Визначення коефіцієнта корисної дії електричної тяги. Визначення ККД тепловоза

Задача №1

Визначення ККД електричної тяги

Коефіцієнт корисної дії електричної тяги (ККД) ураховує ККД усіх складових частин системи, включаючи ККД установок для виробітку, передачі, перетворення і споживання енергії. У кожній ланці цієї системи існує втрата енергії, яку варто враховувати при визначенні коефіцієнта корисної дії системи.

Коефіцієнт корисної дії електровозів постійного струму складає 88-89%, електровозів змінного струму – 84-85% (мають місце додаткові втрати в знижувальному трансформаторі та випрямній установці).

Коефіцієнт корисної дії електротяги визначається за формулою

                       (1)

Згідно з вихідними даними заданого варіанту:

 – ККД  теплової електростанції (0,38);

 – ККД підвищуючого трансформатора (0,97);

 – ККД лінії електропередачі (0,95);

  – ККД тягової підстанції (0,91);

  – ККД контактної мережі (0,93);

   – ККД електровоза (0,84).

.

0,24×100 % = 24 %.

Коефіцієнт корисної дії електричної тяги постійного струму складає 24%.

Задача №2

Визначення ККД тепловоза

Тепловоз на відміну від електровоза є автономним локомотивом. Хімічна енергія дизельного палива двигуном внутрішнього згоряння (ДВЗ) дизельного циклу перетворюється в механічну роботу.

Потужність, що розвивається дизелем на фланці колінчастого вала називається ефективною (). Частина цієї потужності витрачається на привод допоміжних агрегатів секції: гальмового компресора, вентиляторів, холодильника, тягових електричних машин. Частка цих витрат оцінюється коефіцієнтом, який задано. Основна потужність за допомогою передачі подається до тягових електродвигунів для створення тягового зусилля.

У найбільш поширеній електричній передачі потужності механічна енергія від дизеля тяговим генератором перетворюється в електричну енергію, втрати якої оцінюються ККД генератора. На сучасних тепловозах тягові генератори виробляють змінний електричний струм, що підлягає випрямленню за допомогою напівпровідникової випрямної установки ВУ. Втрати енергії в неї оцінюються ККД установки. Випрямлений струм подається до тягових електричних двигунів ТЕД, які електричну енергію перетворюють в механічну. Втрати енергії враховуються ККД двигуна . Далі механічна енергія через тягові зубчасті редуктори з ККД, рівним , надходить на колісні пари для створення тягового зусилля. Втрати енергії за рахунок недосконалості зчеплення коліс з рейками оцінюються ККД колісної пари . Для всіх варіантів прийняти = 0,99.

Потужність, що розвивається на ободі колеса, називається дотичною потужністю , кВт:

,                          (2)

Згідно з вихідними даними заданого варіанту:

  – 1470 кВт, ефективна потужність;

  – 0,91 ККД тягового генератора;

 – 0,98 ККД випрямної установки;

  – 0,86 ККД тягового електродвигуна;

  – 0,96 ККД механічного редуктора;

 – 0,99 ККД колісної пари;

 – 0,86 коефіцієнт врахування витрат на привод допоміжних агрегатів.

.

Визначаємо годинну витрату палива, кг/г:

,                                          (3)

де  – 0,227 кг/кВт, питома витрата дизельного палива.

.

Коефіцієнт корисної дії тепловоза визначається за формулою

,                                        (4)

де  – 921,4 кВт, дотична потужність тепловоза;

 – 333,6 кг/г, годинна витрата дизельного палива;

 – 42500 кДж/кг, нижча теплота згоряння дизельного палива.

.

0,23×100 % = 23 %.

Коефіцієнт корисної дії тепловоза дорівнює 23%.