Антиплагиат_Ткаченко_полный (1230912), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Во время зарядки аккумулятора, будут проходитьобратные реакции, с выделением кислорода на положительном электроде, ивыделением водорода на отрицательном. На критических значениях, когдапроисходит зарядка и аккумулятор почти заряжен, может начать преобладатьреакция электролиза воды, что приведет к её постепенному исчерпанию. Призаряде серная кислота будет выделяться в электролит, что влечет за собойповышение плотности электролита, а при разряде серная кислота будетрасходоваться, и плотность будет падать [8].Свинцово-кислотный аккумулятор состоит из электродов, разделительныхсепараторов, которые находятся в электролите. Сами электроды на вид – этосвинцовые решетки, только с разным активным веществом, положительныйэлектрод имеет активное вещество – диоксид свинца (PbO2), отрицательныйэлектрод – свинец.Ячейка свинцово – кислотного аккумулятора представлена на рисунке 3.2.24Рисунок 3.2 – Ячейка свинцово – кислотного аккумулятора с положительными иотрицательными электродами, разделёнными сепараторами [8]В отличие от других типов аккумуляторов, свинцово-кислотныеотносительно устойчивы к холоду, примером служит широкое применение наавтотранспорте.
Свинцово-кислотный аккумулятор теряет 1 % своей ёмкости накаждый градус отличный от +20°C, что говорит о том, что при 0°C ёмкостьсвинцово-кислотного аккумулятора будет составлять лишь 80 % его ёмкости.Это обусловлено увеличением вязкости электролита при низких температурах,из-за чего он не может поступать в нормальной степени к электродам, а тотэлектролит что поступает, быстро истощается. Для большинства аккумуляторовток зарядки должен быть написан на корпусе, примерно, он может находиться впределах от 0.1 до 0.3 емкости аккумулятора.
Общепринятым считается зарядкааккумулятора 10 % током от его ёмкости, на протяжении 10 часов.Максимальное напряжение при зарядке не должно превышать 2.3 ± 0.023 В накаждый из элементов аккумулятора. Следовательно, для свинцовогоаккумулятора с напряжением в 12 В, напряжение во время зарядки не должнопревышать 13.8 ± 0.15 В [8].3.4 Выбор системы накопления энергииПрименение аккумуляторных батарей нового типа считается25целесообразным на подвижном составе. Среди приведенных типов батарейприменяемых на транспорте более технологичными являются потоковыебатареи.
Основными преимуществами потоковых батареи перед никелькадмиевыми и свинцово-кислотными являются: отсутствие предела емкости,возможность зарядки электролита, возможность замены электролита.Применение потоковых батарей приведет к экономии дизельного топлива иэкологичности такой установки.264 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ НАКОПЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЕПЛОВОЗАХ4.1 Компоновка оборудованияЛокомотив является сложной технической системой, состоящей изподсистем и элементов, взаимосвязанных между собой для выполнения главнойцели – создание управляемой силы тяги. В данном случае для получения силытяги на гибридном приводе необходимо определить место, занимаемое дизель –генераторной установкой, вычислить сколько места потребуется для гибриднойустановки и определить массу тепловоза.
За основу будет взят самыйраспространенный тепловоз на Дальнем Востоке 2ТЭ10М [9].Основные характеристики тепловоза 2ТЭ10М представлены в таблице 4.1Таблица 4.1. Характеристики тепловозаРод службы грузовой, магистральныйПередача электрическая, постоянного тока 49Осевая характеристика 3о-3оМощность дизеля 2210 кВтМасса одной секции (служебная) 138 т 49Масса одной секции ( 49 сухая) 131,7 тДлительная сила тяги 245 кНДлительная скорость 24,6 км/чКонструкционная скорость 100 км/ч 49Нагрузка от колесной пары на рельсы 226 кН 82Дизель-генераторная установка в тепловозе 2ТЭ10М занимает 6,015 метров.Для освобождения места демонтируем дизель 16ЧН26/26 и установим дизель8ЧН26/26.
Дизель 8ЧН26/26 имеет длину 3,37 метра. Размеры одной секции27тепловоза 2ТЭ10М представлены на рисунке 4.1.Рисунок 4.1 - Размеры одной секции 2ТЭ10М [9]Из рисунка 4.1 видно, что дизель-генераторное помещение составляет 8,6метра. Тем самым, установив дизель 8ЧН26/26, освобождается 5,23 метра дляустановки системы накопления энергии [10].Определим объем освобожденного места. Высота тепловоза 2ТЭ10М от осиавтосцепки составляет 3,245 метров, ширина тепловоза 3 метра, длинаосвобожденного места составляет 5,23 метра. Таким образом, объемосвобожденного места считается по формуле:(4.1)где - длина освобожденного места, м;- ширина освобожденного места, м;- высота освобожденного места, мм3В освобожденное место будет установлена потоковая батарея с двумябаками электролита.
