close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

1069 Выпускные квалификационные работы ОмГУПС-2016

код для вставкиСкачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
(ОмГУПС(ОМИИТ))
Кафедра «Локомотивы»
К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ
Зав. кафедрой «Локомотивы»
_______________ С.М. Овчаренко
“____”
2016 г.
АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННОЙ НАПРЯЖЁННОСТИ ТЯГОВЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
Пояснительная записка к дипломному проекту
ИНМВ.140372.000ПЗ
СОГЛАСОВАНО:
Консультант по экономикедоцент кафедры «Экономика транспорта, логистика
и управление качеством»
______________ Р.С. Саттаров
«___»
2016 г.
Студент гр. ЛТ-00689
______________ Е. Г. Полевечко.
«___»
2016 г.
Консультант по безопасности
и экологичности проектазаведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности
и экологии», доцент
_____________ Ю. Н. Хмельницкий
«___»
Руководитель-
2016 г.
доцент кафедры «Локомотивы»
____________ В. В. Молчанов
« ___»
Нормоконтрольдоцент кафедры «Локомотивы»
______________ В. К. Фоменко
«___»
2016 г.
Омск 2016
2016 г.
ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Факультет Заочный
Кафедра «Локомотивы»
Специальность 190301 – «Локомотивы»
УТВЕРЖДАЮ:
Заведующий кафедрой «Локомотивы»
_______ С. М. Овчаренко
«____»_________2016 г.
ЗАДАНИЕ
к дипломному проекту студента
ПОЛЕВЕЧКО ЕФИМА ГЕННАДЬЕВИЧА
1. Тема проекта: «Анализ коммутационной напряженности тяговых электродвигателей локомотивов» утверждена приказом по университету от «26»
февраля 2016 г. № 372/с.
2. Срок сдачи студентом законченного проекта: «20» мая 2016 г.
3. Исходные данные к проекту:
3.1. Тип тепловоза - грузовой;
3.2. Осевая формула 30-30;
3.3. Эффективная мощность дизеля – 1800 кВт;
3.4. Нагрузка на ось – 180 кН;
3.5. Конструкционная скорость – 130 км/ч;
3.6. Диаметр ведущего колеса – 1,05 м.
4. Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих
разработке вопросов):
4.1. Расчет электрической передачи грузового тепловоза
4.1.1. Определение основных параметров ЭП тепловоза
4.1.2. Построение регулировочных характеристик ЭП
4.1.3. Построение тяговой характеристики тепловоза
4.1.4. Определение основных параметров зубчатой передачи
4.1.5. Силовая электрическая схема тепловоза
4.1.6. Определение основных размеров двигателя
4.1.7. Расчет магнитной цепи двигателя
4.1.8. Определение коэффициента полезного действия ТЭД
4.1.9. Построение основных характеристик ТЭД
4.2. Анализ коммутационной напряженности тяговых электродвигателей
локомотивов
4.2.1. Влияние расположения двигателей на их надежность
4.2.2. Влияние геометрии магнитной цепи дополнительных полюсов на
качество коммутации
4.2.3. Технология наладки коммутации ТЭД
4.2.4. Методика корректировки зазоров под дополнительными полюсами
4.3. Расчет экономической эффективности от внедрения системы управления электропередачей тепловоза
4.4. Обоснование и расчет электрического освещения участка по ремонту
тяговых электродвигателей
5. Перечень графического материала:
5.1. Внешняя характеристика тягового генератора
5.2. Регулировочные характеристики ЭП
5.3. Тяговая характеристика тепловоза с электропередачей
5.4. Эскиз магнитной цепи ТЭД
5.5. Электромеханические характеристики ТЭД
5.6. Зависимость уровня искрения от скорости
5.7. Усеченный квадрант геометрии ТЭД
5.8. U-образные кривые
5.9. Гистограммы разброса первого и второго воздушного зазора
5.10. Гистограммы разброса высоты ДП
5.11. Зависимость уровня искрения от вибрации
6. Консультанты по проекту
Раздел
Консультант
Подпись, дата
задание
задание
выдал
принял
Основной раздел
В. В. Молчанов
Специальный раздел
В. В. Молчанов
Экономика
Р. С. Саттаров
Безопасность
и
Ю. Н. Хмельницкий
экологичность
Руководитель проекта ___________ Молчанов В. В.
7. Календарный план
Наименование разделов дипломного проСрок
Процент
№
екта
выполнения выполнения
1
2
Расчет электрической передачи грузового
тепловоза
Анализ коммутационной напряженности
тяговых электродвигателей локомотивов
20.03.2016
20
30.04.2016
70
10.05.2016
80
16.05.2016
90
20.05.2016
100
Расчет экономической эффективности от
3
внедрения системы управления электропередачей тепловоза
Обоснование и расчет электрического
4
освещения участка по ремонту якорей тяговых электродвигателей
5
Оформление пояснительной записки и
графического материала
8. Дата выдачи задания «20» февраля 2016г.
Руководитель проекта ___________ Молчанов В. В.
Задание принял к исполнению ___________ Полевечко Е. Г.
УДК 629.424.3:621.436
РЕФЕРАТ
Дипломный проект содержит 137 страниц, 20 рисунков, 23 таблицы,
20 источников, одно приложение, 11листов графического материала.
Электрическая передача, тепловоз, характеристики, тяговый двигатель,
коммутация, электровоз, отказы, экономическая эффективность.
Объектом исследования является коммутация электродвигателей локомотивов.
Цель работы – рассчитать электрическую передачу для грузового тепловоза, определить основные ее параметры, разработать силовую электрическую
схему, рассчитать тяговый электродвигатель тепловоза, провести анализ ко ммутационной напряженности электродвигателей ТЛ – 2К1.
При выполнении работы использовались статистические, аналитические
и графические методы обработки информации.
Выявлено влияние расположения электродвигателей на их надежность,
влияние геометрии магнитной цепи дополнительных полюсов на качество ко ммутации, приведена методика корректировки зазоров под дополнительными
полюсами. Рассчитана экономическая эффективность от внедрения УСТА, рассчитано электрическое освещение участка по ремонту якорей тяговых электродвигателей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………………….....
8
1. Расчет электрической передачи грузового тепловоза…………….....
10
1.1. Определение основных параметров электрической передачи
тепловоза………………………………………………………………………...
10
1.2.Расчет регулировочных характеристик электропередачи…….
12
1.3. Расчет тяговой характеристики тепловоза…………………….
18
1.4. Определение основных параметров зубчатой передачи……..
22
1.5. Силовая электрическая схема тепловоза……………..……......
27
1.6. Определение основных размеров двигателя………………......
29
1.7. Расчет магнитной цепи двигателя……………………………..
41
1.8. Определение коэффициента полезного действия ТЭД………
59
1.9. Построение основных характеристик ТЭД……………………
64
2. Анализ коммутационной напряженности тяговых электродвигателей локомотивов………………………………………………………………...
71
2.1. Влияние расположения двигателей на их надежность……….
77
2.2. Влияние геометрии магнитной цепи дополнительных полюсов на качество коммутации…………………………………………………...
82
2.3. Технология наладки коммутации ТЭД ТЛ-2К1……………....
92
2.4. Методика корректировки зазоров под ДП ТЭД ТЛ-2К1……..
97
3. Расчет экономической эффективности от внедрения системы
управления электропередачей тепловоза……………………………………...
100
4. Обоснование и расчет электрического освещения участка по ремонту якорей тяговых электродвигателей………………………….…………
107
Заключение………………...……………………………..........................
123
Библиографический список……………….…………………………….
124
Приложение Демонстрационный материал к дипломному проекту…
126
ВВЕДЕНИЕ
Состояние экономики государства, развитие его социальной сферы во
многом зависят от функционирования железнодорожной транспортной системы. Уровень транспортного обеспечения отраслей общественного хозяйства
Российской Федерации определяется качеством железных дорог и подвижного
состава. Электровозы осуществляют около 70 %, а тепловозы -около 30 % общего объема грузовых и пассажирских перевозок, поэтому их создание и пр оизводство представляет собой важнейшую народно – хозяйственную задачу.
В Российской Федерации железные дороги являются основой транспор тной системы. При протяженности около 7 % длины всех железных дорог мира
они выполняют 35 % мирового грузооборота и 15 %пассажирооборота. Длина
железных дорог России составляет 87,5 тыс. км, или 44%. Объем грузовых перевозок, достигший своего пика в 1988 – 1989 гг, в последующие годы последовательно уменьшался, что было вызвано известными кризисными явлениями
в экономике. Однако в последнее время имеет место рост объемов грузооборота. В обслуживающем наиболее грузонапряженные участки парке электровозов
и тепловозов имеется значительное число локомотивов, выработавших нормативный срок службы.
Техническое обслуживание и ремонт изношенного подвижного состава
требует значительных дополнительных затрат материальных и трудовых ресурсов. Следовательно, в самом ближайшем будущем вопрос закупки локомотивов
встанет со всей остротой.
Требования к конструкции тяговых электрических машин локомотивов
более жесткие, чем к стационарным. Одним из основных условий расчета тяговых электрических машин является сохранение постоянства мощности дизель –
генераторной установки при широком диапазоне изменении внешней нагрузки
локомотива. Существенно важно определение границ гиперболической части
внешней характеристики тягового генератора, т.е. максимального и минимального значений силы электрического тока.
8
В настоящее время на железнодорожном транспорте преимущественно
применяют тяговые двигатели постоянного и пульсирующего тока, подобные
по принципу действия, на серийных тепловозах и электровозах.
Успехи в области полупроводниковой техники создали перспективы
внедрения бесколлекторных асинхронных тяговых двигателей.
Специфические условия работы и требования эксплуатации учитывают
при проектировании тяговых электродвигателей, а к качеству их изготовления
и ремонта предъявляют очень высокие требования. Важнейшие требования,
предъявляемые в эксплуатации к тяговым электродвигателям, высокая надежность, продолжительная безотказная работа в сложных условиях, ремонтопр игодность.
9
1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ГРУЗОВОГО
ТЕПЛОВОЗА
1.1. Определение основных параметров электрической передачи тепловоза
Мощность дизеля, отдаваемая на тягу (эффективная мощность дизеля за
вычетом мощности вспомогательных нужд), кВт,
NД = NЕ - ∆N,
(1.1)
где ∆N = 0,1NЕ - расход мощности на привод вспомогательных механизмов тепловоза, кВт.
Подставляя значение эффективной мощности дизеля, получаем:
NД = 1800 – 0,15  1800 = 1530 кВт.
Электрическая мощность тягового генератора, кВт [2],
РГ = NДГ.П ,
(1.2)
где Г.П – коэффициент полезного действия (КПД) генератора постоянного тока,
принимаем Г.П = 0,94.
Подставляя значения, получаем:
PГ = 1530  0,94 =1354 кВт.
Расчетную силу тяги определяем из условий реализации коэффициента
тяги на расчетном подъеме, кН:
10
FК = РСЦ К
(1.3)
где РСЦ – сцепной вес тепловоза, кН;
 КР – коэффициент тяги на расчетном подъеме, принимаем  КР =0,15.
Сцепной вес, кН,
РСЦ = q0 n ,
(1.4)
где q0 - нагрузка на ось, кН ;
n = 6 - количество ведущих осей.
Подставляя значения в формулу (1.4), получаем:
РСЦ = 180  6 = 1080 кН.
Подставляя известные значения в формулу (1.3), получаем:
FК = 1080  0,15 = 162 кН.
Скорость на расчетном подъеме определяем по формуле, км/ч [2]:
VР = 3,6NДЭП / FКР ,
где ЭП - КПД ЭП, принимаем ЭП = 0,84.
Подставляя известные значения, получаем:
VР = 3,6  1445  0,84 / 162 = 27 км/ч.
11
(1.5)
Мощность, потребляемая каждым двигателем тепловоза, кВт,
РПД = РГ / m ,
(1.6)
где m = 6 - количество тяговых электродвигателей (ТЭД) тепловоза.
Подставляя значения, получаем:
РПД = 1354 / 6 = 225,6 кВт.
Мощность, отдаваемая двигателем на колесную пару тепловоза, кВт,
РД = РПД ТЭД ,
(1.7)
где ТЭД - КПД ТЭД, принимаем ТЭД = 0,9.
Тогда, подставляя значения, получаем:
РД = 225,6  0,9 = 203 кВт.
1.2. Расчёт регулировочных характеристик электропередачи
Рассчитывая новый тепловоз, руководствуемся опытом проектирования
эксплуатируемых и скоростными характеристиками уже созданных тяговых
электродвигателей.
Принимаем максимальное напряжение на зажимах тягового генератора
(ТГ):
UГmax ≤ 1000 В.
12
Выбираем схему для тепловоза с параллельным соединением ТЭД к ТГ с
максимальным напряжением UГmax = 700 В.
Принимаем диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току:
СГ U = UГmax / UГН = 1,6;
(1.8)
СГ I = IГmax / IГmin = 2,
(1.9)
Номинальное напряжение на зажимах ТГ, В,
UГ Н = UГmax / СГ U ,
(1.10)
Подставляя значения, получаем:
UГН = 700 / 1,6 = 437,5 В.
Номинальный ток ТГ, А,
3
IГН = РГ 10 / UГН,
(1.11)
Найдем ток ТГ, который будет равен:
3
IГН = 1353,6  10 / 437,5 = 3093,9 А.
Минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства
мощности, А,
3
IГmin = РГ 10 / UГmax ,
13
(1.12)
максимальный ток IГmax = CГ I IГmin.
(1.13)
Подставляя значения, получаем:
3
IГmin = 1353,6  10 / 700 =1933,7 А,
IГmax = 2 1933,7 = 3867,4 А.
Минимальное напряжение, В [2],
3
UГmin = РГ 10 / IГmax .
(1.14)
Подставляя значения, получаем:
3
UГmin =1353,6 10 / 3867,4 = 350 В.
Внешнюю характеристику ТГ строим по формуле, кВт:
3
IГUГ = РГ10 .
(1.15)
Выразим из формулы (1.15) напряжение ТГ, В,
3
UГ=РГ10 / IГ.
Подставляя несколько промежуточных значений токов, получаем:
1) при IГ = 2000 А –
14
(1.16)
3
UГ = 1353,6 10 / 2000 = 676,8 В;
2) при IГ = 2500 А –
3
UГ=1353,6  10 /2500 =541,4 В;
3) при IГ = 3000 А –
3
UГ = 1353,6  10 /3000 =451,2 В;
4) при IГ = 3500 А 3
UГ = 1353,6  10 / 3500 = 386,7 В.
Результаты расчетов приведены в табл. 1.1.
Т аб лица 1. 1
Расчет внешней характеристики ТГ
Параметры
Результаты расчетов
ТГ
IГ, А
1933,7
2000
2500
3000
3093,9
3500
3867,4
UГ, В
700
676,8
541,2
451,2
437,5
386,7
350
По результатам табл. 1.1 строим внешнюю характеристику ТГ (рис. 1.1),
3
ограниченную гиперболой UГ IГ = РГ 10 и прямыми UГmax и IГmax.
Расчетный коэффициент регулирования ЭП по скорости для пассажирских тепловозов
СV(n) = Vmax/ Vр ,
где Vmax - максимальная (конструкционная) скорость, км/ч.
15
(1.17)
Рис. 1.1. Внешняя характеристика тягового генератора
Подставляя известные значения, получаем:
СV(n) = 130 / 26,9 = 4,83.
Полученный результат меньше 4,9, поэтому используем ослабление возбуждения ТЭД.
Минимальный коэффициент ослабления
min =  = 1,44Сгu2 / C
2
2
V
.
Подставляя значения, получаем:
2 = 1,44  1,63 / 4,832 = 0,25.
16
(1.18)
Т.к.  min  0,5, то применяем две ступени ослабления возбуждения, то есть
вводим промежуточную ступень, коэффициент которой определяется по формуле:
1 =  2
(1.19)
Подставляя найденное значение, получаем:
1 = 0,25 = 0,5.
Для построения регулировочных характеристик ЭП необходимы, км/ч
при полном возбуждении (ПП)
V(ПП) = VР (IГН / IГ)1,5 ;
(1.20)
при первой ступени ослабления возбуждения (ОП1)
V(ОП1) = VР (IГН / IГ )1,5 / 1 ;
(1.21)
при второй ступени ослабления возбуждения (ОП2)
V(ОП2) = (1,2VР /  min )(IГН / IГ)1,5.
(1.22)
Результаты расчетов приведены в табл. 1.2, в которой значения токов и
напряжений ТГ взяты из табл. 1.1.
Скорости переходов определяем по формулам, км/ч [2]:
V1 = VР СГU1,5;
(1.23)
V2 = VР CГU1,5/ 10,5 .
(1.24)
17
Подставляя значения, получаем:
V1 = 26,9  1,61,5 = 54,4 км/ч;
V2 =26,9  1,61,5 / 0,50,5 = 77 км/ч.
Т аб лица 1. 2
Расчет регулировочных характеристик ЭП
Параметры Т Г
IГ, А
UГ, В
Значения скоростей при различных ступенях
ослабления возбуждения VТ , км/ч
ПП
ОП1
ОП2
1933,7
700
54,4
77
130,7
2000
676,8
51,8
73,2
124,2
2500
54,14
37
52,4
88,9
3000
451,2
27,7
39,8
67,7
3093,9
437,5
26,9
38
64,6
3500
386,7
22,4
31,6
53,7
3867,4
350
19,2
27,2
46,2
По результатам табл. 1.2 строим регулировочные характеристики ТГ по
току и напряжению (рис. 1.2).
1.3. Расчёт тяговой характеристики тепловоза
В соответствии с построенными регулировочными характеристиками
производим расчет и построение тяговой характеристики тепловоза, кН:
FК = 3,6NДЭП / V.
18
(1.25)
Рис. 1.2. Регулировочные характеристики ЭП
КПД электропередачи ЭП определяем по скоростной процентной характеристике тепловозного ТЭД и КПД электропередачи [2].
С этой целью для каждого значения скорости тепловоза по регулировочным характеристикам находим соответствующие значения тока генератора IГ.
Пересчет регулировочных характеристик в скоростные процентные производим по формуле:
I% = IГ100 / IГН,
(1.26)
где I% - ток якоря ТГ от тока продолжительного режима IГН, %.
