По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 62-835

Тяговые характеристики электромобиля и электролокомотива

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Изложена методика расчетов тяговых характеристик электромобиля ЭМ и электролокомотива ЭЛ. Показано, что эти характеристики образуются из баланса сил тяги и сил сопротивления движению. Сила тяги зависит от массы, скорости, ускорения движущегося средства, а сила сопротивления движению зависит от сил трения и дополнительных факторов. Требуемая и номинальная мощности тягового электродвигателя ТЭД зависят не только от массы и скорости ЭМ, но также и от графика движения, а также характеристик трассы и метеоусловий. Исследованы режимы движения ЭМ и ЭЛ и выполнены расчеты ТЭД в этих режимах. Выполнено сравнение основных характеристик асинхронного тягового двигателя ЭЛ с синхронными двигателями на постоянных магнитах и показаны преимущества последних по массогабаритным показателям и КПД.

Литература:

1. Бирюков В.В. Конструкция и расчет электрооборудования подвижного состава: учебник. – Новосибирск: Изд. НГТУ, 2018. – 328 с.

2. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики судового электропривода // Силовая электроника. – 2022. – № 1. – С. 26–31.

3. Шульга Р.Н. Преобразователи частоты // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1 (211). – С. 3–11.

4. Шульга Р.Н. Приборы на основе карбида кремния – основа преобразователей для электроэнергетики // Силовая электроника. – 2021. – № 6. – С. 12–16.

5. Шульга Р.Н. Приборы на основе нитрида галлия для преобразователей напряжения и частоты // Силовая электроника. – 2021. – № 6. – С. 27–31.

6. Шульга Р.Н. Электрохимические и водородные накопители электроэнергии // Новости электротехники. – 2020. – № 4 (124) – № 5 (125). – С. 2–4.

7. «ОРИОН-МОТОР». Синхронный тяговый электродвигатель ОРИОН-18-2М.

8. ООО «Диада Групп». Тяговый инвертор для электротранспорта.

9. Розенфельд В.Е., Исаев В.П., Сидоров Н.А. Теория электрической тяги. – М.: Транспорт, 1983. – 328 с.

10. Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР). – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.

11. Марков А.М. Непосредственный тяговый электропривод локомотива. Техническая информация РЦИТ // Электротехника. – С. 314–318. – URL: http://www.rcit.su/ (дата обращения: 10.03.2022).

12. Марков А.М. Ступичный асинхронный тяговый электродвигатель с внешним ротором и жидкостным охлаждением. – URL: http:// www.pskgu.ru/ (дата обращения: 10.03.2022).

13. Koch Т. et al. Eisenbahningenieur // Berlin, 2007.

14. Klockow Т. et al. Elektrische Bahnen // Berlin, 2003.

15. Алексеев В.В., Козярук А.Е., Загривный Э.А. Электрические машины // СПГГИ им. Г.В. Плеханова, 2006.

Электродвижение является наиболее востребованным фактором в мире и в России путем разработки электромобилей (ЭМ) и электролокомотивов (ЭЛ). Их объединяет наличие аккумуляторов и/или водородных накопителей, преобразователей частоты (ПЧ) с системой управления и тягового электродвигателя (ТЭД), работающего на нагрузку в виде колесных пар, движущихся по трассе или по рельсам. В качестве базового ТЭД традиционно выступает асинхронный электродвигатель, однако, за последнее время разработаны и начинают широко применяться синхронные электродвигатели с постоянными магнитами (ПМ), которые имеют преимущества по массогабаритным показателям и энергоэффективности.

В качестве ЭЛ предполагается разработка маневровых и грузопассажирских электролокомотивов, работающих без контактной сети. Для формирования требований к ТЭД для таких ЭМ и ЭЛ необходимо выполнять расчет их тяговых характеристик, что и является целью настоящей работы.

Методика расчета ТЭД изложена в [1]. В [2] показана сложность выполнения расчета ТЭД для судового электропривода из-за многофакторного учета сил сопротивления движению. В [3] методика расчета ПЧ, работающего от аккумуляторов с необходимостью фильтрации и стабилизации напряжения в контуре постоянного тока.

Прогресс в области IGBT-транзисторов и приборов на основе карбида кремния и нитрида галлия [4,5] позволяет повысить их рабочую частоту вплоть до десятков-сотен кГц, что позволяет существенно снизить массогабаритные показатели ТЭД. Расширение применения электрохимических и водородных накопителей электроэнергии отражено в [6].

Номинальная мощность тягового электродвигателя ЭМ Рн равна:

где Рт – требуемая мощность на ободе колеса, Вт;

ηпер = 3,0–4,0 – коэффициент перегрузки (принимается равным 3,0);

ηп = 0,95 – коэффициент передачи;

ηдв = 0,95 – КПД ТЭД.

В свою очередь значение Рт:

где Fт – тяговое усилие на ободе колеса, Н;

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Тяговые характеристики электромобиля и электролокомотива. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022;4.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: