Теория локомотивной тяги (стр. 13 )

Таблица 9.1.

Допускаемое превышение температуры обмоток тяговых электрических машин над температурой окружающего воздуха tдоп, оС

Части тяговой электрической машины	Способ измерения температуры	Для классов изоляции, оС
B	F	H
Обмотки якоря	Метод сопротивления	120	140	160
Катушки полюсов	То же	130	155	180
Коллектор	Термометром	95	95	105

Расчетная температура наружного воздуха tнв определяется по данным метеорологических станций как средняя многолетняя (не менее чем за 5 лет)

В том случае, когда температура оказывается летом менее +15оС, а зимой ниже нуля, за расчетную температуру берется соответственно +15оС и нуль.

В курсовом проекте температуру наружного воздуха в момент отправления поезда со станции принимать равной tнв = +15оС.

Для тяговых электродвигателей ГОСТ 2582-81 устанавливает продолжительный и часовой режимы работы. Продолжительный режим определяется наибольшим током, при котором работа в течение неограниченного времени при номинальном напряжении не вызывает превышения предельно допустимых температур. Часовой режим определяется наибольшим током, при котором работа электродвигателя от холодного состояния в течение 1 ч при номинальном напряжении не вызывает предельно допустимых температур.

Для тяговых генераторов устанавливаются продолжительные режимы при наименьшем и наибольшем напряжении.

Проверка электрических машин тепловозов на нагрев делается только в том случае, если на труднейших подъемах вводится ограничение скорости движения поезда ниже расчетной скорости тепловоза.

Если расчетное превышение температуры окажется выше допустимого, необходимо принять следующие меры к снижению температуры:

- изменить режим ведения поезда;

- ввести остановку на промежуточной станции для охлаждения тяговых электрических машин;

- уменьшить массу состава.

9.2. Аналитический метод расчета нагревания тяговых
электрических машин

Проверка на нагревание выполняется на основании кривых тока IГ=f(s) или IД=f(S) и кривой времени t = f(v). Проверка производится по формуле

, (9.1)

где t – температура нагрева (остывания) обмоток, оС; t0 – начальное превышение температуры для расчетного промежутка времени, оС; t¥ – установившаяся температура, оС; Dt – интервал времени, в течение которого по обмоткам протекает неизменный средний ток, при условии что Dt/T £ 0,1 мин; Т – тепловая постоянная времени, мин.

Т и t¥ определяются в зависимости от тока тягового электродвигателя по тепловым характеристикам, приведенным в [1, рис.4.126 – 4.131 и рис.5.41 – 5.46] и на рис. 9.1 – 9.2 данного пособия (при выполнении курсового проекта можно использовать для всех типов тяговых двигателей).

Значения среднего тока в интервале Dt определяются по формулам:

- для тепловозов:

IГср = (IГн + IГк ) / 2; (9.2)

IДср = IГср / а; (9.3)

- для ЭПС постоянного тока:

IЭср = (IЭн + IЭк ) / 2; (9.4)

IДср = IЭср / а; (9.5)

- для ЭПС переменного тока:

IДср = (IДн + IДк ) / 2, (9.6)

где Iгн , Iгк , IЭн , IЭк , IДн , IДк – токи в начале и конце интервала Dt, а – число параллельных цепей соединения тяговых электродвигателей.

Полученные по формуле (9.1) значения перегрева t для каждого отрезка кривой тока будут являться начальным перегревом для следующего отрезка.

Полученная в результате расчета наибольшая на заданном участке температура перегрева не должна превышать величины

τmax = τдоп + tнв (9.7)

Пример 9.1. Рассчитать температуру перегрева обмотки якоря ТЭД ЭД-118А тепловоза 2ТЭ10М, используя кривые тока и времени на рис.6.4, а также значения тока генератора из табл.7.1. Температура наружного воздуха tнв = 15оС. Начальная температура двигателей равна τо = 20оС.

