAŁĄCZANIA OSŁABIENIA

W = 1

W = 0,28

GRANICA (ψ=0,3)

PRZYCZEPNOŚCI

PRĄD WZBUDZENIA

1000

2000

3000

0

500

B

D

U_G[V]

I_G[A]

I_Gregmin

I_Gregmax

1453 [A]

8

7

6

5

4

2

1

10

N=const,

1150 [kW]

3

I_Sregmin

I_Sregmax

19A

16A

10A

10A

7A

4A

36A

200

300

500

100

13A

16A

19A

400

A

I_S[A]

1500

2000

500

1000

9

B_w

B

C

E

E_w

E

C_w

C

800 V

400 V

200 V

600 V

100 V

50 V

0

10

9

8

7

F [kN]

V [km/h]

100

75

50

25

}

}

703 [V]

n3

}

n2

n1

---