17.1. Общие сведения

Одним из основных видов транспорта на открытых разработ­ках месторождений полезных ископаемых является железно­дорожный транспорт с применением электровозной тяги. Элект­ровозная тяга обычно используется на карьерах со средним и большим масштабом работ при глубине карьера 150—200 м с уклоном рельсовых путей 30—40 ‰- При разработке глубо­ких карьеров большой производительности с уклонами порядка 60—80‰ применяют мотор-вагонную тягу.

Карьерные электровозы могут быть выполнены на постоян­ном или переменном токе. Преимуществом переменного тока является возможность повышения напряжения контактной сети и, следовательно, уменьшение сечения контактного провода. Напряжение в контактной сети при постоянном токе составляет обычно 1500—3000 В, а при переменном— 10 000 В.

17.2. Требования, предъявляемые к электроприводу и электрооборудованию электровозов

По сравнению со стационарными машинами промышленный электровоз работает в более тяжелых условиях.

В период движения электровоза оборудование и аппаратура его испытывают удары, тряску, от которых расшатываются бол­товые соединения, нарушается регулировка аппаратов. Пыль и песок, поднимающиеся при движении электровоза, попадают на приборы и аппараты, загрязняют их и нарушают нормаль­ную работу всех трущихся деталей, сокращая срок их службы. В зимних условиях при резких колебаниях температуры проис­ходит осаждение инея и влаги на электрическом оборудовании, что ухудшает его электрическую прочность. Кроме того, элект­рическое оборудование подвергается воздействию дождя и снега.

Работа тяговых двигателей происходит при нагрузках, из­меняющихся по величине в широких пределах. Во время пус­ков, а также и в пути при преодолении больших подъемов тя­говый двигатель должен развивать значительную силу тяги. Напряжение, подводимое к тяговым двигателям, может суще­ственно изменяться по величине.

Все эти обстоятельства предъявляют определенные требо­вания к электрооборудованию электровозов, применяемых на открытых разработках.

В связи с частыми пусками электровоза (до 250 пусков в сутки) вся аппаратура должна иметь повышенную прочность и надежность в работе. Кроме того, аппаратура и подшипники должны быть защищены от пыли. Особые требования предъяв­ляются к тяговым двигателям: они должны обладать большой перегрузочной способностью. Установка тяговых двигателей на электровозе требует расположения их в ограниченном прост­ранстве. В то же время они должны быть достаточно доступ­ными для осмотра, ремонта и обслуживания. В период пуска тяговый двигатель должен допускать увеличение номинального момента, развиваемого при часовой мощности, в 2—2,5 раза. Конструкция его должна предусматривать возможность изме­нения направления вращения. Тяговые двигатели должны иметь простое и надежное управление.

Из всех существующих типов электрических двигателей больше всего отвечает указанным требованиям двигатель по­стоянного тока последовательного возбуждения, который по сравнению с двигателями постоянного тока параллельного воз­буждения и асинхронными двигателями переменного типа об­ладает следующими преимуществами: развивает больший вра­щающий момент без чрезмерного возрастания тока; нагрузка между параллельно работающими двигателями на общую ме­ханическую систему, состоящую из колесных пар, связанных между собой рельсами, распределяется более равномерно; на работе двигателя почти не отражаются колебания напряжения в контактной сети; имеет надежную коммутацию, так как с ро­стом нагрузки автоматически усиливается возбуждение.

Свойства тягового двигателя выражаются его электромеха­ническими или рабочими характеристиками, представляющими зависимость между током в якоре и величинами, определяю­щими рабочий режим двигателя (частота вращения, вра­щающий момент и к. п. д.). В практике тяговых расчетов ха­рактеристика угловой скорости двигателя ω=f(I) заменяется характеристикой скорости движения v = f1(I), а характеристика вращающего момента M=f(I)—характеристикой силы тяги на ободе колеса F = f₂(I). Что же касается характеристики к. п. д. двигателя, то она часто заменяется характеристикой общего к. п. д. движущего механизма, т. е. к. п. д. двигателя вместе с зубчатой передачейη₀=f₃(I).

На рис. 17.1 приведены электромеханические харак­теристики тягового двигате­ля для полного поля ПП и ослабленного поля ОП воз­буждения. По оси абсцисс отложен ток якоря 1(A), а по оси ординат — сила тяги F (Н), скорость v (км/ч) и К. П. Д η₀ ( % )

В практике тяговых рас­четов иногда пользуются ме­ханической или тяговой ха­рактеристикой двигателя, под которой понимают зави­симость силы тяги от ско­рости, т. е. кривую F = f(v). Построение такой кривой легко осуществить, поль­зуясь электромеханически­ми характеристиками дви­гателя v = fi(I) и F = f₂(I).