Окончательно КПД ЭП определяем по графику скоростной процентной
характеристики в зависимости от I%.
19
Результаты расчетов приведены в табл. 1.3.
Т аб лица 1. 3
Расчет тяговой характеристики тепловоза
Парамет-
Ступени ослабления возбуждения
ры
ПП (  = 1)
ОП1 (  1 = 0,5)
ОП2 (  2 = 0,25 )
VТ , км/ч
20
40
54,4
54,4
65
IГ, А
3760
2400
1933,7
2460
2160
I%
122
78
63
80
70
63
89
66
63
ЭП, %
80
86,5
87,5
86,5
87
87,5
85
87,5
87,5
FК, кН
207,4
112,1
83,4
82,4
69,4
58,9
57,2
43,2
34,9
77
77
1933,7 2740
105
130
2040 1933,7
По результатам табл. 1.3 строим тяговую характеристику FК = f (V) (рис.
1.3), на график которой наносим:
а) кривую ограничения по сцеплению, рассчитываемую по формуле,
кН:
FКСЦ =РСЦ К ,
(1.27)
где расчетный коэффициент сцепления
 К = 0,118 + ( 5 / (27,5 + V ));
подставляя известные значения, получаем:
при V = 0
FКСЦ = 1080  0,118  5 /(27,5 + 0) = 328,8 кН;
при V =10 км/ч
FКСЦ = 1080  0,118  5 /(27,5 + 10) = 271,4 кН;
20
(1.28)
при V = 20 км/ч
FКСЦ = 1080  0,118  5 /(27,5 + 20) = 241,1 кН;
Рис. 1.3. Тяговая характеристика тепловоза с электропередачей
б) линию ограничения силы тяги по максимальному току ТГ (по условиям
коммутации ТЭД ), соответствующую скорости, км/ч,
VОК = VP (IГН / IГmax )1,5;
подставляя значения, получаем:
21
(1.29)
VОК = 26,9  ( 3093,9 / 3867,4 )1,5 =19,2 км/ч;
в) линию предположительного режима (ограничение по нагреву ТЭД ),
соответствующую FК = FР и V = VР ;
г) линию ограничения тяговой характеристики по конструкционной
скорости V = Vmax.
Тяговой характеристикой называют графическую зависимость касательной силы от скорости при условии постоянства касательной мощности NК =
сonst. На рис. 1.3 построена тяговая характеристика для номинального режима
(максимальной позиции ), и называется предельной [2].
Линии при ступенях ослабления возбуждения ( ПП, ОП1 и ОП2 ) соответствуют режиму работы дизеля с номинальной мощностью и описывается
уравнением ( 1.23 ).
На линии ограничения по сцеплению мощность используется не полностью. Полное использование мощности начинается при V = 16 км/ч.
В зависимости от серии локомотива ограничение по максимальному току
может быть ниже или выше ограничения по сцеплению. На построенной тяговой характеристике ограничение по максимальному току расположена ниже.
1.4. Определение основных параметров зубчатой передачи
Габаритные размеры ТЭД весьма ограничены, поэтому их необходимо связать
с основными параметрами зубчатой передачи. Принимаем опорно-осевую
подвеску ТЭД, при которой каждая движущая ось через зубчатый редуктор
связана со своим отдельным электродвигателем.
Частота вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме работы nH, мин –1
и соответствующая скорость тепловоза VР, км/ч связаны выражением
nH = 5,3  103  iVP / DВК ,
22
(1.30)
где i – передаточное число тягового редуктора;
DВК – диаметр бандажей колесных пар по кругу катания, мм.
Передаточное число тягового редуктора
i = D3 / d3 = Z3 /z3,
(1.31)
где D3 и d3 – диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых
колес;
Z3 и z3 – их число зубьев соответственно.
Диаметр делительной окружности, мм,
D3 = DВК – 2 ( h/ + h// ).
(1.32)
Принимаем h/ = 137 мм, h// = 25 мм, тогда
D3 = 1050 – 2  ( 137 + 25 ) = 726 мм.
Задавшись предварительно i = 2,54, определяем предварительную величину, мм:
d3 = D3 / i.
Получаем
d3 = 726 / 2,54 = 286 мм.
По формуле (1.28) определяем предварительно:
nН = 5,3  103  2,54  26,9 / 1050 = 344,9 мин-1.
Номинальный момент ТЭД определяем по формуле, кНм [3]:
23
(1.33)
МН = FP DBK 10-3 / 2iЗПm ,
(1.34)
где ЗП = 0,985 - КПД тягового редуктора;
m = 6 - количество двигателей в секции.
Подставляя значения, получаем:
МН = 162  1050  10-3 / 2  2,54  0,985  6 = 5,67 кНм.
В зависимости от номинального момента выбираем модуль зацепления
зубчатых колес тягового редуктора m = 11.
Затем уточняем величину передаточного числа:
а) Z3 = D3 / m –
Z3 = 726 / 11 = 66;
б) z3 = d3 / m –
z3 = 286 / 11 = 26;
в) i = Z3 / z3 –
i = 66 / 26 = 2,54.
Следовательно и окончательная частота вращения якоря ТЭД:
nН = 344,9 мин-1.
Централь при обычно применяемой коррекции зацепления ( для большого колеса  К = 0, а для малого  К = + 0,5 ), мм,
Ц = m/2 ( Z3 + z3 ) + 0,5m.
24
(1.35)
Подставляя значения, получаем:
Ц = 11/2 ( 66 + 26 ) + 0,5  11 = 511,5 мм.
Диаметр якоря двигателя, мм,
DЯ = kЯ
3
Р ПД
nH
,
(1.36)
где kЯ - коэффициент Шенфера, принимаем для ТЭД с изоляцией класса F kЯ = 600.
Подставляя известные значения, получаем:
DЯ = 600 
3
225,6
= 520,8 мм.
344,9
Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты под тепловозом обеспечивается, если [3]
DЯ  1,15 Ц.
(1.37)
Проверим
520,8  1,15  511,5,
что удовлетворяет условию.
Из нормализованного ряда диаметров якорей выбираем
DЯ = 493 мм.
Подставляя в формулу (1.28) скорость Vmax = VK, определяем максимальную частоту вращения якоря ТЭД:
25
nmax = 5,3  103  2,54  130 / 1050 = 1666,7 мин-1.
Проверим DЯ по допустимой максимальной окружной скорости якоря:
VЯ max = DЯ nmax / 60  (65  70) м/с.
(1.38)
Подставляя значения, получаем:
VЯmax =  0,493  1666,7 / 60 = 43 м/с.
Найденное значение удовлетворяет условию выше указанному.
Высота ( ширина ) корпуса двигателя, мм,
B = DЯ / (0,58  0,64).
(1.39)
Подставляя значения, получаем:
В = 493 / 0,64 = 770,3 мм.
Расстояние от корпуса двигателя до головки рельса, мм,
а = (DBK / 2 + х) – В /2,
где принимаем х =35 мм.
Подставляя значения, получаем:
а = ( 1050 / 2 + 35 ) – 770,3 / 2 = 174,9 мм.
26
(1.40)
Основные параметры зубчатой передачи приведены в табл.1.4.
Т аб лица 1. 4
Основные параметры зубчатой передачи
i
2,54
Z3
66
z3
26
D3,
d3,
мм
мм
726
286
m
11
Ц,
В,
а,
n,
DЯ,
мм
мм
мм
мин-1
мм
511,5 770,3 174,9 344,9
493
Эскиз опорно – осевой подвески ТЭД приведен на рис.1.4.
Рис. 4.1. Эскиз опорно – осевой подвески ТЭД
1.5. Силовая электрическая схема тепловоза
Для приведения тепловоза в движение необходимо привести реверсивную
рукоятку контроллера в положение "Вперед" или "Назад", включить на пульте
управления автоматический выключатель "Управление тепловозом" и перевести рукоятку контроллера машиниста на I позицию.
На I позиции контроллера включается ряд аппаратов в такой последовательности [3]:
27
1. Катушка электропневматического вентиля реверсора ВРВ получает
питание по цепи: второй контакт контроллера, первый контакт контроллера,
провод 450, автомат "Управление тепловозом", провод 653, клемма пульта
управления 11 / 15, провод 451, контакты УБТ устройства блокировки тормоза, провод 452, клемма 11 / 14, провод 453, контакты электропневматического
клапана автостопа ЭПКА, провод 1106, клемма 13 / 8 пульта управления, провод 1105, контакты реверсивной рукоятки "Вперед", провод454,клемма пульта
управления 12 / 1,провод 455, клемма высоковольтной камеры 3 / 1, провод
457, катушка электропневматического вентиля реверсора ВРВ, провод 459,
клеммы 1 / 1 – 10. Кулачковый вал реверсора поворачивается и замыкает силовые контакты Р в цепи обмоток возбуждения тяговых двигателей и блокировочные контакты "Р – вперед" в цепях управления [4];
2. Катушка реле времени РВ2 получает питание после замыкания блокконтактов реверсора "Р- вперед" по цепи: клемма катушки реверсора ВРВ,
провод 458, блок-контакты реверсора "Р- вперед", провод 467, размыкающие
контакты Рnp9, провод 1107, размыкающие блок-контакты 1КД, провод 468,
размыкающие блок-контакты 2КД, провод 469, размыкающие контакты РУ2,
провод 470, размыкающие контакты Рnp3, провод 471, размыкающие контакты реле заземления Р3, провод 472, блокировка дверей высоковольтной
камеры БОД , провода 473, 504, размыкающие контакты реле РУ4, провода
505, 782, катушка реле РВ2, провода 781, 631, клеммы 1 / 1 – 10. Реле РВ2
включается и замыкает своими замыкающими контактами, которые имеют выдержку времени на размыкание, цепь питания катушек электропневматических
вентилей поездных контактов 1КП – 6КП;
3. Катушки контакторов 1КП – 6КП получают питание через автомат
"Топливный насос", тумблеры аварийной остановки дизеля, клемму 3 / 10 –
11, провод 794, контакты РВ2, провод 685, контакты отключателей электродви28
гателей. Включаясь, контакторы 1КП – 6КП подключают своими силовыми
контактами тяговые электродвигатели к генератору;
4. После включения поездных контакторов замыкаются замыкающие
блок-контакты этих контакторов в цепи параллельно соединенных катушек
контакторов КВ и КГ. Катушки контакторов КВ и КГ получают питание через
контакты реверсивной рукоятки контроллера, через блокировки, входящие в
цепь питания катушки реле времени РВ2, и далее через шесть последовательно
включенных блок-контактов поездных контакторов. Включаясь, контактор КГ
шунтирует замыкающими блок-контактами контакты реле РУ4. Своими силовыми контактами контактор КГ подключает обмотку возбуждения генератора
НН-Н к возбудителю В. Контактор КВ своими силовыми контактами подключает к вспомогательному генератору и батарее обмотку возбуждения синхронного подвозбудителя и размагничивающую обмотку возбудителя. После включения контакторов КВ и КГ система автоматического регулирования возбуждает генератор. Тепловоз трогается [4].
1.6. Определение основных размеров двигателя
1.6.1. Выбор типа и определение числа проводников обмотки якоря
Так как тяговый тепловозный двигатель мощностью до 500 кВт, то применяем петлевую обмотку якоря.
Так как диаметр якоря DЯ = 493 мм, то для ТЭД 2р = 4, где р – число пар
полюсов [3].
Число параллельных ветвей 2а выбираем по току в одной ветви и в зависимости от типа обмотки: при петлевой - 2а = 2р.
Ток параллельной ветви, А,
iА = IДН / 2а ≤ 250,
29
(1.41)
где IДН = IГН / 6 (т.к. параллельная схема соединения ТЭД с ТГ ).
Подставляя известные значения, получаем:
iа = 3093,9 / ( 6  4 ) = 128,9 А.
Число пазов якоря zn в зависимости от его диаметра выбираем по графику
zn = f (DЯ ), поэтому принимаем zn = 50 пазов [3].
Шаг по пазам
Уn = zn / 2p - 0,5.
(1.42)
Подставляя значения, получаем:
Уn = 50 / 4 – 0,5 = 12.
Предварительное количество проводников якоря определяем по его линейной нагрузке А, в зависимости от DЯ ( А = f ( DЯ )):
N = DЯА / ia,
(1.43)
где примем А = 410 А/см.
Подставляя значения, получаем:
N =  49,3  410 / 128,9 = 493.
Количество проводников в пазу выбираем Sn = 10.
Тогда окончательное количество проводников якоря
N = Snzn.
30
(1.44)
Подставляя значения, получаем:
N = 10  50 = 500.
Проверим линейную нагрузку якоря ТЭД по формуле, А/см:
А = (N ia) / (DЯ) ≤ 550.
(1.45)
Подставляя найденные значения, получаем:
А = (500  128,9) / (  49,3) = 416,1 А/см,
что удовлетворяет условию (1.45).
1.6.2 Расчет коллектора
Тяговые двигатели большой мощности обычно имеют одновитковые секции
якорной обмотки (w = 1), поэтому N = 2K [3].
Число коллекторных пластин при w = 1 вычисляем из равенства:
K = N / 2,
(1.46)
и подставляя значение, получаем
К = 500 / 2 = 250.
Найденное число коллекторных пластин К проверяем по допустимому среднему напряжению между ними ( межламельному напряжению ) при максимальном напряжении на зажимах ТЭД, В:
31
екср = 2р  UДmax / K
≤ (15  19),
(1.47)
где UДmax = UГmax = 700 B.
Подставляя известные значения, получаем:
екср = 4  700 / 250 = 11,2 В,
что удовлетворяет условию (1.47).
Предварительно оцениваем диаметр коллектора, мм:
DK = (0,8  0,81)DЯ.
(1.48)
Примем DK = 0,8DЯ и подставляя значение, получаем:
DK = 0,8  493 = 394,4 мм.
Определяем коллекторное деление tK, которое должно быть не менее 4
мм при изоляции между пластинами (0,8  1,0) мм:
tK = DK / K.
(1.49)
Подставляя значения, получаем:
tK =   394,4 / 250 = 4,96 мм.
Полученное значение удовлетворяет условию.
По конструктивным соображениям диаметр коллектора DK не должен
превышать так называемый предельный диаметр DK(ПР), мм:
32
DK(ПР)= D Я - 2 hz – 20,
(1.50)
где hz - высота зубца ( паза ) якоря, мм.
Диаметр коллектора округляем до целых сантиметров, то есть DK=39см.
И проверяем на допустимую окружную скорость, м/с:
VK max = DKnmax / 60 ≤ (40  50).
(1.51)
Подставляя значения, получаем:
VK max =   0,390  1666,7 / 60 = 34 м/с,
что не больше допустимых значений условия (1.51).
Радиальная высота коллекторной пластины, см,
hK = 2,2 4 DK - 1.
(1.52)
Подставляя значения, получаем:
hK = 2,2  4 39 - 1 = 4,5 см.
1.6.3. Выбор числа, размеров щеток и установление рабочей длины
коллектора
Число щеткодержателей при петлевой обмотке всегда должно быть равно
числу параллельных ветвей якорной обмотки ( 2р щ = 2а ). Плотность тока под
щеткой у современных тепловозных ТЭД выбираем в пределах jщ = (11  15)
33
А/см2; принимаем jщ = 13 А/см2. Суммарная площадь соприкосновения щеток
одного щеткодержателя с коллектором, см2 [4],
QЩ = IДН / (рЩ  jЩ).
(1.53)
Подставляя известные значения, получаем:
QЩ = 3093,9 / ( 6  2  13 ) = 19,8 см2.
Ширину щетки ВЩ выбираем такой, чтобы она перекрывала число коллекторных пластин на паз SK. Принимая величину щеточного перекрытия  =
ВЩ / tK = 3, определяем ширину щетки, см, ВЩ =   tK, которая будет равна [4]:
ВЩ = 3  0,496 = 1,49 см.
Общая длина щеток одного щеткодержателя, см,
LЩ = QЩ / ВЩ.
(1.54)
Подставляя найденные значения, получаем:
LЩ = 19,8 / 1,49 = 13,3 см.
Выбираем стандартные размеры щеток: ВЩ = 16 мм, LЩ = 40 мм, hЩ = 50 мм
(ширина, длина и высота соответственно).
Определяем количество щеток в одном щеткодержателе:
nЩ = LЩ / lЩ.
34
(1.55)
Подставляя значения, получаем:
nЩ = 13,3 / 4,0  3.
Полная длина коллектора, мм,
lK = lЩ nЩ + (20  30).
(1.56)
Подставляя значения, получаем:
lK = 40  3 + 20 = 140 мм.
Окончательно:
QЩ = nЩlЩВЩ;
(1.57)
jЩ = iДН / (РЩ QЩ).
(1.58)
Подставляя значения, получаем:
QЩ = 3  4,0  1,6 = 19,2 см2;
jЩ = 3093,9 / (6  2  19,2) = 13,4 А/см2,
что удовлетворяет условию.
1.6.4. Определение размеров паза якоря
Размеры паза hП  вП оказывают большое влияние на степень использования
активного слоя и двигателя в целом.
35
С целью определения сечения проводника якоря задаемся величиной фактора нагрева, являющимся произведением линейной нагрузки на плотность тока в проводнике (А  jЯ). Для тепловозных тяговых электрических машин [4]
(А  jЯ) = (2500  4000) А/см  А/мм2,
отсюда
jЯ = (А  jЯ) / А = (5  7) А/мм2.
(1.59)
Принимаем (А  jЯ) = 2870 А/см  А/мм2, тогда jЯ = 2870 / 410 = 7 А/мм2,
что удовлетворяет условию (1.59).
Площадь сечения проводника обмотки якоря, мм2,
qЯ = ia / jЯ.
(1.60)
Подставляя значения, получаем:
qЯ =128,9 / 7 = 18,4 мм2.
Полученное сечение разделим на два, то есть qЯ / 2 = 9,2 мм2 и округлим
по ГОСТ 434 – 71: qЯ = 9,7 мм2, при в = 6,4 мм, а = 1,45 мм.
Размеры сторон проводника подобраны таким образом, чтобы отношение
высоты паза к ширине hП / вП = 3  5.
Принимаем изоляцию класса нагревостойкости F , допускающую максимальное превышение температуры обмотки якоря над температурой окружающего воздуха 1400С [4].
