Транспортная энергетика

1. Электрический подвижной состав. Классификация ЭПС и предназначение.

К электрическому подвижному составу относятся электровозы и моторные вагоны.

Электровозом называется локомотив, источником энергии которого является электрический ток, получаемый через контактную сеть от электрических тяговых подстанций. Электровоз состоит из механической части, электрической и пневматического оборудования.

Для пригородного и междугородного пассажирского сообщения на электрифицированных линиях используются электропоезда, состоящие из моторных прицепных вагонов. Механическая часть вагона состоит из кузова, тележек, сцепных приборов тормозного оборудования. Сцепные приборы установлены в проеме кузова. Для обеспечения большей плавности движения тележки имеют двойное рессорное подвешивание с амортизаторами для смягчения толчков. На моторных вагонах электропоездов обычно установлено по четыре тяговых электродвигателя, имеющих рамную подвеску. В отличие от электровозных, тяговые электродвигатели имеют вентилятор, расположенный на валу якоря

Классификация: По роду работы локомотивы подразделяют на грузовые, пассажирские и маневровые. Мотор-вагонный подвижной состав, применяемый в пригородном движении, в отличие от локомотивов не только служит для тяги прицепных вагонов, но и используется для перевозки пассажиров.

Применение на электровозах и тепловозах с электрической передачей тяговых электродвигателей позволяет использовать как индивидуальный, так и групповой привбд. При индивидуальном приводе каждая движущая колесная пара соединена со своим двигателем. При групповом приводе движущие колесные пары, размещенные в одной жесткой раме, приводятся в движение одним двигателем с использованием промежуточной зубчатой передачи.

Вес кузова современного локомотива передается на колесные пары через опоры (а иногда и вторичное рессорное подвешивание), рамы тележек, первичное рессорное подвешивание и буксы. Если число колесных пар не превышает шести, локомотив обычно выполняют с одним кузовом. Такой локомотив называется одно-секционным.

При большем числе колесных пар кузов локомотива оказывается чрезмерно длинным, что усложняет его конструкцию и затрудняет прохождение кривых участков пути. Поэтому многоосные локомотивы выполняют не с одним, а с несколькими самостоятельными кузовами-секциями, скрепленными друг с другом специальными шарнирными соединениями или автосцепками.

Расположение колесных пар в экипажной части локомотивов, род привода, передающего усилие от тяговых электродвигателей к колесным парам, и способ передачи тягового усилия принято выражать осевой характеристикой, в которой цифры соответствуют числу колесных пар. В осевой характеристике знак - означает, что тележки не сочленены, т. е. не связаны шарнирно, и тяговое усилие от движущих колесных пар к автосцепке передается через раму кузова, которая в этом случае имеет повышенную прочность. Знак + показывает, что тележки сочленены, и сила тяги передается через рамы тележек.

Если движущие колесные пары имеют индивидуальный привод, то к цифре, с помощью которой обозначено число осей, добавляют индекс О. Так, электровоз с осевой характеристикой 30 + 30 представляет собой локомотив с двумя сочлененными трехосными тележками и индивидуальным приводом движущих колесных пар.

Для двухсекционных локомотивов, каждая секция которых может использоваться самостоятельно, перед осевой характеристикой одной секции, заключаемой в скобки, ставят цифру 2. Например, осевая характеристика 2(30 - 30) относится к двухсекционному локомотиву, каждая секция которого имеет две несочлененные трехосные тележки и может работать самостоятельно. Если же секции локомотива самостоятельно не используются, то осевая характеристика приобретает вид 30 - 30 - 30 - 30.

Различным по крнструкции локомотивам и мотор-вагонным поездам принято присваивать разные обозначения в виде комбинаций букв и цифр. К основным обозначениям, характеризующим серии локомотивов и моторных вагонов, иногда добавляют буквенные индексы для указания дополнительных особенностей. Так, электровозы имеют буквенное обозначение ВЛ с цифрами (числами), например 10, 11, 23, 80, и индексами в виде малых букв (к, м, р, с, у, т и т.д.). Восьмиосный электровоз переменного (однофазного) тока с реостатным торможением имеет обозначение ВЛ80Т, с рекуперативным торможением — ВЛ80Р, электровоз постоянного тока с нагрузкой от колесной пары на рельсы, составляющей 23 т, — ВЛ23.

Для серий тепловозов с электрической передачей принято буквенное обозначение ТЭ, а с гидравлической — ТТ. В буквенное обозначение серий тепловозов, кроме грузовых, включают знак, характеризующий назначение локомотива: П — пассажирский, М —- маневровый. Например, тепловоз ТЭП70 представляет собой пассажирский локомотив с электрической передачей.

Каждая секция мотор-вагонного поезда состоит из моторных и прицепных вагонов. Управляют таким поездом из кабины, расположенной в головном вагоне.

Современные электровозы и тепловозы могут совершать пробег между экипировками до 1200 км, а между техническими обслуживаниями — 1200... 2000 км. В зависимости от серии электровоза запас песка на нем составляет 1,6...6 м3.

На тепловозах запас экипировочных материалов, кг, на одну секцию составляет: топлива — до 7500, песка — до 2300, масла — до 1250 и воды — до 1580.

 

2. Силы сопротивления движению поезда. Основное сопротивление движению подвижного состава.

Классификация сил сопротивления движению поезда. Полное сопротивление – это эквивалентная сила, приведенная к ободам колес, на преодоление которой затрачивается такая же работа, как и на преодоление всех действующих сил, противодействующих движению поезда.

Классификация сил сопротивления движению поезда.

Полное сопротивление делится на: – основное W 0 – дополнительное W д

W = W 0 + W д

Основное сопротивление движению. – сопротивление подвижного состава, – сопротивление пути, – сопротивление окружающей среды.

Сопротивление подвижного состава. – трение буксовых подшипников, – трение в элементах тягового привода, – инерция вращающихся масс.

Сопротивление пути. – трение качения колес о рельсы, – трение скольжения колес о рельсы, – деформация пути и удары на стыках и неровностях.

Сопротивление окружающей среды. – сопротивление воздуха.

К силам сопротивления движению поезда относят внешние неуправляемые силы, направленные, как правило, против движения поезда. Как и силы тяги, они приводятся к точкам касания колес с рельсами. Силы сопротивления движению делят на основные, действующие при движении поезда всегда, и дополнительные, возникающие только при движении по отдельным участкам пути или в отдельные периоды времени. Сумму сил основного и дополнительного сопротивлений называют общим сопротивлением движению поезда W.

2. Основное сопротивление

Силы сопротивления движению поезда складываются из сил сопротивления движению локомотива W/ и состава W". В свою очередь силы сопротивления движению состава являются суммой сил сопротивления движению вагонов.

