6. Построение кривой тока

Особенности расчета токов нагрузки и превышения температуры обмоток тяговых электродвигателей электровозов постоянного тока. Для проверки массы состава по нагреванию обмоток тяговых двигателей вначале строят график - тока нагрузки электровоза в функции пути. Зная соединение тяговых электродвигателей в цепи электровоза, строят график - тока двигателя в функции пути, используя график .

При построении зависимости исходные данные: токовая диаграмма электровоза , профиль пути, построенная кусочно-линейная зависимость с указанием режимов работы .

У шестимоторного электровоза

при соединении С;

при СП;

при П.

Диаграмму вычерчивают для расчетного режима, по которому построена зависимость (1). При разгоне поезда вплоть до выхода на характеристику П-ПП не используют характеристики ослабленного возбуждения для более ускоренного разгона. Поэтому переход от С к СП и к П-ПП производят только способом контактно-реостатного регулирования скорости. Переходные процессы при регулировании скорости возбуждением и параллельном соединении двигателей показаны пилообразным графиком. Скорости и токи переходов нормированы и приведены в таблицах при диаграммах .

Построение производят вначале по интервалам переходных процессов, а при выходе на естественную рабочую характеристику схемы П-СП - по интервалам скоростей. Для этого от характерных точек проводят горизонтальные линии до пересечения с графиком . В точках пересечения откладывают соответствующие значения тока. Соединив ординаты токов, получим кусочно-линейную зависимость , которую используют для расчета расхода энергии на тягу поезда и для построения зависимости . При построении по необходимо исходить из соотношения и при различных схемах соединения двигателей.

Если на ординатах графика отложить значения тока двигателей в соответствии со способом их соединения в цепи электровоза, то можно построить графическую зависимость .

7. Определение технической скорости поезда на участке

Техническая скорость движения поезда по участку в км/ч

, км/ч (7.1)

где - пройденное расстояние, км;

- время хода поезда по участку, мин.

Расчет:

По рисунку 2 определили величины и .

= 34000 м=34 км; =36,35 мин.

8. Проверка массы состава по нагреванию электрических машин

Мощность тягового двигателя ограничивается нагреванием его обмоток. Установить ограничение по мощности тяговых двигателей в токовых или тяговых характеристиках нельзя, так как температура нагрева зависит не только от нагрузки, тепловых параметров обмоток и условий вентиляции, но и от времени, в течение которого двигатель работает с этими нагрузками.

Длительная работа тяговых двигателей с большими токами может привести к нагреву обмоток до недопустимо высоких температур, что вызовет преждевременное старение изоляции с этими нагрузками.

Все расчеты на нагревание тяговых машин производят путем определения превышения температуры лимитирующих обметок над температурой наружного воздуха. Проверку на нагревание электрических машин следует выполнять по ранее построенным интегральным кривым I= f(S), которую переносят на планшет I=f(S) по диаграмме тепловых коэффициентов.

Проверка производится по формуле

(8.1)

где - перегрев обмоток генератора или двигателя, ⁰С;

– величина начального перегрева,

– перегрев при установившемся длительном режиме (для данного значения

Δt – промежуток времени, в течение которого величина тока принимается постоянной, мин;

Т – тепловая постоянная для данного значения

Интервал времени Δt следует выбирать так, чтобы было выдержано соотношение

(8.2)

Графические зависимости тепловых параметров τ_∞ и Т от тока нагрузки тяговых электродвигателей приведены в [ПТР]. Для определения тока ТЭД необходимо значения силы тока генератора разделить на число параллельных ветвей в электрической схеме.

При холостом ходе охлаждение обмоток определяется по формуле:

(8.3)

где τ₀ – перегрев обмоток начале холостого хода, С;

Т – постоянная времени при езде без тока.

Расчет удобно выполнять с помощью табл. 6.

После выполнения всех таблиц визуально находим наибольшую температуру нагревания – τ_maх. Далее производим сравнение полученной температуры перегрева τ_maх с наибольшим допускаемым превышением температуры нагревания обмоток τ_доп для того класса изоляций, какую имеют обмотки электрической машины локомотива заданной серии, которые приведены в ПТР. Расчеты были произведены в программе Microsoft Excel

Таблица 6 Расчет перегрева тяговых электрических машин

N элемента	Iн, А	Iк, А	Iср, А	T, Мин		Δt, мин		, 0C	τ0 ,0C	τ0
1	435	500	435	34	380	0,1	0,002941	1,1176	35	34,89706	36,01
2	430	950	420	34	330	0,4	0,011765	3,8823	36,01	35,591	39,47
3	415	1450	412,5	34	310	0,75	0,022059	6,8382	39,47	38,60262	45,44
4	410	0	381,6667	34	250	0,2	0,005882	1,4705	45,44	45,17356	46,64
5	506,7	1450	470	34	430	0,25	0,007353	3,1617	46,64	46,30117	49,46
6	0	1260	0	34	0	0,2	0,005882	0	49,46	49,17198	49,17
7	415	1300	412,5	34	310	0,2	0,005882	1,8235	49,17	48,88273	50,70
8	410	1340	381,6667	34	250	0,1	0,002941	0,7352	50,70	50,55713	51,29
9	506,7	1540	438,3333	34	390	0,15	0,004412	1,7205	51,29	51,06613	52,78
10	506,7	1785	353,3333	34	220	2,85	0,083824	18,441	52,78	48,36195	66,80
11	200	1700	266,6667	34	135	2,9	0,085294	11,514	66,80	61,10521	72,61
12	333,3	1320	333,3333	34	190	0,5	0,014706	2,7941	72,61	71,55198	74,34
13	333,3	1340	300	34	166	1,3	0,038235	6,3470	74,34	71,50345	77,85
14	0	1320	0	34	0	5,1	0,15	0	77,85	66,17293	66,17
15	411,7	0	410,8333	34	300	0,2	0,005882	1,7647	66,17	65,78368	67,54
16	410	0	381,6667	34	250	0,1	0,002941	0,7352	67,54	67,34971	68,08
17	506,7	0	438,3333	34	390	0,3	0,008824	3,4411	68,08	67,48426	70,92
18	506,7	0	420	34	330	0,9	0,026471	8,7352	70,92	69,048	77,78
19	333,3	0	306,6667	34	180	1,9	0,055882	10,058	77,78	73,43658	83,49
20	0	0	0	34	0	11,6	0,341176	0	83,49	55,00874	55
21	160	0	163,3333	34	72	0,75	0,022059	1,5882	55	53,79531	55,38
22	166,7	940	316,6667	34	190	1,9	0,055882	10,617	55,38354	52,28858	62,90
23	466,7	1440	446,6667	34	420	1	0,029412	12,352	62,90623	61,05604	73,40
24	0	1240	0	34	0	2,7	0,079412	0	73,40898	67,57945	67,57

= 83,49 C

t_окр = 20⁰C

t_доп = + t_окр

t > t_доп

t_доп = 83,49 + 20 = 103,49⁰C

141,69 > 103,49⁰C

По полученным данным мы можем сделать следующие выводы: данный локомотив серии ВЛ-22 не может вести состав массой 2250т без перегрева ТЭД.

Необходимо уменьшить массу состава.