п.з. (1219528), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

, (4.18)

где Q` – средний вес поезда приходящийся на один локомотив, т.

Таблица 4.2 – Анализ эксплуатационной эффективности электровозов 3ЭС5К, 2ЭС5К и ВЛ80 на участке Магдагачи – Уруша

Показатели	Серия электровоза
	ВЛ80	2ЭС5К	3ЭС5К
Показатель реализуемой силы тяги, кВтч/км	28	32	43
Техническая скорость, км/ч	56	52	59
Мощность, кВт	6000	6120	9180
Коэффициент рекуперации	0,01-0,22	0,05-0,28	0,19-0,32
Коэффициент включения по пути	0,77-0,94	0,68-0,81	0,65-0,73
Коэффициент включения по времени	0,77-0,93	0,75-0,82	0,63-0,71
Коэффициент использования номинальной силы тяги	0,31-0,48	0,31-0,52	0,45-0,56
Коэффициент использования номинальной мощности	0,38-0,55	0,42-0,60	0,51-0,56
Расход электроэнергии на 1 км пути, кВтч/км	93,5	60,8	76,5
Скорость, км/ч	44,3	47	51

Изложенным методом отделении ЦНИИ ОАО «РЖД» были определены показатели исполь­зования электровозов грузового движения за 2012 и 2013 гг. на направлении Магдагачи – Уруша. Расчеты производились по отчетным данным о рас­ходе электроэнергии для тяги поездов и исполь­зовании подвижного состава железных дорог, а также по инструкционным картам по вождению поездов, тяговым расчетам к графикам движения поездов. Загрузка электровозов на рабочей части участков указанного полигона характеризуется при­веденными в таблице данными, где имеются также номинальные показатели электровозов.

Электровозы серии ВЛ80 эксплуатируются на одном участке. Поэтому получены однозначные по­казатели их использования. Предельные значения показателей, приведенные в таблице, как правило, относятся к различным участкам работы электро­возов и поэтому не имеют взаимной связи. Как видно из приведенных данных, использование номинальной силы тяги и мощности не превышает 56%, причем для электровозов постоянного тока использование но­минальной мощности заметно выше использования силы тяги. Это связано с существенной разницей между фактически выполненной технической ско­ростью и ее номинальным значением.

Приведенные в таблице коэффициенты включе­ния являются средневзвешенными для участков работы электровозов.

4.3 Расчетные характеристики электровозов ВЛ80, 3ЭС5К

Представление электромеханических, тяговых и тормозных характеристик электровозов в виде математических формул общеизвестно. Однако чис­ленное решение таких задач, как тяговые расче­ты, анализ электромеханических процессов, свя­занных с работой колесно-моторного блока, вопро­сов электроснабжения, осложняется наличием в этих формулах параметров, которые обычно зада­ются в графическом или табличном виде. Имеются в виду характеристики намагничивания СФ=f(I_в, I_я) и к. п. д. двигателя η=f(I_я, β), которые определяются конструктивными особен­ностями двигателя, технологией и материалами, применяемыми для его изготовления. Соответствен­но электромеханические и тяговые характеристики электроподвижного состава в справочной литерату­ре даются обычно в графическом виде с небольши­ми таблицами. Это определило и общепринятую методику тяговых расчетов, т. е. применение раз­личных графоаналитических методов, а в последую­щем и методику выполнения тяговых расчетов на ЭВМ, когда характеристики локомотивов вводятся в память вычислительной машины в виде таблиц, составленных по графическим характеристикам.

В аналитическом решении отдельных задач при­менялся метод кусочно-линейной аппроксимации характеристик или аппроксимации их части сравни­тельно простыми выражениями, удобными для по­следующих вычислений. Однако при этом аппрок­симировали характеристики для определенного режима работы двигателей. Перед авторами была поставлена задача найти такие аналитические выра­жения, которые позволили бы описать электроме­ханические и тяговые характеристики электровоза для всех режимов работы.

Для аппроксимации характеристик намагничи­вания оказался наиболее удобным полином четвер­той степени

, (4.19)

где а₀-а₅ – постоянные коэффициенты, различные для различных типов двигателей;

I_я – ток якоря, А;

β – коэффициент ослабления возбуждения в тяговом режиме.

Исходными данными для расчета коэффициен­тов служили магнитные характеристики, получен­ные при стендовых испытаниях двигателей на заво­де. В режиме холостого хода выражение I_яβ при­нимается равнымI_в, а выражение в знаменателе равным единице. При этом электромеханические характеристики для любого соединения и ступени ослабления возбуждения рассчитывались по известному выражению

, (4.20)

где U_с – напряжение сети или холостого хода Uхх для электровозов переменного тока, В;

n – число последовательно включенных двигателей;

ΣR_д – сумма сопротивлений обмоток двигателя в цепи тока якоря, Ом;

r_u – эквивалентное сопротивление, характеризующие наклон внешних характеристик двигателей, учитывающие активные потери в цепи двигателей и потери напряжения в выпрямительной установкой, Ом.