В этом случае обмотку якоря выполняем из провода 1 (рис. 1.6) марки
ПЭТВСД с эмалеволокнистой витковой изоляцией 2 толщиной 0,1 мм одним
36
слоем в полуперекрышу. Так как активный проводник по высоте разделен на
две параллельные шинки, то указанную изоляцию получает каждая из них. Таким образом толщину витковой изоляции по высоте и ширине получаем:
hИЗ.ВИТ. = 0,1  2  2  4 =1,6 мм;
вИЗ.ВИТ. = 0,1  2  2  5 =2 мм.
Корпусная изоляция 3 зависит от максимального напряжения. Ее выполняем из стеклослюдиновой ленты ЛСФЧ толщиной 0,1 мм. При напряжении
относительно корпуса 700 В (меньше 750 В) наматываем 2,5 слоя изоляции
вполуперекрышу, и в этом случае толщину корпусной изоляции по высоте и
ширине получаем:
hИЗ.КОРП. = 0,1  2,5  2  2 2 = 2 мм;
вИЗ.КОРП. = 0,1  2,5  2  2 = 1 мм.
Покровную изоляцию 4 выполняем из стеклоленты толщиной 0,15 мм
одним слоем вполуперекрышу, и в этом случае толщину изоляции по высоте и
ширине получаем:
hИЗ.ПОКР.= 0,15  2  4 = 1,2 мм;
вИЗ.ПОКР.= 0,15  2  2 =0,6 мм.
Закладываем на дно, между сторонами катушек и под клин миканитовые
прокладки 5 толщиной 0,5 мм, то есть суммарная высота прокладок будет равна
[4]:
hПР = 0,5  3 =1,5 мм.
37
Принимаем место по высоте паза для клина hКЛ = 6 мм. Зазор на укладку
по высоте паза принимаем равным ∆h = 0,15 мм, а по ширине ∆в = 0,2 мм.
Высота паза, мм,
hП=SПhМКП/у+hИЗ.ВИТ.+hИЗ.КОРП .+hПР .+hКЛ+∆h,
(1,61)
где hМ = 6,4 – высота меди (проводника), мм;
КП = 2 – число элементарных проводников, на которое разделен один эффективный проводник;
у = 5 – число коллекторных пластин на паз.
Подставляя значения, получаем:
hП = 46,42 / 5+1,6+2+1,2+1,5+6+0,15=38,05 мм.
Ширина паза, мм,
вП = увМ + вИЗ.ВИТ.+ вИЗ.КОРП.+ вИЗ.ПОКР.+ ∆в,
где вМ = а – ширина меди, мм.
Подставляя значения, получаем:
вП = 5  1,45 + 2 + 1 + 0,6 + 0,2 = 11,05 мм.
Сделаем проверку:
hП/вП = 38,05 / 11,05 =3,44,
что находится в интервале (3  5).
38
(1.62)
Сделаем проверку по формуле (1.48):
DK(ПР)= 493 – 2  38,05 – 20 =396,9 мм,
а DK = 390 мм, следовательно не превышает предельный диаметр, что удовлетворяет условию [4].
Ширина зубца у основания, мм,
вZ2 = ((DЯ –2hZ ) / ZП) – вП.
(1.63)
Подставляя значения, получаем:
вZ2 = ((493 –2  38,05) / 50) –11,05 = 15,14 мм.
Ширина зубца на 1/3 hZ от его основания, мм,
вZ1/3 = ((DЯ - 1,33hZ ) / ZП) – вП.
(1.64)
Подставляя значения, получаем:
вZ1/3 = (493 – 1,33  38,05) / 50) – 11,05 =16,75 мм.
Зубцовые шаги:
а) по внешнему диаметру якоря, мм,
tZ1 = DЯ / ZП;
39
(1.65)
б) по дну паза, мм,
tZ2 = (DЯ – 2hZ ) / ZП;
(1.66)
в) на 1/3 высоты зубца от основания, мм,
tZ1/3 = (DЯ- 1,33hZ ) / ZП.
(1.67)
Подставляя значения, получаем:
tZ1 =   493 / 50 = 30,98 мм;
tZ2 =   (493 – 2  38,05 ) / 50 = 26,19 мм;
tZ1/3 =   (493 – 1,33  38,05 ) / 50 = 27,80 мм.
Результаты расчета приведены в табл. 1.5.
Т аб лица 1. 5
Основные размеры двигателя
DK,
lK,
hK,
вЩ,
lЩ,
hЩ,
QЩ,
мм
мм
мм
мм
мм
мм
см2
390
140
45
16
40
50
19,2
hП,
вП ,
вZ2,
вZ1/3,
tZ1,
tZ2,
tZ1/3,
мм
мм
мм
мм
мм
мм
мм
38,05
11,05
15,14
16,75
30,98
26,19
27,80
40
nЩ
3
На рис. 1.6 изображено сечение паза якоря в масштабе 2,5:1.
Рис. 1.6. Сечение паза якоря
1.7. Расчет магнитной цепи двигателя
Расчет магнитной системы выполняем для определения размеров магнитопровода и параметров катушек главных и дополнительных полюсов.
Магнитная цепь состоит из пяти участков, соединенных последовательно:
сердечника (ярма) якоря, зубцового слоя якоря, воздушных зазоров, сердечников главных полюсов и ярма остова, в каждом из которых магнитную индукцию принимаем постоянной по длине участка.
Магнитный поток одного полюса, Вб,
41
Фо = 60Еа / (NnНр ),
(1.68)
где Е = 0,95UДН - электродвижущая сила (ЭДС) машины в продолжительном
режиме, В.
Определяем ЭДС машины:
Е = 0,95  437,5 = 415,6 В.
Подставляя значения, получаем:
Фо = 60  415,6  2 / ( 500  344,9  2 ) = 0,145 Вб.
Активную длину железа якоря определяем из условия допустимой магнитной индукции ВZ1/3 в самом напряженном участке магнитопровода, которым
является зубцовый слой, м:
lЯ = 2рФо / (ВZ1/3 вZ1/3ZП0,94 ),
(1.69)
где ВZ1/3 - магнитная индукция в сечении зубца на 1/3 высоты паза, Тл;
 = 0,72 - коэффициент полюсного перекрытия.
Магнитная индукция в сечении зубца на 1/3 высоты паза, Тл,
ВZ1/3 = Фо / QZ1/3,
(1.70)
где QZ1/3 - расчетное сечение зубцов для прохождения магнитного потока, м2.
Частота перемагничивания зубца, Гц,
f = pnН / 60.
42
(1.71)
Подставляя значения в формулу (1.71), получаем:
f = 2  344,9 / 60 = 11,5 Гц.
Выбираем по графику зависимости ВZ1/3 = f ( f ) предварительную величину:ВZ1/3 = 2,29 Тл.
Тогда активная длина железа якоря будет равна:
lЯ=4  0,145/(2,29  16,75  10-3 50  0,94  0,72)=0,447 м.
Величина номинального крутящего момента на валу ТЭД , Нм,
МН = 9554РТЭД / nНТЭД,
(1.72)
где ТЭД = 0,9 – КПД тягового двигателя (предварительный).
Подставляя значения, получаем:
МН = 9554  225,6 / 344,9  0,9 = 5624 Нм.
Полученное значение меньше 6800 Нм, поэтому принимаем одностороннюю передачу, а для нее величина lЯ не должна превышать (0,49  0,52)м,
что и получилось [5].
Длину стального пакета якоря lЯ проверяем по формуле:
Вб = Ф0 / (lЯ )≤ 1,0 Тл,
где Вб – индукция в воздушном зазоре, Тл;
43
(1.73)
 - величина полюсного деления, м.
Величина полюсного деления, м,
 = (DЯ) / 2р.
(1.74)
Подставляя значения в (1.74), получаем:
 = (  0,493) / 4= 0,387 м.
И подставляя значения в (1.73), получаем:
Вб = 0,145 / (0,72  0,387  0,447) = 1,16 Тл,
что не удовлетворяет условию, поэтому принимаем Вб = 1 Тл, а активную длину железа якоря выразив из равенства (1.73) и подставляя значения, получаем:
lЯ = 0,145 / (1 0,72  0,387) = 0,52 м.
Полученный результат не больше допускаемой длины lЯ, то есть окончательно принятая длина lЯ = 0,52 м.
1.7.1. Расчёт сечения участков магнитопровода
Сечение воздушного зазора, через который проходит магнитный поток,
м2,
Qб = lЯ.
Подставляя известные значения, получаем:
44
(1.75)
Qб = 0,72  0,387  0,52 = 0,145 м2.
Расчетное сечение зубцов для прохождения магнитного потока,см2,
QZ1/3 = (ZП / 2р)вZ1/3lЯkП,
(1.76)
где kП = 0,97 - коэффициент, учитывающий изоляцию листов пакета якоря из
электротехнической стали Э12.
Подставляя значения, получаем:
QZ1/3=0,72 (50/4) 1,675 52 0,97=760,38 см2 = 0,076 м2.
По формуле (1.70) окончательно определяем магнитную индукцию:
ВZ1/3 = 0,145 / 0,076 = 1,91 Тл,
и она не превышает приведенную на графике ВZ1/3 = f ( f ) величину, то есть является верным результатом.
Сечение сердечника якоря (без учета зубцового слоя), м2,
QЯ = kChЯlЯ,
(1.77)
где kC = 0,97 – коэффициент заполнения сердечника сталью;
hЯ – активная высота сечения сердечника якоря, м:
hЯ = Ф0 / (2ВЯlЯkC),
ВЯ = 1,4 Тл – допустимая индукция в железе якоря.
45
(1.78)
Подставляя значения в (1.78), получаем:
hЯ = 0,145 / (2  1,4  0,52  0,97) = 0,1 м.
Подставляя значения в (1.77), получаем:
QЯ = 0,97  0,1  0,52 = 0,050 м2.
Сечение QЯ загружено половинным значением Ф0, так как магнитный поток полюса в сердечнике якоря разветвляется, замыкаясь на соседние полюса
противоположной полярности.
Активная высота сердечника якоря увеличивается при наличии вентиляционных каналов диаметром dK, которые расположены в nK рядах в шахматном
порядке так, чтобы расстояние между их центрами равнялось (2,5  3,0)dK.
Диаметр каналов принимаем dK = 0,027 м, а число рядов каналов nK=2, тогда количество mK = 24 [5].
Между конструктивной hЯ/ и активной hЯ высотами сечения сердечника
якоря имеется связь, м:
hЯ/= hЯ+ 1/ 2dKnK.
Подставляя значения, получаем:
hЯ/= 0,1+1/2  0,027  2 = 0,127 м.
Окончательно, подставляя величину hЯ/ в (1.77), получаем:
QЯ = 0,97  0,127  0,52 = 0,064 м2.
Внутренний диаметр сердечника якоря, м,
46
(1.79)
DВ = DЯ – 2(hZ + hЯ/).
(1.80)
Подставляя известные значения, получаем:
DВ = 0,493 – 2  (0,03805 + 0,127) = 0,163 м.
Окончательно определяем величину магнитной индукции в сердечнике
якоря, Тл:
ВЯ = Ф0 / (2QЯ) ≤ 1,6.
(1.81)
Подставляя значения, получаем:
ВЯ = 0,145 / (2  0,064) = 1,13 Тл,
что меньше допустимого условия (1.81).
Сечение полюсного сердечника Qm определяем по допустимой индукции
Вm в нем. Примем Вm=1,7 Тл. Длина сердечника главного полюса lm= lЯ, ширину вm определяем по формуле, м [5]:
вm = Ф0 / (lmBm0,95),
(1.82)
где  = 1,15 – коэффициент магнитного рассеивания;
0,95 – коэффициент, учитывающий заполнение сердечника полюса сталью.
Подставляя значения, получаем:
вm = 1,15  0,145 / (0,52  1,7  0,95) = 0,199 м.
47
Окончательная величина сечения полюсного сердечника, м2,
Qm = 0,95вmlm.
(1.83)
Подставляя известные значения, получаем:
Qm = 0,95  0,199  0,52 = 0,098 м2.
Переход сердечника полюса в полюсный наконечник, образующий заплечики, на которые опирается катушка, примем ∆ = 6 мм.
Высоту сердечника полюса hm = 0,2, то есть hm=0,20,387=0,077 м2.
Окончательно hm выявим размещением на сердечнике катушки главного
полюса, когда будут установлены ее размеры [5].
Сечение станины определяем исходя из выбранной величины индукции в
станине ВS. Примем ВS = 1,6 Тл, тогда, м2,
QS = Ф0 / (2ВS).
(1.84)
Подставляя значения, получаем:
QS = 1,15  0,145 / ( 2  1,6 ) = 0,052 м.
Толщина остова у главного полюса, м,
hS/ = 1,1(QS / (lЯ + 0,8));
у дополнительного полюса, м,
48
(1.85)
hS// = 0,9 (QS / (lЯ + 0,8 )).
(1.86)
Подставляя значения, получаем:
hS/ = 1,1  ( 0,052 / ( 0,52 + 0,8  0,387 )) = 0,069 м;
hS// = 0,9  ( 0,052 / ( 0,52 + 0,8  0,387 )) = 0,056 м.
Основные размеры необходимые для построения эскиза магнитной цепи
(рис. 1.7) найдены, а остальные будут определены в следующих расчетах.
Рис. 1.7. Эскиз магнитной цепи ТЭД
49
1.7.2. Определение параметров магнитной системы
Для создания расчетного магнитного потока Фо необходима намагничивающая сила ( н. с.) катушки полюса F, способная провести Фо по всему магнитопроводу. Вначале определяем н. с. каждого участка, а из рис. 1.7, который
выполнен в масштабе, принимаем длины магнитных линий для соответствующих пяти участков. По таблицам намагничивания находим напряженность
магнитного поля Н и, умножая последние на длины соответствующих участков L, определяем магнитные напряжения ( н. с.), А:
Fi = Hi  Li.
(1.87)
Намагничивающая сила воздушного зазора, А,
F = 1/ ok B = 0,8k B,
(1.88)
где В - определена по (1.73) ( принята равной 1 Тл );
 о = 1,25 – магнитная проницаемость воздуха;
 = 0,01  DЯ – величина воздушного зазора, см;
k - коэффициент воздушного зазора, учитывающий увеличение пути
магнитного потока вследствие зубчатого строения якоря,
k = (tZ1 + 10) / ((tZ1 – вn ) + 10 ).
Определяем:
- величину воздушного зазора
 = 0,01  49,3 = 0,493 см;
50
(1.89)
- коэффициент воздушного зазора
k=(30,98 + 10  4,93)/(( 30,98 – 11,05) + 10  4,93)=1,16.
Полную н. с. катушки Fxx, необходимая для проведения Фо при работе
машины без нагрузки, определяем суммированием н. с. всех участков магнитной цепи, А:
Fxx = F + FZ + FЯ + Fm + FS.
(1.90)
При работе двигателя под нагрузкой на магнитный поток оказывает размагничивающее действие реакция якоря, поэтому н. с. полюсной катушки, А,
FB = Fxx + kp Fp.я,
(1.91)
где kp = 0,12 - коэффициент учитывающий долю н. с. реакции якоря, воздействующую на главное поле машины;
Fp.я – полная н. с. реакции якоря, А.
Полная н. с. реакции якоря, А,
Fp.я = NIДН / (8ра).
(1.92)
Номинальный ток двигателя IДН = IГН / 6, то есть
IДН = 3093,9 / 6 = 515,7 А.
Результаты определения длин магнитных линий Li, напряженностей Hi ( в
зависимости от магнитных индукций Вi) и расчетов н. с. Fi, и других приведены в табл. 1.6.
51
Число витков и сечение проводника катушки возбуждения определяем
по току возбуждения, А [5]:
iB = IДН / аm,
(1.93)
где аm = 1 - число параллельных ветвей обмотки возбуждения при IДН меньше (
700  750 ) А.
Т аб лица 1. 6
Расчет намагничивающей силы на номинальном режиме
Параметр
Участок магнитной системы
Воздушный
Зубцовый
Якорь
Полюс
Станина
зазор
слой
Вi, Тл
1
1,91
1,13
1,7
1,6
Hi, А/см
-
235
7,6
70,5
51
Li, см
0,493
3,805
14,7
5,872
31,5
Fi, А
4575
894,2
111,7
414
1606,5
Fxx, А
7601,4
Fp.я, А
8057,8
F в, А
8568,3
Следовательно, ток возбуждения
iB = 515,7 / 1 = 515,7 А.
Число витков катушки главного полюса
ωB = FB / iB.
Подставляя найденные значения, получаем:
52
(1.94)
ωВ = 8568,3 / 515,7 = 17 витков.
Принимаем 1-й ряд катушки главного полюса с 11-ю витками, 2-й ряд –
6-ю витками.
Площадь сечения проводника определяем по допустимой плотности тока
jB = 4 А / мм2, мм2,
qВ = iВ / jВ.
(1.95)
Подставляя значения, получаем:
qВ = 515,7 / 4 =128,93 мм2.
Полученное сечение разделим на четыре, т.е. qВ/4 = 32,23 мм2, и округлим
по ГОСТ 434 – 71: qB/4 = 34,3 мм2,при а = 5,5 мм (а – высота, которая будет
учетверена) и в = 6,4 мм [6].
Намотку катушки главного полюса осуществляем в два ряда плашмя (на
широкую грань) так, чтобы оба вывода были снаружи катушки. Между витками
располагаем миканитовую прокладку толщиной 2 мм. Изоляцию между витками осуществляем с помощью прокладок из асбестовой бумаги толщиной 0,35
мм, высота которых превышает высоту меди на 1 мм, что предупреждает перекрытие между витками. На катушке располагаем покровную изоляцию толщиной 0,15 мм,намотанную в один слой вполуперекрышу.
Размеры проводников и их расположение подобрали таким образом, чтобы расстояние между катушками главных и дополнительных полюсов было
12-15 мм. При расчете размеров катушки учитываем толщину пружинного
фланца, крепящего катушку, и составляет 3 мм, у дополнительных - 2 мм.
Принимаем изоляционный каркас главного полюса толщиной 2 мм. Толщину не магнитных прокладок между сердечниками дополнительных полюсов
и остовом принимаем 3 мм [6].
53
Таким образом, ширину катушки главного полюса (без учета изоляционного каркаса) определяем из выражения, мм:
вК = n  в + (n – 1)  0,35 + 0,15  2  2,
где n = 11 – количество витков в 1-ом ряду катушки.
