Расчет тормозных сопротивлений тягового двигателя вагона подвижного состава трамвая

Для получения электрического торможения с тяговыми двигателями последовательного возбуждения трамвайного вагона заставляют двигатели работать генераторами, включая их на тормозной реостат. Генераторы при этом создают тормозной момент, реализуемый на ободе колес в виде тормозного усилия (F_т).

Графический расчет тормозных реостатов тягового двигателя трамвая путам вписывания ступеней реостата между ограничивающими прямыми характеризует изменения величины реостата от скорости при торможении с постоянным средним значением тормозного тока.

Если задано среднее замедление при торможении трамвая, можно определить необходимое среднее тормозное усилие:

Где приведенная масса поезда (М_п) и сопротивление движения определяются так же, как и в расчете пусковых реостатов.

Рис. 1. Графический расчет ступеней тормозного реостата тягового двигателя трамвайного вагона.

По найденному F_ср.т и характеристикам двигателя трамвайного вагона находят средний тормозной ток I_ср.т. По выбранному коэффициенту неравномерности определяют максимальное и минимальное значения тока при переходе с одной ступени тормозного реостата на другую (I_макс и I_мин). Затем в правом координатном углу диаграммы v, R (рис. 1) строят ограничивающие прямые по формуле:

При торможении одним генератором:

При торможении несколькими генераторами:

В формулах:

v_m – скорость при торможении в км/час;

r_вн – сопротивление обмоток двигателя, равное r_як + r_{доп.пол} + r_гл.пол;

p – число параллельных ветвей генераторов при торможении трамвая;

n – число генераторов, последовательно включенных в каждую ветвь;

I_т – постоянное значение тормозного тока, принимаемого для ограничивающих прямых равным I_макс и I_мин.

По этим формулам одна из точек прямой находится при v_m = 0, т. е.

– для любых значений I_т.

Другая точка прямой исчисляется для произвольного значения v_m по формуле:

где: v_x – скорость при моторном режиме для тока I = I_m;

U_к – напряжение на коллекторе тягового двигателя трамвайного вагона при группировке, соответствующей режиму торможения.

При расчете тормозных реостатов тяговых двигателей трамваев должно быть учтено требование о соблюдении ограничений по условиям сцепления и по условиям безыскровой коммутации при торможении, т. е. должны быть соблюдены условия:

где: U_{доп.макс} – допустимое максимальное напряжение на коллекторе двигателя трамвая;

U_к – напряжение на коллекторе при торможении, равное I_м(r_вн + R_m).

U_{доп.макс} может быть определено, исходя из допустимого для тяговых двигателей напряжения между коллекторными пластинами (принимаемого около 20 В), по формуле:

где: n_к – число коллекторных пластин;

p – число пар полюсов.

Максимальная скорость, с которой может быть осуществлено электродинамическое торможение без превышения допустимого напряжения на коллекторе тягового двигателя вагона подвижного состава трамвая, определяется по формуле:

где: U_к и v_м – напряжение и скорость движения при моторном режиме;

U_{дап.макс} – максимально допустимое напряжение на коллекторе при торможении.

Максимальное тормозное усилие (F_m.макс), необходимое для проверки торможения без юза, определяется по характеристике двигателя по I_m.макс.

Вписывание ступенчатой кривой в ограничивающие прямые (см. рис. 1) начинается с максимальной скорости, ожидаемой в условиях эксплуатации (v_m.макс), переносом ее на ограничивающую прямую ОМ при токе I_m.макс. Величина отрезка а–б дает в выбранном масштабе значение сопротивления всего тормозного реостата (и его первой ступени R₁). По R₁ определяется возникающее напряжение на коллекторе генератора:

С этим сопротивлением R₁ генератор должен начать электрическое торможение со снижением скорости трамвайного вагона, что на диаграмме (см. рис. 1) изображено вертикальной прямой б–б’. По мере уменьшения скорости в генераторе электродвижущая сила снижается, что влечет за собой снижение I_т.

В точке б’ пересечения прямой б–б’ с прямой о–б’ необходимо выключить часть сопротивления, чтобы снижение тока не шло ниже I_мин. Выключение первой секции тормозного реостата тягового двигателя трамвая необходимо провести с таким расчетом, чтобы начальный ток три второй ступени реостата начался с I_m.макс, т. е. выключаемая секция должна быть равной отрезку б–г’, а величина второй ступени реостата должна определиться отрезком R₂. После этого снижение скорости будет продолжаться по прямой г–г’ до пересечения ее в точке г’ с прямой о–б’.

Так ступень за ступенью вписывается между ограничивающими прямыми кривая изменения величины сопротивления секций и ступеней тормозных реостатов, пока не будет выключена последняя ступень и генератор перейдет на работу с закороченным реостатом.

Отрезки а’–ж, з–и, к–л и т. д. являются частями скоростных кривых, характеризующих движение трамвайного вагона при торможении с различными значениями ступеней тормозного реостата.

Построить такие скоростные кривые v_m = f(I_m,) можно, если провести подсчеты отдельных точек этих кривых по формуле (1) здесь.