В расчетах используют удельные силы сопротивления движению, т.е. силы, выраженные в ньютонах, отнесенные к 1 кН веса поезда.

Силы основного сопротивления движению W0, действующие при движении по прямолинейному горизонтальному пути, обусловлены в основном трением в подшипниках подвижного состава, взаимодействием колесных пар с рельсами и сопротивлением воздушной среды при отсутствии ветра.

На отечественных дорогах занимались переводом буксовых подшипников скольжении на роликовые и в настоящее время подавляющее большинство подвижною состава работает на роликовых подшипниках. Кроме уменьшения сопротивления движению роликовые подшипники позволили упростить уход за ними в эксплуатации и уменьшить расход смазки.

Сила трения качения колес по рельсам. Эта сила возникает вследствие деформации опорных поверхностей колес, рельсов и просадки пути. Под действием его нагрузки на рельс q0 деформируются и колесо, и рельс. В результате они соприкасаются по площадке, имеющей форму эллипса с длинной осью, равной АВ. На силу q0 со стороны рельса по всей площадке возникают симметричные относительно вертикальной силы реакции. Равнодействующая этих сил направлена вертикально и уравновешивает силу q0.В случае качения колеса по рельсу силы резки стороны рельса.

3. Факторы определяющие основное сопротивление

Трение скольжения колес по рельсам. Качение колес по рельсам сопровождается их проскальзыванием, вызывающим силу трения скольжения между колесами и рельсами проскальзывание вызвано конусностью рабочих поверхностей бандажей колесных пар. Эти колебания уменьшаются при натянутых автосцепках, под действием силы тяги локомотива, например в случае движения поезда по подъему Удельная сила сопротивления от трения скольжения колес по рельсам составляет 0,15...0,4 Н/кН.

Удары на неровностях пути. При прохождении стыков и неровностей пути возникают удары, которые вызывают силы, действующие против направления движения поезда под действием нагрузки q, от колеса на рельс он, несмотря на накладки, прогибается, и колесо наезжает на следующий рельс в точке А. На колесо действует внешняя сила R, направленная перпендикулярно его поверхности.

Если эту силу разложить на вертикальную и горизонтальную составляющие, то горизонтальная сила W направленная против движения, явится силой сопротивления движению от стыка.

Аналогичная картина возникает и при прохождении других неровностей пути. Эта сила зависит от скорости движения нагрузки от колес на рельсы, расстояния между стыками, зазора в стыке. Сила сопротивления движению от стыков уменьшается при длинных и более тяжелых рельсах и щебеночном балласте. Наибольший эффект дает применение бесстыкового пути. В среднем сила сопротивления движению поезда от ударов на неровностях пути составляет 0.05...0.5 Н/кН.

Сопротивление воздушной среды. При движении поезда перед его лобовой частью образуется зона сжатого воздуха, который оказывает встречное давление на лобовую стенку локомотива. Боковые поверхности и крыши подвижного состава соприкасаются со струями скользящего по ним воздуха, увлекают часть его за собой, создавая поток воздуха и трение части воздуха о стенки подвижного состава. В междувагонном пространстве и у выступающих частей образуются завихрения.

Под подвижным составом часть воздуха увлекается поездом, создаются завихрения и поток, соприкасающийся с верхним строением пути. За последним вагоном поезда образуется разрежение. Эти явления вызывают внешние силы, действующие на поезд, направленные против движения. Их называют силами сопротивления воздушной среды. Данные силы зависят от площади поперечного сечения поезда, его длины, взаимного расположения разных типов вагонов в составе, формы лобовой части локомотива и задней стенки хвостового вагона, наличия выступающих частей у подвижного состава и от скорости движения.

Сила сопротивления воздушной среды примерно пропорциональна квадрату скорости и имеет важное значение при скоростном движении. Наименьшим сопротивлением обладает поезд, имеющий обтекаемую «сигарообразную» форму с выпуклой лобовой и хвостовой стенками без выступов и неровностей на подвижном составе.

Требованиям обтекаемости в большей мере удовлетворяют высокоскоростные электропоезда. Так, высокоскоростной электропоезд ЭР200, рассчитанный на движение со скоростью до 200 км/ч, имеет закругленную в плане и скошенную верхнюю часть головного и хвостового вагонов, убранные внутрь вагонов поручни и другие выступающие части.

Рассмотренные составляющие сил сопротивления движению зависят от большого числа факторов, в том числе случайных, учет которых чрезмерно усложняет расчеты. Поэтому основное удельное сопротивление движению каждого вида подвижного состава определяют по эмпирическим формулам, полученным ВНИИЖТом на основании обработки результатов испытаний.

Эти формулы приводят в ПТР и справочниках отдельно для звеньевого (стыкового) и бесстыкового пути, а для локомотивов, электро- и дизель-поездов — в режиме тяги или электрического торможения (под током) и на холостом ходу (выбег или механическое торможение). Ниже приведены формулы для некоторых видов подвижного состава дорог, Н/кН.

В тяговых расчетах различают основное и дополнительные силы сопротивления движению поезда. Основное сопротивление (полное -WО, удельное - wO) действует на поезд при движении по прямому, горизонтальному участку пути, его появление определяется:

Дополнительные сопротивления это - сопротивление от уклона (полное -Wi, удельное wi)и сопротивление от кривой (полное -WR, удельное wR).

Основное сопротивление действует на поезд постоянно и всегда направлено в сторону противоположную движению (т.е. величина отрицательная). Сопротивление от кривых, возникающее в следствии увеличения сил трения колес подвижного состава и пути при движении экипажа в кривых так же всегда отрицательно. Сопротивление от уклона в зависимости от знака уклона может быть отрицательным - при движении на подъем, а может быть и положительным - движение на спуск.

Алгебраическая сумма основного и дополнительных сил сопротивления называется общим сопротивлением. Его величина определяется в зависимости от конкретных условий плана и профиля пути.

3. Расчет основного удельного сопротивления движению поезда.

Удельные силы сопротивления движению. Силы сопротивления движению поезда определяются силами трения и тяжести, которые пропорциональны весу поезда.

m = (P + Q) * g,

где: m – вес поезда, кг P – масса локомотива, кг, Q – масса вагонов, кг, g – ускорение свободного падения (9, 81 м/с 2),

Удельные силы сопротивления движению. Учитывая, что 1 кгс = 9, 81 Н, можно сделать вывод, что вес состава [ тс ] численно равен массе [ т ]. Почти все силы, противодействующие движению поезда, пропорциональны его весу, поэтому для удобства выполнения расчетов используют отношение сопротивления движения к его весу.

