Использование мощности локомотивов по условиям сцепления колес с рельсами и нагреванию электрических машин. Влияние режимов вождения поездов на использование электроэнергии или топлива, страница 18

Экономичность режима ведения поезда на участке оценивается фактическим, в кВт-ч, или удельным расходом электроэнергии. В тяговых расчетах удельный расход электроэнергии принято от­носить к длине участка пути и массе состава поезда (без учета мас­сы локомотива). В эксплуатации при планировании и учете расхо­да электроэнергии обычно пользуются удельным расходом, отнесен­ным к 10000 т-км выполненной перевозочной работы (брутто).

Для сравнения экономичности различных режимов ведения по­езда по одному и тому же участку пути используют удельный расход   электроэнергии,   определяе­мый как отношение расхода элек­троэнергии на тягу поезда к по­лезной      механической      работе электровоза. При разработке ра­ционального режима ведения по­езда с заданным временем хода по участку пути необходимо ана­лизировать соотношения, связыва­ющие фактические или удельные значения расхода электроэнергии и основные составляющие механи­ческой работы электровоза.  Под удельным расходом электроэнер­гии, Вт-ч/(т-км), будем в даль­нейшем   понимать  отношение  ее фактического   расхода   к   длине участка пути и массе поезда. За­висимость между элементами  ре­жима ведения поезда и основны­ми составляющими механической работы, выполняемой   при пере­движении поезда по участку пути, рассмотрена на с. 34—42.

К. п. д. электровоза т] опреде­ляется как произведение к. п. д. основных звеньев тягового элек­трического привода: тяговых двигателей, устройств регулиро­вания напряжения (преобразо­вательных установок — на элек­тровозах переменного тока, кон­такторно-реостатных систем — на электровозах постоянного то­ка), тяговых механических пере­дач. Значения к. п. д. звеньев тягового электрического привода непостоянны и изменяются в за­висимости от подводимой к ним мощности, режимов работы, за­даваемых контроллером управ­ления, и скорости движения по­езда.

Для иллюстрации зависимо­сти к. п. д. электровоза от режи­ма ведения поезда на рис. 16 и 17 представлены кривые, характери­зующие изменение к. п. д. соответ­ственно электровозов ВЛ80^К и

ВЛ8 в зависимости от скорости движения при некоторых положе­ниях рукоятки контроллера управления. Как видим, влияние режи­ма ведения поезда на реализованный к. п. д. электровоза существенно.

Пуск как один из элементов режима ведения поезда, характе­ризуется значительными потерями электроэнергии в пусковом рео­стате на электровозах постоянного тока и работой при пониженном кпд электровозов переменного тока. Поэтому потери энергии, возникающие при пуске, принято рассматривать и учитывать как отдельную составляющую расхода электроэнергии.

При расчете потерь энергии E_R в пусковом реостате электрово­за постоянного тока сначала находят полезную механическую ра­боту Лд_П электровоза за период пуска, а затем, умножая Л_дп на ко­эффициент пусковых потерь Л, определяют фактические потери электроэнергии в пусковом реостате. Для упрощения расчета счи­тают, что среднее значение тока тяговых двигателей за время пус­ка остается неизменным.

Коэффициент пусковых потерь Кп зависит от числа тяговых дви­гателей на электровозе и схемы их соединений. Так, для четырехосных электровозов ЧС1 и ЧСЗ £=*/,; для шестиосных ВЛ22", ВЛ23 Kn=¹/s; для восьмиосных ВЛ8, ВЛШ Лп— 3/8-

Механическая работа, выполненная электровозом при пуске, за­трачивается на увеличение кинетической энергии поезда Л_кэ, пре­одоление основного сопротивления движению А₀ и изменение по­тенциальной энергии поезда Л_пэ, когда пуск происходит на уклоне. Потери электроэнергии в пусковом реостате,Вт-ч

E_R=2,7S- 10-⁴/С_п(Л_К9 + Л₀+Л_ПЭ)=0,278/С_П (m_P + m_Q) [0,0409t£+ _+g (а + й + ^ + /„) s_n] ~ 0,278/С_П (отя-Ь/Жг) [0,0409^²_П+щж

+ £(Юпср-КК

где v_n — скорость,  при  которой  заканчивается  реостатный  пуск, км/ч- s_n —путь, проходимый поездом за   время   пуска,   км;   i_n уклон, на котором происходит пуск, %о; %_ср-среднее (расчетное) значение основного удельного сопротивления движению поезда при пуске принимаемое соответствующим скорости 0,7 и Н/кН.

Как видим, потери энергии в пусковом реостате при заданных массе поезда и типе локомотива определяются скоростью выхода на естественную характеристику и и длиной пускового пути s_n. Таким образом, для сокращения потерь электроэнергии в пуско­вом реостате следует реализовать максимально возможное ускоре­ние поезда за счет увеличения среднего значения пускового тока электровоза. Одновременно это приводит к уменьшению скорости о_п и, следовательно, к дополнительному сокращению потерь электроэнергии Е

Полученный вывод о рациональном режиме ведения поезда при его пуске подтверждается рис. 18, где представлен график зависи­мости потерь энергии E_R в пусковом реостате электровоза ВЛ10 с составом массой 4000 т на прямом горизонтальном участке пути от среднего значения пускового тока. Окон­чанием пуска здесь считается выход на безреостатную характеристику, соответ­ствующую полному возбуждению тяго­вых двигателей при параллельном соеди­нении.

Дальнейшего снижения потерь элек­троэнергии в пусковом реостате можно достигнуть, применяя ослабление воз­буждения тяговых двигателей электрово­за постоянного тока на промежуточных соединениях. На рис. 19 приведены кри­вые, характеризующие зависимость по­терь энергии в пусковом реостате от среднего значения пускового тока элек­тровоза ЧС2 с составом массой 1000 т на прямом горизонтальном участке пути. Кривая 1 соответствует пуску электрово­за до выхода на безреостатную характе­ристику параллельного (П) соединения тяговых двигателей без применения ос­лабления возбуждения двигателей на последовательном (С) и последователь­но-параллельном (СП) соединениях, кри­вая 2 — пуску до выхода на безреостат­ную характеристику СП без использова­ния ослабления возбуждения тяговых двигателей на последовательном соеди­нении; кривая 5 — пуску до выхода на безреостатную характеристику последо­вательного соединения тяговых двигате­лей; кривые 3 и 4 — пускам до выхода на безреостатные характеристики соответ­ственно соединений П и СП при использо­вании ослабления возбуждения . тяговых двигателей. Из рис. 19 видно, что при пус­ке до выхода на безреостатную характе­ристику параллельного соединения тяго­вых двигателей увеличение среднего зна­чения пускового тока с 400 до 600 и 700 А дает возможность снизить потери энергии с 48,5 кВт*ч соответственно до 32 и 28 кВт-ч, т. е. на 34 и 42%. Широкое ис­пользование при пуске ослабления воз­буждения двигателей при последователь­ном и последовательно-параллельном соединениях позволяет снизить потери энергии при одинаковых пусковых токах примерно на 50%.