16. Определение виртуального коэффициента участка

Виртуальный коэффициент участка пути (коэффициент трудности) – это отношение затраченной механической работы α_k на перемещение поезда заданной массы при принятом локомотиве по данному участку пути к затраченной механической работе α_ко на перемещение поезда той же массы с тем же локомотивом, но на прямом и горизонтальном пути длиной, равной длине данного участка. Следовательно, виртуальный коэффициент показывает, во сколько раз профиль пути данного участка по затрате механической работы труднее прямого и горизонтального пути той же длины.

α_м = . (54)

Известно, что механическая работа, расходуемая электровозом при перемещении поезда по участку, в значительной мере пропорциональна расходу электроэнергии А. Поэтому виртуальный коэффициент, исчисленный по механической работе, может быть заменен с достаточной для практики точностью виртуальным коэффициентом, исчисленным по расходу электроэнергии

, (55)

где А – расход электроэнергии на заданном участке рассчитанный ранее по формулам (35, 36) для электровоза постоянного тока.

, (56)

где U_э – напряжение в контактной сети, В;

I_o – ток электровоза при максимально допустимой скорости движения , А.=1710А;

t_o – время движения поезда по прямому горизонтальному участку пути при максимальной допустимой скорости , мин.

, (57)

где L – длина участка пути;

– скорость, км/ч (берется из совмещенного графика зависимости и W_k = при i = 0 ‰).

,

,

,

17. Определение нагрева обмоток электрических машин

Все расчеты по нагреванию тяговых электрических машин производятся путем определения превышения температуры обмоток над температурой наружного воздуха, руководствуясь построенными кривыми и . Наибольшее допускаемое превышение температуры обмоток над температурой наружного воздуха °С определяется по таблице 8.

Таблица 8 - Допускаемое превышение температуры обмоток тяговых электрических машин над температурой окружающего воздуха t_доп, ^оС

№ п/п	Обмотки	, °С для класса изоляции
		B	F	H
1	Якоря генератора тепловозов ТЭ3	120
2	Якоря тяговых электродвигателей тепловозов 2ТЭ10Л	120
3	Якоря тяговых электродвигателей тепловозов 2ТЭ116, 2ТЭ10М		140
4	Якоря тяговых электродвигателей электровозов ВЛ60к, ВЛ80р, ВЛ8	120
5	Полюсов тяговых электродвигателей электровозов ВЛ10, ВЛ11	130

Максимальную температуру наружного воздуха определяем по данным метеорологических наблюдений как среднюю многолетнюю (не менее 5 лет). В курсовой работе начальную температуру наружного воздуха принимаем равной 15 °С. Превышение температуры обмоток электрических машин определяем аналитическим способом, руководствуясь изменениями тока по кривой и значениями времени по кривой по формуле:

, (58) [1,c.27]

где – начальная температура наружного воздуха;

– температура перегрева, которая установилась бы при длительном действии данной нагрузки, °С;

Т – тепловая постоянная времени в мин., указывающая то условное время, за которое нагрелась бы обмотка до окончательной температуры при условии полного отсутствия теплоотдачи;

∆ – интервал времени, в течение которого поезд проходит путь, соответствующий выбранному отрезку на кривой тока . При этом интервал времени ∆ выбирать при условии . Значения тепловых параметров и Т в зависимости от тока или для всех типов двигателей приведены в [2].

Изменение температуры (остывание) обмоток электрических машин при движении без тока (в режимах движения холостого тока или торможения) определяется по формуле:

, (59) [1,c.28]

При определении средней величины тока для отыскания тепловых параметров Т и , кривую тока разбиваем на отдельные отрезки, в пределах которых ток считаем постоянным, равным среднему значению в принятом интервале. За такие отрезки принимаем участки кривой тока в пределах двух соседних точек ее перелома, где среднее значение тока равно полусумме крайних значений на этом отрезке. Полученные по формулам (58), (59) значения температур для каждого расчетного элемента кривой тока являются начальными значениями для следующего элемента расчета.

Все расчеты по определению температур обмоток электрических машин сводим в таблицу 9.