Разбиваем кривую тока на рис 6.4 на отрезки, в которых выполняется условие Dt / T £ 0,1. Находим среднее значение тока генератора на каждом отрезке. Определяем значение тока ТЭД для каждого отрезка. Для этого делим ток генератор на 6, так как в силовую цепь генератора включено параллельно 6 тяговых двигателей (а = 6). Находим по кривой времени Dt для каждого отрезка. По рис 9.1 определяем тепловые характеристики Т и t¥ для каждого отрезка.

Все расчеты оформляем в виде табл.9.2.

Таблица 9.2.

Расчет температуры перегрева обмоток якоря ТЭД ЭД-118А

Отрезок на кривой IГ =f(s)	Iгср, А	Iд, А	Dt, мин	Т, мин		t¥, оС
0”-3”	4925	820	1,3	36,0	0,0361	150,0	20,00+(150 –20,00)·0,0361 = 24,69
3”-4”	4100	683	1,8	32,0	0,0563	100,0	24,69+(100 – 24,69)·0,0563 = 28,93
4”-ПП	3600	600	0,3	30,2	0,0099	80,0	28,93+( 80 – 28,93 )·0,0099 = 29,44
ОП1-7”	3464	577	1,0	28,0	0,0357	75,0	29,44+( 75 – 29,44 )·0,0357 = 31,06
7”-8”	0	0	0,5	20,3	0,0246	0,0	31,06+( 0 – 31,06 )·0,0246 = 30,30
8”-ОП1	3175	529	1,0	27,0	0,0370	70,0	30,30+( 70 – 30,30 )·0,0370 = 31,77
ОП2-11”	3475	579	1,2	28,0	0,0429	75,0	31,77+( 75 – 31,77 )·0,0429 = 33,62
11”-14”	3812	635	1,5	31,0	0,0484	90,0	33,62+( 90 - 33,62 )·0,0484 = 36,35
14”-15”	3962	660	1,1	32,0	0,0344	95,0	36,35+( 95 – 36,35 )·0,0344 = 38,37
15”-ОП2	4000	666	0,8	32,0	0,0250	95,0	38,37+( 95 – 38,37 )·0,0250 = 39,78
ОП1-ОП1	4025	671	3,2	32,0	0,1000	95,0	39,78+( 95 – 39,78 )·0,1000 = 45,30
ПП-18”	4000	666	1,2	32,0	0,0375	95,0	45,30+( 95 – 45,30 )·0,0375 = 47,17
18”-ПП	3675	612	1,4	30,3	0,0462	81,0	47,17+( 81 – 47,17 )·0,0462 = 48,73
ОП1-ОП1	3350	558	2,7	27,5	0,0982	74,0	48,73+( 74 – 48,73 )·0,0982 = 51,21
ОП2-24”	3337	556	2,2	27,5	0,0800	74,0	51,21+( 75 – 51,21 )·0,0800 = 53,04
24”-28”	0	0	2,1	20,3	0,1034	0,0	53,04+( 0 – 53,04 )·0,1034 = 47,55
28”-30”	3350	558	0,4	27,5	0,0145	74,0	47,55+( 74 – 47,55 )·0,0145 = 47,93
30”-32	0	0	1,5	20,3	0,0739	0,0	47,93+( 0 – 47,93 )·0,0739 = 44,39
32-33	3000	500	1,9	28,3		63,2	44,39+(63,2– 44,39)·0,0671 = 45,65
33-34	0	0	1,7	20,3	0,0837	0,0	45,65+( 0 – 45,65 )·0,0837 = 41,83

По формуле (9.2) находим максимально допустимую температуру нагрева обмоток двигателя для класса изоляции В

τmax = 120 + 15 =135 оС.

На участке АБ эта температура не была превышена (t= 53,04 оС).

10. НОРМИРОВАНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА И ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ЛОКОМОТИВАМ НА ПОЕЗДКУ

10.1. Нормы и их классификация

Рациональное ведение хозяйства любого подразделения локомотивного хозяйства немыслимо без хорошей организации топливо - и энергоиспользования, без правильного определения потребности энергоресурсов, соответствующих данному уровню технического развития, организации технологического процесса перевозок и задаваемому объему перевозочной работы.