Подставляя значения, получаем;
вК = 11  6,4  (11-1)  0,35 + 0,15  2  2 =74,5 мм.
Высоту катушки главного полюса определяем из выражения, мм:
hК = 2  (а  4 + 1) + 2 + 3 + 2 + 0,15  2  2;
подставляя значение, получаем:
hК = 2  (5,5  4 + 1) + 2 + 3 + 2 + 0,15  2  2 = 53,6 мм.
Высоту hК получили с учетом изоляционного каркаса и пружинного
фланца [6].
Параметры дополнительного полюса приближенно определяем по величине н.с. FР.Я. Магнитный поток их должен компенсировать реакцию якоря и
создавать коммутирующий поток для компенсации реактивной ЭДС коммутирующих секций якорной обмотки. В результате чего, н.с. дополнительного полюса определяем по формуле, А:
FДП  1,15FР.Я.
54
(1.96)
Подставляя значения, получаем:
FДП = 1,15 8057,8 = 9266,5 А.
Учитывая последовательное соединение дополнительных полюсов с
якорем и между собой, принимаем iДП = IДН, тогда число витков
ωДП = FДП / iДП.
(1.97)
Подставляя значения, получаем:
ωДП = 9266,5 / 515,7 = 18 витков.
Площадь сечения проводника дополнительного полюса, мм2,
qДП = iДП / ∆iДП,
где
∆ iДП
(1.98)
= 4 А/мм2 – плотность тока в проводнике катушки.
Подставляя значения, получаем:
qДП = 515,7 / 4 = 128,93 мм2.
Полученное сечение разделим на три, т.е. qДП / 3 = 42,98 мм2,
и округлим по ГОСТ 434 – 71: qДП / 3 = 46,6 мм2, при в = 10,8 мм (сторона в будет утроена) и а = 4,4 мм.
Намотку витков катушки дополнительного полюса осуществляем на ребро (на узкую грань) [6].
55
Ширину катушки дополнительного полюса, с учетом пружинной рамки
толщиной 2 мм и изоляции сердечника – 3 мм, определяем из выражения, мм:
вКДП/ = 3в + 0,15  2  2 + 2 + 3 + 1;
Подставляя значения, получаем:
вКДП/ = 3  10,8 + 0,15  2  2 + 2 + 3 + 1 = 39 мм.
Действительная ширина катушки, без учета пружинной рамки и изоляции
сердечника,
вКДП = 3  10,8 + 0,15  2  2 + 1 = 34 мм.
Высота катушки дополнительного полюса, мм
hКДП=ωДПа+(ωДП – 1)0,35+22+3+0,1522.
Подставляя значения, получаем:
hКДП = 184,4+(18-1)0,35+22+3+0,1522=92,8 мм.
Длину сердечника по оси машины принимаем равной активной длине
якоря lДП = lЯ. Ширину наконечника дополнительного полюса принимаем вН.ДП =
3,7  tZ1, т.е. вН.ДП = 3,7  30,98 = 114,6 мм. Ширину сердечника дополнительного
полюса принимаем вДП.m= 1,5  30,98 = 46,5 мм.
Воздушный зазор под дополнительным полюсом принимаем  ДП = 2,1  ,
т.е.  ДП = 2,1  4,93 = 10,35 мм.
56
Ширину башмака главного полюса определяем из условия в =    , т.е.
в = 0,72  0,387 = 0,279 м.
Эскиз магнитной цепи представленный на рис. 1.7 получили в результате
найденных параметров, необходимых для построения.
1.7.3 Расчёт сопротивлений обмоток цепей ТЭД
Сопротивление обмотки возбуждения главных полюсов, Ом:
а) при 20 оС
rВ 20о = 2рωВlВ / (57 а m2 qВ),
(1.99)
где lВ - средняя длина витка катушки главного полюса, м,
qB = 4qB / 4 - сечение проводника, мм2;
lВ = 2(вm + lm) + вК;
определяем среднюю длину витка:
lB = 2  (0,199 + 0,52) +   0.0745 = 1,672 м;
сечение проводника
qB = 4  34,3 = 137,2 мм2;
подставляя значения в (1.99), получаем:
rB 20o = 4  17  1,672 / (57  12  137,2) = 0,0145 Ом;
б) при 100 оС
57
(1.100)
rB 100o = 1,34rB 20o;
(1.101)
подставляя значения, получаем:
rB 100o = 1,34  0,0145 = 0,0194 Ом.
Сопротивление обмотки возбуждения дополнительных полюсов, Ом:
а) при 20 оС
rДП 20о = 2рωДПlДП/ / (57  а m2 qДП),
(1.102)
где lДП/ - средняя длина витка катушки дополнительного полюса, м,
lДП/ = 2lДП + (вКДП + вДПm);
(1.103)
qДП = 3qДП / 3 - сечение проводника, мм2;
определяем среднюю длину витка катушки:
lДП/ = 2  0,52 +   (0,034 + 0,0465) = 1,293 м;
определяем сечение проводника:
qДП = 3  46,6 = 139,8 мм2;
подставляя значения в (1.100), получаем:
rДП 20о = 4  18  1,293 / ( 57  12  139,8 ) = 0,0117 Ом;
б) при 100 оС
rДП 100о = 1,34rДП 20о;
58
(1.104)
подставляя значения, получаем:
rДП 100о = 1,34  0,0117 = 0,0157 Ом.
Сопротивление якорной обмотки, Ом,
rЯ = LЯ / 57qЯ(2а)2,
(1.105)
где qЯ = 2qЯ / 2 = 19,4 мм2 – сечение проводника;
LЯ = NlСР – длина всей обмотки якоря, м;
lСР = lЯ + 1,3 - средняя длина одного проводника, включая лобовые части,
м.
Определяем среднею длину одного проводника:
lСР = 0,52 + 1,3  0,387 = 1,0231 м.
Тогда длина всей обмотки якоря
LЯ = 500  1,0231 = 511,55 м.
Следовательно, подставляя в исходную формулу (1.105) значения, получаем:
rЯ = 511,55 / (57  19,4  42) = 0,0289 Ом.
1.8. Определение коэффициента полезного действия ТЭД
КПД электродвигателя
59
ТЭД = 1 -  ∆P /(UДН  IДН),
(1.106)
где  ∆Р - сумма потерь в электродвигателе, Вт.
Электрические потери (в меди ), Вт,
∆РМ
= IДН2  (rЯ + rB + rДП).
(1.107)
Подставляя значения, получаем:
∆РМ
=515,72(0,0289+0,0194+0,0157)=17020,575 Вт.
Переходные потери в контакте между щетками и коллектором, Вт,
∆ Рпер
где
∆ UЩ
= ∆UЩIДН,
(1.108)
= 2В - падение напряжения под щетками для обеих полярностей.
Подставляя известные значения, получаем [6]:
∆ Рпер
= 2  515,7 = 1031,4 Вт.
Потери в стали, Вт,
∆ Р ст =
3(∆pЯGA + ∆pZGZ ),
(1.109)
где ∆рЯ и ∆рZ - соответственно удельные потери в стали сердечника и зубцов
якоря, В/кг:
∆РЯ
= [4,4f / 100 + 5,6(f / 100)2]ВЯ2;
60
(1.110)
∆РZ
= [4,4f / 100 + 5,6(f / 100)2]ВZ21/3;
(1.111)
GЯ и GZ – массы соответственно сердечника и зубцов якоря, кг:
GЯ = ([(DЯ-2hZ)2-DB2-mKdK2] / 4)lЯkЯ7,810-3;
(1.112)
GZ = ZПhZвZср lЯkП7,8  10-3.
(1.113)
Подставляя значения, получаем удельные потери:
2
)1,132=0,741 Вт/кг;
∆ р Я=(4,411,5/100+5,6(11,5/100)
2
∆ р Z=(4,411,5/100+5,6(11,5/100)
)1,912=2,116 Вт/кг.
Средняя ширина зубца вZср = (tZ1 – вП + вZ2) / 2, то есть
вZср =(30,98–11,05+15,14)/2=17,54 мм (1,754 см).
Определяем массы:
GЯ=((49,3-23,805)2-16,32-242,72)/4520,977,810-3=400,9 кг;
GZ = 503,8051,754520,977,810-3=131,3 кг.
Подставляя найденные значения в (1.109), получаем:
∆ Рст=3(0,741400,9+2,116131,3)=1724,693
61
Вт.
Добавочные потери ∆Рдоб определяем в долях потерь в стали в зависимости от тока двигателя. Так как IД/IДН = 1, то ∆Рдоб /∆Рст= 0,3, значит ∆Рдоб = 0,3 
1724,693 = 517,408 Вт.
Механические потери, Вт,
∆ Рмех
= ∆Ртр.щ + ∆Рподш,
(1.114)
где ∆Ртр.щ - потери на трение щеток о коллектор, Вт,
∆ Ртр.щ
= 0,92QЩVK;
(1.115)
QЩ = 4  19,2 10-4 = 0,00768 м2 - суммарная площадь соприкосновения
щеток с коллектором;
VK =   0,390  344,9 / 60 = 7,04 м/с – окружная скорость коллектора
(определена по формуле (1.49));
∆ Р подш
– потери на трение в подшипниках, Вт,
∆ Рподш
= 0,002UДIД.
(1.116)
Подставляя значения в (1.115), получаем:
∆ Ртр.щ
= 0,92  0,00768  7,04 = 0,050 Вт.
Подставляя значения в (1.116) номинального режима работы ТЭД , получаем:
∆ Р подш
= 0,002  437,5  515,7 = 451,238 Вт.
Таким образом механические потери [6]
62
∆ Рмех
= 0,050 + 451,238 = 451,288 Вт.
Сумма потерь в ТЭД , Вт,
 ∆Р = ∆Рм + ∆Рпер + ∆Рст + ∆Рдоб + ∆Рмех.
(1.117)
Подставляя значения, получаем:
 ∆Р=17020,575+1031,4+1724,693+517,408+451,288=20745,364 Вт.
Мощность, получаемая ТЭД от ТГ, Вт,
Рпд = UДНIДН.
(1.118)
Подставляя значения, получаем:
РПД = 473,5  515,7 = 225618,75 Вт.
Мощность на валу ТЭД, Вт
РД = РПД -  ∆Р.
Подставляя значения, получаем:
РД = 225618,75 – 20745,364 = 204873,386 Вт.
Подставляя значения в исходную формулу (1.104), получаем:
ТЭД = 1 – 20745,364 / 225618,75 = 0,908
63
(1.119)
1.9. Построение основных характеристик ТЭД
1.9.1. Характеристики намагничивания и нагрузочная
Магнитную характеристику (характеристика холостого хода) строим для
нескольких значений магнитного потока: 0,5Фо; 0,8Фо; Фо; 1,15Фо. При этом
определяем величину н.с., необходимая для проведения данного потока по
магнитопроводу. Сечения участков магнитопровода и их длины берем из подраздела 1.7.
Результаты расчетов приведены в табл. 1.6.
При Фо = 0,145 Вб величина н.с. FВ = 1,12  7601,4 = 8513,6 А, значит iВ
= 8513,6 / 17 = 500,8 А, что меньше результата iВ = 515,7 А, а это недопустимо.
Необходимо увеличить параметры магнитной системы, к которым относятся
ВЯ, Вm и ВS, и изменение которых приведет к изменению напряженностей, а
следовательно н.с. Увеличение ВЯ на номинальном режиме приведет к тому,
что она будет больше индукции ВЯ в режиме 1,15 Фо.
Поэтому допускаем увеличение и принимаем индукцию ВS =1,62 Тл (
вместо 1,6 Тл), тогда НS = 56 А/см и FS =56  31,5 = 1764.
Все измененные значения при Фо приведены в табл. 1.7.
По результатам табл. 1.6 строим характеристику холостого хода (рис.
1.8, кривая 1).
Построение нагрузочной характеристики производим, используя характеристик холостого хода [7].
Доля н. с. реакции якоря, А,
FРЯ/ = kPFРЯ,
(1.120)
где kР - коэффициент размагничивания, который находим по графику kР = f
( FР Я / FВ ).
64
Н. с., необходимая при нагрузке, А,
FB = Fхх + FР Я/.
(1.121)
Так как IД = iBаm, и аm = 1, то IД = iB ( табл. 1.6 ).
Рис. 1.8. Магнитная и нагрузочная характеристики тягового двигателя
65
Результаты расчетов сведены в табл. 1.7.
По результатам табл. 1.7 строим нагрузочную характеристику (рис. 1.8,
кривая 2 ).
Нагрузочная характеристика - это зависимость магнитного потока Фо от
н. с. FВ.
Ток в обмотке якоря образует свое магнитное поле. Взаимодействие потока якоря с потоком главных полюсов называется " реакцией якоря ".
Для двигателя последовательного возбуждения каждой величине магнитного потока соответствует совершенно определенная величина реакции якоря.
Т аб лица 1. 7
Расчет нагрузочной характеристики
Ф,
Fхх,
ВZ1/3,
IД,
FРЯ,
Вб
А
Тл
А
А
2478
0,95
163,3
4352,7
1,53
7758,9
13818,3
0,5Фо=
0,0725
0,8Фо=
0,116
Фо =
0,145
1,15Фо=
0,1668
FРЯ/,
FB,
А
A
FРЯ/FB
kP
2551,6
0,96
0,066
168,4
2646,4
286,8
4481,3
0,92
0,12
537,8
4890,5
1,91
511,2
7987,5
0,89
0,153
1222,1
8981
2,19
910,4
14225
0,87
0,175
2489,4
16307,7
1.9.2. Построение электромеханических характеристик ТЭД
К электромеханическим характеристикам относятся: частота вращения
якоря, вращающий момент и КПД в зависимости от тока двигателя.
66
Характеристику частоты вращения nД = f ( IД ) строим для полного возбуждения и для всех ступеней ослабления возбуждения, мин-1,
n = (UД – IЯR ) / (CЕФ),
(1.122)
где UД - напряжение на двигателе, В;
IЯ - ток двигателя, А;
R = rЯ + rДП +  rГП - суммарное сопротивление цепей двигателя, Ом;
СЕ = NP / (60a) - постоянная машины;
Ф - магнитный поток, Вб.
Постоянная машины С Е = 500  2 / (60  2) = 8,333.
Характеристику КПД рассчитываем как в подразделе 1.8.
Характеристику вращающего момента рассчитываем по формуле (1.70) (
подставляя различные значения частоты вращения n и КПД ТЭД).
Результаты расчетов приведены в табл. 1.8.
По результатам табл. 1.8 строим электромеханические характеристики
тепловозного тягового двигателя (рис. 1.9).
Электромеханические характеристики, их еще называют рабочими, выражают зависимости М = f(I), n = f(I) при определенном значении напряжения или при определенной заданной U = f(I). То есть это характеристики, которые связывают основные механические координаты с электрическими. К рабочим характеристикам также относится и зависимость  = f(I), определяющая
экономичность двигателя.
Исходными данными для расчета рабочих характеристик являются
нагрузочные характеристики [7].
На рис. 1.9 построены электромеханические характеристики по ступеням ослабления возбуждения.
67
Рис. 1.9. Электромеханические характеристики ТЭД
68
Т аб лица 1. 6
1. Воздушный
Магнитный поток
Q,м2
Площадь
l,см
Участок
Длина
Расчет характеристики намагничивания
0,5 Фо = 0,0725 Вб
В
Н
0,8  Фо = 0,116 Вб
F
В
2287,5
0,8
Н
Фо = 0,145 Вб
F
В
3660
1
Н
1,15Фо = 0,1668 Вб
F
В
4575
1,15
Н
5261,
0,493
0,145
0,5
3,805
0,076
0,95
5,2
19,8
1,53
32,5
123,7
1,91
235
894,2
2,19
712
3. Якорь
14,7
0,064
0,57
3
44,1
0,91
4,8
70,6
1,13
7,6
111,7
1,3
12,8
4. Полюс
5,872
0,098
0,85
4,4
25,8
1,36
13
76,3
1,7
70,5
414
1,96
245
5. Станина
31,5
0,052
0,8
3,2
100,8
1,28
13,4
422,1
1,62
56
1764
1,84
134
зазор
2. Зубцовый
слой
Суммарная н.с. Fхх , А
3
2478
4352,7
7758,9
13818,3
Расчет. величина FВ=1,12Fхх , А
2775,4
4875
8690
15476,5
Ток возбуждения iВ = FВ / ωГП , А
163,3
286,8
511,2
910,4
69
F
2709,
2
188,2
1438,
5
4221
Т аб лица 1. 8
Расчет электромеханических характеристик
Ток двигателя IД , А
IДmax = 644,6
IДН = 515,7
IДmin = 322,3
Напряжение ТЭД, UД , В
UДmin = 350
UДН = 437,5
UДmax = 700
Ослабление возбуждения 
 =1
 1 = 0,5
 2 = 0,25
 =1
 1 = 0,5
 2 = 0,25
 =1
 1 = 0,5
 2 = 0,25
iB =   IД , А
644,6
322,3
161,2
515,7
257,9
128,9
322,3
161,2
80,6
10958,2
5479,1
2740,4
8766,9
4384,3
2191,3
5479,1
2740,4
1370,2
0,153
0,123
0,075
0,144
0,107
0,062
0,123
0,072
0,041
СЕ  Ф
1,275
1,025
0,625
1,2
0,892
0,517
1,025
0,625
0,342
R = rЯ + rДП +   rГП, Ом
n, мин 1
0,064
0,0543
0,0495
0,064
0,0543
0,0495
0,064
0,0543
0,0495
242,15
307,32
508,95
337,08
459,08
796,85
662,8
1092
2000,13
∆РМ, кВт
26,593
22,562
20,568
17,021
14,441
13,164
6,648
5,641
5,142
∆РПЕР , кВт
1,289
1,289
1,289
1,031
1,031
1,031
0,645
0,645
0,645
∆РДОБ , кВт
0,429
0,360
0,241
0,499
0,394
0,254
0,614
0,434
0,297
∆РСТ , кВт
1,301
1,091
0,731
1,664
1,313
0,847
2,668
1,886
1,290
∆РМЕХ, кВт
0,451
0,451
0,451
0,451
0,451
0,451
0,451
0,451
0,452
∆Р, кВт
30,063
25,753
23,280
20,666
17,630
15,747
11,026
9,057
7,826
Т ЭД = 1 ∆Р / РТ ЭД
0,867
0,886
0,897
0,908
0,922
0,930
0,951
0,960
0,965
М = 9554  РТ ЭД / n  Т ЭД , Нм
7717,2
6213,9
3798,8
5806
4328,8
2515,5
3092,6
1894,8
1039,9
FB = iB  ωB, Aвит.
