16. Тяговые и токовые характеристики эпс.
о Токовыми характеристиками называют зависимость тока тягового электродвигателя, или тока, потребляемого электропод-вижным составом, или тока тягового генератора тепловоза от скорости движения. Их используют для нахождения токов при движении поезда с различными скоростями, которые необходимы, чтобы оценить использование мощности тяговых электродвигателей и генераторов, а на элек-троподвижном составе — и для определения расхода энергии на тягу поезда и расчета элементов системы электроснабжения. Зная ток, проходящий через обмотки электродвигателя или генератора, и время его протекания, определяют нагрев обмоток. При длительной работе локомотива с большими токами нагревание электрических машин может ограничивать наибольшую массу поезда. Поэтому после определения массы состава, скоростей движения и времен хода проверяют выбранную массу состава по условиям нагревания обмоток электрических машин.
При работе электроподвижного состава постоянного тока для расчетов необходимы токовые характеристики, показывающие зависимость тока / от скорости V.
Токовые характеристики электроподвижного состава I3(v) строят, исходя из скоростных характеристик тягового электродвигателя. Для определения тока электроподвижного состава /э задаются скоростью движения о и по скоростной характеристике у(/д) находят ток тягового электродвигателя / . Ток, потребляемый электроподвижным составом, равен току / , умноженному на число параллельных цепей тяговых электродвигателей
17. Электрическое торможение. Реостатное торможение (постоянный ток). Реостатное торможение эпс однофазно-постоянного тока.
Для торможения подвижного состава тяговые двигатели переводятся в генераторный режим, при котором они создают тормозной момент. В зависимости от условий, при которых требуется осуществлять торможение, генератор может отдавать электрическую энергию в сеть или гасить ее в реостате. В первом случае торможение называется рекуперативным, во втором — реостатным. На э. п. с. применяют как рекуперативное, так и реостатное торможение. Рекуперативное торможение с энергетической точки зрения является наиболее выгодным, так как отданная в сеть электрическая энергия полезно используется другими электровозами или электропоездами. На тепловозах применять рекуперативное торможение нельзя, так как отсутствует приемник электрической энергии. Реостатное торможение может быть использовано, если оборудовать тепловозы реостатами для гашения электрической энергии.
Преимуществом электрического торможения является значительно меньшая склонность колес к заклиниванию (юзу) при больших значениях тормозной силы, чем при механическом торможении, и способность к самозащите колес от юза. В этом случае юз, как правило, проявляется в форме частичного проскальзывания колес по рельсу без резкой потери сцепления, как это имеет место при механическом торможении.
Реостатное торможение. При реостатном торможении тяговые двигатели работают как генераторы с последовательным возбуждением и включаются на тормозные резисторы, в которых электрическая энергия, выработанная генератором во время торможения поезда, превращается в тепловую. В качестве тормозных резисторов используют обычно те же реостаты, что и при пуске двигателя. Реостатное торможение может применяться как при высоких, так и при низких частотах вращения, так как напряжение генератора в этом случае не связано с напряжением сети и может быть установлено таким, какое необходимо для получения требуемой тормозной силы. Для перехода на реостатное торможение двигателя с последовательным возбуждением необходимо отключить его от контактной сети, переключить концы обмотки якоря или обмотки возбуждения двигателя и подключить к обмотке якоря резистор (рис. 143).
Как известно, при переходе машины из двигательного режима в генераторный ток Iя в обмотке якоря изменяет свое направление. Если не переключить концы обмотки якоря или обмотки возбуждения, то при изменении направления тока произошло бы размагничивание машины (исчезновение в ней остаточного магнетизма) и она не смогла бы начать работать в качестве генератора последовательного возбуждения. При переключении направление тока в обмотке возбуждения в генераторном режиме остается таким же, как и при двигательном, благодаря чему обеспечивается самовозбуждение машины за счет остаточного магнетизма.
При уменьшении частоты вращения тягового двигателя в процессе реостатного торможения будет уменьшаться создаваемое им напряжение, а следовательно, ток Iя и развиваемый им тормозной момент (тормозная сила). Чтобы поддержать тормозную силу на определенном уровне по мере уменьшения частоты вращения, не обходимо постепенно уменьшать сопротивление тормозного резистора.
Применять реостатное торможение для остановки поезда нельзя, так как при малых частотах вращения тягового двигателя, работающего в генераторном режиме, резко уменьшаются его э. д. с. Е, ток Iя и электромагнитный тормозной момент. Поэтому окончательная остановка поезда производится в таких случаях механическим тормозом.
Тяговые двигатели локомотивов и электропоездов при реостатном торможении включаются только параллельно. При включении двигателей последовательно суммарное их напряжение могло бы достичь больших значений, что недопустимо для нормальной работы электрического оборудования. Однако параллельно включенные генераторы с последовательным возбуждением не в состоянии работать устойчиво, т. е. поддерживать постоянство своих токов и э. д. с.
Например, если по какой-то причине увеличится ток I1 (рис. 144, а) в одном из параллельно включенных тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, это вызовет увеличение его э.д.с. Е1. Одновременно уменьшатся ток I2 и э.д.с. Е2 второго двигателя. Этот процесс продолжается до тех пор, пока ток I2 не упадет до нуля, после чего он изменит свое направление. При этом изменится полярность второй машины и вместо параллельного включения двух генераторов образуется замкнутый контур, в который оба генератора будут включены последовательно без какого-либо внешнего сопротивления (рис. 144,б). Такое включение генераторов представляет собой, по сути дела, их короткое замыкание, поэтому по замкнутому контуру начнет проходить большой ток Iк.
Для получения устойчивой работы нескольких параллельно соединенных генераторов обмотки возбуждения их включают с перекрещиванием (рис. 144, в). В этом случае ток первого генератора проходит через обмотку возбуждения второго генератора и наоборот. Поэтому всякое случайное возрастание тока в цепи одного из генераторов вызовет усиление магнитного потока, а следовательно, и э. д. с. во втором генераторе, что обеспечивает автоматическое выравнивание э. д.с. и токов этих генераторов.