Удельные силы сопротивления движению

Удельные силы сопротивления движению. Удельное сопротивление движению поезда определяется отдельно для локомотивов и вагонов: локомотивадля P ‘W ‘ вагонов для Q “W “

 

Удельные силы сопротивления движению. Тогда полное сопротивление движению поезда определяется:

Сопротивление подвижного состава. Сопротивление пути: – трение качения колес по рельсам: Принимается: к = 0. 2 ÷ 0. 4 кгс/т ] т кгс

Сопротивление подвижного состава. Сопротивление воздушной среды: – лобовое, – межвагонное, – кормовое, – боковое, – подвагонное.

Силами сопротивления называются внешние силы, приложенные к поезду и направленные в сторону, противоположную движению. Некоторые из этих сил действуют постоянно и создают основное сопротивление движению. К этим силам относятся, в частности, силы трения в подшипниках, удары в рельсовых стыках, силы трения между колесами и рельсами, сопротивление воздушной среды.

За основное принимают сопротивление, которое испытывает поезд при движении по прямому горизонтальному участку пути с равномерной скоростью при нормальных метеорологических условиях, то есть при температуре от минус 10 до плюс 20 градусов Цельсия и при скорости ветра не более 5 м/с.

Поезд в тяговых расчетах рассматривается как система «состав + локомотив», при этом состав в свою очередь включает в себя группы вагонов различной категории. Поскольку технические и динамические характеристики различных единиц подвижного состава имеют большие различия, (число осей, вес тары вагона, осевые нагрузки, грузоподъемность и т.д.) расчет основного сопротивления движению поезда в целом происходит по следующей схеме:

определяется сопротивление движению вагонов разных категорий- WIIo(i);

определяется сопротивление движению состава в целом WIIo;

определяется сопротивление движению локомотива WIo;

определяется сопротивление движению поезда Wo.

Расчетные формулы для определения этих величин приведены в ПТР.:

Приведенные в ПТР эмпирические формулы позволяют определить значения основного удельного сопротивления каждого вида подвижного состава. Основное сопротивление движению равно произведению удельной силы сопротивления движению локомотива или вагона на их вес

Основное удельное сопротивление движению груженых грузовых вагонов, кгс/т, определяется по формуле:

где v - скорость движения, км/ч;

qo - средняя осевая нагрузка т/ось;

а,b и c - коэффициенты, зависящие от типа подвижного состава и типа пути.

Поскольку сопротивление движению локомотивов в зависимости от режима работы рассчитывают по разным формулам, целесообразно вначале определить сопротивление движению состава, а затем локомотива в нужном режиме. Основное сопротивление движению состава в ньютонах определяют как сумму сопротивлений движению каждого типа вагонов.

.
4. Силы дополнительного сопротивления движению подвижного состава.

Дополнительное сопротивление. – сопротивление от уклонов, – сопротивление от кривых, – сопротивление при особых условиях движения поезда.

Дополнительное сопротивление движению

К силам дополнительного сопротивления движению W' относят силы сопротивления, возникающие от уклонов, при движении в кривых участках пути, трогании с места; силы сопротивления, создаваемые подвагонными генераторами в пассажирских поездах, а также силы сопротивления, возникающие при низких температурах наружного воздуха, действие встречного или бокового ветра.

Дополнительное сопротивление от уклонов. Эта сила создается составляющей веса поезда, действующей на подъеме против движения поезда, а на спусках — по направлению движения.

Крутизна подъема определяется углом α. На железнодорожном транспорте крутизну подъемов i измеряют в тысячных долях (‰), равных отношению высоты подъема ВС к его длине АВ, умноженному на 1000.

Дополнительное сопротивление при движении поезда в кривой. При движении поезда в кривых участках пути колеса гребнем прижимаются к наружному рельсу. Сила реакции рельса вынуждает поезд двигаться криволинейно. Между гребнями колес и боковой поверхностью головки рельса возникает трение. При движении в кривых увеличивается также проскальзывание колес из-за разной длины наружного и внутреннего рельсов, несмотря на конический профиль рабочих поверхностей колес. При входе в кривые и выходе из них или при изменении радиуса кривой тележки поворачиваются относительно кузова, появляется трение в опорах и боковых скользунах.

Перечисленные силы трения, приведенные к ободам колесных пар, создают силы дополнительного сопротивления движению от кривизны пути.

Они возрастают с уменьшением радиуса кривой, а также зависят от скорости движения, вида подвижного состава, состояния пути и степени возвышения наружного рельса, боковых зазоров между рельсами и гребнями колес, степени износа колесных пар и их разбегов. Из-за большого числа факторов и сложных зависимостей сил сопротивления движению от условий эксплуатации дополнительное удельное сопротивление движению от кривых Wr (Н/кН) на эксплуатируемых дорогах определяют по эмпирическим формулам в зависимости только от радиуса:

Дополнительное сопротивление при трогании с места Силы трения в подшипниках при трогании поезда оказываются выше, чем при движении В меньшей степени на сопротивление движению при трогании влияют: повышенное трение качения колеса из-за больших деформаций колес и рельсов при стоянке по сравнению с деформациями при качении колес, нагрузки от колесных пар на рельсы, температура окружающего воздуха, качество применяемого масла.

Особенно большая разница в силах сопротивления при трогании и движении проявляется в подшипниках скольжения, у роликовых подшипников она значительно меньше. После трогания сила сопротивления движению резко снижается, так как трущиеся поверхности нагреваются и в зону трения попадает смазка (у подшипников скольжения при повороте колеса примерно на половину оборота)

Силы удельного сопротивления при трогании состава (основного и Дополнительного) определяют по эмпирическим формулам, рекомендованным ПТР, Н/кН:

Дополнительное сопротивление движению от подвагонных генераторов. Подвагонные генераторы обеспечивают пассажирские вагоны электрической энергией, необходимой для освещения, зарядки аккумуляторной батареи, работы электродвигателей вентиляционного агрегата и других установок, а также бытовых электрических приборов. Якорь генератора приводится во вращение от колесной пары вагона через редукторно-карданный или ременный привод, создавая дополнительное сопротивление движению вагона. wnr

Дополнительное сопротивление движению учитывают при скоростях движения 20 км/ч и выше. При низких скоростях это сопротивление в расчетах не учитывают.

Дополнительное сопротивление движению при низких температурах окружающего воздуха. При низких температурах возрастает вязкость смазки. Следовательно, повышаются коэффициенты трения в буксовых и моторно-осевых подшипниках и передаче подвижного состава, что приводит к увеличению сил сопротивления движению. Возрастает также и сопротивление воздушной среды вследствие повышения плотности воздуха при пониженных температурах.

