Использование мощности локомотивов по условиям сцепления колес с рельсами и нагреванию электрических машин. Влияние режимов вождения поездов на использование электроэнергии или топлива, страница 10

В поездке № 2 (см. рис. 5) при массе поезда 3600 т реализован режим ведения, более близкий к расчетному и рациональному. Ток двигателей поддерживался близким к значению, соответствующему ограничению по сцеплению, но не превышал его; максимальная скорость движения на площадке 264-го километра достигла 48 км/ч при работе тяговых двигателей с ослабленным возбуждением на 33-й позиции.

Постепенный переход на низшие позиции при следовании по подъему на 265—267-м километрах обеспечил движение с постоян­ным замедлением 3,4 км/ч в 1 мин. При этом сила инерции поезда составила 61 782 Н, а сила тяги электровоза около 382460 Н.

Масса поезда 3200 т достаточно близка к расчетной по сцепле­нию при движении с установившейся скоростью по подъему 10,7°/оо, однако за счет использования легких элементов профиля (264-й ки­лометр) для разгона поезда и постепенного снижения скорости его движения на наиболее трудной части перегона удалось провести поезд массой 3600 т, т. е. на 400 т больше, без превышения расчет­ного ограничения по сцеплению. Такой режим для данного перего­на был рекомендован как рациональный, и в настоящее время ма­шинисты успешно используют его.

Рассмотренный режим ведения поезда используют, когда масса состава ограничена сцеплением колес с рельсами. На участках, имеющих тяжелые подъемы значительной длины (15—30 км), по которым локомотив с поездом следует с большими нагрузками про­должительное время, как правило, проявляется действие ограниче­ния по нагреванию электрических машин.

5. Режимы вождения поездов при ограничении их масс по нагреванию электрических машин

При работе электрической машины в ней возникают электриче­ские, механические, магнитные и добавочные потери мощности, вы­зывающие нагрев ее частей. Температура нагрева зависит от этих потерь, продолжительности нагревания и интенсивности охлажде­ния. Потери возрастают с увеличением мощности, а при неизменном напряжении — с увеличением тока нагрузки. Интенсивность охлаж­дения зависит от количества проходящего через машину охлаждаю­щего воздуха и от температуры окружающей среды.

Максимально допустимые температуры в электрических маши­нах ограничены нагревостойкостью изоляционных материалов.

Эксплуатация электрических машин с температурами выше до­пустимых вызывает преждевременное старение изоляции и влечет за собой выход машины из строя. Номинальными мощностями элек­трических машин локомотивов установлены мощности часового и продолжительного режимов. Каждая из них соответствует мощно­сти, при которой электрическая машина нагревается на стенде при нормально действующей вентиляции до максимально допустимой температуры в течение 1 ч или при продолжительной работе.

Так как отдача тепла в окружающую среду зависит от разности температур машины и окружающего воздуха, нормируется не аб­солютная температура частей электрической машины, а превыше­ние ее температуры над температурой окружающего воздуха.

Значения допустимых превышений температур тДОп в часовом и продолжительном режимах для различных изоляционных мате­риалов согласно ГОСТ 2582 — 81 при максимальной температуре наружного воздуха 40° С и ниже приведены в табл. 6.

Эксплуатация электрических машин сопровождается выделени­ем различного количества тепла в отдельных узлах и деталях, ко­торые изготовлены из разнообразных материалов и поэтому обла­дают различными теплоемкостью, теплопроводностью и теплоот­дачей. Математическое описание теплообмена в электрической машине и определение температуры ее нагревания приводят к слож­ным и громоздким расчетам. В связи с этим для практических рас­четов используют законы нагревания однородного тела, рассматри­вая электрическую машину как некоторое фиктивное однородное тело с температурой, соответствующей наиболее нагретой части машины (обмотки якоря, обмоток полюсов и др.) :

где to — начальное превышение температуры машины, °С; т«х> — превышение температуры, которое устанавливалось бы при про­должительном действии данного тока, °С; е — основание натураль­ных логарифмов; t — время, мин; Т — тепловая постоянная време­ни, мин.

Для случая остывания машины (т.«> = 0) расчет ведут по форму­
ле t=T0e-'/T.,                                   '

В Правилах тяговых расчетов рекомендовано пользоваться уп­рощенной формулой т=т<х>А^/Г-г-То(1 — №/Т). В этом случае ошибка не превышает 0,4%, если интервалы времени выбраны таким обра­зом, что А^/Г^О,1. Значения t«, и Т берут из тепловых характери­стик электрических машин. Из полученных превышений температур обмотки тягового двигателя или генератора выбирают наибольшее и приводят его к расчетной температуре наружного воздуха. Учи­тывают также наличие устройств снегозащиты в холодное время года.

Расчетная температура

Тр = ТАГсзнв,

где Ксз — коэффициент сезона; летом ксз=1, зимой — ксз=1,1; /снв — коэффициент наружного воздуха, принимаемый по таблице, приве­денной в ПТР.

/U2 —V ^0^

Если полученное значение тр дает температуру обмотки боль­шую, чем допустимая, принятую для расчета массу состава mQ\ следует считать завышенной. Необходимо повторить расчет для состава меньшей массы, которую определяют по формуле

где y — коэффициент для учета влияния потерь в стали на нагре­вание обмоток. Для обмотки якоря \ = 0,3, для обмотки полюсов Y = 0; ti — превышение температуры обмотки, полученное при рас­чете состава массой т$г, mQ'2 — масса состава, ожидаемая при до­пустимом значении превышения температуры.

У тепловозов различных серий с электрической передачей воз­можно ограничение по нагреванию либо главного генератора, либо тяговых Двигателей. Мощность теплово­зов серий ТЭ1, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭЗ и ТЭ7 ограничена по нагреванию главного ге­нератора, а тепловозов ТЭ10, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10М, М62, ТЭ116 и др. —по нагрева-лию тяговых двигателей.