Диплом Воробьев 03.06.16 (Организация эксплуатационной работы на участке Волочаевка - 2), страница 6

Если кривая будет соответствовать длительной нагрузки и кривая соответствует длительной нагрузке , то отношение установившихся перегревов будет

. (4.10)

Формула (4.10) показывает пропорциональность отношения тепловых нагрузок или квадратичных значений тока нагрузки. Отношение длительного тока к часовому носит название коэффициента вентиляции и характеризует интенсивность действия вентиляции системы. Действительно, как видно из уравнения (4.6), при малой теплоотдаче, т. е. при плохой системе вентиляции, термическая постоянная времени T имеет большое значение. Наоборот, при интенсивной вентиляции она приближается к 60 мин, и в этом случае кривые нагрева как при длительной нагрузке, так и при часовой будут совпадать, т. е. длительный ток будет примерно соответствовать часовому значению тока , и коэффициент вентиляции приближается к единице.

Охлаждение при изменении нагрузки. При охлаждении для общего случая начальная температура перегрева всегда будет выше температуры установившегося перегрева ( ).

При построении характеристик охлаждения по уравнению (4.1) каждая кривая асимптотически приближается к установившемуся перегреву, соответствующему заданному току. При полном охлаждении, т.е. когда ток нагрузки отсутствует, кривая охлаждения приближается к оси абсцисс. На рисунке 3.1 пунктиром показаны характеристики охлаждения, для построения которых служит вторая часть уравнения (5.1) .

На рисунке 4.2 представлена сетка кривых нагревания и охлаждения обмотки якоря главного генератора МПТ 99/47 тепловоза серии ТЭ10, получена при различных значениях тока экспериментальным путем [12].

Рисунок 5.4 – Сетка кривых нагревания и охлаждения обмоток якоря главного генератора МПТ99/47 тепловоза ТЭ3 при различных значениях тока [12]

Последнее основано на том, что главную роль в теплоотдаче двигателей играет теплопроводность, пропорциональная разности температур, и конвекция, для которой теплоотдача пропорциональна повышению температуры в степени 1,25; что касается излучения, пропорционального четвертой степени разности температур, то его роль практически незначительна. На рисунке 5.3 приведены экспериментальные кривые установившихся температур перегрева и термической постоянной времени T, снятие при различных положениях контроллера и токах менялась теплоотдача машины, то термическая постоянная времени имеет переменное значение.

Р
исунок 4.3 – Кривые изменения температуры перегрева и температурной постоянной времени T от тока в обмотке якоря главного генератора МПТ99/47 тепловоза серии ТЭ3; - положение рукоятки контроллера [12]

При движении тепловоза нагрузка постоянно меняется, вследствие чего выбора мощности тягового электродвигателя по нагреву становится более сложной. Наиболее распространенным методом в этом случае является метод эквивалентного тока, основанный на том, что действительно протекающий в двигателе и изменяющийся по величине ток заменяется в расчетах эквивалентным током который вызвал бы в двигателе те же потери, что и действительный ток. Величина эквивалентного тока определяется из выражения

, (4.11)

где - силы тока на отдельных участках перегона;

– время действия соответствующего тока.

После определения величины эквивалентного тока производится сопоставление его с номинальным током выбранного электродвигателя. При этом должно быть соблюдено следующее условие:

,

т. е. эквивалентный ток должен быть меньше или равен номинальному току электродвигателя или току при длительном режиме.

Двигатель должен быть проверен по допустимой перегрузке из условия

,

где - максимальное значение тока по графику нагрузки;

λ – допустимый коэффициент перегрузки двигателя по току.

Если окажется, что последнее условие не выдерживается, то необходимо выбрать двигатель большей мощности, руководствуясь при этом уже не условиями нагрева, а перегрузочной способностью двигателя.

Если электродвигатель выбран по методу эквивалентного тока, то определяют его перегрев на наиболее тяжелом перегоне. Для этой цели используют сетку кривых нагревания и охлаждения, полученную экспериментальным путем. Наиболее просто максимальный перегрев можно найти следующим способом.