Дополнительное сопротивление движению от ветра. Ветер изменяет силы сопротивления движению воздушной среды. При встречном ветре они возрастают за счет увеличения относительной скорости воздушного потока, которая равна сумме скоростей поезда и встречного ветра. Под действием бокового ветра подвижной состав смещается в сторону и возникает трение гребней колесных пар о боковую поверхность рельса подобно тому, что происходит при проследовании кривого участка пути. Попутный ветер уменьшает силы сопротивления движению поезда. Увеличение основного удельного сопротивления движению поезда от действия встречного и бокового ветра Wm учитывают коэффициентом к/ на который умножают основное удельное сопротивление движению поезда.

На участках пути, имеющих подъем, возникает дополнительное сопротивление движению. Оно вызывается работой составляющей силы тяжести, направленной против движения параллельно линии подъема. На спуске эта составляющая сопротивления не создает, а является ускоряющей силой. Величина дополнительного удельного сопротивления от подъема численно равна величине подъема, выраженной в тысячных. Например, при движении поезда на подъем с крутизной 8‰ удельное сопротивление от подъема будет wi — 8 кГс/тс. На уклоне wi принимается со знаком минус.

При движении в кривых участках пути появляется дополнительное сопротивление wr, вызываемое трением в ходовых частях подвижного состава, а также трением бандажа и гребня колеса о рельс. Это сопротивление определяется по эмпирической формуле

Wr = 700/R где R — радиус кривой в м.

После стоянки поезда слой смазки в подшипниках уменьшается, а вязкость смазки увеличивается из-за ее остывания. Это приводит к появлению дополнительного сопротивления при трогании с места.

При тяговых расчетах для пассажирских поездов необходимо учитывать дополнительное сопротивление движению, создаваемое подвагонными генераторами, мощность которых на вагонах без кондиционирования воздуха составляет 8—10 кВт, а на вагонах с кондиционированием 28—32 кВт.

На скоростном подвижном составе одним из элементов тормозной системы являются дисковые тормоза. Тормозные диски имеют вентиляционные каналы, расположенные между лопатками.

Таким образом, тормозной диск является своеобразным вентилятором. При скоростях движения 240— 250 км/ч через тормозной диск может прокачиваться 3000—4000 м3 воздуха в час. На это затрачивается определенная мощность. Поэтому при тяговых расчетах скоростных поездов необходимо учитывать дополнительное сопротивление движению от тормозных дисков. Полное сопротивление движению поезда на подъеме в кривом участке пути в общем случае складывается из сопротивления локомотива и сопротивления вагонов:

5. Образование силы тяги электровоза. Вращающий момент и сила тяги колесной пары. Реализация силы тяги.

Различают три основных режима движения поезда: тяга, выбег и торможение. В режиме тяги (контроллер включен) на поезд действуют сила тяги локомотива и силы сопротивления движению при выбеге (контроллер выключен), поезд движется по инерции в режиме торможения, на поезд действует как сила торможения, так и силы сопротивления движению. Сила инерции проявляет себя во всех случаях изменения режима движения поезда. Если сила тяги больше сил сопротивления, то ее избыток идет на преодоление инерции поезда, скорость движения которого возрастает до тех пор, пока силу тяги не уравновесят силы сопротивления движению. В дальнейшем поезд движется с одной и той же скоростью, называемой установившейся. Когда силы сопротивления движению поезда превышают силу тяги, поезд движете; с замедлением. В этом случае, а также при торможении инерция поезда препятствует снижению скорости.

Умело регулируя силы тяги и торможения, учитывая инерцию поезда и сопротивление его движению, машинист добивается плавности разгона поезда, ведения его строго по расписанию и обеспечивает остановку в требуемом месте.

Образование силы тяги электровоза

Вращающий момент тягового электродвигателя электровоза через зубчатую передачу передается на колесную пару; этот момент Мк (рис. 1) в соответствии с правилами механики можно представить в виде пары сил F и F1 с плечом действия Rк (здесь Rк — радиус колеса).

Итак, Mк = FRк а F=F1=Mк/Rк.

Колесная пара давит на рельсы с определенной силой, поэтому между колесом и рельсом возникает сцепление, препятствующее проскальзыванию колес. Если сцепление достаточно, то в точке касания колеса и рельса возникает сила, равная по значению силе, но противоположно направленная. Эта сила и является той внешней силой, без которой невозможно движение; ее называют касательной силой тяги на ободе колеса.

Силой тяги на ободе колеса называют внешнюю силу, приложенную к движущему колесу локомотива в наравлении его движения и вызывающую перемещение локомотива и состава.

Эта сила прямо пропорциональна вращающему моменту тягового двигателя, передаточному отношению зубчатой передачи и обратно пропорциональна радиусу колеса.

При достаточном сцеплении колеса с рельсом силы уравновешиваются и движение колесной пары происходит под действием оставшейся неуравновешенной силы, приложенной к оси колесной пары и буксе.

Уменьшение диаметра колеса при обычном опорно-осевом подвешивании двигателя невозможно, поскольку недопустимо изменить габариты тягового двигателя по высоте, что привело бы к понижению его мощности; увеличение передаточного числа может происходить за счет увеличения или радиуса большого зубчатого колеса (рис. 2), или радиуса малого зубчатого колеса (шестерни). Однако к настоящему времени эти возможности практически исчерпаны: большое зубчатое колесо грузовых электровозов, имея число зубьев 88, нижней частью (с учетом кожуха передачи) выходит за габарит подвижного состава по отношению к деталям автоматизированных сортировочных горок станций, а радиус шестерни не может быть снижен по условиям ее прочности.

6. Коэффициенты сцепления колесной пары и локомотива. Особенности сцепления в режиме торможения.

1.6. Коэффициент сцепления.

 

Качение колеса по рельсу без проскальзывания происходит за счет силы сцепления Вс, действующей со стороны рельса на колесо в точке их контакта.

 

Вс = q * φк (1.3)

 

где:

q - осевая нагрузка;

φк - коэффициент сцепления между колесом и рельсом.

 

Сцепление колес с рельсами представляет сложный процесс, при котором происходит преодоление механического зацепления микронеровностей поверхностей колеса и рельса и их молекулярного притяжения.

Коэффициент сцепления зависит в основном от осевой нагрузки. состояния поверхностей колеса и рельса, скорости движения, площади контакта, типа тягового привода и может изменяться в широких пределах (0.04 - 0.30). Наиболее неблагоприятное сцепление имеет место при моросящем дожде, образовании на рельсах инея или при загрязнении рельсов перевозимыми нефтепродуктами, смазкой, торфяной пылью. Простым и эффективным способом повышения коэффициента сцепления является подача песка под колесные пары.