Ф, Вб
70
2. АНАЛИЗ КОММУТАЦИОННОЙ НАПРЯЖЁННОСТИ ТЯГОВЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЛОКОМОТИВОВ
По существующим требованиям ГОСТа промышленность, а также ремонтные предприятия ДРТПС поставляют тяговые двигатели, у которых уровень искрения не должен превышать 1 1/2 балла. До сих пор его оценивают визуально, т.
е. субъективно, что не может гарантировать качество двигателей по этому показателю.
Поэтому на электровозе оказываются тяговые двигатели различного кач ества по коммутации. Кроме того, они размещены без соблюдения определенного
порядка, что оказывается немаловажным обстоятельством [9].
На надежность двигателей в условиях эксплуатации влияют разнообразные
факторы. В связи с этим выбор оптимального режима вождения поездов по ко нкретным тяговым плечам оказывается непростым. В какой-то мере помогают технологические карты. Их разрабатывают обычно на основании опыта передовых
машинистов с учетом критериев наименьшего расхода электроэнергии, выполнения перегонного времени хода, условий безопасного движения и т.д. Не учитывается лишь фактор коммутационной напряженности на конкретных участках, хотя
он существенно влияет на надежность двигателей.
На практике коммутационную напряженность можно определить двумя
способами: косвенным и непосредственным контролем уровня искрения на коллекторе в условиях эксплуатации. Косвенный способ заключается в установлении
участков, на которых наблюдают максимум отключений защитной аппаратуры.
Зачастую это следствие повышенной коммутационной напряженности, так как
после длительного движения с высоким уровнем искрения и его всплесками в переходных режимах возможно появление круговых огней, которые вызывают о тключения защиты.
Как определить такие точки, участки на конкретном тяговом плече? В пунктах оборота локомотивов необходимо завести журнал, в котором каждому локомотиву отведено 2 – 3 страницы. Машинист заносит следующие данные: место,
71
где произошло отключение, режим, скорость в этот момент, условия сцепления,
массу поезда, время суток и другие особенности, которые он запомнил и считает
относящимися к отключению. Подобные сведения машинисты дадут лишь в том
случае, если за них не накажут, что, к сожалению, кое-где практикуется, а используют для выявления истинных причин отказов.
Ежемесячный или квартальный анализ статистических данных важен для
установления фактических причин отключения защиты и выработки эффективных мер их предупреждения. При этом участвует весь коллектив эксплуатационников, используется коллективный разум. В итоге определяются самые напр яженные участки с частичными отказами, вызванные длительным движением при
высоком уровне искрения. Возможно их совпадение с участками наихудшего с остояния верхнего строения пути (волновой износ, вход в кривую и т. д.), проявление климатических воздействий и др.
Таким образом, косвенным способом получить представление о коммутационной напряженности тяговых двигателей на тяговых плечах, где вероятность
возникновения отказов выше или ниже, имеет своеобразную качественную оценку. Чтобы получить количественную оценку, необходима специальная аппаратура.
Вторым способом оценки коммутационной напряженности длительное вр емя занимается кафедра электрических машин ОмИИТа. Методика испытаний в
условиях обычной поездной работы электровоза разработана сотрудниками института еще в конце 50-х годов и успешно применяется до сих пор. Для контроля
за уровнем искрения щеток первоначально использовали фотоиндикатор. Сейчас
на смену ему пришли более совершенные приборы, в том числе и ПКК-2М [9].
Рассмотрим подробнее зависимость уровня искрения от скорости движения,
для чего воспользуемся осциллограммой, представленной на рис. 2.1.
72
А
V
Рис. 2.1. Зависимость уровня искрения от скорости
Она свидетельствует о возрастающем уровне искрения от перекоммутации
(Апк с ростом скорости при следовании в режиме полного поля на параллельном
соединении тяговых двигателей. На графике заметно снижение уровня искрения
на 15 – 20% при одной и той же скорости на ОП1. Существует оно и на второй
ступени ослабления возбуждения.
73
Во многих исследованиях отмечается, что постановка любой ступени
ослабления сопровождается увеличением уровня искрения. Приведенная осциллограмма свидетельствует об ином. Однако в этом нет особых противоречий, если
рассматривать процесс с позиций оптимальной коммутации.
Как ранее отмечалось, возможна замедленная и ускоренная коммутация. В
первом случае, реактивная э.д.с. превышает коммутирующую. Разница между ними компенсируется падением напряжения в щеточном контакте. В этом проявляются коммутирующие свойства щеток. С ростом частоты вращения, что является
следствием постановки ОП, разница между э.д.с. возрастает, и на определен-ном
этапе щетка не может полностью ее компенсировать, появляется микродуговой
разряд. При этом интенсивность искрения возрастает с увеличением частоты
вращения. Этому способствует уменьшение потока главных полюсов само по себе, так как намагничивающая сила реакции якоря с ростом тока увеличивается, а
главный поток уменьшается. Распределение полей в зоне коммутации еще более
искажается. При слабых дополнительных полюсах будет более заметно замедление коммутации.
При ускоренной коммутации разница между э.д.с. также увеличивается с
ростом частоты вращения. Причем основной реверс тока параллельной ветви перемещается в сторону набегающего края щетки, т.е. коммутирующая способность
щетки проявляется более эффективно. Чрезмерному ускорению коммутации в
определенной степени препятствует отмеченное ослабление потока главных полюсов в зоне коммутации.
Таким образом, при ускоренной коммутации в режиме полного возбуждения есть все основания считать, что постановка первых ступеней ослабления при
относительно невысокой частоте вращения якоря не вызовет существенного увеличения уровня искрения, а в некоторых случаях и приведет к его снижению.
Легко заметить (рис. 2.1), что наблюдается именно такой случай – в режиме
ПП искрения от перекоммутации выше, чем от недокоммутации. Становится ясным, что говорить о влиянии режимов ослабления возбуждения на уровень искр ения можно лишь в том случае, когда известна предварительная настройка комму74
тации. Однако режимы ОП1, ОП2 на параллельном соединении локомотивные
бригады применяют редко, так как, по их наблюдениям, именно тогда наиб олее
часто срабатывает защитная аппаратура.
Такое заключение может объясняться следующими обстоятельствами. Во первых, наложением переходного процесса – режима боксования на режим ОП.
При неудовлетворительных условиях сцепления, что нередко бывает в эксплуатации, наиболее разгруженная или первые по ходу колесные пары переходят в р ежим боксования, сопровождающийся повышенной частотой вращения. Это повышает уровень искрения, амплитуду и частоту колебаний колесно-моторного
блока. В таких условиях увеличивается вероятность появления круговых огней.
Следовательно, при неблагоприятных условиях сцепления, которые определяет
машинист, от применения режима ОП нужно воздержаться. Если электровоз двигался в режиме ОП, то, приближаясь к переездам, перед входом в кривые участки
пути и т. д., нужно переходить на полное поле.
Во-вторых, активное и индуктивное сопротивления шунтирующих резисторов в каждой цепочке должны быть одинаковыми. Контрольные замеры свидетельствуют о значительных различиях. Именно это является причиной разброса
токов якоря различных двигателей, что в сочетании с различными диаметрами
бандажей приводит к срабатыванию защиты.
В-третьих, большая часть двигателей настроена на недокоммутацию. Таким
образом, не собственно режим ОП, а условия сцепления, точность подбора рез исторов в цепях шунтирования, предварительная настройка коммутации (возмо жны и другие отклонения) являются основными причинами отказов. Если условия
сцепления корректирует машинист, то частые отключения в режиме ОП на одном
и том же электровозе должны устранить ремонтники, регулируя полные сопр отивления шунтирующих цепей.
С учетом изложенного режим ОП желательно применять при скоростях
движения поездов выше 55 км/ч на равнинных, прямых участках значительной
протяженности, а также в кривых большого радиуса при чистых рельсах. При
этом режим ОПЗ следует использовать в исключительно благоприятных услови75
ях, а ОП4 исключить. Если тяговые двигатели соединены последовательно и последовательно-параллельно, то можно применять любой режим ОП.
Необходимо отметить, что с увеличением скорости движения локомотива
уровень искрения возрастает в любом режиме возбуждения (рис. 2.1). Причина –
нарушение баланса э.д.с. в коммутируемом контуре и увеличение уровня вибр аций.
Конечно, нельзя забывать и о расходе электроэнергии. Вероятно, умелое
комбинирование режимов ОП и последующего выбега поможет решить эту задачу для каждого конкретного тягового плеча, что должно быть отражено в технологических режимных картах.
Среди эксплуатационников бытует мнение о, якобы, повышенном износе
коллектора в режиме выбега. Оно основано на том, что при отсутствии якорного
тока не восстанавливается политура (контактный слой) на коллекторе, которая
разрушается за счет трения щетки. Подобные рассуждения не имеют оснований.
Специальные исследования, проведенные сотрудниками Уральского отделения ВНИИЖТа, показали, что износ искрящихся коллекторных пластин вс егда больше, чем не искрящихся. При этом интенсивность износа возрастает с ростом уровня искрения. Кроме того, в режиме выбега обычно наблюдают незначительное (в пределах 30 – 50 усл. ед.) искрение от перекоммутации. Это явление было подмечено еще в 1962 г. Оно объясняется остаточной магнитной индукцией в сердечниках дополнительных полюсов.
Боксование колесной пары – явление сложное и опасное, поскольку ни ток
якоря, ни частота вращения колесной пары не достигают установившихся знач ений, оно является переходным процессом. Исследования свидетельствуют, что
переход в режим боксования, как правило, сопровождается плавным снижением
якорного тока до момента подачи песка под колесную пару. Затем возникает скачок якорного тока, определяемый возросшим коэффициентом сцепления.
Расчеты показали, что в эти мгновения на зубья малой шестерни сила ударов достигает 2 – 3 тс. Напомним, что их направление меняется. Поэтому легко
76
объяснить повреждения зубчатой передачи, спрессы малых шестерен, изломы
венцов и т. д.
По имеющимся данным для устойчивой, экономичной работы необходим 10
– 15 %-ный запас коэффициента сцепления по тяговому усилию. Такой вывод
подтверждается и коммутационными испытаниями, так как исключается длительное разносное боксование. Отметим, что эти значения получены с применением
песка. Без него коэффициент сцепления на таких участках составил 0,14.
Важно помнить, что полученное значение изменяющейся нагрузки на зубья
малой шестерни в 2 – 3 тс не учитывает возникающих динамических усилий,
определяемых инерционностью вращающихся частей колесно-моторного блока.
К сожалению, на сегодня наиболее эффективным средством борьбы с боксованием остается песок. Даже с его использованием не удается добиться знач ений 0,25 – 0,21, которые заложены при тяговых расчетах. Этим объясняются столь
длительные боксования со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Механические факторы природы существенно влияют на коммутацию тяговых двигателей. Как отмечалось, ускорения и амплитуды колебаний в вертикальной и горизонтальной плоскостях достигают больших величин, особенно при прохождении различных неровностей пути (стыки, стрелочные переводы и др.) на
высокой скорости. Экспериментальный материал убедительно свидетельствует о
резких всплесках искрения в эти моменты на общем фоне возрастания искрения с
ростом скорости движения.
2.1. Влияние расположения двигателей на их надежность
При анализе статистического материала о влиянии качества коммутации на
надежность работы тяговых двигателей (ТД) заметили, что поток отказов у двигателей первых и средних осей колесных пар электровозов постоянного тока различен. Чтобы выяснить это обстоятельство, провели более детальное наблюдение за
464 двигателями ТЛ-2К1, эксплуатируемыми на Западно-Сибирской железной дороге. Результаты наблюдений подтвердили предположение зависимости надежно77
сти работы от номера колесной пары. Более того, оказалось, что она определяется
качеством настройки коммутации ТД.
При темной коммутации средний пробег ТД составляет около 1 млн. 800
тыс. км. При этом трудно заметить тенденцию изменения пробега двигателей,
расположенных на крайних или средних осях. Так, пробег двигателей четвертой
колесной пары оказался почти вдвое меньше, чем первой. В то же время пробег
ТД пятой пары вдвое больше. (Напомним, что речь идет о среднестатистических
показателях отказов ТД по двум депо, заметно отличающихся профилем, массой
поездов и т. п.).
В случае ухудшения коммутации до 1 1/4 балла по ГОСТ 183 – 74 средняя
наработка до отказа составляет лишь 1 млн. 100 тыс. км, что само по себе свид етельствует о существенном влиянии качества коммутации на надежность работы
ТД. Вероятность безотказной работы снизилась с 0,87 при темной коммутации до
0,8. Вместе с тем наработка до отказа и вероятность безотказной работы снижаются главным образом за счет двигателей, расположенных на крайних (первойвторой, седьмой-восьмой) осях.
Действительно, усредненный пробег ТД третьей – шестой колесных пар составляет приблизительно 1 млн. 300 тыс. км, тогда как крайних около 900 тыс. км,
т. е. в 1,5 раза меньше. Вероятность безотказной работы составила для крайних
осей только 0,73.
Характерную картину распределения пробега до отказа наблюдали при качестве коммутации, оцениваемой искрением в 1 1/2 балла. Средний пробег ТД
снизился до 400 тыс. км, пробег до отказа тяговых двигателей, стоявших на крайних тележках электровозов, составил лишь 100 – 200 тыс. км.
К сожалению, в депо и на заводах не принято обращать внимание на расстановку двигателей в зависимости от качества их коммутации. Их размещают
случайным образом, в связи с чем на крайних осях могут оказаться двигатели как
с темной коммутацией, так и с предельно допустимым искрением.
Тем не менее повышенный поток отказов крайних колесно-моторных блоков по сравнению со средними четко проявляется. В табл. 2.1 приведены данные
78
об отказах ТД двух депо. Особых пояснений эта таблица, вероятно, не требует.
Увеличение числа отказов двигателей первой-второй и седьмой-восьмой колесных пар очевидно.
Т аб лица 2. 1
Количество отказов ТД в зависимости от номера оси колесной пары
Локомотивное
Номер колесной пары и количество отказов, %
депо
1
2
3
4
5
6
7
8
Новосибирск
19
17
9
7
11
9
13
15
Тайга
18
17
8
9
7
10
16
18
Совпадение количественных оценок для депо с различными условиями р аботы локомотивов убедительно свидетельствует об определенной закономерности. Вероятно, приведенные материалы не оставляют сомнений в том, что расположение двигателей под электровозом оказывает существенное влияние на показатели надежности его работы. Отмеченный факт имеет достаточно объективное
физическое обоснование – боксование. Многочисленные исследования процесса
боксования характеризуют его как один из важнейших факторов, оказывающих
значительное влияние на надежность работы как механических, так и электрич еских узлов электровоза. Срыв в режим боксования сопровождается резким нарастанием частоты вращения при снижении тока якоря и внезапным броском тока
при подаче песка и остановке двигателя. Такие процессы, естественно, не проходят без последствий.
Ранее отмечалось заметное ухудшение коммутации с увеличением частоты
вращения якоря ТД. Причем ухудшение качества наблюдают при пере- и недокоммутации. В обоих случаях с ростом частоты вращения возрастает уровень искрения и увеличивается вероятность отказа ТД. Исключение составляет нас тройка ТД на оптимальную коммутацию. В этом случае баланс э.д.с. в коммутируемом контуре не нарушается при изменении частоты вращения, а неидентич-
79
ность коммутационных циклов сглаживается коммутирующими свойствами щеток.
Полученные данные свидетельствуют, что первые по ходу движения колесные пары переходили в режим боксования в 85,5 %, а средние лишь в 14,5 %
случаев от общего числа (1395 и 236 срабатываний реле боксования (РБ) соответственно. Таким образом, повышенная склонность к боксованию крайних ко лесных пар, резкое ухудшение при этом коммутации способствуют повышению
частоты отказов ТД крайних тележек.
С ухудшением качества коммутации средняя наработка до отказа уменьшается с 1 млн. 100 тыс. км при темной коммутации до 250 тыс. км (в четыре раза!)
при искрении в 1 1/2 балла. Однако пробег всех колесных пар уменьшается одинаково, закономерного различия по номеру осей не наблюдается.
Боксование, наблюдаемое при трогании поезда, на электровозах постоянного тока объясняется тем, что все восемь двигателей соединены последователь -но.
Возможно, определенную роль при этом играет распределение напряжений по
цепи двигателей, тогда как на локомотивах переменного тока моторные блоки
каждой тележки питаются от независимого преобразователя.
Боксование в момент трогания локомотивная бригада предвидит и может
предупредить его возникновение или остановить процесс, если он возник. Для
этого при подъезде к поезду готовится участок разгона путем подсыпки песка или
несколькими подъездами. Кроме того, малая скорость движения позволяет быстро
обнаружить и устранить боксование. Значительно сложнее бороться с боксованием в пути следования, где оно устраняется с помощью автоматики.
Локомотивная бригада на подъемах, в кривых, перед переездами принимает
профилактические меры, предупреждающие боксование, но в движении при значительных скоростях с этой задачей справляется только автоматика. Исследования показали, что и в этом случае тяговые двигатели электровозов переменного
тока ведут себя лучше, чем машины постоянного тока.
Заканчивая анализ коммутационной устойчивости тяговых двигателей, влияние коммутации на параметры их надежности, нельзя не отметить зависимость
80
параметров на надежность работы всего локомотива. Статистическая обработка
материалов по четырем депо различных дорог за прошедшие девять лет позволила среди всего прочего установить преобладающее значение отказов ТД среди
общего числа отказов локомотива. Об этом наглядно свидетельствуют цифры,
приведенные в табл. 2.2. Как видно, подавляющее число отказов приходится на
двигатели. Отсюда следует, что снижение вероятности отказа ТД способствует
повышению показателей работы локомотива в целом, его надежности.