Таблица 9 – Расчет перегрева обмоток электрических машин

№	,А	∆ , мин	Т, мин	, °С			, °С	, С	, °С	, °С
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	166	0,3	20	25	0,015	0,985	0,375	15	14,78	15,15
2	239	0,5	20	30	0,025	0,975	0,75	15,15	14,771	15,52
3	315	0,65	20	55	00,32	0,968	1,76	15,52	15,02	16,78
4	458	0,75	20	110	0,038	0,962	4,18	16,78	16,142	20,32
5	604	0,8	20	265	0,04	0,96	10,6	20,32	19,51	30,11
6	586	1,15	20	210	0,058	0,942	12,16	30,11	28,36	40,52
7	574	1,3	20	200	0,065	0,935	13	40,52	37,89	50,89
8	588	1,5	20	202	0,075	0,925	15,15	50,89	47,07	62,22
9	639	1,75	20	240	0,088	0,912	21,12	62,22	56,74	77,86
10	638	1,9	20	239	0,095	0,905	22,71	77,86	70,46	93,17
11	531	2	20	160	0,1	0,9	16	93,17	83,85	99,85
12	431	2,8	20	100	0,14	0,86	14	99,85	85,87	99,87
13	388	1,575	20	85	0,079	0,921	6,72	99,87	91,98	98,7
		1,575	20	85	0,079	0,921	6,72	98,7	90,9	97,62
14	369	1,625	20	80	0,081	0,919	6,48	97,62	89,71	96,19
		1,625	20	80	0,081	0,919	6,48	96,19	88,4	94,88
15	650	3,75	20	300	0,038	0,962	11,4	94,88	91,27	102,67
16	600	1,9	20	225	0,095	0,905	21,38	102,67	92,92	114,3
		1,9	20	225	0,095	0,905	21,38	114,3	103,44	124,82
17	464	2,075	20	125	0,103	0,896	12,88	124,82	111,84	124,72
		2,075	20	125	0,103	0,896	12,88	124,72	111,75	124,63
18	376	2,15	20	85	0,107	0,893	9,1	124,63	111,29	120,39
		2,15	20	85	0,107	0,893	9,1	120,39	107,51	116,61
19	475	2,625	20	115	0,131	0,869	15,1	116,61	101,33	116,43
		2,625	20	115	0,131	0,869	15,1	116,43	101,18	116,28
20	575	1,77	20	175	0,089	0,911	15,58	116,28	105,93	121,51
		1,77	20	175	0,089	0,911	15,58	121,51	110,7	126,28
		1,77	20	175	0,089	0,911	15,58	126,28	115,04	130,62
21	481	1,83	20	158	0,092	0,908	14,54	130,62	118,6	133,14
		1,83	20	158	0,092	0,908	14,54	133,14	120,9	135,44
		1,83	20	158	0,092	0,908	14,54	135,44	122,98	137,52
22	166	0,3	20	25	0,015	0,985	0,375	137,52	135,46	135,84
23	239	0,5	20	30	0,025	0,975	0,75	135,84	132,44	133,19
24	315	0,65	20	55	0,032	0,968	1,76	133,19	128,93	130,69
25	458	0,75	20	110	0,032	0,962	4,18	130,69	125,72	129,9
26	604	0,8	20	265	0,04	0,96	10,6	129,9	124,7	135,3
27	586	1,15	20	210	0,058	0,942	12,16	135,3	127,45	139,61
28	574	1,3	20	200	0,065	0,935	13	139,61	130,54	143,54
29	588	1,5	20	202	0,075	0,925	15,15	143,54	132,77	147,92
30	639	1,75	20	240	0,088	0,912	21,12	147,92	134,9	156,02
31	594	2,25	20	210	0,113	0,887	23,73	156,02	138,39	162,12
32	470	2,5	20	115	0,12	0,875	14,38	162,12	141,86	156,24
33	390	1,33	20	92	0,067	0,933	6,16	156,24	145,77	151,93
		1,33	20	92	0,067	0,933	6,16	151,93	141,75	147,91
34	575	1,9	20	195	0,095	0,905	18,53	147,91	133,86	152,39
		1,9	20	195	0,095	0,905	18,53	152,39	137,91	156,44
35	601	4,2	20	221	0,21	0,79	46,41	156,44	123,59	170
36	639	1,875	20	240	0,094	0,906	22,56	170	154,02	176,58
		1,875	20	240	0,094	0,906	22,56	176,58	159,98	182,54
		1,875	20	240	0,094	0,906	22,56	182,54	165,38	187,94
		1,875	20	240	0,094	0,906	22,56	187,94	170,27	192,83
37	600	0,3	20	225	0,015	0,985	3,38	192,83	189,94	193,32

Окончательная температура обмоток якоря тяговых электродвигателей в момент прибытия на станцию будет равна:

. (60)

Максимальная же температура обмоток якоря тяговых электродвигателей при следовании поезда по участку определяется по формуле:

, (61)

где – максимальная температура перегрева обмоток якоря на участке, °С – температура наружного воздуха.

Сравнивая с , делаем вывод, что возможности вождения поездов расчетной массы выбранным локомотивом по заданному участку на некоторых элементах пути, происходит перегрев, поэтому на этих элементах переходим с режима тяги на холостой ход, что нам позволяет. В противном случае описываются рекомендуемые меры и их последствия. Как правило, предлагается на участках, где происходит перегрев двигателя, заменить режим тяги на холостой ход, что может привести к увеличению времени хода поезда по перегону.

В процессе работы тяговых двигателей, выпрямителей, трансформаторов, реакторов, индуктивных шунтов, пусковых реостатов, двигателей, вспомогательных машин и другого оборудования выделяется тепло. Если это тепло не отводить, то мощность машин и аппаратов нельзя будет использовать полностью, так как они могут перегреться и выйти из строя. Поэтому их охлаждают, используя специальную принудительную вентиляцию. Непрерывный поток охлаждающего воздуха создается центробежными вентиляторами. При вращении вентиляторного колеса (ротора), снабженного лопатками (рис. 75), центробежная сила отбрасывает молекулы воздуха к наружной части колеса и они попадают в расширяющийся кожух. Скорость молекул воздуха в кожухе начинает уменьшаться, а давление их друг на друга — увеличиваться, т. е. создается напор воздуха. От вентилятора воздух по воздухопроводам направляется к машинам и аппаратам.

Вследствие непрерывного выбрасывания молекул за пределы колеса вентилятора внутри него образуется разрежение и из атмосферы (снаружи кузова) засасываются новые порции воздуха. Засасываемый воздух проходит через жалюзи кузова, форкамеру, сетку приемного отверстия вентилятора к его лопастям, заполняя разреженное пространство. Форкамера изолирует вентиляционную систему от остального помещения кузова. Скорость воздуха, подающегося через жалюзи в форкамеру, резко снижается и взвешенные частицы снега, влаги и пыли осаждаются, т. е. в кузов поступает очищенный воздух.   На восьмиосных электровозах постоянного тока в каждой секции установлен один вентилятор. Воздух в его кожухе (рис. 76) разделяется на два потока: один используется для охлаждения тяговых двигателей, двигателя компрессора и вентиляции кузова, другой направляется по двум воздуховодам для охлаждения резисторов ослабления возбуждения, пусковых реостатов и индуктивных шунтов. Выброс воздуха в атмосферу производится через лабиринтные щели в крыше над высоковольтной камерой.