Коэффициент сцепления колес с рельсами определяет, какая часть нормальной силы, приложенной между этими телами, может быть реализована в виде касательного усилия, создающего тяговый или тормозной момент. При этом нужно различать реализуемый (достижимый в процессе эксплуатации подвижного состава) и потенциальный (максимальный, предельный) для данных условий движения коэффициент сцепления.

Согласно молекулярно-механической теории трения этот параметр уменьшается с ростом нагрузки на колесную пару и скорости движения, что подтверждается многочисленными экспериментальными данными. Кроме указанных, на коэффициент сцепления влияет множество дополнительных факторов, таких, как тип подвижного состава, верхнее строение пути, продольное и поперечное проскальзывания (особенно в кривых участках пути), погодные условия, наличие загрязнителей на колесах и рельсах, тип тормозных колодок и многое другое, иногда трудно поддающееся анализу (в частности, реализация тягового или тормозного момента).

При расчетах тормозных систем подвижного состава используют рекомендуемые для условий эксплуатации коэффициенты сцепления, приводимые в табличном (Расчетные коэффициенты сцепления, рекомендуемые для проектирования тормозного оборудования) или графоаналитическом виде. Необходимо отметить, что приведенные значения не являются максимальными, так как они рассчитаны с определенным запасом (иногда существенным), снижающим вероятность возникновения юза колесных пар. Так, предельный коэффициент сцепления на сухих чистых рельсах при торможении находится в диапазоне 0,15-0,20, а применяемый для расчетов составляет в среднем 0,1- 0,12

Имеется еще один расчетно-графический способ определения коэффициента сцепления колес с рельсами [4]

 

Как было отмечено выше, сцепление имеет сложную физическую природу контактного молекулярно-механического взаимодействия колес с рельсами. Более того, локомотив представляет собой сложную динамическую нелинейную колебательную систему, подверженную возмущающим воздействиям случайного характера, что затрудняет численное определение сил, обусловливающих сцепление.

 

Качество сцепления ведущего колеса с рельсом оценивается величиной коэффициента сцепления, который представляет собой отношение максимально возможной в данных условиях величины суммарной силы тяги FK макс на ободе колес (одной колесной пары или локомотива в целом), развиваемой без боксования, к вертикальной нагрузке на колеса, то есть, например, ψ = Fκ макс/ (2П) — для одной ведущей оси (колесной пары) или ψ = FK макс /P — применительно к локомотиву в целом. Определенные таким образом значения коэффициента сцепления ψ называют физическим коэффициентом сцепления, реализованным в конкретных (частных) условиях.

Ввиду сказанного выше можно понять, что величина физического коэффициента сцепления в конкретных условиях — величина случайная, зависящая от многих факторов. Поэтому существует понятие расчетного коэффициента сцепления ψκ, величина которого определяется на основе результатов многочисленных опытов в условиях реальной эксплуатации. Эти результаты обобщаются в виде эмпирических зависимостей (формул), которые могут в дальнейшем использоваться для тяговых расчетов.

 

7. Профиль пути. Спрямление элементов профиля.

 

Пример решения задачи на спрямление

 

 

8. Расчет массы состава грузового поезда. Понятия о расчетном подъеме, расчетной скорости, расчетной силе тяги.

Сила тяги локомотива — сила, реализуемая локомотивом и служащая для передвижения поезда.

Различают две силы тяги локомотива — касательную и на сцепном устройстве (автосцепка или винтовая упряжь). Касательная сила тяги образуется в месте контакта движущих колёс и рельсов, а сумма всех этих сил есть касательная сила тяги локомотива[1]. Сила тяги на сцепке меньше касательной, так как в этом случае учитывается и сопротивление движению от самого локомотива как повозки.

Сила тяги играет важную роль в тяговых расчётах, так как во многом определяет максимально допустимый вес поезда. Наибольшая её величина требуется при трогании поезда с места, ускорения, а также при следовании по подъёму.

Ограничения по максимальной силе тяги определяются рядом специальных практических испытаний, реже — расчётами. На их основании для каждой серии локомотивов устанавливается расчётная сила тяги.

Расчетный подъем - это наиболее трудный для движения в заданном направлении элемент профиля пути, на котором достигается расчётная скорость, соответствующая расчётной силе тяги локомотива.

РАСЧЕТНАЯ СКОРОСТЬ- путь, проходимый полновесным поездом на расчетном подъеме в определенную единицу времени (обычно в 1 час) при полном использовании мощности локомотива;

 

9. Уравнение движения поезда. Коэффициент инерции вращающихся частей. Диаграмма удельных ускоряющих и замедляющих сил.

Коэффициент инерции является очень важным показателем, имеет определенный физический смысл и показывает какая часть силы действует на поезд не передается на его поступательное движение, а бесполезно затрачивается на раскручивание вращающихся частей. Таким образом, чем выше коэффициент инерции тем худшими динамическими показателями обладает транспортное средство

Диаграмма удельных сил

10. Механическое торможение. Реализация тормозной силы поезда.

Искусственно создаваемые силы, приложенные к поезду и направленные против его движения, называются тормозными. Они управляются машинистом локомотива.

На Российских железных дорогах существует два основных способа торможения подвижного состава. Первый из них — это фрикционное автоматическое торможение с использованием силы трения, возникающей при воздействии тормозных колодок на поверхности катания колес или на тормозные диски. При втором способе применяется электрическое торможение (реостатное или рекуперативное).

Трогание с места и разгон поезда до заданной скорости машинист осуществляет, используя тяговый режим работы локомотива. Динамика движения поезда по перегону, в основном, определяется планом и профилем пути, т.е. действием неуправляемых сил основного и дополнительных сопротивлений движению. В случаях необходимости остановки поезда на перегоне вне графика движения или поддержания допустимой скорости движения на спусках машинист должен иметь в своем распоряжении искусственно создаваемые силы, направленные против движения.

 

Характер изменения зависимости Вт =f(V) и величина тормозной силы Вт в первую очередь зависят от применяемой на подвижном составе системы торможения.

Из всех систем торможения наиболее надежным и эффективным для железнодорожного транспорта является механическое торможение, которое позволяет использовать для создания тормозной силы все без исключения единицы подвижного состава. Электрические и гидродинамические системы торможения применимы лишь на локомотивах. Величина тормозной силы в этих системах ограничена мощностью силовой установки локомотива, и такие тормоза используют при движении как вспомогательные.

 

Тормозной называют внешнюю силу, создаваемую тормозными средствами поезда во взаимодействии с рельсовым путем, регулируемую машинистом и направленную против движения. Тормозная сила имеет большое значение для обеспечения нормального и безопасного движения поездов, во всяком случае не меньшее, чем сила тяги. Поскольку при торможении необходимо на небольшом расстоянии погасить кинетическую энергию движущегося поезда, тормозная сила по величине значительно превосходит силу тяги.