В общем случае совокупность факторов, так или иначе оказывающих влияние на надежность работы ТД, многообразна и случайна. Существенную роль,
например, играют климатические условия. Поток отказов увеличивается в зимние
Т аб лица 2. 2
Распределение отказов по оборудованию электровозов
Депо
Отказы групп оборудования, %
ТД
Новосибирск
61
Вспомогательные
машины
8
Электрические
аппараты
21
Механическое оборудование
12
Прочие
Тайга
65
3
11
21
-
Новокузнецк
57
21
5
13
5
-
и весенние месяцы. Не последнюю роль играют, видимо, жесткость верхнего
строения пути и ее неравномерность при оттаивании в весеннее время. Одновр еменно накладывается повышенная влажность окружающей среды, попадание снега в систему охлаждения двигателей и т. п.
Главное в том, что устойчивая работа ТД определяет надежность локомотива в целом и любые мероприятия, направленные на повышение надежности ТД,
способствуют повышению производительности локомотива и рентабельности работы всего депо. При этом многие меры не требуют больших материальных и
81
трудовых затрат, а относятся к повышению технологической дисциплины и
улучшению организации труда.
Так, целенаправленный подбор конструктивных элементов цепи дополнительных полюсов, строгое соответствие допускам зазоров цепи ДП способствуют
повышению качества коммутации и расширению зоны коммутационной устойчивости. Рациональный подбор двигателей позволяет заметно увеличить пробег локомотива до отказа, сокращает число внеплановых заходов в депо.
Действительно, поставив на крайние колесные пары двигатели с темной
коммутацией, на средние – с искрением 1 1/4 балла, с вероятностью не менее 90%
можно гарантировать средний пробег до отказа ТД не менее 1 млн. 200 тыс. км.
Или, например, при установке на первую - вторую и седьмую – восьмую оси двигателей с классом коммутации 1 1/4, а на средние – с предельно допустимым искрением в 1 1/2 балла, средний пробег увеличивается с 400 до 800 тыс. км, т. е.
вдвое снижается вероятность отказа (порчи) локомотива по причине выхода из
строя ТЭД.
2.2. Влияние геометрии магнитной цепи дополнительных полюсов на качество
коммутации
Реактивная э.д.с. ер определяется конструкционными особенностями обмотки якоря и эксплуатационными параметрами. В условиях ремонта ТД на эту величину повлиять нельзя. Однако можно изменить коммутационную э.д.с. е к, подобрать ее оптимальную величину. В этом и заключается настройка коммутации на
испытательных стендах.
Величина ер зависит от коммутирующего магнитного потока, который создается намагничивающей силой (н.с.) дополнительных полюсов (ДП). Изменить
н.с. можно либо за счет числа витков обмотки ДП, либо меняя магнитное сопр отивление цепи ДП. Первый вариант приемлем лишь на заводах-изготовителях, в
условиях ремонта воспользоваться им нельзя. Поэтому остается второй путь.
82
Магнитная цепь ДП схематически представлена на рис. 2.2 и состоит из
сердечника 1, якоря 2, остова 3 и двух зазоров: между наконечником ДП и якорем,
сердечником ДП и остовом двигателя.
Рис. 2.2. Усеченный квадрант геометрии магнитной системы ТЭД ТЛ2К1
83
Второй зазор заполняют либо стальными, либо диамагнитными прокладками. Тем самым появляется возможность изменить величину магнитного сопр отивления и, как следствие, коммутирующей э.д.с. оптимальную величину второго
зазора подбирают на основании результатов коммутационных испытаний ТД по
методу подпитки-отпитки ДП. Смысл его в том, что при фиксированном токе
якоря и частоте вращения ток ДП изменяется с помощью специального подпиточного устройства и бывает больше (подпитка) или меньше (отпитка) тока якоря.
Возможны два варианта оценки и последующей на-стройки коммутации: по методу безыскровых зон (или зон определенного искрения) и с помощью U-образных
кривых.
В первом случае, изменяя ток ДП в ту и другую сторону, отмечают появление первой искры и строят затем зону темной коммутации. По положению ее
средней линии судят о качестве настройки коммутации и соответственно пересчитывают величину второго зазора.
Прибор инструментальной оценки коммутации ПКК-2М, фиксирующий искрение как перекоммутированных, так и недокоммутированных секций, позволяет
заменить зону безыскровой коммутации U-образными кривыми. Процесс испытаний упрощается, снижаются затраты времени. По положению минимума кривой
судят о качестве настройки коммутации, и производится необходимый пересчет
величины зазора.
На рис. 2.3 и 2.4 приведены в качестве примера U-образные кривые, снятые
при различной величине второго зазора до и после настройки коммутации.
Так, на испытательную станцию депо Тайга Западно-Сибирской дороги поступил двигатель ТЛ-2К1 с недопустимо высоким уровнем искрения (по визуальной оценке более двух баллов). Коммутационные испытания показали, что он
сильно перекоммутирован, т. е. магнитное поле ДП чрезмерно велико. Об этом
можно судить по кривым, показанным на рис. 2.3 (сплошная линия).
84
85
71
Кривые снимались при различных режимах (приведены для ОП1, ток якоря
480 А, ток возбуждения 360 А при напряжении 1500 В.) Как видно, минимум искрения достигается при отпитке ДП током 20 А, что свидетельствует о нено рмальном сильном поле ДП. Ветви кривой круто поднимаются вверх, ширина Uобразной кривой мала, из чего можно заключить о высокой коммутационной
напряженности машины, малом запасе «устойчивости».
При разборке данного двигателя обнаружено, что второй зазор заполнен
ферромагнитными прокладками, диамагнитный зазор составил 2 мм (только одна
диамагнитная прокладка). Проведенный перерасчет показал, что необходимо увеличить зазор до 5,6 мм. По технологическим условиям был установлен диамагнитный зазор 6 мм.
Коммутационные испытания после переборки магнитной системы ДП по дтвердили результаты расчетов (рис. 2.3 пунктирная кривая): при тех же условиях
минимум искрения совпал с началом координат, ширина кривой заметно увеличилась. Следует отметить, что минимум искрения появляется в диапазоне тока
подпитки от минус 8 до 12 А. Это говорит: двигатель приобрел определенный з апас коммутационной устойчивости, что особенно важно при различных перехо дных процессах. Центр (середина) зоны минимального искрения не совпадает с
началом координат, магнитный поток ДП несколько ослаблен против желаемого.
Это вполне естественно, если вспомнить, что зазор установлен незначительно
больше требующегося теоретически. На рис. 2.4 приведены U-образные кривые
другого двигателя, снятые в аналогичных условиях. На основании сказанного без
труда можно сделать вывод о качестве коммутации до и после переборки магнитной системы ДП данной машины [10].
При анализе результатов многочисленных коммутационных испытаний
двигателей ТЛ-2К1 было замечено, что в основном U-образные кривые одинаковы. Это вполне закономерно, поскольку характер коммутации закладывается на
этапе проектирования и конструктивной разработки машины.
Особенности магнитной системы главных и дополнительных полюсов, обмотки якоря, конструкции коллекторно-щеточного узла, потенциальные условия
86
на коллекторе повторяются в каждом двигателе. При идеальном тиражировании
ТД они должны были бы иметь теоретически один и тот же уровень искрения. К
сожалению, ни завод-изготовитель, ни тем более ремонтные заводы и депо не могут обеспечить строго одинаковые условия сборки двигателя. Во -первых, существуют определенные технологические допуски. Во-вторых, технологическая
дисциплина на ряде предприятий, связанных с изготовлением и ремонтом ТД,
оставляет желать лучшего. В связи с этим неизбежны те или иные отклонения от
расчетных условий.
Отмечены следующие наиболее характерные отклонения: несоблюдение
установленного зазора между осями магнитных систем главных полюсов ГП и
ДП, нарушение расчетных величин воздушных зазоров над ГП и ДП, значительный разброс величин второго зазора в магнитной цепи ДП (рис. 2.5, 2.6) и ряд
других. Наблюдались также сдвиги обмотки якоря на одно-два коллекторных деления. Наличие одного или их группы неизбежно сказывается на общем распр еделении магнитного потока, в том числе в зоне коммутации. Это влечет изменение качества коммутации каждого конкретного ТД [10].
Проанализировав 121 дополнительный полюс ТД, разброс практически всех
размеров существенно превышает технологические допуски. По результатам замеров построены гистограммы (рис. 2.7 – 2.9). Полная высота ДП с учетом второго зазора согласно рис. 2.2 составляет 110,5 мм. Результаты контрольных замеров
показали, что почти 90 % ДП имеют большую высоту. В результате уменьшается
первый воздушный зазор (рис. 2.2), что может привести к заклиниванию якоря.
Высота ДП определяется размерами катушки и сердечника. При анализе
разброса размеров установлено: у двигателей, прошедших контрольные замеры,
высота катушки оказалась больше мм, что заложено в проекте. Усредненная высота катушки составила 84 мм, максимальная – 88 и минимальная – 81 мм, высота
сердечника, напротив, в основной своей массе меньше типовых размеров [11].
Разброс размеров отдельных элементов конструкции ДП приводит к существенным изменениям зазоров. Действительно, при нормативном размере сер дечника ДП, выдержанных размерах угольника и распорной пластинчатой пружины
87
устанавливается катушка ДП 88 мм. Тем самым полностью выбирается первый
воздушный зазор, равный 7 мм, и остается невыбранным еще 1 мм. Наконечник
ДП ложится на якорь.
Рис. 2.5. Гистограмма разброса первого воздушного зазора
Рис. 2.6. Гистограмма разброса второго диамагнитного зазора
88
Рис. 2.7. Гистограмма разброса высоты ДП
Рис. 2.8. Гистограмма разброса высоты катушки ДП
89
Рис. 2.9. Гистограмма разброса высоты сердечников ДП
Рис. 2.10. Зависимость уровня искрения от вибрации
Конечно, сборка ТД становится невозможной и размеры каким-то образом
корректируются. Однако отклонения в величинах зазоров на практике существуют. Наибольшая зарегистрированная величина первого воздушного зазора при
контрольных замерах составляет 9 и минимальная 1 мм. Увеличение первого за90
зора в какой-то степени можно компенсировать за счет второго. Уменьшенный же
первый снижает вероятность безотказной работы ТД. Вибрационные испытания
ТД, проведенные научными работниками МИИТа на двигателях НБ-418К6, показали, что при ускорениях порядка 20g изменение зазора достигает 16 % от номинального [12].
Подобные ускорения могут наблюдаться при проходе колесной парой рельсовых стыков, на стрелочных переводах и т. п. Кроме того, возможно смещение
якоря за счет одностороннего магнитного притяжения, прокладки подшипников и
ряда других причин. При случайном совпадении нескольких факторов, смещающих якорь в одном и том же направлении, малых воздушных зазорах появляется
риск задевания якоря за сердечник ДП и аварии ТД.
Нет оснований считать двигатель ТЛ-2К1 чем-то существенно отличающемся в данном отношении от НБ-418К6. Тогда 16 % изменения первого воздушного зазора при номинале 7 мм составит 1,12 мм. Нами же при контрольных измерениях зарегистрированы зазоры в 1 мм. Вероятность отказа такого двигателя
очень высока. Ранее отмечено влияние величины второго зазора. С его изменением изменяется качество коммутации, что также снижает надежность ТД.
Таким образом, в ходе контрольных замеров геометрии магнитной цепи ТД
установлены отклонения, которые свидетельствуют о слабой технологической
дисциплине на заводах-изготовителях, ремонтных заводах и депо. Они нарушают
распределение магнитного потока ДП в зоне коммутации, снижают надежность
безотказной работы ТД и в ряде случаев угрожают безопасности движения поездов.
Отсюда следует необходимость переборки ТД с неудовлетворительной коммутацией при входных испытаниях. Однако по нормам ТР-3 остов не разбирают.
В этом случае депо вынуждены идти на дополнительные затраты, что снижает
рентабельность их работы. Во-первых, назрела необходимость ужесточить допуски, повысить технологическую дисциплину при капитальном ремонте. Во-вторых,
целесообразно подбирать оптимальные соотношения размеров отдельных элементов магнитной цепи ДП так, чтобы суммирование отклонений их размеров не вы91
зывало существенных отклонений общей высоты ДП и зазоров магнитной цепи.
При незначительных затратах появляется возможность улучшить экономические
показатели работы депо как за счет снижения частоты отказов ТД, повышения их
пробега, так и за счет снижения дополнительных не планируемых затрат [13].
2.3. Технология наладки коммутации ТЭД ТЛ-2К1
Технология наладки коммутации содержит следующие этапы:
- проверка степени искрения;
- корректировка второго диамагнитного зазора под ДД;
- проверка геометрии магнитной системы;
- проверка состояния КЩУ;
- проверка правильности установки щеткодержателей и траверс,
- проверка полюсных катушек на межвитковое замыкание.
Проверка качества коммутации производится в течение 30 с при вращении
якоря в обе стороны в следующих режимах (табл. 2.3, 2.4). Качество коммутации
проверяется в соответствии с "Правилами ремонта…"
ЦТ  ЦТВР
. При этом ре4782
комендуется следующая последовательность:
1. Установить режим работы стенда: двигатель 1 – двигатель; двигатель 2 –
генератор; направление вращения: правое;
2. Запустить двигатель и проверить частоту вращения в часовом режиме;
3. Записать показания прибора ПКК-2М и по ГОСТ 183-74;
Т аб лица 2. 3
Величина значений токов якоря, напряжений на коллекторе и частоты вращения
якоря ТЭД ТЛ-2К1 при проверке классов коммутации
Тип
Приметягового няемость
двигателя на электровозе
ТЛ-2К1
ВЛ10,
ВЛ11
Напряжение
на коллекторе, В
НомиМаксинальное
мальное
1500
2000
92
Часовой
ток
якоря, А
480
Частота вращения,
мин -1
Макс.
Макс. при
в экспл. испытан.
1675
2260
Т аб лица 2. 4
Режимы коммутации и условия испытания ТЭД ТЛ-2К1
Режим
коммутации
1
2
3
Условия испытания ТЭД ТЛ-2К1
Напряжение
Ток якоря
Частота
вращения
Номинальное
Двойной
часовой
Максимальное
Конструкцинапряжение на колонная (максилекторе, соответмальная)
ствующее максимальному напряжению на токоприемнике подвижного
состава постоянного
тока по ГОСТ 696275
Максимальное
Наибольший
напряжение на колпусковой
лекторе, соответствующее максимальному напряжению на токоприемнике подвижного
состава
Степень
возбуждения
Номинальная
Наименьшая,
соответствующая последней ступени
ослабления
поля двигателя
Наименьшая,
соответствующая последней ступени
ослабления
поля двигателя
В соответствие с ГОСТ 183-74 предусмотрена визуальная оценка коммутации в баллах (табл. 2.5, 2.6).
Таблица 2.5
Соответствие показаний прибора ПКК-2М шкале ГОСТ для ТЭД ТЛ 2К1
Показание индикатора, усл. ед.
Баллы по ГОСТ 183-74
0-150
50-600
1600-2400
более 2400
1
1¼
1½
2
93
Т аб лица 2. 6
Визуальная оценка коммутации
Класс
Характеристика степени искрения
коммутации
1
Отсутствие искрения
(темная коммутация)
1¼
Слабое точечное искрение под небольшой частью щетки
1½
Состояние
коллектора и щеток
Отсутствие почернения на
коллекторе и нагара на
щетках
Слабое искрение под большей частью Появление следов почерщетки
нения на коллекторе
2
Искрение под всем сбегающим краем Появление следов почерщетки. Допускается только при крат- нения на коллекторе, не
ковременных толчках нагрузки и пере- устраняемых протиранием
грузки
поверхности коллектора
бензином, а также следов
нагара на щетках
3
Значительное искрение под всем краем Значительное почернение
щетки с наличием крупных и вылета- на коллекторе, не устраняющих искр. Допускается только для емое протиранием поверхмоментов прямого (без реостатных
ности коллектора бензиступеней) включения или реверсиро- ном, а также подгар и развания машин, если при этом коллектор рушение щеток
и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы
На ТЭД электровозов допускается степень искрения (класс коммутации) не
более 1 ½ балла.
4. Установить двойной часовой ток при номинальном возбуждении, измерить
состояние коммутации;
5. Установить повышенное напряжение и максимальную частоту вращения
при последней ступени ОП, измерить состояние коммутации;
6. Установить пусковой ток якоря при максимальном напряжении на коллекторе и последней ступени ОП двигателя, измерить состояние коммутации;
7. Остановить двигатели;
94
8. Установить режим левого вращения и провести испытания по п. 1 – 7;
9. Установить режим работы стенда:
двигатель 1 – генератор; двигатель 2 – двигатель; вращение правое;
10. Провести испытания по п. 2 – 7.
Измерение качества коммутации производить на ТЭД, работающем в режиме двигателя [14].
При неудовлетворительном состоянии коммутации необходимо произвести
специальные коммутационные испытания для оценки характера причин расстро йства коммутации и путей ее последующей настройки.
Коммутационные испытания (снятие и построение U-образных кривых).
