Диссертация (792576), страница 11

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

Текст из файла (страница 11)

В качестве исходной информации приняты следующиепараметры:Uн = 980 В;н = 48,93 км/ч;Фн = 0,0896 Вб;rдн = 0,0435 Ом;Iдн = 905 А; диаметры бандажей колесных пар равны 1205 мм [51].Тогда постоянная ТЭМСn= р·N/60а,(3.12)где р – число пар полюсов; N – число проводников обмотки якорной обмотки;а – число пар параллельных ветвей якорной обмотки.Отсюда3∗696С =С =С ∗0,188∗Д60∗3= 11,6,5,3∗11,6∗4,19=0,188∗1,205(3.13)= 214,5,(3.14)С увеличением магнитного потока главных полюсов ΔФ = + 3 % токтяговой машиныа =н −С Фн=дн980 – 214,5∗0,0896∗1,03∗48,930,0435= 261,9 А,(3.15)где скорость вращения в номинальном режимен =0,188Д ян=0,188∗1,205∗9054,19= 48,93кмч.(3.16)где номинальная частота вращения якоряян =н −а днСн Ф=980−905∗0,043511,6∗0,0896= 905обмин.(3.17)При снижении магнитного потока главных полюсов ΔФ = - 3 % токтяговой машины83а =980 – 214,5∗0,0896∗0,97∗48,930,0435= 1559 А.(3.18)С увеличением сопротивления обмоток ТЭМ на 8 % ток тяговой машиныснизитсяа =980 – 214,5∗0,0896∗48,930,0435∗1,08= 843 А.(3.19)Возрастание напряжения ВИП на 1 % вызывает увеличение токаа =980∗1,01 – 214,5∗0,0896∗48,930,0435= 1136 А.(3.20)При увеличении диаметра бандажа одной колесной пары электровоза на10 мм относительно средней величины бандажей колесных пар электровоза,равной 1205 мм конструкционная постоянная составитС =11,6∗4,190,188∗1,215= 212,78.(3.21)При этом сила тока ТЭМ составита =980 – 212,78∗0,0896∗48,930,0435= 1084 А.(3.22)При эксплуатации электровозов с большим различием толщиныбандажей колесных пар наблюдается повышенная температура изоляции ТЭМколесно-моторных блоков с увеличенными бандажами колесных пар, что быловыявлено при измерениях (см.

раздел 1; приложение 1).Проведенные расчеты показали, что максимальное отклонение токанаблюдаются при изменениях магнитного потока ГП, а наименьшее приувеличении сопротивления ТЭМ более номинального значения [52, 53]. Наизменение токовой нагрузки ТЭМ также оказывает значительное влияниесмещение траверсы относительно нулевого положения [54]. Выявленазакономерность расхождения характеристик ТЭМ в зависимости отположения траверсы. Смещение траверсы на  1 мм вызывает изменение токаотносительно расчётного значения в часовом режиме на 2 %.

Изменениенаправления движения приводит к различию токов ТЭМ электровозадо 230 А.84Для определения доли теплового и термомеханического старения вобщем износе изоляции ТЭМ применен коэффициент использования по току[55, 56]КI =IэквI,(3.23)где Iэкв и I - эквивалентный ток и ток длительного режима.На рисунке 3.1 приведена зависимость показателя безотказности  и зТЭМ электровозов переменного тока от коэффициента использования КI.

Израссмотрения зависимости  и з от КI видно близкое к линейному увеличение и з , в диапазоне ( 0 , 2 - 0 ,8 ) КI и интенсивное повышение показателябезотказности изоляции ТЭМ с ростом нагрузки при ведении поездовповышенной массы на расчетном подъеме. Данный показатель был определенпо результату анализа статистических данных об эксплуатации электровозовгрузового движения и подталкивающих локомотивов при ведении поездовразной массы.отказ106 км14ωиз = 0,3071e2,5727КIR = 0,9871210864ωиз2000,2КI0,40,60,811,21,41,6ед.Рисунок 3.1.

Характер изменения показателя безотказности ТЭМэлектровозов переменного тока от коэффициентаиспользования по току85Известно, что при работе ТЭМ с токами, соответствующими (0,2-0,8) КI,тепловой износ изоляции составляет около 35-40 % от общего износа[57, 58]. Из зависимости, приведенной на рисунке 3.1, видно, что при токахТЭМ, превышающих ток продолжительного режима I, интенсивностьтеплового и термомеханического износа изоляции возрастает до 70-90 %общего износа.Тепловое старение изоляции повышается при снижении интенсивностивентиляции.Установлено,чтона1–2%эксплуатируемогопаркаэлектровозов имеются ТЭМ, расход охлаждающего воздуха которых снижендо нулевого значения. Анализ кривых нагревания и охлаждения ТЭМ НБ-514показывает, что перегрев якорных обмоток невентилируемого ТЭМ,соответствующий току I = 843А при номинальной вентиляции, наблюдаетсяуже при токе 400 А во время движения электровоза по равнинно-холмистомуучастку, т.е.

при КI = 0,47.Рассмотрены схемы вентиляции ТЭМ типа НБ-412М и НБ-514 с подачейохлаждающего воздуха со стороны коллекторов и разворотом охлаждающеговоздуха соответственно на 900 и 2700 (рисунок 3.2). При первой схемевентиляции без охлаждающего воздуха ТЭМ мог работать с током,соответствующим КI = 0,73 без превышения предельно допустимогоперегрева, тогда как НБ-514 обеспечивает при этих же условиях токовуюнагрузку не более КI = 0,47.

