4.5 Техническое нормирование расхода электроэнергии

Разработка норм расхода электроэнергии на тягу поездов является сложной задачей, т.к. на расход электроэнергии влияет множество факторов, имеющих случайный характер. Тем не менее, технически обоснованные нормы позволяют не только планировать расход электроэнергии, но и создавать стимулы по снижению расхода электроэнергии на тягу поездов.

Техническое нормирование расхода электроэнергии на тягу поездов основано на аналитическом методе расчета расхода электроэнергии. За исходную норму принимают удельный расход электроэнергии при движении грузового поезда с заданной технической скоростью на прямом и горизонтальном пути, поезда, имеющего заданную массу состава и состоящего из четырехосных вагонов с осевой нагрузкой 17,5 т. Полученные диаграммы удельного расхода электроэнергии «а₀», кВт·ч/10⁴ т·км для различных масс составов и технических скоростей движения называют энергетическим паспортом электровоза. Их приводят в виде таблиц или графиков – рисунок 4.3.

Рисунок 4.3 – Энергетический паспорт электровоза ВЛ80^С

При движении поезда в реальных условиях расчетное значение исходной нормы удельного расхода электроэнергии корректируется с помощью специальных коэффициентов, утвержденных соответствующими указаниями ОАО “РЖД”[4]:

а_т + ∆а_р) + а_сп· (К_в + Q ∙ ), (4.29)

где К₁ – коэффициент, учитывающий разнотипность вагонов;

К₂ – коэффициент, учитывающий использование грузоподъемности

вагонов;

К₃ – температурный коэффициент нормируемого периода;

z – число остановок по графику на 100 поездо-километров;

∆а_т, ∆а_р – удельные потери электроэнергии на торможение и разгон;

а_сп – удельные затраты электроэнергии на вспомогательные цепи ЭПС;

К_в, К_в^’– коэффициенты использования мощности вспомогательных машин

на ходу и на стоянке, соответственно;

Q – коэффициент стояночного времени (отношение времени стоянок к

общему времени за поездку).

В настоящее время при нормировании удельного расхода электроэнергии используют статистические данные расхода электроэнергии за предыдущие периоды работы электровозов на участке с их корректировкой.

5 Расчет нагревания тягового электрооборудования

5.1 Постановка задачи

Во время работы ЭПС все элементы его электрооборудования (трансформаторы, преобразователи, тяговые двигатели и т.д.) нагреваются из-за наличия в них потерь энергии. Поэтому работоспособность любого электрооборудования определяется не только допустимыми значениями их конструктивных параметров, но и допустимой температурой их нагрева. Известно, что стандартные значения мощностей любых устройств устанавливаются по значениям их мощностей, реализуемых в часовом Р_ч = Р_н и длительном Р_∞ режимах работы, при которых температура их нагрева не превышает допустимых значений.

На ЭПС обязательной проверке на нагревание подвергаются только тяговые двигатели, т. к. они работают в особо тяжелых условиях с резко переменными нагрузками. При этом максимальное превышение температуры нагрева ТЭД над температурой наружного воздуха τ_дв.max, °С, не должно превышать допустимого превышения температуры нагрева ТЭД τ_дв.доп, °С:

τ_дв.max, °С τ_дв.доп, °С .

И хотя разные части ТЭД нагреваются по-разному, но допустимое превышение температуры нагрева ТЭД устанавливается по его изоляции (известно, что с увеличением температуры нагрева свойства изоляции ухудшаются). Таким образом, лимитирующей частью ТЭД по нагреву является изоляция, а точнее изоляция якорной обмотки:

Классы изоляции, [1], с. 38 B F H

τ_доп.як, °С 120 140 160

Очевидно, проверка нагревания ТЭД производится в наиболее тяжелых условиях их работы. К таким условиям относится работа электровоза с критической массой состава и минимальным перегонным временем хода по участку.

Таким образом, задачей теплового расчета тяговых двигателей является определение температуры их перегрева при работе электровоза на участке с критической массой состава и выполнении графикового времени хода поезда по участку.