1. Коммутационные испытания следует производить на испытательных
станциях, оборудованных системой подпитки ДП испытуемого ТЭД. Для этой
цели в обмотку ДП от подпиточного генератора подается дополнительно ток
подпитки, вследствие чего изменяется его МДС Fдоп. При этом изменяется индукция Вк в зоне коммутации и величина коммутирующей ЭДС lк;
2. Испытание следует проводить в наиболее тяжелом в коммутационном
отношении режиме – при максимальном ОП и, следовательно, максимальной
эксплуатационной частоте вращения;
3. В случае искрения в указанном выше режиме более 1 ½ балла допускается
проводить коммутационные испытания на предшествующей ступени ОП;
4. Сущность коммутационных испытаний заключается в снятии и построении U-образных кривых;
5. U-образные кривые (рис. 2.3, 2.4) следует снимать в следующем порядке:
5.1. Установить необходимый режим ТЭД и фиксировать показания ПКК2М при токе ДП равном току якоря; ток подпиточного генератора при этом равен
нулю;
5.2. Запустить подпиточный генератор, постепенно увеличивая ток подпитки до (10 – 20)% от тока якоря ТЭД. В зависимости от качества коммутации, заносить в таблицу показания прибора ПКК-2М. Опыт рекомендуется прекратить при
искрении 2 и более баллов;
95
5.3. Ток подпиточного генератора снизить до нуля, затем переключателем в
цепи подпиточного генератора изменить направление тока подпитки в цепи ДП и
опыт повторить при отпитке ДП;
5.4. На основании полученных экспериментальных данных построить Uобразные кривые;
6. При проведении опыта по п. 5, как правило, при подпитке и отпитке ДП
работают разные индикаторы прибора ПКК-2М, соответствующие перекоммутации при подпитке и недокоммутации при отпитке ДП. Наличие показаний на
обоих индикаторах одновременно свидетельствует о высокой неидентичности
коммутационных циклов, вызванной грубыми отклонениями в геометрии магнитной цепи ДП, несимметрией якорной обмотки, неудовлетворительным состо янием коллектора, повышенной вибрацией щеток и другими причинами механического характера;
7. Возможны следующие характерные виды U-образных кривых [15]:
- нормальная коммутация, при малых токах подпитки-отпитки искрение отсутствует, кривая симметрична относительно оси искрения; по ширине нижней
части кривой с нулевым искрением можно судить о коммутационной устойчивости ТЭД – чем шире эта площадка, тем больше запас по устойчивости, тем выше
надежность двигателя в коммутационном отношении;
- кривая смещена вправо в сторону подпитки ДП – ДП слишком слабы;
необходимо уменьшить второй диамагнитный зазор в цепи ДП путем замены
диамагнитных прокладок между остовом и сердечником ДП на ферромагнитные
(стальные);
- кривая смещена влево, в сторону отпитки ДП – ДП слишком сильные
(коммутационный поток в зоне коммутации чрезмерно велик), необходимо стальные прокладки во втором зазоре магнитной цепи ДП заменить на диамагнитные;
- кривая смещена вверх - неудовлетворительное состояние КЩУ, отклонения в геометрии магнитной системы и т.п. (см. п.6). Если минимум искрения
превышает 1 ½ балла двигатель возвращается в цех для детальной проверки и
устранения причин расстройства коммутации;
96
8. После окончания испытаний и анализа U-образной кривой двигатель, с
соответствующими заключениями и рекомендациями, передается в цех для устранения причин расстройства коммутации;
9. Конкретные рекомендации по корректировке второго зазора (наладке
коммутации) устанавливается для каждого типа ТЭД по соответствующей мето дике.
2.4. Методика корректировки зазоров под ДП ТЭД ТЛ-2К1
1. Пользуясь данной методикой, можно настроить коммутацию ТЭД по р езультатам типовых испытаний, не прибегая к специальным коммутационным испытаниям. Испытательная станция при этом может не иметь специального под питочного устройства;
2. При подготовке к испытаниям произвести операции, связанные с эксплуатацией прибора ПКК-2М:
- см. инструкцию по работе с прибором ПКК-2М;
- переключатель "Род работы" поставить в положение "Установка 0" и потенциометром установить стрелки микроамперметров в начале шкалы;
- переключателем "Напряжение селекции" установить напряжение 3 В
для щётки ЭГ-61;
- переключатель "Род работы" поставить в положение "Катод";
- переключатель "Делитель" установить в положение 1: 100;
- прибор готов к работе;
3. При показаниях прибора более 2400 усл. ед. двигатель бракуется по
условиям коммутации. С целью определения характера причин неудовлетвор ительной коммутации проводятся упрощенные коммутационные испытания:
- задается режим часового тока 480 А и максимального ослабления во збуждения ОВЧ;
- показания прибора заносятся в табл. 2.7;
97
Т аб лица 2. 7
Результаты коммутационных испытаний двигателя ТЛ 2К1
остов № __________
якорь № _________
Направление
вращение
Напряжение
двигателя, В
Ток якоря, Степень
Частота Искрение
А
усл. ед.
возбуждения вращения,
-1
мин
баллы
Правое
1500
480
ОВЧ
Левое
1500
480
ОВЧ
4. Возможны три основных варианта результатов коммутационных испытаний [16]:
- одновременно работают оба индикатора, причем показания их соизмер имы; это свидетельствует о неудовлетворительном механическом состоянии ко ллектора, о наличии фактора механического характера;
- коммутация при одном направлении вращения ускоренная (перекоммутация), при другом – замедленная (недокоммутация), частота вращения изменяется при реверсировании. Причиной расстройства коммутации в этом случае является смещение щеток с нейтрали в сторону вращения, при котором наблюдается
замедленная коммутация и пониженная частота вращения;
- коммутация ускоренная или замедленная при том и другом направлении
вращения, причем показания одного из индикаторов на несколько порядков
больше другого (практически работает только один индикатор), частота вращения при реверсировании не изменяется.
Причиной искрения в этом случае являются факторы электромагнитного характера и, прежде всего, отклонения в геометрии магнитной цепи ДП, завышенный (или заниженный) второй диамагнитный зазор между сердечником ДП и
остовом ТЭД;
5. Рекомендуемый зазор можно определить по выражениям:
 '2  К нк  2 или  '2  К пк  2 ,
98
(2.1)
где  '2 – рекомендуемая величина зазора, мм;
 2 – существующий зазор, мм;
К нк , К пк – соответственно, коэффициенты недо- или перекоммутации, зави-
сящие от степени искрения;
6. Коэффициенты К нк и К пк определяются в зависимости от зафиксированного при испытаниях уровня искрения при недокоммутации и при перекоммутации.
99
3. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ
Унифицированная система управления электропередачей и электроприводом тепловозов предназначена для:
регулирования тяговой передачи тепловозов в режимах тяги и электрического торможения;
регулирования напряжения вспомогательного генератора, управления
контакторами ослабления возбуждения тяговых электродвигателей.
Система позволяет унифицировать устанавливаемое оборудование для
всех серий тепловозов, упростить схему тепловоза за счет исключения более 30
аппаратов, в основном импортного производства ( завода «Электротяжмаш»
г.Харьков ).
К настоящему времени накоплен значительный опыт эксплуатации тепловозов, оборудованных унифицированной системой тепловозной автоматики
(УСТА), созданной специалистами научно-исследовательского института тепловозов и путевых машин.
В состав системы УСТА входят:
микропроцессорный блок регулирования;
преобразователи измерительные тока и напряжения;
преобразователь измерительный перемещений.
Опыт эксплуатации тепловозов с системой УСТА показывает, что одновременно с заменой устаревшей аппаратуры, применение системы УСТА по зволяет решать проблемы улучшения противобоксовочных свойств тепловоза,
его плавного трогания с поездами любого веса. Кроме того, обеспечивается
улучшение режимов работы турбокомпрессора, исключается помпаж, уменьшается нагарообразование в выхлопном тракте, что увеличивает срок службы
турбокомпрессора дизеля в целом [17].
100
Система УСТА может обеспечивать работу дизеля в зоне наибольшего
коэффициента полезного действия, что повышает общую экономичность работы тепловоза в целом.
Расчет экономического эффекта от внедрения на тепловозах системы
УСТА выполнен с учетом того, что эксплуатация тепловозов с УСТА позволяет:
снизить удельный расход топлива на измеритель ;
снизить расходы на ремонт;
повысить производительность тепловоза (увеличить вес поезда).
3.1. Исходные данные
Опыт эксплуатации тепловозов, оборудованных системой УСТА, позволяет выполнять расчет экономии годовых эксплуатационных расходов за счет:
снижения расхода топлива на 2 – 3 % [17];
снижения расходов на ремонт за счет снятия большого количества при боров и аппаратов, уменьшения затрат на ремонт турбокомпрессора и др.
Экономия обеспечивается также за счет снятия с тепловоза 2ТЭ116 неиспользуемых в новой схеме приборов и аппаратов общей стоимостью 98.1 тыс.
руб.
Исходные данные для расчета приведены в табл. 3.1.
Т аб лица 3. 1
Исходные данные для расчета
Показатели
1
Среднесуточный пробег
тепловоза
ОбознаЕдиница
чение измерения
2
Sсут
3
км
101
Величина показателя
для тепловоза
с базовой с УСТА
схемой
4
5
495
500
О к о н ч а н и е т а б л. 3.1
1
2
3
4
5
Средний вес поезда
Qср
т
3500
3500
Расход топлива на измеритель 104 ткм бр тепловозом
2ТЭ116 на Сврд. ж.д.
Работа, выполненная тепловозом 2ТЭ116 на Сврд. ж.д.
Число дней работы тепловоза
в год
Цена 1 т дизельного топлива
Снижение расходов на топливо за счет применения
УСТА
Снижение затрат на ремонт
за счет оборудования теловоза УСТА
Стоимость комплектующих
изделий
Стоимость работ по монтажу
, пуско-наладке, авторскому
надзору за УСТА
Стоимость аппаратуры для
поиска неисправностей и
ремонта модулей УСТА для
локомотивного депо
Количество тепловозов, оборудованных системой УСТА
в депо Тюмень
Срок службы тепловоза до
списания
qе
кг/104
ткм бр
32,8
31,2
Aгод
мрд.ткм
бр/год
сут/год
314,3
314,3
280
280
р./т
33600
32600
ΔG
%
___
2
___
%
___
5
n
___
р.
___
105000
___
р.
___
75000
___
тыс.р.
___
220
____
шт.
___
75
tсл
лет
20
20
3.2. Расчет экономии годовых эксплуатационных расходов
3.2.1. Расчет экономии годовых эксплуатационных расходов на дизельное
топливо
Экономия топлива при установке на тепловозах системы УСТА обеспечивается за счет следующих факторов [17]:
102
точного согласования мощности дизеля с мощностью генератора в установленных режимах и исключения длительной перегрузки дизеля для всех позиций контроллера;
улучшения качества переходных процессов при изменении позиций контроллера и нагрузки ;
сокращение времени при реостатных и обкаточных испытаниях тепловозов;
уменьшение безвозвратных потерь и мощности при буксовании тепловоза.
Затраты на топливо на один тепловоз в год определяются по формуле,
тыс. р.:
Ит = ЦтВгод,
(3.1)
где Цт = 32600 р. - цена 1 тонны дизельного топлива;
Вгод – годовой расход топлива, т/год,
Вгод = qQсрSсут N·10-7 ,
(3.2)
где q – расход топлива на измеритель, кг/104 ткм бр;
Qср – средний вес поезда по сети дорог т;
Sсут – среднесуточный пробег тепловоза, км;
N – число дней работы тепловоза в год.
Вгод = 32,8·3500 · 500·280· 10-7 = 1607,2 т/год.
Годовые расходы на топливо составят на один тепловоз в год составят
Ит = 33600 · 1607,2 = 54001,92 тыс. р.
Экономия затрат на топливо при оборудовании тепловозов УСТА составит:
ΔИт
= ИТ ΔG/100,
103
(3.3)
ΔИт =
54001,92 ·0,02 = 1080,04 тыс. р. в год..
3.2.2. Расчет экономии годовых эксплуатационных расходов на ремонт
Снижение расходов на ремонт тепловозов, оборудованных УСТА, может
быть получено за счет:
уменьшения трудоемкости и стоимости ремонта снимаемых аппаратов;
уменьшения износа бандажей колесных пар из-за отсутствия боксования;
улучшения работы системы наддува дизеля и исключения помпажа турбокомпрессора вследствие опережающего сброса нагрузки и соответствен но,
уменьшения затрат на ее ремонт.
Расчет годовых затрат на ремонт приведен в табл. 3.2
Т аб лица 3. 2
Расчёт годовых затрат на ремонт тепловоза 2ТЭ116
Вид
Межремонт-
Число ре-
Стоимость одно- Общая стоимость
осмотра
ный
монтов за
го осмотра и ре-
всех ремонтов и
и ремон-
пробег,
срок служ- мота,тыс.р./тепл.
осмотров,тыс.р.
та
тыс.км
бы 10 лет
ТО-3
10
90
52,5
4725
ТР-1
50
14
104,3
14602
ТР-2
140
4
476,2
19048
ТР-3
290
3
1066,5
3199,5
КР-1
800
1
3976,6
3976,6
Итого по всем видам ремонтов за 10 лет
45551,1
За год
4555,11
Затраты на ремонт электрической аппаратуры при различных видах
осмотра и ремонта составляют 0,05, следовательно общая сумма затрат на их
ремонт составит [18]:
104
4555,11 ∙ 0,05 = 227,8 тыс. р.
Тогда, экономия за счёт уменьшения общего количества приборов и аппаратов составит [18]
Еапп.=227,8 ∙ 0,05=4556 р.
3.2.3. Определение расходов по эксплуатации «Системы УСТА»
Исходя из срока службы «Системы УСТА» в 10 лет, норма амортизационных отчислений составит 10 % от балансовой стоимости «Системы УСТА» (см.
табл. 3.1).
(400 – 98,1) · 0,1 = 30,19 тыс.р.
где 400 тыс.р. – балансовая стоимость «Системы УСТА»;
98,1 тыс.р. – стоимость выводимого из состава основных фондов оборудования.
Амортизационные отчисления на аппаратуру, устанавливаемую в депо,
составляют:
220 · 0,1 = 22,0 тыс.р.
Всего, амортизационные отчисления составят:
30,19 + 22,0 = 52,19 тыс.р.
Иных дополнительных эксплуатационных расходов «Система УСТА» не
предполагает.
Годовая экономия расходов по эксплуатации « Системы УСТА» составит
(1080,04 + 227,8) – 52,19 = 1255,65 тыс.р.
105
3.3. Определение годового эффекта
Годовой экономический эффект в расчёте на один тепловоз (2 секции)
составляет [18]:
Э = ΔС – Ен ∙ К,
(3.4)
где Е н = 0,1;
Э = 1255,65– 0,1 ∙ 400 = 1215,65 тыс. р.
Срок окупаемости составит:
Ток = К / ΔС ,
(3.5)
где ΔС – экономия расходов.
Ток = 1215,65 / 400 = 3,04 года.
Вывод: внедрение данной системы управления электропередачей тепловозов типа УСТА позволило снизить расход топлива на 2 – 3 %, расходы на
ремонт на 5 % за счёт снятия большого количества приборов и аппаратов,
уменьшились затраты на ремонт турбокомпрессора и др. Годовой экономический эффект составляет 1215,65 тыс. р., а срок окупаемости 3,04 года, что говорит о целесообразности внедрения системы управления электропередачей типа
УСТА [18].
106
4. ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ
УЧАСТКА ПО РЕМОНТУ ЯКОРЕЙ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
4.1. Оценка освещенности и качества освещения в действующем помещении
Хорошее освещение - это условие для снижения производственного
травматизма, обеспечение высокопроизводительного труда и безопасности
движения поездов. От освещения зависит работоспособность глаз человека, которая определяется контрастной чувствительностью, остротой зрения, быстр отой различия деталей, устойчивостью ясного видения.
Освещение будет производиться совмещенным освещением. Недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, т.е. искусственное освещение функционирует и в светлое время суток.
Естественное освещение - освещение светом неба (прямым или отраженным), проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях. Это освещение меняется в зависимости от времени дня и года. Недостатки использования естественного освещения: переменная интенсивность,
изменение цвета в зависимости от сезона и времени суток, тепловое излучение
прямых солнечных лучей. Освещение рабочего места в дневное время зависит
от интенсивности наружного освещения, размеров окон или светового фонаря
здания.
Искусственное освещение осуществляется осветительными установками,
расчет которых и произведем.
4.2. Обоснование данных для светотехнического расчета
При проектировании и реконструкции осветительных установок в помещениях необходимо руководствоваться ОСТ 32.9-81 "ССБТ. Нормы искусственного освещения объектов железнодорожного транспорта", СНиП 23-0595("Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования"), Пр а107
вилами устройства электроустановок (ПУЭ) и Правилами технической эксплуатации и Правила техники безопасности (ПТЭ и ПТБ).
Проектируя осветительную установку, необходимо: выбрать тип источника света, систему освещения, норму освещенности, тип светильников, способы освещения, наметить размещение светильников, рассчитать освещенность в
интересующих точках, после чего уточнить размещение и число светильников,
определить единичную мощность светильников и ламп.
На участке по ремонту якорей ТЭД предлагается комбинированная система освещения.
Комбинированной называется система освещения, в которой используется общее и местное освещение. Общим называется освещение, светильники которого освещают всю площадь помещения, как занятую оборудованием и рабочими местами, так и вспомогательную.
Местным - освещение, предназначенное только для определенного рабочего места и не создающее необходимой освещенности даже на прилегающих к
нему площадях.
В цехе, где выполнение основных работ предусматривается при одном
общем освещении, могут встретиться единичные поверхности, для которых
необходимо местное освещение.
Разновидностью такого местного освещения является так называемое переносное (ремонтное) освещение, осуществляемое ручными, переносными или
переставными светильниками, включаемыми через контактные разъемные с оединения.
Крупное технологическое оборудование часто имеет внутренние полости,
недоступные для общего освещения, так что при их осмотре приходится пользоваться ручными светильниками. Они необходимы при осмотре, дефектоскопии и приемке колесных пар в цехе. Устройство переносного освещения можно
считать необходимым в цехах и других помещениях, где имеется механическое
или электрическое оборудование или где может потребоваться временное ус иление освещенности.
108
Освещение, нормально функционирующее в помещениях или на открытых пространствах, называется рабочим. Во многих случаях аварийное о тключение этого освещения по тем или иным причинам может вызвать нежелательные, а то и недопустимые последствия, и возникает необходимость
кроме рабочего освещения иметь также аварийное или эвакуационное.
Наименьшую освещенность в производственных помещениях устанавливается нормами и учитывается, что она должна иметь место в "наихудших"
точках освещаемой поверхности перед очередной очисткой светильников. Пр оизвольное превышение норм недопустимо. Современная техника предоставляет
возможность применения в осветительных установках разнообразных источников света, сортамент которых продолжает расширяться. При выборе светильников приходится учитывать их срок службы, световую отдачу, цветопередачу, а
также целый ряд других характеристик.
На участке по ремонту якорей тяговых двигателей будут установлены четырех электродные дуговые ртутные лампы высокого давления с люминофорным покрытием на колбе. Выпускаются в пределах мощностей 80 - 2000 Вт и
имеют световую отдачу 40 - 60 лм/Вт. Срок службы ламп 10000 часов, причем к
концу этого срока световой поток снижается до 70 % начального Лампы включаются через одноламповые индуктивные ПРА, потери мощности, в которых
около 10 %. Коэффициент мощности комплекта лампа – ПРА составляет в
среднем 0,5. В последнее время наметилась тенденция встраивания в ПРА ко нденсаторов для повышения коэффициента мощности до 0,9 - 0,95.
