К. п. д. тяговых двигателей.

Механическая мощность, отдавае­мая двигателями зубчатой передаче, всегда меньше электрической мощности, потребляемой двигателями из контактной сети, вследствие электрических, магнитных и механических потерь энергии, возникающих в двигателе при работе.

Электрические потери обусловлены тем, что ток, про­ходя по проводникам обмоток двигателя, нагревает их, на что расходуется некоторая часть подведенной энергии.

 

Магнитные потери образуются, во-первых, при враще­нии сердечника якоря в магнитном поле, при этом он перемагничивается и возникают вихревые токи, нагревающие его; во-вторых, за счет пульсации основного магнитного потока.

 

Механические потери происходят в результате трения щеток о коллектор, в подшипниках и сердечника якоря о воздух.

Все эти потери проявляются в виде тепловой энергии; значе­ние их довольно велико — 5—8 % и более.

Таким образом, на валы двигателей, т. е. к зубчатой передаче, поступает только часть подведенной мощности. Так, у двигателя НБ-406 при часовом ре­жиме его работы теряется в виде тепла 7,9 % подведенной энергии, или 570-7,9/100 = 45 кВт, здесь 570 — потребляемая мощность двигателя, кВт.

 

Мощность и к. п. д. электровоза на ободе колеса. Как уже установлено, мощность, потребляемая одним двигателем, P—UI. Мощность, потребляемая электровозом на тягу и регистрируемая счетчиком электроэнергии, равна мощности двигателя, умножен­ной на число двигателей, а полезная мощность электровоза равна мощности, потребляемой всеми двигателями, умноженной на к. п. д. двигателя и зубчатой передачи.

 

К. п. д. электровоза. Если учесть потери энергии во вспомо­гательном оборудовании (в мотор-вентиляторах, мотор-компрессо­рах, резисторах, электропечах обогрева кабин, генераторах управ­ления, аппаратах силовой цепи, а на электровозах переменного тока и в трансформаторе, выпрямителях, реакторах и мотор-на­сосах), то фактически к. п. д. электровоза не превышает 80—84 %. Следует учитывать, что к. п. д. электрической тяги в целом зна­чительно, ниже к. п. д. электровоза вследствие потерь энергии, возникающих при преобразовании топлива на тепловых электри­ческих станциях или в установках гидроэлектростанций, на тяго­вых подстанциях железных дорог и в линиях электропередачи.

 

Нагревание тяговых двигателей. Все виды потерь в двигате­ле — электрические, магнитные и механические — проявляются в виде тепловой энергии, а значение их может быть достаточно велико.

Мощность всех электропечей одной кабины машиниста составляет 5—8 кВт (в зависимости от серии электровоза), т. е. во много раз меньше, чем мощность потерь в тяговых двигателях.

 

Мощность двигателей принято характеризовать двумя значе­ниями:

мощностью продолжительного режима, - такой наибольшей мощностью, развивая которую, двигатель не нагреется свыше наибольшей допустимой температуры за продолжительное время работы;

часовой мощностью — такой наибольшей мощ­ностью, развивая которую, двигатель нагреется от холодного со­стояния до наибольшей допустимой температуры за 1 ч.

 

Использование электровозов ограничено:

- усло­виями сцепления колес с рельсами;

-мощностью тяговых двигателей

(наибольшим напряжением, допустимым по коммутации, и током в сочетании со временем егопротекания, определяющими нагрев двигателей).

Электровоз каждой серии имеет также вполне опре­деленную конструкционную скорость.

 

Помимо этих основных ограничений, в отдельных случаях могут быть другие, ограничение по напряжению в контакт­ной сети в момент рекуперации и по соотношению тока якоря и тока возбуждения двигателей в режиме электрического торможе­ния.

У электровозов масса, приходящаяся на одну ось, составляет 23—25 т, а плавность хода электровозов некоторых серий недо­статочна, особенно при неправильном содержании рессорных систем, опор кузова, амортизаторов и при больших поперечных разбегах колесных пар, поэтому на отдельных участках, со слабым верхним строением пути, предельная скорость движения электро­возов той или иной серии ниже их конструкционной скорости, оговоренной заводом - изготовителем.

Ограничение по конструкционной скорости.

Обычно предель­но допустимая скорость движения электровоза ограничена проч­ностью коллектора и закрепления обмотки якоря, а лишь в от­дельных случаях — воздействием на путь. Связь между частотой вращения якоря двигателя, диаметром колес электровоза и передаточным числом зубчатой передачи.

Наибольшая допустимая частота вращения якоря двига­теля

НБ-418К6 n мах= 1950 об/мин; при диаметре колеса Dk = 1,25 м и передаточном отношении 4,19 Vконстр = 0,188-1950-1,25/4,19 = 110 км/ч.

Передаточному отношению 2,73 соответствует наибольшая допустимая скорость движения электровоза

При переходе на другие виды тяги, внедрении локомотивов новых серий, изменении технической оснащенности участков желез­ных дорог выполняют тяговые расчеты. Основная задача этих рас­четов — предварительное определение массы поезда, скорости его движения и перегонных времен хода. Определяют количество элек­троэнергии, потребляемой электровозом, и температуру нагрева тяговых двигателей.

Тяговые расчеты выполняют в такой после­довательности:

- условно спрямляют профиль пути участка; предварительно определяют массу состава;

- рассчитывают удельные силы, действующие на поезд при тяге, выбеге и торможении;

- строят графики изменения скорости движения электровоза и потребляемого им тока в зависимости от пройденного расстояния; определяют времена хода поезда по перегонам; проверяют нагрев тяговых двигателей;

в случае превышения допустимой температуры нагрева тяговых двигателей расчетную массу состава снижают, и весь расчет повторяют; в некоторых случаях расчет выполняют на двойную тягу или подталкивание на наиболее тяжелом подъеме;

на основании выполненных расчетов определяют расход элек­троэнергии и устанавливают режим работы устройств электроснаб­жения (тяговых подстанций и контактной сети).

 

Подъем, по которому рассчитывают массу состава, назы­вают расчетным для данного тягового участка.

 

Затяжным называют такой подъем, на котором уста­навливается равномерная скорость движения поезда.