Определение тормозной силы поезда. Тормозная сила поезда В определяется числом тормозных осей и нажатиями колодок. Она равна произведению суммы нажатий всех тормозных колодок поезда £ К на коэффициент трения <рк. При расчетах тормозную силу, как и другие силы, действующие на поезд, принято относить к 1 т массы поезда. Тогда удельная тормозная сила Ьк равна произведению коэффициента трения на тормозной коэффициент состава д.

Отсюда ясно, как важно правильно установить тормозной коэффициент состава: он является не отвлеченной теоретической величиной, а важнейшим эксплуатационным показателем. Умножив его на 100, получим нажатие тормозных колодок в тонна-силах, приходящееся на каждые 100 т массы поезда, т. е. характеристику обеспеченности поезда тормозами.

 

Отметим, однако, что расчет тормозной силы становится крайне затруднительным при наличии в составе вагонов с различным нажатием на тормозную колодку. В таком случае необходимо определять число колодок или групп колодок с одинаковым нажатием, умножать на него соответствующее значение нажатия и полученные произведения складывать.

 

Для того чтобы исключить такой сложный способ подсчета, вводят расчетный коэффициент трения фкр и расчетную силу нажатия на колодку /Ср. В Правилах тяговых расчетов приведены формулы для определения коэффициента трения чугунных и композиционных колодок в зависимости от скорости движения, полученные исходя из средних значений действительных сил нажатия на колодку четырехосного вагона. Эти силы составляют соответственно 2,7 тс для чугунных колодок и 1,6 тс для композиционных. Переход от действительной силы нажатия к расчетной производят по формулам, приведенным там же.Тормоза грузовых вагонов при чугунных колодках включают на порожний режим при полезной нагрузке на одну ось до 3 тс, на средний при нагрузке до 6 тс и на груженый режим, если нагрузка превышает 6 тс.

В обоих случаях тормозная сила реализуется вследствие сцепления колеса и рельса. Как и сила тяги, она приложена в точке касания колеса и рельса, но направлена в сторону противоположную движению. Чтобы не допустить юза (заклинивания колес), который приводит к интенсивному износу колес и рельсов, при торможении необходимо обеспечить достаточно высокий коэффициент сцепления колеса с рельсом. Это требует, как уже отмечалось, чистой поверхности рельсов, отсутствия на них следов смазки, грязи.

При механическом торможении тормозная сила поезда 5Т, Н, определяется в зависимости от общей силы нажатия тормозных колодок на оси поезда

11. Расчет пути и времени при неустановившемся движении поезда. Кривые движения поезда.

12. Пуск и регулирование скорости ЭПС постоянного тока. Процесс пуска поезда.

Переключение (перегруппировка) тяговых двигателей с последовательного на последовательно-параллельное и параллельное соединения позволяет ступенями менять приложенное к ним напряжение. Благодаря этому при напряжении на токоприемнике 3000 В у шестиосных электровозов BJ122M, BЛ23, ЧС2 и др. тяговые двигатели при последовательном их соединении находятся под напряжением 500 В, последовательно-параллельном - 750 В и параллельном - 1500 В. У восьмиосных электровозов ВЛ8, BJI10, BJI11 тяговые двигатели при последовательном соединении находятся под напряжением 375 В, при последовательно-параллельном - 750 В и параллельном -1500 В. Четырехосные электровозы ЧСЗ и моторные вагоны электропоездов имеют только два соединения тяговых двигателей: при последовательном соединении тяговых двигателей они находятся под напряжением 750 В, при параллельном - 1500 В. Таким образом, переключая тяговые двигатели с одного соединения на другое, можно ступенями изменять приложенное к ним напряжение и регулировать скорость.

 

Этот способ регулирования напряжения на тяговых двигателях применялся ранее на тепловозах некоторых серий.

 

Включение резисторов в цепь тяговых двигателей позволяет осуществить более плавное регулирование напряжения, чем перегруппировка тяговых двигателей. Однако недостатки, связанные с потерями электрической энергии, нагревом резисторов и снижением КПД, приводят к тому, что резисторы используют лишь для пуска двигателей и разгона поезда. Кроме того, локомотивная бригада должна следить за тем, чтобы не произошло недопустимого нагрева пусковых резисторов.

 

Изменение магнитного потока, создаваемого главными полюсами тягового двигателя, также используют для регулирования частоты вращения якоря, а следовательно, и скорости движения. Этот способ регулирования не связан со значительными потерями энергии и поэтому широко применяется на ЭПС не только постоянного, но и переменного тока, а также на тепловозах. Магнитный поток можно регулировать, изменяя ток в обмотке возбуждения;либо число витков обмотки, участвующих в создании магнитного потока. Последнее приводит к усложнению конструкции тягового двигателя, так как необходимо иметь дополнительные отводы обмотки возбуждения, особенно при использовании нескольких ступеней ослабления возбуждения.

 

Поэтому большее распространение получил способ регулирования магнитного потока путем подключения параллельно обмотке возбуждения тягового двигателя резистора, т.е. путем шунтирования обмотки возбуждения.

 

Импульсное регулирование напряжения, подводимого к тяговым двигателям, является одним из способов регулирования скорости. Для этой цели используют тиристорные установки, преобразующие постоянное напряжение в импульсное прерывистое. Изменяя соотношение между временем подачи и снятия напряжения, регулируют среднее значение приложенного к тяговым двигателям напряжения, а следовательно, скорость движения электроподвижного состава.

В момент трогания поезда с места, когда его скорость равна нулю (V=0), э.д.с. вращения двигателя также равна нулю (E=0). Если в этом случае двигатель электровоза (например ВЛ11М) включить на номинальное напряжение U=1500 В, то сила тока, при сопротивлении обмоток двигателя R ≈ 0.13 Ом, будет равна 11540Aчто недопустимо для электродвигателя и тяговой передачи.

Даже при последовательном соединении нескольких тяговых электродвигателей (ТЭД) силу тока при пуске необходимо уменьшать.

Для разгона ТЭД с неизменным пусковым током крайне важно изменять сопротивление пускового реостата R в линœейной зависимости от скорости.

Рассмотрим случай непрерывного плавного уменьшения сопротивления R, обеспечивающего постоянство пускового тока (см. рисунок).

На рисунке в квадранте II прямая «ав» представляет собой зависимость скорости движения ЭПС от суммарного сопротивления (r+R), при IП =const.

