В пусковых резисторах теряется большое количество электроэнергии в период пуска поезда. Так, па восьмиосном электровозе в пусковых резисторах теряется около 25-30 % всей электроэнергии, расходуемой до выхода на безреостатную позицию параллельного соединения тяговых двигателей. На электровозе переменного тока ВЛ80К потери электроэнергии- в силовых трансформаторах, сглаживающих реакторах и другой аппаратуре составляют 360 кВт, или 42,5% общих потерь.

За один пуск электропоезда ЭР1 (ЭР2) в пусковых резисторах теряется около 4,6 кВт-ч электроэнергии. Расчеты и опытные поездки показывают, что с уменьшением времени разгона и снижением скорости движения поезда при выходе на безреостатную позицию сокращаются потери электроэнергии в пусковых резисторах.

В зависимости от длины перегона процент потерь электроэнергии в пусковых резисторах изменяется. Чем меньше расстояние между остановочными пунктами, тем больше эти потери. Последние изменяются также в зависимости от скорости. На низких скоростях и коротких перегонах процент потерь примерно в 3 раза больше, чем при высоких скоростях.

На длинных перегонах (от 6 до 12 км) процент потерь на низких скоростях в 2 раза больше, чем на высоких. Это объясняется тем, что движение поезда на высоких скоростях происходит длительное время на ходовых позициях с полностью выведенными пусковыми резисторами.

Потери электроэнергии в реостатах при разгоне на площадке электропоезда ЭР2

Рис. 9. Потери электроэнергии в реостатах при разгоне на площадке электропоезда ЭР2

Изменение тока I(t) одного моторного вагона и скорости »(/) во время разгона электропоезда ЭР2 на площадке показано на рис. 9. Двойной ток на девятой секунде разгона связан с переключением схемы сбеди-нения тяговых двигателей с последовательного на параллельное соединение. Линия r(t) отражает усредненный характер изменения величины пускового сопротивления. По кривым рис. 9 можно подсчитать потерю электроэнергии в пусковых резисторах Ар(0 в любой момент времени. Время выхода на безреостатную позицию на электропоезде составляет примерно 14,6 с. Потери в пусковых резисторах (Вт-ч)

Суммарный расход электроэнергии складывается из потерь на всех позициях последовательного и параллельного соединения реостатного контроллера. Потери на электропоезде ЭР2 при последовательном соединении 2,45 кВт-ч, при параллельном - 2,17 кВт-ч.

Процент пусковых потерь на электропоездах ЭР22 примерно в 1,7 раза выше, чем на электропоездах ЭР1, ЭР2. Это объясняется тем, что на электропоездах ЭР22 лишь одна группировка тяговых двигателей. Следует заметить, что пусковые потери на электропоездах в практике бывают несколько выше расчетных, так как некоторые машинисты при отправлении поезда с остановочного пункта длительное время задерживают рукоятку контроллера машиниста на маневровом положении, увеличивая время реостатного пуска, что приводит к перерасходу электроэнергии в пусковой период.

Увеличение пускового тока, особенно при большом весе поезда и крутом подъеме, как правило, приводит к уменьшению потерь электроэнергии в резисторах. Однако некоторые машинисты при трогании поезда на спусках разгоняют состав на малых токах или вообще без тока. В этом случае необходимо учитывать, что это приводит к большой потере времени и потребуется в дальнейшем нагонять опоздания, что может привести к перерасходу электроэнергии. В табл. 6 показаны расчеты уменьшения потерь электроэнергии в резисторах в зависимости от пускового тока. Расчеты сделаны на электровозах ВЛ8, ВЛ10. При разных весах поездов увеличение пускового тока брали на 50 А. Из табл. 6 видно, что чем круче подъем и больше ток, тем потери в резисторах уменьшаются. Так, при весе поезда 3200 тс