Сила тяги F_к, кН рассчитывается для одного двигателя по формуле

. (4.21)

Где второй член уравнения представляет собой ве­личину снижения силы тяги ΔF_K из-за магнитных ΔР_С механических ΔР_М и дополнительных ΔР_ДОП потерь, т. е. потерь под щетками и добавочных. Их можно представить в виде

. (4.22)

Численное значение потерь, отнесенных к э. д. с. двигателя при номинальном напряжении U_н, можно подсчитать по характеристикам к. п. д. Поскольку этот параметр отражает особенности кон­струкции данного двигателя, его можно исполь­зовать для расчета F_кпри режимах работы, отлич­ных от номинального. Так как I_яΣR мало по сравнению с U_н, погрешность будет незначительна, если принят U_н=U_н-I_яΣR_д.

Рисунок 4.5 – Приведенные расчетные (сплошные линии) и фактические (штриховые линии) потери в двигателе при различных значениях β

Таблица 4.6 – Данные для расчета касательной силы

На рисунке 4.5 показаны зависимости построенные по электроме­ханическим характеристикам тягового двигателя НБ-418К6,для различных значений коэффициента β. Они аппроксимируются квадратным уравнением

, (4.22)

где a`<sub>0</sub>- a`₃ – постоянные коэффициенты.

Поправка a`₃β вводится при , что имеет место всегда на электровозах переменного тока, и только на электровозах переменного тока I_я может быть равно I_в в режиме полного возбуждения.

Подставив в формулу (4.21) выражения (4.19) и (4.23), получим выражение для расчета силы тяги двига­телей в различных режимах

. (4.23)

Численные значения коэффициентов в выраже­ниях (4.19) и (4.23) для расчета электромеханических характеристик двигателей НБ-406, НВА-55, НБ-418К6, т. е. двигателей основных типов грузовых электровозов, приведены в таблице.

Сравнение расчетных величин силы тяги и ско­рости с графиками и таблицами ПТР показало, что отклонение их от характеристик полного возбужде­ния не превышает 2 %, и лишь для некоторых сту­пеней ослабления возбуждения отклонение дости­гает 3 %. В последнем случае отклонение носит случайный характер, т. е. касается одной-двух то­чек на отдельных характеристиках.

В ряде случаев, например при выполнении ва­риантных тяговых расчетов или других задач, когда не требуется высокая точность, выражение (4.23) можно несколько упростить, если величину по­терь рассчитывать без учета β,т. е. приняв β=1 во всех случаях независимо от реального ослабления возбуждения. При этом дополнительная погреш­ность расчетных значений силы тяги не превышает 0,5 %. Для двигателей с компенсационной обмот­кой, где влияние на магнитный поток главных по­люсов реакции якоря незначительно, в выражении (4.19) можно принять знаменатель равным единице, что практически не отражается на результатах расчета.

Формулы (4.19) и (4.23) и численные значения коэф­фициентов к ним в равной степени могут быть при­менены для расчета электромеханических характе­ристик как в тяговом режиме, так и в режиме электрического торможения.

Как известно, для выполнения тяговых расче­тов на ЭВМ, объема таблиц, прилагаемых к графи­ческим характеристикам в ПТР, недостаточно. Тормозные характеристики в виде табличных дан­ных в ПТР не приведены. Там даются только гра­ничные значения тормозного усилия и скорости по сцеплению, току якоря, току возбуждения и ком­мутации. Каждый расчетчик самостоятельно гото­вил такие таблицы, используя материалы ПТР или другие источники. При этом неизбежно допус­кались погрешности из-за различной квалификации обслуживающего ЭВМ персонала и качества исход­ного графического материала.

В целях обеспечения единообразия вводимой в ЭВМ информации и исключения ошибок при рас­четах во ВНИИЖТе разработана единая норматив­но-справочная информация, предназначенная для использования вычислительными центрами всех дорог при выполнении тяговых расчетов. Перво­начально такую информацию подготавливали для режима тяги. Графические характеристики всех типов электровозов корректировали и перестраи­вали в увеличенном масштабе, по ним определяли необходимые данные для заполнения таблиц. Та­ким образом, исходные материалы для таблиц дваж­ды перестраивали, первоначально на заводе-из­готовителе по результатам испытаний двигателей, затем перед составлением нормативно-справочной информации.

Такой громоздкий метод составления норматив­но-справочной информации для режимов электриче­ского торможения оказался практически неприем­лемым в связи с большим количеством характери­стик (для электровозов постоянного тока при трех соединениях тяговых двигателей 45 характери­стик). Это очень усложняет не только составление таблиц, но и точное графическое воспроизведение характеристик. Непомерно расширяется и объем нормативно-справочной информации.

Чтобы уменьшить объем информации и упро­стить процесс тяговых расчетов, решено все поле тормозных характеристик каждого соединения пред­ставить в виде таблицы с шагом по скорости v=5 км/ч и тормозному усилию В=50 кН. Для каждой пары значений В и vпутем численного решения уравнений, описывающих режим движе­ния при электрическом торможении, определяли соответствующие ток якоря и ток возбуждения. Так, в режиме рекуперативного торможения

, (4.24)

Характеристики

Список файлов ВКР