В квадранте I лежит характеристика V(I) ТЭД при полностью выведенном пусковом резисторе (R = 0). Прямая «ав» построена по двум точкам: точка «а» соответствует моменту трогания, в которой V = 0, а r+R = U/ IП; точка «в» соответствует моменту окончания пуска, когда R = 0, а V = VПпри токе IПна характеристике двигателя.

Рассмотрим диаграмму распределœения напряжений при пуске двух тяговых двигателей, когда они включены сначала последовательно, а затем параллельно.

На рисунке прямая (1) изображает э.д.с. (E = CФV) ТЭД, пропорциональную скорости движения поезда.

Прямая (2) соответствует подведенному к ТЭД напряжению U и проходит выше прямой (1) на постоянную величину rIП. При последовательном соединœении ТЭД на отрезке «ab» (интервал времени tП1) осуществляется вывод пусковых резисторов. В момент времени соответствующий точке «b» напряжение на зажимах ТЭД становится равным половинœе напряжения U, и они работают при выведенных пусковых резисторах.

Для того, чтобы сохранить неизменным пусковой ток для дальнейшего разгона поезда, в данный момент крайне важно перейти на параллельное соединение ТЭД и снова ввести часть пусковых реостатов точка «с», потеря напряжения на которых в момент перехода равна U/2.

Затем сопротивление пусковых резисторов снова уменьшают (интервал времени tП2) и в момен, когда они полностью выведены, напряжение на зажимах ТЭД становится равным подведенному напряжению U (точка d).

Реостатный пуск тяговых двигателей. На электропоездах ЭР2 предусмотрен реостатный пуск с переключением тяговых двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение. Пусковые резисторы включаются в цепь тяговых двигателей как в первом, так и во втором случае. На электропоездах ЭР2Р пуск осуществляется при постоянном последовательном соединении тяговых двигателей.

 

Пуск электропоезда стараются сделать плавным. Для этого используют включенные последовательно с двигателями пусковые резисторы г1 (рис. 154). Они уменьшают приложенное к двигателю напряжение, а следовательно, и пусковой ток. По мере увеличения скорости поезда пусковые резисторы постепенно выводят, т. е. уменьшают их сопротивление.

 

На электропоездах уменьшение сопротивления пусковых резисторов производят ступенчато. Для этого пусковые резисторы разбивают на несколько секций (г1 —г4), которые постепенно замыкают накоротко посредством контакторов 1—4.

 

Задаваясь рядом произвольных значений тока обмотки якоря при данном сопротивлении резистора, можно получить необходимое число точек для построения реостатной характеристики как при последовательном, так и при последовательно-параллельном соединении тяговых двигателей.

 

- В процессе пуска происходят некоторые колебания тока, но при достаточно большом числе ступеней эти колебания не оказывают на тяговые двигатели вредного влияния. Для пуска моторных вагонов электропоезда ЭР2 предусмотрено восемь реостатных ступеней при последовательном соединении двигателей и четыре ступени при последовательно-параллельном соединении. Сопротивление пусковых резисторов подбирают из условия, чтобы пусковой ток не превышал допустимого для тягового двигателя значения и чтобы двигатель при этом создавал требуемый вращающий момент. Число ступеней сопротивления определяется допустимыми колебаниями пускового тока.

 

Зависимость скорости поезда от тока двигателя при полностью выведенных пусковых резисторах называют скоростной естественной характеристикой. Она показывает, что при малых токах скорость поезда резко возрастает и снижается при увеличении тока (кривая 9 на рис. 155). Эту естественную характеристику двигателя иначе называют автоматической, так как при работе по ней двигатель автоматически изменяет развиваемый им вращающий момент и частоту вращения в зависимости от тока обмотки якоря. При включении последовательно с двигателем пусковых резисторов получают ряд так называемых реостатных характеристик, которые располагаются ниже естественной (безреостатной) характеристики. Каждой ступени пускового сопротивления соответствует своя кривая, причем чем больше сопротивление, тем ниже эта кривая располагается. Для любого произвольного значения тока /, по приведенным характеристикам можно определить скорость поезда на каждой ступени реостатного пуска.

 

Рассмотрим диаграмму изменения тока тягового двигателя при пуске. Напряжение на двигателе во время пуска увеличивается ступенями (из-за вывода пусковых резисторов), вследствие чего пусковой ток колеблется около некоторого среднего значения, определяющего интенсивность пуска. Наибольший пусковой ток тяговых двигателей обычно ограничивается коэффициентом сцепления (во избежание боксования).

 

Пуск начинается по реостатной характеристике 1, затем по мере увеличения скорости ток двигателя постепенно уменьшается, и при достижении им некоторого нижнего предела выводят (закорачивают) первую секцию пускового резистора. При этом ток резко возрастает, так как происходит переход на реостатную характеристику 2. Затем, как и в первом случае, по мере увеличения скорости ток будет спадать до некоторого значения, при котором произойдет закорачивание второй секции пускового резистора, т. е. переход на реостатную характеристику 3. Этот процесс будет повторяться до тех пор (см. кривые 4— 8), пока тяговые двигатели не начнут работать на своей естественной безреостатной характеристике 9.

Переключение ступеней пусковых резисторов осуществляется автоматически с помощью реле ускорения, контролирующего спадание тока. Реле ускорения срабатывает, когда пусковой ток уменьшается до тока уставки реле (для электропоезда ЭР2 он равен 175 А).Реле ускорения воздействует на реостатный контроллер, который, приходя в действие, обеспечивает срабатывание контактов, закорачивающих секции пусковых резисторов.

 

Регулирование скорости движения и тяговые характеристики электроподвижного состава постоянного тока

Как известно, тяговые электродвигатели электровозов и электропоездов постоянного тока получают питание от контактной сети постоянного тока, в которой поддерживается номинальное напряжение Uкс = 3000 В.

Основные серии эксплуатируемых электровозов постоянного тока: восьмиосные — ВЛ8, ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ11, ВЛ11м, ВЛ15,ЧС7, ЧС200; шестиосные — ВЛ23, ВЛ22М, ЧС2Т, ЧС2. Тяговые электродвигатели электровозов постоянного тока изготавливают на рабочее напряжение UR = 1500 В, поэтому их соединяют в последовательные цепи с числом не менее двух. Четырехосные электропоезда ЭД4, ЭД4М, ЭД2Т, ЭР2Р, ЭР22 имеют ТЭД постоянного тока с максимальным напряжением Uд = 750 В. Для работы от контактной сети ТЭД электропоездов могут иметь только последовательное соединение.

Анализ формулы (2.34) позволяет сделать вывод, что регулировать скорость движения электроподвижного состава постоянного тока можно, изменяя три параметра: суммарное сопротивление в цепи якоря тяговых электродвигателей Σrя, напряжение Uд, подводимое к двигателям от контактной сети, и магнитный поток Ф тяговых электродвигателей, например, шунтируя обмотку возбуждения группой резисторов.

