Električna vuča

UNIVERZITET U BEOGRADU 

ELEKTROTEHNI

Č

KI FAKULTET

ELEKTRI

Č

NA VU

Č

A 

EG4EV 

predavanja prof. dr Slobodana Vukosavi

ć

a 

-studentske beleške-

BEOGRAD, 200

5

. godine 

2

SADRŽAJ 

Uvod...............................................................................................................................5 

1 Istorijat ........................................................................................................................6 

2 Vu

č

ni zahtevi ............................................................................................................15 

2.1 Modelovanje vu

č

nog sistema.............................................................................17 

2.2 Stati

č

ka jedna

č

ina vu

č

ne sile .............................................................................20 

3 Dinami

č

ko ponašanje vu

č

nog sisema .......................................................................20 

4 Sile koje se opiru kretanju.........................................................................................25 

4.1 Stalni otpori kretanju..........................................................................................25 

4.1.a Trenje u ležajevima .....................................................................................25 

4.1.b Trenje usled kotrljanja pogonskog to

č

ka ....................................................28 

4.1.c Otpor vazduha .............................................................................................30 

4.2 Povremeni otpori kretanju..................................................................................31 

4.2.a Otpori na usponu .........................................................................................31 

4.2.b Otpori u krivini ...........................................................................................33 

4.3 Inercijalni otpori kretanju ..................................................................................43 

5 Opšta jedna

č

ina vu

č

e ................................................................................................44 

6 Formulacija vu

č

nih zahteva ......................................................................................48 

7 Adhezija ....................................................................................................................53 

7.1 Adheziona kriva .................................................................................................56 

8 Uticaj elemenata elektrovu

č

nog sistema na strminu mehani

č

ke karakteristike........63 

9 Uticaj neelektri

č

nih veli

č

ina na iskoriš

ć

enje adhezije ..............................................70 

9.1 Uticaj konstrukcije lokomotive..........................................................................70 

9.2 Uticaj stanja šina ................................................................................................72 

10 Putni dijagrami........................................................................................................75 

10.1 Primer optimizacije putnog dijagrama.............................................................79 

11 Pregled postoje

ć

ih elektromotora sa osvrtom na 

       njihovu primenu u elektri

č

noj vu

č

i .......................................................................83 

11.1 Motori jednosmerne struje ...............................................................................84 

11.1.a Motor jednosmerne strije sa rednom pobudom.........................................84 

11.1.a.1 Reostatska regulacija  vu

č

ne sile........................................................90 

11.1.b Motor jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom...............................122 

4

13.8.b.3 Sinhroni motor sa permanentnim magnetima na rotoru ..................249 

13.8.b.4 Eksplatacione karakteristike 

(trjni rad)...........................................255 

13.8.b.5 Tranzijentne karakteristike (kratkotrajni rad) ..................................260 

13.8.c  Asinhroni vu

č

ni motor ............................................................................260 

13.8.c.1 Izvi

đ

enje zamenske šeme AM za stacionarna stanja .......................263 

13.8.c.2 Režimi rada AM...............................................................................266 

13.8.c.3 Eksplatacione i tranzijentne karakteristike AM ...............................278 

13.8.d Linearni indukcioni motor (LIM-Linear Induction Motor) ....................279 

13.8.e   Prekida

č

ki reluktantni motori  (SR motori - Switched  

            Reluctance Motor) .................................................................................285 

13.8.e.1 Pretvara

č

 za napajanje SR motora....................................................293 

14 Dizel-elekti

č

ne lokomotive...................................................................................294 

15 Elektri

č

ni i hibridni automobili.............................................................................300 

15.1 Elektri

č

na šema pogonskog sistema elektri

č

nog automobila ........................303 

15.2 Trofazni tiristorski invertor kao vu

č

ni pretvara

č

 u elektri

č

nom automobilu.307 

16 Vozila sa zamajcem ..............................................................................................312 

PREPORU

Č

ENA LITERATURA: ...........................................................................315 

5

Uvod 

Podela vozila može da se izvrši na nekoliko na

č

ina. 

1.

Po na

č

inu napajanja energijom razlikuju se: 

a)

autonomna vozila; 

(Rezervoar energije koji je potreban za kretanje imaju sa sobom, što predstavlja 

izvesnu neprakti

č

nost, ili na sebi imaju zamajac, što zna

č

i da je vozilo uslovno 

autonomno.) 

b)

napajana vozila. 

(Na sebi nemaju nikakav izvor elektri

č

ne energije pa se napajanje obezbe

đ

uje preko 

provodnika.) 

2.

Po na

č

inu oslanjanja na podlogu, tj. po ogibljenju, razlikuju se: 

a)

drumska vozila; 

(To

č

ak je od pneumatika sa relativno velikim ugibanjem.)  

b)

šinska vozila; 

(To

č

ak je od 

č

elika, podloga je tvrda, ugibanje je mnogo manje.) 

c)

vozila sa levitacijom. 

(Nema kontakta sa podlogom, što zna

č

i da nema te vrste trenja. Ispod vozila može da 

bude nadpritisak pri 

č

emu su vozila na vazdušnom jastuku, ili može da se koristi 

magnetna levitacija pri 

č

emu se indukuje magnetno polje u podlozi naj

č

eš

ć

e preko 

namotaja u samom vozilu. Ovde nema to

č

kova pa se koristi linearni motor. Lebdenje 

je od zna

č

aja za ostvarenje velikih brzina, 

č

ak i do 500 [

km/h

]. Mana ovakvih vozila 

je u malom stepenu iskoriš

ć

enja motora 

η

=0.65-0.68.

(Više re

č

i o ovom tipu vozila ce 

biti kasnije u tekstu.) 

3.

Tipovi vu

č

nih motora koji se koriste u elektri

č

noj vu

č

i: 

a)

obrtne mašine (motori jednosmerne struje, asinhroni i sinhroni motori, 

reluktantni motori); 

b)

linearni motori. 

7

Slika br. 1.2. Mehani

č

ka karakteristika motora JS sa nezavisnom pobudom 

Na osnovu mehani

č

ke karakteristike vidi se da motor jednosmerne struje sa 

nezavisnom pobudom nije pogodan zbog toga što radi u uskoj oblasti oko brzine 

praznog hoda. Kod ove karakteristike strmina je velika, odnosno tvrda. 

Brzina ovog motora se menja promenom napona 

U

AB

.

 To se u XIX veku radilo 

vezivanjem elektri

č

nog otpora pa su se imali veliki gubici elektri

č

ne energije.  

Redni motor jednosmerne struje ima elektri

č

nu šemu kao na slici : 

Slika br.1.3. Zamenska šema motora jednosmerne struje sa rednom pobudom 

Njegova mehani

č

ka karakteristika je na slici :