Таблица б

Увеличение пускового тока, Л

<3

о

с

о

о

?3 I-

Уменьшение

потерь

(в кВт ч) на

уклонах, %„

-I

0

1

3

5

6

7

С 350 до 40С

2500

1,9

2,8

3.7

7,0

12,6

19,0

31,5

3200

3,0

4.0

5,5

12,0

35,1

74,9

-

40*<0

3,9

5,9

9.3

26,2

-

-

-

5000

5,4

8,7

14,5

82,4

-

-

-

? 400 до 50С

2'00

1,7

2.2

2,5

3,4

5.1

6,3

7,9

3200

2,4

2,7

3.4

5,2

9,3

13,1

19,4

4000

3,0

3,9

4,9

9,1

20,6

34,0

76,0

5000

4,1

5,5

7.7

18,3

70,7

-

на подъеме 6%0 с токо'М 400 А вместо 350 А экономия электроэнергии достигает 74,9 кВт-ч.

Применение ослабления возбуждения на электропоездах и электровозах при поездах малого и среднего веса также уменьшает потери электроэнергии в пусковых резисторах.

Па электровозах переменного тока при разгонах возникают потери в трансформаторе и реакторах особенно в таких случаях, когда двигатели работают на малой мощности на 21-й позиции группового контроллера и к н.д. электровоза низкий. Локомотивным бригадам необходимо стремиться пуск осуществлять при больших токах двигателей, тем самым, поднимая кпд. электровоза, скорее выводить на высокие позиции групповой контроллер.

Потери электроэнергии в тяговых двигателях зависят от скорости движения, длины перегона, уставки пускового тока, величины сопротивлений тяговых двигателей, длительности протекания тока. Электрическая энергия, теряемая в тяговых двигателях, характеризуется к.п.д. (г)д). В тяговых характеристиках показывается зависимость к.п.д. от тока нагрузки 1 при различных режимах работы - полном возбуждении и ослабленном возбуждении, при разных скоростях движения (рис. 10).

Во всех случаях потери электроэнергии будут зависеть ог времени протекания тока по двигателю Д?:

Аг=- иц 1-т,)Д/.

Потери мощности в тяговых двигателях делятся на электрические, магнитные и механические:

Д />м = Л Д ^маг Ь Л Рмех.

Электрические потери возникают в меди и увеличиваются пропорционально квадрату тока, магнитные потери - в стали и возрастают с увеличением частоты вращения якоря, т. с, с ростом скорости движения электропоезда. Механические потери зависят от состояния якорных подшипников, наличия в них смазки, правильности установки якоря в буксовых щитах тягового двигателя и других причин, связанных с монтажом и эксплуатацией. Механические потери с увеличением скорости возрастают. Следовательно, первые достигают больших величин при разгоне, вторые-при езде в тяговом режиме на высоких скоростях. Существуют также добавочные потери в проводниках обмотки якоря и металлических бандажах, в полюсных наконечниках и др.

Характеристика тягового двигателя УРТ-110Б электропоезда ЭР2, приведенная к ободу колеса

Рис. 10. Характеристика тягового двигателя УРТ-110Б электропоезда ЭР2, приведенная к ободу колеса

Во время ведения поезда машинист, выбирая положение рукоятки контроллера, должен учитывать электрические потери в тяговых двигателях Например, па последовательном соединении они несколько меньше вследствие того, что такое соединение тяговых двигателей при ослабленном возбуждении уменьшает сопротивление обмоток, и к.п.д. двигателей повышается до 0,782. Электрические потери также изменяются в зависимости от степени нагрева тяговых двигателей, так как при нагреве изменяется их сопротивление.

При параллельном соединении тяговых двигателей с повышением скорости растут мощности двигателей и потери в них, но мощность растет быстрее, чем потери, и это приводит к повышению к.п.д. до 0,847. На ослабленном возбуждении параллельного соединения мощность потерь в двигателе снижается, и к.п.д. двигателя возрастает до 0,868.