Рассмотрим более подробно эти способы регулирования работы электроподвижного состава постоянного тока.

Включение в цепь якоря тяговых электродвигателей дополнительных пусковых резисторов.

Данный способ регулирования скорости получил распространение на электровозах постоянного тока с контакторно-реостатным управлением. Пусковые резисторы применяют при трогании с места и разгоне электровоза с поездом до расчетной скорости движения.

В момент трогания с места электровоза постоянного тока (при V=0) электродвижущая сила (э.д.с.) тяговых электродвигателей равна нулю, т.е. Е=сеnд Ф = 0. Если в этот момент двигатель электровоза, например, ТЛ-2К (применяют на электровозах ВЛ10, ВЛ10У, ВЛ11 и др.) включить на номинальное напряжение UД= 1500 В при сопротивлении обмоток якоря ∑rя = 0,1295 Ом, то сила тока двигателя ТЛ-2К по закону Ома будет равна Iд = UД/∑rя =11580А. Предельное (по условиям нагревания двигателя) значение тока для двигателя ТЛ-2К составляет Iд тах = 800 А. Для обеспечения надежной работы силового оборудования э.п.с. постоянного тока при трогании с места сила тока должна быть значительно уменьшена. Это возможно двумя способами: уменьшить напряжение Uд или увеличить величину Σrя.

Для уменьшения величины Uд процессы трогания и разгона э.п.с. постоянного тока производят при последовательном соединении тяговых электродвигателей.

Для обеспечения заданного ресурса работы двигателей при трогании с места э.п.с. постоянного тока этого оказывается недостаточным, поэтому в цепь якоря каждого тягового двигателя включают группу пусковых резисторов с суммарным сопротивлением Rn (рис. 39).

Сила тока одного тягового электродвигателя при трогании с места и разгоне э.п.с. постоянного тока, А:

13. Расчет ступеней пускового реостата для одной группировки тяговых двигателей.

Для поддержания постоянства пускового тока необходимо с ростом скорости непрерывно уменьшать величину R_п. сопротивление пускового реостата. Осуществить плавное изменение сопротивления трудно и поэтому практически применяют ступенчатое изменение пускового сопротивления путем переключений его отдельных секций.

Ступени пускового реостата рассчитывают исходя из наибольшего допустимого тока тяговых двигателей. Ток, при котором выключается очередная секция пускового реостата, определяют исходя из так называемого коэффициента неравномерности пускового тока, который в свою очередь зависит от заданного ускорения. Таким образом, пусковой ток не постоянен, а колеблется в пределах от максимального I_max до минимального I_min значения. Коэффициентом неравномерности пуска по току () - коэффициент характеризующий диапазон разброса значений токов при ступенчатом регулировании пуска двигателя.

При этом ток I_min определяется по формуле:

 

,

 

где =0,08 – коэффициент неравномерности пуску по току

При постоянном значении токов I_max и I_min изменение сопротивлений Rп пускового реостата линейно зависит от скорости разгона э. п. с.

Сопротивление для разных группировок тяговых двигателей рассчитывается по следующим формулам:

 

;

;

 

; ;

где – сопротивление обмоток двигателя, Ом.

 

=

 

 

По полученным данным строят пусковую диаграмму. Ординаты A, C, P, T определяют по характеристикам v_п=f(I_д) и v_с=f(I_д) при токах I_max и I_min. Ступени пускового реостата для первой группировки тяговых двигателей определяют построением линии C-22-21-20-19-18-17-16 на вертикальных и горизонтальных отрезков, заключенной между ограничивающими линиями АВ и CD. НА последовательном соединении тяговых двигателей обе группы пусковых реостатов соединяют последовательно. Количество последователно соединенных двигателей при этом увеличиться в два раза. Поэтому сопротивление, приходящееся на два тяговых двигателя будет равным отрезку LO. При включении контактора 1 закорачивают часть пускового реостата, что в расчете на два тяговых двигателя составляет величину (16-17)/2. Аналогично строят и другие ступени. (Приложение Б)

В результате построения пусковой диаграммы мы получили 22 разгонных ступеней пускового реостата. На последовательном соединении 15, на параллельном 7.

14. Ослабление поля тяговых двигателей. Выключение части витков обмотки возбуждения. Шунтирование обмотки возбуждения активным сопротивлением.

Регулировать частоту вращения тяговых двигателей при неизменном подводимом напряжении можно, изменяя магнитный поток возбуждения тяговых двигателей.

В двигателях последовательного возбуждения, у которых ток якоря проходит и по обмотке возбуждения, возможно только уменьшать магнитный поток, что принято называть ослаблением возбуждения двигателей. В этом случае при той же частоте вращения увеличивается ток якоря, а следовательно, и мощность, потребляемая из контактной сети. Ослабление возбуждения осуществляют двумя способами: отключением части витков обмотки возбуждения (рис. 41, а) и включением параллельно ей регулируемого резистора (рис. 41, б)

Первый способ, ввиду того что усложняется конструкция тяговых двигателей, не нашел применения на электровозах. Для осуществления его необходимо вывести дополнительные провода от обмотки возбуждения и обязательно отключить от нее часть витков, а не шунтировать их. Если этого не сделать, в шунтированных витках при изменении тока будет наводиться э. д. с, препятствующая изменению основного тока возбуждения. Поэтому включая контактор 2 (см. рис. 41, а), отключают контактор 1.

На электровозах включают резистор параллельно обмотке возбуждения. При этом сравнительно просто получить несколько ступеней ослабленного возбуждения, изменяя сопротивление шунтирующего резистора, для чего его разбивают на несколько секций. Включают и отключают секции таких резисторов, как и пусковых, индивидуальными контакторами. При включении контактора 1 (см. рис. 41, б) параллельно обмотке возбуждения в цепь вводится полностью весь резистор. Замкнув контактор 2, а затем при необходимости контактор 3, ступенями уменьшают сопротивление резистора.

На отечественных электровозах применяют от двух до четырех ступеней ослабленного возбуждения. Осуществлять ослабление возбуждения машинист может при последовательном, последовательно-параллельном и параллельном соединениях двигателей. Таким образом, при трех ходовых характеристиках с полным возбуждением (ПВ) и четырех ступенях ослабления возбуждения (OBI, OB2, ОВЗ, ОВ4) электровоз имеет 15 ходовых безреостатных позиций. Для каждой ходовой позиции строится своя тяговая характеристика. Так, на рис. 42 показаны в качестве примера тяговые характеристики элек