Для того чтобы определить сколько литров жидкостипоместится в данный объем, переведем объем освобожденного места изкубических метров в литры. Получаем объем 50900 литров. Установка с28мембраной будет занимать примерно 2 м3, учитывая место необходимое дляперемещения по секции, принято установить 2 бака по 24000 литров.Для внедрения баков для электролита следует воспользоваться баками изуглеродистой стали для длительного хранения электролита, так какперезаряжать электролит возможно до 10000 раз.Схема установки потоковых батарей на локомотив изображена на рисунке4.2.Рисунок 4.2 – Схема работы гибридной установки на локомотиве (Г - генератор, ДВС –двигатель внутреннего сгорания)Исходя из данных автомобиля на потоковых батареях выполнимпримерочный расчет.
Исходя из данных, представленных компанией nanoFlowcell, электромобиль работающий на потоковых батареях имея запас жидкости500 литров, мощность 1000 лошадиных сил может проехать 800 километров.Исходя из данных, проведем аналогичный расчет для локомотива.При замене дизель-генераторной установки 1А-9ДГ на 7-6Д49 вычислиммассу тепловоза 2ТЭ10 по формуле:(4.2)где - масса тепловоза без потоковой батареи, т;29- вес тепловоза 2ТЭ10М с ДГУ 1А-9ДГ, т;- масса 1А9ДГ, т;- масса 7-6Д49, т.тПереведем 48000 литров жидкости в килограммы и получим 61,44 кгэлектролита, затем посчитаем массу тепловоза 2ТЭ10 с учетом веса электролитапо формуле:(4.3)где mi-масса тепловоза без потоковой батареиmэ- масса электролиталУчитывая известные параметры, посчитаем расстояние, которое пройдеттепловоз используя потоковые батареи. Для этого приведем исходные данные втаблице 4.2:Таблица 4.2.
Параметры электромобиля и тепловозаПараметры Поезд ЭлектромобильВес(т) 4800 1Объем потоковойбатареи(л)48000 500Пройденноерасстояние(км)? 800Электромобиль на 1 тонну массы потребляет 500 л/т на 800 километров,учитывая массу состава, локомотив потребляет 10л/т. Составим пропорцию длявычисления расстояния, пройденного локомотивом на потоковой батарее:30кмВ результате подсчета получаем, что тепловоз на ровном участке пути безподъемов и спуском способен проехать на потоковой батарее 16 км. Даннуютехнологию считаю актуальной для использования на тепловозах, так какпотоковые батареи способны выдать необходимую мощность для движениясоставов массой 4800 т.4.2 Расчет и построение тяговой характеристики локомотиваПосчитаем мощность потоковой батареи, установленной на тепловозсуммарным объемом 48000 литров.
Для этого воспользуемся исходнымиданными электромобиля. Известно, что аккумуляторная установка с потоковойбатареей объемом 500 литров, выдает мощность 30 кВт. Составим пропорциюдля вычисления мощности гибридной установки с батареей объемом 48000литров:кВтЗная мощность гибридной установки, определим касательную мощностьтепловоза, учитывая, что за полную мощность берется мощность гибриднойустановки и дизельного двигателя. Мощность дизель генераторной установки 76Д49 составляет 800 кВт. Зная необходимые параметры определим касательнуюмощность по формуле:(4.4)31где - мощность гибридной установки и дизель-генераторной установки,кВт;- КПД тяговой передачи;- коэффициент учитывающий затраты мощности на вспомогательныенужды.кВтКПД тяговой передачи рассчитывается по формуле:(4.5)где - КПД тягового генератора;- КПД гибридной установки;- КПД зубчатой передачи.Далее следует определить число сцепных осей 24 по формуле:(4.6)где - касательная мощность;- 24 мощность тягового электродвигателяСцепная масса тепловоза характеризует его способность развиватьнеобходимую силу тяги без проскальзывания колес по рельсам и 24 определяетсяпо формуле: 2432(4.7) 24где - нагрузка от оси на рельсы, кН;- число сцепных осей;- 24 ускорение свободного падения м/с2.т 24Коэффициент сцепления колес с рельсами 24 определяется по формуле:(4.8)где - 24 скорость тепловоза.Сила тяги тепловоза при трогании с места и до пороговой скорости 24определяется по формуле:(4.9) 24где - коэффициент сцепления колес с рельсами;- 24 сцепная масса тепловоза, т.
24кНАналогичный расчет по формулам (4.8) и (4.2.6) проведем для скорости 5,10, 15, 20, 25, 30 км/ч и сведем в таблицу 4.4.33Таблица 4.3. Расчет коэффициента сцепления и силы тяги при трогании с места 24V 0 5 10 15 20 25 300,33 0,29 0,277 0,27 0,266 0,263 0,261590 519 495 483 476 470 467Сила тяги при использовании полной мощности 24 определяется по формуле:(4.10)где - касательная мощность, 24 кВт;- скорость локомотива, км/ч.кНАналогичный расчет по формуле (4.10) следует провести для скоростей 20,30,40, 50,60,70, 80, 90, 100, 110, 120 км/ч и свести в таблицу 4.5.Таблица 4.4 Расчет силы тягиV 10 20 30 40 50 60 70 80Fк 986 493 328 246 197 164 140 123Окончание таблицы 4.4V 90 100 110 120Fк 109 98 89 82Используя таблицу 4.4, следует построить тяговую характеристику.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
