Расчет системы реостатного торможения

Существует несколько систем реостатного торможения: при последовательном возбуждении тяговых двигателей, при независимом возбуждении с питанием обмоток возбуждения в режиме реостатного торможения от специального источника электрической энергии — возбудителя (генератора или обмотки тягового трансформатора, через преобразователь) и другие.

Основными преимуществами системы реостатного торможения с последовательным возбуждением тяговых двигателей являются возможность применения электрического торможения без специального возбудителя, независимость тормозного режима от наличия напряжения в сети. В то же время этой системе реостатного электрического торможения свойственны недостатки (ограничение низшей критической скорости тормозного режима; большая жесткость тормозных характеристик, что вызывает необходимость в большом количестве ступеней регулирования; трудность контроля процесса самовозбуждения при автоматическом управлении), которые усложняют возможность применения реостатного торможения и ограничивают область его использования.

Недостатки реостатного торможения при последовательном возбуждении тяговых двигателей могут быть устранены, если осуществить питание обмоток возбуждения двигателей от независимого источника энергии. Наиболее просто реостатное торможение при независимом возбуждении тяговых двигателей можно осуществить на электроподвижном составе переменного тока с питанием обмоток возбуждения от вторичной обмотки тягового трансформатора. При этом сравнительно легко осуществить автоматизацию процесса реостатного торможения.

Величина наибольшей по сцеплению колес с рельсами тормозной силы определяется из выражения.

(39).

где — коэффициент сцепления в режиме реостатного торможения.

Значения коэффициент сцепления при реостатном торможении определяются по формуле.

. (40).

Результаты вычислений сносим в таблицу 7.

Таблица 7 — Наибольшая тормозная сила по сцеплению колес с рельсами

По данным таблицы 7 на рисунке 4 с областью тормозных характеристик двигателя наносим кривую АВ ограничения тормозной силы по сцеплению колес с рельсами .

Выпрямленное напряжение холостого хода ВУВ, В.

(41).

где — величина изменения выпрямленного напряжения холостого хода при переходе с одной позиции регулирования на другую, равная выпрямленному напряжению холостого хода секции вторичной обмотки тягового трансформатора, В;

— количество секций обмотки тягового трансформатора, которые питают ВУВ, имеющую схему выпрямления с нулевым выводом, в течение одного полупериода.

Принимаем для проектируемого электровоза с номинальным напряжением тяговых двигателей В, количество секций обмотки тягового трансформатора .

В.

Сопротивление обмоток возбуждения тяговых двигателей, Ом.

(42).

Ом.

Угол проводимости тиристоров ВУВ надежно регулируется в пределах от 84^о до 20^о. Допускается наибольшее значение тока возбуждения в режиме реостатного торможения для тягового двигателя НБ-514 А. Наибольший ток возбуждения при принятой схеме питания ВУВ.

где — наименьший угол проводимости тиристоров ВУВ, ;

— сопротивление обмотки возбуждения, Ом;

— количество тяговых двигателей электровоза.

А.

Наименьший ток возбуждения определяется по формуле.

(44).

где — наибольший угол проводимости тиристоров ВУВ, .

А.

По магнитной характеристике двигателя находим значения магнитного потока для рассчитанных величин токов. Получаем Вб, Вб. Максимальная допустимая мощность рассеивания на резисторе.

(45).

где — номинальная мощность тягового двигателя, кВт.

кВт.

Сопротивление тормозного резистора определяется как.

(46).

где — наибольший тормозной ток якорной обмотки тягового двигателя, А, .

Ом.

Сопротивление обмоток якоря, дополнительных полюсов и компенсационных обмоток двигателей, Ом.

(47).

Ом.

Пренебрегая влиянием магнитного потока, создаваемого током якорной обмотки, на магнитный поток обмоток возбуждения Ф, можно считать, что при I_в=const соблюдается условие Ф=const. Тогда зависимость тормозной силы тягового двигателя B_k, кН, от скорости движения V, км/ч, определяется из выражения.

. (48).

Рассчитаем значения тормозной силы двигателя при токах возбуждения для скорости движения 50 км/ч.

кН,.

кН.

Используя полученные значения тормозной силы, соответствующие максимальному и минимальному токам возбуждения при скорости 50 км/ч, наносим на рисунке 4 прямые ограничений ОА и ОЕ.

Ограничение по мощности тормозного резистора определяется из условия равенства мощностей.

(49).

где — коэффициент полезного действия тягового двигателя в режиме реостатного торможения.

Рассчитаем тормозную силу тягового двигателя при максимально допустимой мощности тормозного резистора для скоростей, приведенных в таблице 8. Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 — Ограничение тормозной силы по мощности тормозного реостата

Используя данные таблицы 8, наносим ограничения по максимально допустимой мощности тормозных резисторов ВС на рисунке 4.

Также на рисунке 4 наносим ограничение по максимальной конструкционной скорости движения электровоза СД, равное 110 км/ч.

Рисунок 4 — Область тормозных характеристик с ограничениями