Анализ показал, что разворот потокаохлаждающего воздуха на 2700 вызывает застой охлаждающего воздуха внижней половине остова. По результатам освидетельствования ТЭМ НБ-514,поступивших на капитальный ремонт, выявлено, что изоляция нижнихобмоток главных и дополнительных полюсов, а также компенсационныхобмоток пористая, ослабленная, частично разрушенная и интенсивноосыпается. Изоляция же ГП, ДП и КО в верхней части ТЭМ не имеет следовинтенсивногостарения–достаточномонолитная,соответствующаятребованиям, предъявляемым к изоляции после проведения КР. Состояниеизоляции верхней части остовных катушек ТЭМ НБ-514, поступающих на86капитальный ремонт в настоящее время соответствует состоянию изоляцииТЭМ НБ-412М и НБ-418К, с разворотом охлаждающего воздуха на 900,поступающих на КР в предыдущие годы [59, 60].Рисунок 3.2.

Ток продолжительного режами ТЭМв зависимости от интенсивности вентиляцииПроведено сравнение однотипных по конструкции магнитной системыТЭМ НБ-514 и НБ-418К с разворотом потока охлаждающего воздухасоответственно на 2700 и 900. Из-за изменения схемы вентиляции, несмотря наоткрытие лобовых соединений обмотки якоря со стороны, противоположнойколлектору, наблюдается увеличение температуры перегрева обмотки якоряТЭМНБ-514(рисунок 3.3) [61, 62].всравнениисяНБ-418К871400I = 39,411 Δ0,684R = 0,991A12001000800600400200I0020406080100120Δ1401600CРисунок 3.3.

Возрастание температуры перегрева якорной обмоткиТЭМ НБ-514 над я ТЭМ НБ-418К при разных токах нагрузки3.2.Термомеханическое старение изоляции ТЭМ электровозов,эксплуатируемых на полигонах с СПКУВ процессе работы температура ТЭМ постоянно изменяется. Прианализе влияния изменения температуры на срок службы изоляции введенавеличина, обратная сроку ее службы – скорость старения изоляции приопределенной температуре d    1 T   [63]. Допустим, что скорость старенияизоляции определяется температурой только в данное время.Средняя скорость старения изоляцииd сроказывается выше, чем онабыла бы при неизменной температуре   ср .

Это связано с тем, что приположительном изменении температуры от среднего значения на отдельныхучастках скорость старения повышается больше, чем снижается при таком жеотклонении температуры ср [64, 65].88Средняяскоростьстаренияизоляцииявляетсяпоказателем,характеризующим данный температурный режим. Периоды колебанийтемпературы намного меньше срока службы изоляции ТЭМ, при этомскорость старенияd сризоляции принимает установившееся значение за времяТ << Тсл [66, 67]. Достаточно точным является выражение, определяющееизнос изоляции D за время эксплуатации Тэ = э ср = ∑ ∆ ,(3.24)где Тэ – срок эксплуатации, Тэ =  ti ; di ti – износ изоляции за время;iti работы при температуре  i .Этопозволяетпринять,чтопринезначительныхколебанияхтемпературы в этой зоне можно принять линейную аппроксимацию кривойd   в окрестности средней температуры ср , тогда средняя скорость старенияизоляцииd ср ,будет зависеть только от средней температуры изоляции.В связи с тем, что данные условия непостоянны, необходиморассмотреть влияние колебаний температуры на среднюю скорость старенияизоляции ТЭМ с оценкой допустимости теплового режима.Средняя скорость старения изоляции при конечном числе уровнейтемпературы определяется по формулеdср= ∑1T i ∑к∗(tiкTэ),(3.25)где к – число одинаковых уровней температуры  i , в одном цикле.Отношение, записанное в формуле 3.20 ( pi    tiк Tэ  ), это частьквремени в цикле с уровнем температуры  i .

Если изменения температурынепрерывны, то можно использовать функцию плотности значений pi . При89этом относительное время пребывания  t  в интервале  i  d равно maxpi  f  i  d . Так как   tiк  Tэ , то  pi  1 и  f  i  d  1.i к miniХарактеристики процесса pi  i  и f  i  , представлены в видеd ср  iдля непрерывных:d ср  (3.26)f  d   .(3.27)T  i 1 Tpi  i ;1 В результате аппроксимация зависимости скорости старения изоляцииот температуры с ее разложением по степеням     кd ср=∞∫0d    ∗ (1 +  к+  2к22+  6к22+ ⋯ ) (  ) d    .

(3.28)По структуре d ср , состоит из произведения скорости старения изоляции,соответствующей базовой температуре  и суммы единицы со среднимиотклонениями температуры в возрастающих степенях, деленных накоэффициенты [68]. Приняв  =  ср разложение d   относительно среднейтемпературы  срср = ((ср )) ∗ (1 + 2 ()2к2),(3.29)где  2 ( )     ср  f  d – средний квадрат отклонения температуры.20Средний износ изоляции ТЭМ d ср для трех различных температурныхрежимов представлен на рисунке 3.4 [69]. Для первого режима температура втечение всего срока службы постоянна и равна    ср (рисунок 3.4 а).Распределение температуры f   для такого режима есть δ-функция. При90этом средний квадрат отклонения температуры от среднего значения равеннулю:  12 ( )  0 .При колебании температуры около среднего значения ср  ср2  ср1 ,распределение температуры в диапазоне  ср2   2 равномерное.

Характеристики

Список файлов диссертации