В электровозах переменного тока ВЛ80' потери в тяговых двигателях и зубчатой передаче составляют 486 кВт, или 57,5 % общих потерь на электровозе. В связи с этим ставится вопрос об отключении части тяговых двигателей на мощных локомотивах при движении с легкими поездами. Ученые совместно с ответственными работниками локомотивного главка подсчитали потери в тяговых двигателях ТЛ-2К1 и НБ-418К.6 электровозов ВЛ10 и ВЛ80Т. Электромеханические характеристики электродвигателя ТЛ-2К1 показаны на рис. 11. Для расчета брали потери, которые имели различия при работе электровоза на четырех и восьми тяговых двигателях, т. е. потери в меди обмоток, пропор-

Рис. 11. Электромеханические характеристики электродвигателя ТЛ-2К.1 при напряжении ({/д=1500 В)

цнональные квадрату тока, и потери в стали магпито-провода, пронорциоиальпые квадрату магнитного потока. Результаты расчетов сведены в табл. 7 (в числителе для электровозов ВЛ10, в знаменателе для электровозов ВЛ80Т).

Так как тяговое усилие пропорционально току якоря и магнитному потоку, то при увеличении якорного тока повышение силы тяги в 2 раза произойдет при сохранении магнитного потока. Отсюда при работе электровоза на четырех двигателях, очевидно, потери в обмотках возрастут в 4 раза, а потери в стали будут такими же, как при работе восьми двигателей. Как видно из табл. 7, на электровозах ВЛ10 при скорости 80 км/ч при работе четырех двигателей потери уменьшаются на

9,5 кВт-ч, а для электровозов ВЛ80Т при такой же скорости суммарные потери уменьшатся на 3,5 кВт-ч Расчеты показывают, что при более низких скоростях потери не уменьшаются. Однако машинисты в своей практической работе подметили, что при вождении легковесных поездов избыточная мощность приводит к перерасходу электроэнергии, а поэтому в таких случаях они стараются отключать часть тяговых двигателей или даже целую секцию. Омский институт железнодорожного транспорта провел исследования на электровозах ВЛ8, В Л10 постоянного тока и сделал заключение, что более половины поездов при установившемся движении (исключая разгон) не требуют полной мощности локомотива, и предложил специальную схему отключения тяговых двигателей. Электровозы, оборудованные такой схемой, потребляют электроэнергии на 1,5-2,5 % меньше, а на электровозах переменного тока экономия достигает до 4 %.

На электропоездах, когда движение но перегону ограничено низкой скоростью, машинист может выдерживать ее при различных режимах работы тяговых двигателей, так как сила тяги в этих условиях значительно больше, чем сопротивление движению. В этом случае к.п.д. двигателей очень низкий и электроэнергия, забираемая из сети, теряется в двигателе и передаче. Потери эти можно уменьшить, если отключить часть двигателей с тем, чтобы оставшиеся работали при токах нагрузки, соответствующих максимальным значениям к.п.д. Учитывая, что в настоящее время в пригородном движении вводятся двенадцативагонные поезда, при наличии шестимоторных вагонов в период, когда поезда ходят малонаселенными, отключение одного или двух моторных вагонов даст дополнительную экономию электроэнергии.

При отключении части тяговых двигателей и движении поезда с равномерной скоростью сопротивление движению поезда практически не зависит от числа работающих двигателей, а потребление электроэнергии при отключенной части моторных вагонов будет меньше из-за сокращения потерь в двигателях. В тех случаях, когда локомотивная бригада при ведении поезда в режиме использует длительный «выбег» (т. с. фаза установившегося движения отсутствует, а фаза разгона осуществляется при токе, дающем высокое значение к.п.д. двигателя), отключение части моторных вагонов такого эффекта не дает, а иногда может приводить и к перерасходу электроэнергии. Таким образом, отключение части тяговых двигателей приносит экономию электроэнергии, особенно в режимах усредненных скоростей движения. Очевидно, есть необходимость подумать о дистанционном управлении отключения тяговых двигателей моторных вагонов.

Влияние регулировки аппаратуры на режим пуска электропоезда и электровоза | Экономия электроэнергии на электро-подвижном составе | Выбор наивыгоднейшего режима ведения поезда, применение метода усредненных скоростей движения

Рекомендуемый контент: