Тепловой расчет компенсационной обмотки. Заволакивание коллекторов тяговых электродвигателей при изменении их температуры, страница 3

 

7 Результаты тепловых испытаний тягового двигателя НБ-514

В данном разделе приведены результаты тепловых испытаний тягового двигателя НБ-514  в длительном режиме при различном объёме охлаждающего воздуха. [13]

Данный анализ необходим для построения зависимости температуры коллектора t_к от температуры компенсационной обмотки t_ко.

Результаты тепловых испытаний приведены в таблице 7.1 

  Таблица 7.1 - Результаты тепловых испытаний двигателя НБ-514

Ток якоря, А	Расход  охлаждающего воздуха Q=Qном=95 м3/мин
	Температура компенсационной обмотки tко, °С	Средняя температура охлаждающего воздуха tвср, °С	превышение температуры компенсационной обмотки τко, °С	температура коллектора tк, °С	температура охлаждающего воздуха tв, °С	превышение температуры коллектора τк, °С
450	80,2	37,7	42,5	64,5	32,5	32
600	106,8	41,8	65	71	35	36
750	158,3	46,3	112	75,5	36	39,5
843	182,8	47,8	135	84	30	54
Расход  охлаждающего воздуха Q=0,5*Qном=47,5 м3/мин
450	100,25	45,25	55	76	35,5	40,5
600	141,3	50,3	91	87	37	50
750	189,5	49,5	140	110	34	76

 

Согласно результатам таблицы 7.1 строятся зависимости температуры коллектора тягового двигателя от температуры его компенсационной обмотки для двух режимах охлаждения.

 

По построенным зависимостям температуры коллектора от температуры компенсационной обмотки можно контролировать температуру коллектора в пределах температур от 60 до 75 °С.

В данном интервале температур наблюдается благоприятная работа контакта щётка-коллектор.

 

8 Заволакивание коллекторов тяговых электродвигателей при          

изменении их температуры

Результаты статического анализа внешних условий эксплуатации и частоты образования затяжек коллекторов двигателей локомотивов депо Сибири свидетельствует о наличие тесной связи между  скоростью заволакивания двигателя и температурой окружающего воздуха (t_в). Температура как всего двигателя, так и коллектора изменяется с изменением (t_в), размах которой превышает 80 °С. Для определения температуры коллекторов двигателей выполнены измерения в опытных поездках с электровозами нескольких  депо. [14]

Использован косвенный метод измерения средней температуры поверхности коллекторов (t_к) при помощи датчика с термосопротивлением установленного на расстоянии 0,5 мм над поверхностью коллектора. градуировка датчика проведена путём сравнения его показаний с данными термометра, установленного на поверхности коллектора, при обдуве и без него. В поездах сопротивление датчиков определялось периодически через 1-2 минуты. Для уменьшения погрешности измерения на всех остановках производилось измерение температуры коллекторов ртутными термометрами, контактными датчиками с термосопротивлениями и сравнение полученных данных с показаниями бесконтактных датчиков.

Перед испытаниями на всех контрольных двигателях выполнялись замеры расхода охлаждающего воздуха и при необходимости, регулировка вентиляционной системы.

В связи с различием температуры коллекторов отдельных двигателей и загрузок по току проведены опытные поездки с поездами разных масс, числа осей и рода груза, в каждой из которой определялась температура одного из двигателей электровоза.

При обработке результатов экспериментов превышающей температуры коллекторов (τ_к) над температурой воздуха(t_в) определялась по формуле:

          τ_к= t_к- t_в.                     (52)

Среднее значение τ_к каждого типа двигателя определено по формуле.

Величина, характеризующая точность значений, находилась из выражения:

                          Δτ=t*σ/,                             (53)

где t- критерий Стьюдента при числе степеней свободы f=n-1, и вероятности р=0,95;

n- число испытаний.

Результаты расчета  τ_к и Δτ проводились на основании опытных поездок. Расчеты проводились для нескольких депо, для разных серий электровозов и тяговых двигателей, на участках обращения с различным профилем пути. Результаты испытаний приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 - Превышение температуры коллекторов для двигателей разных типов

Депо	Серия электровоза, тип двигателя	Участок обращения	Количество наблюдений		τк + Δτ, °С
			Поездки	Измерения
А	Вл-10, ТЛ-2К1	Равнинный	23	1438	35,2    2,9
Б	Вл-10, ТЛ-2К1	Горный	21	1365	37,8    3,0
В	Вл-80т, НБ-418К	Холмистый	19	1126	50,7    3,1
Г	Вл-80к, НБ-418К	холмистый	16	1053	47,5    3,2

В экспериментах определялись «статические» (при длительной работе с установившейся плотностью тока) вольтамперные характеристики (ВАХ). Определение падения напряжения (ΔU), в контакте, проводились измерением напряжения между рабочей и вспомогательной щётками. Измерения температуры коллектора производились медиоконстановой термопарой, встроенной в измерительную щётку на высоте 1,5 мм от коллектора.

Перед определением (ВАХ) и коэффициентом трения в контакте, выполнялись обточка, шлифовка, полировка коллекторов, притирка щёток, наработка политуры и охлаждение коллектора до температуры окружающей среды. В начале испытания и при повышении (t_к) на каждые 10 °С после стабилизации ΔU определялась мощность приводного двигателя при поднятых и опущенных рабочих щетках и плотности тока j=5 А/см². затем коллектор охлаждался и эксперимент повторялся при другой плотности тока      j=0,03…10 А/см².

После выполнения испытаний со щётками одной марки проводились испытания со щётками другой марки.

Коэффициент трения (f) в контакте рассчитывали по формуле:

F=ΔР_мех/*S_щ*V_к,                         (54)

где  ΔР_мех – механические потери на коллекторе, определяемые разницей мощности приводного двигателя при рабочих щётках и без них;