На рисунке 5.4 изображен график нагрузки тягового электродвигателя [13].

Рисунок 4.4 – График нагрузки тягового электродвигателя [13]

Если дан какой-либо график нагрузки тягового электродвигателя на данном перегоне, например, (рисунок 5.4), то на основании кривых нагрева и охлаждения, а также времени работы электродвигателя на каждой нагрузке определяют температуру перегрева. Сущность этого метода изображена на рисунке 5.5 [13]/

Рисунок 5.5 – Графический способ определения максимальной температуры перегрева тягового электродвигателя [13]

Необходимо отметить, что начало отсчета времени работы тягового электродвигателя соответственно каждому току определяют на соответственной кривой перегрева. В этом случае откладывают на ней начальную температуру перегрева, равную конечной температуре перегрева предшествующего цикла. От этой точки откладывают время работы электродвигателя ( ). Таким образом получают график изменения перегрева электродвигателя (a,b,c,d,e) на данном участке, после чего находят максимальную температуру перегрева.

После определения максимальной температуры перегрева на данном участке сравнивают с допустимой температурой нагрева для данного типа изоляции . В случае равенства температур или несколько меньшего значения ( ) считают, что машина подобрана рационально для данного режима работы.

Можно определять температуру перегрева обмоток генератора и тяговых электродвигателей аналитическим способом, руководствуясь кривой тока .

В этом случае изменение перегрева на каждом участке определяется по упрощенным формулам, если интервалы времени соответствуют условиям :

а) для нагревания

(4.12)

б) для охлаждения при езде без тока

. (4.13)

Значения тепловых параметров и T в зависимости от тока берут из кривых для данного типа машин; начальную температуру перегрева для генераторов и тяговых электродвигателей принимают равной , если тепловоз отправляется от станции после стоянки выше 2 ч. При стоянке меньше 2 ч температуру перегрева определяют по предыдущему рейсу, как температуру в момент прибытия, производя ее снижение за время стоянки по кривой охлаждения.

4.1. Уравнение напора вентилятора.

В основе расчета лежит известное уравнение движения газа по трубопроводу:

, (4.14)

где H — полный напор, необходимый для прохождения через воз­духопровод установленного количества воздуха, мм вод. ст.;

— сумма статических напоров, преодолевающих местные сопротивления i отдельных последовательно соединен­ных участков воздухопровода, мм вод. ст.;

— скоростной или динамический напор движущегося воз­духа, обладающего при выходе в атмосферу запасом кинетической энергии, мм вод. ст.

Величину динамического напора определяют выражением , мм вод. ст.

. (4.15)

где - плотность воздуха, кг/ ;

- ускорение силы тяжести, / ;

– скорость воздуха при выходе из воздухопровода, м/сек;

Q – количество прогоняемого воздуха, /сек;

S – поперечное сечение выходного отверстия, .

С учетом значений перечисленных величин выражение (4.6) примет вид:

, (4.16’)

или

. (4.16”)

Здесь величина z_д зависит только от геометрических размеров выходного отверстия; по аналогии с электрической цепью ее называют аэродинамическим сопротивлением, эквивалентным динамическому напору.

Сумма статических напоров i участков воздухопровода слагается из следующих величин:

h_вх — потерь напора на вход воздуха (устье);

h_пов — потерь напора при поворотах воздухопровода;

h_расш, h_суж— потери напора соответственно при внезапных расши­рениях и сужениях воздухопровода;

h_тр — потери напора от трения воздуха о стенки воздухо­провода.

Все потери напора удобно выражать в долях соответствующих динамических напоров, т. е. оценивая потерю напора в любом из i элементов воздушной цепи как h_{ст I}, мм вод. ст.

, (4.17)

или, обозначив

(4.18)

в виде

. (4.19)

Введенные коэффициенты и ξ_i называют коэффициентами аэро­динамического сопротивления данного элемента воздухопровода. Последнему выражению, по аналогии с (4-6"), придают вид:

, (4.19')