Тяговая характеристика локомотива

Тяговая характеристика локомотива – это зависимость силы тяги локомотива от скорости движения F_k(V).

Из механики известно, что мощность Р электродвигателя определяется произведением вращающего момента на частоту вращения якоря Р=М × n. Зная образование силы тяги, это же выражение обозначим как Р=F_k × V, где мощность Р измеряется в Вт, сила тяги F_к в кН, скорость движения V в м/с. В тяговых расчетах выражается скорость движения выражается V в км/ч, поэтому формула будет иметь вид:

, кВт.

Переводной коэффициент м/с в км/ч 3,6.

Из этого выражения следует: чтобы водить поезда большего веса и с с большей скоростью необходимы мощные локомотивы. Это необходимо для преодоления крутых затяжных подъемов поездами большего веса и сохранением высокой скорости движения. Но при этом при следовании по спускам и площадкам не требуется большой силы тяги, и мощность локомотива будет недоиспользована.

На тепловозах устанавливать дизели большой мощности не возможно из–за их больших габаритов и большого веса. Поэтому на тепловозах скорость движения по расчетным подъемам около 25 км/ч. Если же необходимо сократить время движения увеличением скорости движения, то необходимо понизить силу тяги, а значит уменьшить массу состава.

Чтобы использовать мощность локомотива в полном объеме на различных профилях, необходимо Р_к = F_к × V = Сonst.

Такая графическая зависимость между силой тяги и скоростью движения для тепловозов будет иметь вид гиперболы и осуществляется автоматически.

Тяговая характеристика локомотива имеет ограничение силы тяги по сцеплению колес колесных пар с рельсами и ограничение силы тяги по максимальной скорости движения.

Переход с участка характеристики зависимости силы тяги ограниченной сцеплением колес колесных пар с рельсами от скорости движения F_{к сцеп}(V) на тяговую характеристику у тепловозов осуществляется при скорости 12÷20 км/ч, у электровозов – при скорости 45÷60 км/ч.

У электровозов мощность электродвигателей можно увеличивать в нужный момент за счет получения дополнительной электроэнергии из контактной сети для увеличения величины электрического тока, а, значит, и силы тяги.

При протекании электрического тока происходит нагрев обмоток тяговых электродвигателей. Тепло от тяговых электродвигателей отводится вентиляторами. При длительной работе электродвигателей с большими токами мощность вентиляторов может оказаться недостаточной. Может произойти перегрев обмоток тяговых электродвигателей, разрушение изоляции и, как следствие, короткое замыкание и пожар. Чтобы этого не произошло, необходимо регулировать величину силы тока в зависимости от времени работы электродвигателей под этим током.

Различают два режима работы электродвигателей: часовой и продолжительный (длительный).

При часовом режиме по обмоткам электродвигателя пропускают максимальный электрический ток, под воздействием которого в течение часа температура нагрева обмоток электродвигателя при нормальной вентиляции не превысит допустимую норму (145 ^оС).

При продолжительном режиме по обмоткам электродвигателя пропускается электрический ток максимальной величины, под воздействием которого в течение продолжительного (длительного) времени температура нагрева обмоток электродвигателя при нормальной вентиляции не превысит допустимую норму (145 ^оС).

При испытаниях электродвигателей за продолжительный период считается промежуток времени 6 часов.

Сила тяги, полученная при продолжительном режиме работы тяговых электродвигателей, называется расчетной F_кр, а скорость, соответствующая этой силе тяги, также называется расчетной V_р

Для грузовых тепловозов расчетная скорость V_р =20÷25 км/ч, а для грузовых электровозов расчетная скорость V_р =43÷47 км/ч.

Отсюда вывод: электровозы обеспечивают прохождение больших подъемов поездами одинаковой массы за меньшее время, чем тепловозы. В этом главное преимущество электровозов.