Лампы мощностью 80 - 125 Вт имеют цоколь Е-27, остальные - цоколь Е40. Преимуществом ламп ДРЛ по сравнению с люминесцентными лампами является их компактность при высокой единичной мощности, существенным недостатком - плохая цветопередача их излучения, позволяющая применять лампы ДРЛ только при отсутствии каких-либо требований к различению цветов, а
также значительные пульсации светового потока.
Процесс разгорания ламп после включения длится 5 -7 мин. В случае хотя
бы мгновенного перерыва питания лампы гаснут и начинают вновь разгораться
109
только после остывания в течение примерно 10 мин. К температуре внешней
среды лампы ДРЛ почти не критичны: они надежно зажигаются и горят при
температуре до -25 С. Надежно работают только при напряжении не менее 90 %
номинального. Гигиенические исследования не выяви-ли противопоказаний для
применения ламп ДРЛ, но привели к выводу, что при зрительных работах высокой точности применение их нежелательно.
Источники электрического света обязательно заключают в специальную
осветительную арматуру, которая предназначена для защиты глаз от действия
ярких частей лампы, придавая нужное направление световому потоку, защиты
лампы от воздействия среды. Защита глаз от ярких частей лампы достигается
обеспечением минимальной высоты подвеса светильников (от уровня пола) и
созданием определенного защитного угла. Конструктивные особенности выбранного светильника изложены далее.
Выбор расположения светильников общего освещения является одним из
основных вопросов, решаемых при устройстве осветительных установок, влияющим на экономичность последних, качество освещения и удобство эксплуатации. В проектируемом помещении принят "классический" случай равномерного размещения светильников с лампами ДРЛ по вершинам квадратных полей.
Определившись с выбором ламп, светильников, систем освещения, расположением светильников переходим непосредственно к расчету искусственного освещения производственного помещения.
4.3. Выбор метода и расчет искусственного освещения
Расчет электрического искусственного освещения сводится к определению мощности ламп, потребной для создания необходимой наименьшей освещенности рабочей поверхности.
Метод коэффициента использования предназначен для расчета общего
равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов. Для той же цели служат различные упрощенные
110
формы этого метода. При расчете по этому методу учитывается как прямой, так
и отраженный свет.
Точечный метод служит для расчета освещения как угодно расположенных поверхностей и при любом распределении освещенности. Затенения, если
они имеют место, могут быть учтены, но отраженная составляющая освещенности учитывается приближенно.
Общее равномерное освещение при отсутствии существенных затенений
может рассчитываться любым методом. Чаще всего применяется метод коэффициента использования, но в наиболее ответственных случаях при светильниках прямого света предпочтителен точечный метод.
Расчеты освещенности негоризонтальных поверхностей, а также локализованного, местного и наружного освящений производятся другими метода-ми,
которые не рассматриваются в данной работе.
Наиболее распространенным в проектной практике является расчет освещения по методу коэффициента использования светового потока. Этот метод
дает возможность подсчитать световой источник света, необходимый для с оздания нормированной освещенности горизонтальной поверхности при общем
равномерном ее освещении, поэтому воспользуемся этим методом.
Расчет освещения по методу коэффициента использования производится
в следующей последовательности.
4.3.1. Исходные данные для расчета
а) Размеры производственного помещения ширина - 18 м;
длина
- 17 м;
высота - 5,3 м;
б) характеристика помещения – производственное;
в) характер работы – V а;
г) система освещения – совмещенная;
д) тип лампы ДРЛ;
111
е) напряжение основной сети – U=220В;
ж) тип применяемого светильника – УПДДРЛ;
з) имеются рабочие места у стен;
к) высота рабочей поверхности hр.п= 0,8 м. и свес светильника hс= 0,8 м.
4.3.2. Определение расчетной высоты подвеса светильника
Производится исходя из данных: высоты помещения, свеса светильни-ка
и высоты рабочей поверхности (см. рис. 4.1 ) по формуле, м:
hр = H – hс – hр.п. ,
(4.1)
где H - высота помещения, м;
hс - свес светильника, м;
hр.п. - высота рабочей поверхности от поверхности пола, м.
Hр = 5,3 - 0,8 - 0,8 = 3,7 м.
4.3.3. Определение по выбранному типу светильника рекомендуемое значение
Р = 1,6 - отношение расстояния между светильниками Lсв к расчетной
высоте их подвеса над рабочей поверхностью hр [17]. Для светильника УПДДРЛ определяем расстояние между светильниками, м:
Lсв = Рhр ;
(4.2)
Lсв = 1,6 ∙ 3,7 = 5,92 м.
Расстояние L1 от стены до первого ряда светильников при наличии рабочих мест у стены определяют по формуле, м:
112
L1 = (0,2...0,3) Lсв;
(4.3)
Рис. 4.1. Расчетные схемы
L1 = 0,25 ∙ 5,92 = 1,48 м.
Расстановка рабочих мест в помещении выбирается самостоятельно.
Расстояние между крайними рядами светильников по ширине L ш и длине Lд
помещения определяется по формулам:
Lш = в - 2 L1;
(4.4)
Lд = а - 2 ∙ L1.
(4.5)
Lш = 17 - 2 ∙ 1,48 = 14,04 м.
Lд = 18 - 2 ∙ 1,48 = 15,04 м.
113
4.3.4. Определение числа светильников, устанавливаемых на участке по
ремонту якорей ТЭД
Сначала определяется общее количество рядов светильников по ширине
nш и длине nд помещения, шт.:
Nш = Lш / Lсв + 1;
(4.6)
Nд = Lд / Lсв + 1,
(4.7)
затем - общее число светильников, шт.,
nобщ = nш nд.
(4.8)
Nш = 14,04 / 5,92 + 1 = 3 шт,
Nд = 15,04 / 5,92 + 1 = 4 шт,
Nобщ = 3 ∙ 4 = 12 шт.
4.3.5. Определение расчетного (потребного) светового потока одной лампы
Расчётный световой поток одной лампы определяем по формуле, лм:
Ф = Емин S К Z / (nобщ n),
(4.9)
где Еmin = 200 лк - минимальная нормируемая освещенность на рабочих поверхностях, лк (определяется по табл. П.2 из [17]) для V разряда работы.
S = 306 м2- освещаемая площадь помещения ;
К = 1.4 - коэффициент запаса, учитывающий загрязнение ламп и светиль114
ников в зависимости от характеристики работ ( принимается по [17, табл. 4.9];
Z = 1,12 - отношение средней освещенности к минимальной , при освещении лампами ДРЛ;
Nобщ = 12шт. - число светильников;
n - коэффициент использования светового потока (в долях единицы), т.е.
отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп.
Коэффициент использования зависит от характеристики светильника,
размеров помещения, окраски потолка, поэтому для его определения необходимо знать коэффициенты отражения потолка hс, стен рст, рабочей поверхности
ррп и индекс помещения i.
Коэффициенты рп, рст, ррп зависят от характеристики помещения, а индекс
помещения подсчитываем по формуле:
i = а в / (hр (а + в)),
(4.10)
где а - длина помещения, м;
в - ширина помещения, м;
hр - расчетная высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.
i = 17 ∙ 18 / (3,7 ∙ (17 + 18)) = 2,36
По типу светильника, индексу помещения и коэффициентам отражения
рп, рст, ррп определяем коэффициент использования светового потока n для ламп
ДРЛ по справочной книге n = 62 %.
Определяем потребный световой поток одной лампы:
Фл = 200 ∙ 306 ∙ 1,4 ∙ 1,12 / (12 ∙ 0,62) = 12898,06 лм.
По напряжению на лампе Uл и световому потоку одной лампы Фл выби115
раем стандартную лампу ДРЛ - из необходимой мощности.
Разность между табличным Фтабл и расчетным потоком Фл, как правило,
допускается в пределах от -10 до +20 %.
Выбираем лампу ДРЛ 250 мощностью 250 Вт, световой поток 11000 лм.
4.3.6. Определение действительной освещенности
Действительная освещённость подсчитывается по формуле, лк:
Ед = Фтаблnобщn / SКZ;
(4.11)
Ед = 11000 ∙ 12 ∙ 0,62 / 306 ∙ 1,4 ∙ 1,12 = 170,56 лк.
Сравним Ед с нормируемой Еmin, так как Ед = 170,56 < Емин = 200, произведем корректировку числа светильников. Добавим в каждый ряд по одному
светильнику, nобщ = 15 шт. Тогда
Ед = 11000 ∙ 15 ∙ 0,62 / 306 ∙ 1,4 ∙ 1,12 = 213,2 лк.
Сравним Ед с нормируемой Еmin, Ед = 213,2 > Емин = 200, значит расчет
произведен правильно.
4.4. Меры электробезопасности при обслуживании осветительной установки
Технические меры защиты сами по себе не могут обеспечивать полной
безопасности обслуживающего персонала осветительных установок, если не
будут неуклонно выполняться правила устройства, монтажа и безопасной эксплуатации осветительных установок.
Неудовлетворительно организованная эксплуатация приводит к электротравмам не только электротехнического персонала, но и работников других
116
профессий.
Организационные мероприятия по обеспечению электробезопасности при
обслуживании осветительных установок следующие: содержание электроустановок в исправном состоянии, соответствующим требованиям ПУЭ, ПТЭ и
ПТБ, четкий порядок работ с осветительными установками; разработка мес тных инструкций по электробезопасности, систематический контроль за соблюдением правил техники безопасности.
Электромонтер при обслуживании и ремонте осветительных устройств
выполняет работы по чистке и замене светильников и электроламп, изоляторов,
производит ремонт пускорегулирующей аппаратуры и электроприводов. При
работе электромонтера по обслуживанию и ремонту потолочных устройств
опасными и вредными факторами являются: электрический ток и возможность
получения электротравмы при нарушении правил электробезопасности; работы, связанные с подъемом на высоту и ранениями от возможных падений с высоты; недостаточное освещение рабочего места.
К работе электромонтером по ремонту и обслуживанию потолочных
осветительных устройств допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование и признанные годными к работе в действующих электроустановках, в том числе и к работе на высоте, прошедших и сдавших экзамен на знание Правил и безопасных приемов работы с выдачей удостоверения установленной формы, имеющие квалификационную группу не ниже 3 до 1000В, оформленные приказом по предприятию на допуск к самостоятельной работе, электромонтер обязан иметь при себе удостоверение.
Обслуживание и ремонт осветительных устройств проводится только
электротехническим персоналом предприятия. Электротехнический персонал
выполняет
Правила технической эксплуатации электроустановок, Правила
внутреннего трудового распорядка предприятия и должностные инструкции.
Обязанность соблюдать нормы охраны труда являются составной частью пр оизводственной дисциплины. Лицам, нарушившим настоящие инструкции руководством предприятия, снижается группа по электробезопасности.
117
Правильно надеть полагающуюся по нормам чистую исправную спецодежду, спецобувь. Волосы убираются под головной убор. Не держать в карманах одежды металлических предметов с острым концом. Запрещаются работы
на высоте, если расстегнут воротник рубашки, а также залазить на высоту без
рукавиц. Запрещается работать в одежде с отогнутыми или с засученными рукавами. Надеть защитную каску перед началом работы на высоте.
Подготавливаются исправные и проверенные основные и дополнительные средства защиты, очищают и протирают их от пыли. Нельзя пользоваться
средствами защиты, у которых истек срок годности, поврежден лаковый покров
или имеются другие видимые повреждения. Предохранительные пояса должны
иметь карабин, который закрывается на замок и имеет стопорное приспособление.
Подготавливается исправный и проверенный инструмент с изолирующими ручками. Изоляция на инструменте находится в исправном состоянии и покрывает всю рукоятку, ее длина должна быть не менее 100 мм до середины
упора. Изолирующие рукоятки не должны иметь раковин, сколов, вздутий и
других дефектов. Отвертки должны быть с изолированным стержнем, изоляция
отверток должна оканчиваться на расстоянии не более 10 мм от конца лезвия
отвертки. Подготовить рабочее место к безопасному ведению работ, убрать
лишние предметы, установить достаточное освещение рабочего места. Знать
место расположения телефона, аптечки, средств пожаротушения и уметь ими
пользоваться.
При чистке светильников одновременно проверяют исправность крепежных деталей и контактов. Работы по замене перегоревших ламп и светильников
допускается производить в ночное время при условии достаточного освещения
рабочего места.
При возникновении аварий или ситуаций, которые могут привести к
несчастному случаю, приостанавливаются все работы, выводятся люди из
опасного места. При пожаре, загорании, немедленно сообщить в пожарную
охрану, приступить к тушению пожара имеющимися под рукой средствами по118
жаротушения. О пожаре сообщается руководителю.
4.5. Конструкция подвески осветительных приборов
Как условия применения светильников, так и предъявляемые к ним требования столь разнообразны, что выбор светильников необходимо основывать
на знании целого ряда их характеристик.
Выбор светильников производится на основе учета требований:
светотехнических;
конструктивных;
экономических, в том числе энергетических;
связанных с условиями среды;
эстетических (в определенных случаях).
Осуществляемое светильниками перераспределение светового потока
ламп неизбежно связано с частичными потерями светового потока, и важной
характеристикой светильника является их коэффициент полезного действия,
т.е. отношение потока светильника к потоку установленной в ней лампы.
От конструктивного исполнения светильников зависит их надежность и
долговечность в данных условиях среды, безопасность в отношении пожара,
взрыва и поражения электрическим током, а также удобство обслуживания.
Следует отметить разницу между характером требований к исполнению
светильников в различных условия среды. В пожаро - и взрывоопасных зонах
неправильно выбранные светильники могут привести к столь тяжелым и даже
трагическим последствиям, что требования к их исполнению являются, безусловно, обязательными и никаких послаблений не должно допускаться.
Разработка и выпуск светильников идет в данное время по пути создания
унифицированных серий ("Астра", ПВЛМ, СД-СЗ, РСП-05, ЛПО-ЛВО13 и т.д.)
Каждая серия объединяет светильники, имеющие общие конструктивные
особенности, и может содержать осветительные приборы для различных областей применения с различными светотехническими характеристиками. Све119
тильники каждого типа данной серии могут иметь несколько типоразмеров, о тличающихся количеством и мощностью ламп, а в пределах каждого типоразмера иметь несколько модификаций, определяемых примененным материалом и
формой рассеивающих элементов, характером обслуживания (сверху или снизу), способом подвески (на трубу, на крюк, на монтажный профиль, на трос и
т.д.), способом присоединения к питающей сети (через штепсельный разъем,
клеммник или непосредственно к патрону), схемой включения (по бес стартерной или стартерной схемам), и т.д.
Выбранный в расчете светильник УПДДРЛ выпускается объединением
"Ватра". Он имеет стальные эмалированные отражатели и обеспечивает более
стабильные светотехнические характеристики (особенно в условиях тяжелых
сред) по сравнению со светильниками с алюминиевыми незеркализованными
отражателями.
Данный светильник имеет выносной ПРА. В светильник могут вводить-ся
в зависимости от модификации или кабель (а также провода в изолирован-ной
трубке) наружным диаметром 10-14 мм или труба 3/4". Светильник УПДДРЛ
имеет на вводе штепсельный разъем (ШСВ-20, ШСС-1) или специальное вводное устройство с клеммником и рассчитаны на присоединение сетевых прово дников как с медными, так и с алюминиевыми жилами с сечением до 4 мм 2
включительно и их внутренняя зарядка (между вводным устройством и патр оном) осуществляется заводом изготовителем.
4.6. Порядок обслуживания
Основной элементарной задачей персонала, эксплуатирующего осветительные установки, является поддержание их в том виде, в каком они перво начально запроектированы и осуществлены, но эта задача отнюдь не является
единственной.
В локомотивных депо имеется специальный электромеханический цех,
который несет ответственность за эксплуатацию освещения. Задачей цеха явля120
ется периодическая очистка светильников, ремонт светильников и пускорегулирующей аппаратуры, а также изготовление
специальных осветительных
устройств и крепежных конструкций, которые могут потребоваться при частичной реконструкции освещения.
В цехе имеется складское помещение для хранения оперативного запаса
светильников и ламп. В складе находится запас светильников из расчета 5 % от
общего числа установленных и запас ламп в размере их квартальной потребности.
Наибольшей технический и экономический эффект от осветительных
установок может быть получен только при правильной их эксплуатации, когда
освещенность поддерживается в пределах действующих норм и слепящее действие осветительных приборов ограничено. Принимать в эксплуатацию освещение буксового участка будет приемная комиссия.
В процессе эксплуатации осветительных установок чистят осветительные
приборы, меняют перегоревшие лампы, фокусируют лампы в светильниках, периодически контролируют освещенность в производственном помещении, а
также соблюдение условий, ограничивающих слепящее действие осветительных приборов. Действующие нормы предусматривают чистку светильников не
реже 6 раз в год. Очистка светильников может производиться на месте их установки или в цехе. Способ очистки определяется характером загрязнений и материалом очищаемой поверхности. Сухая пыль часто может быть удалена с ухой протиркой или даже обдуванием; в более трудных случаях необходимо
применение мокрой отчистки (вода, мыло, моющие порошки, сода, спирты),
бензин, керосин, щелочи, кислоты или специальные растворители). Для чистки
защитных стекол и зеркальных отражателей светильников рекомендуется использовать мастику, состоящую из 88,5 % спирта крепостью 50 % и 11,5 % мела.
Залогом хорошего состояния освещения является доступность светильников для обслуживания. Этот вопрос решается на стадии проектирования, но в
значительной степени ложится на плечи обслуживающего персонала. При вы121
соте 5,3 м обслуживание может производиться со стремянки или приставной
лестницы. В цехе имеется крановое оборудование (кран-балка), она может быть
снабжена приспособлениями (огражденная площадка, навесная кабина и т.п.)
которые обеспечат безопасное обслуживание осветительных установок.
Замена ламп может производиться как индивидуально, по мере их перегорания, так и в групповом порядке, т.е. одновременно заменяются все лампы в
помещении или в определенном ряду светильников.
Все работы, связанные с обслуживанием осветительных установок, должны производиться с соблюдением требований техники безопасности, изложенных в нормативных документах.
122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В общей части дипломного проекта произведен расчет электрической передачи грузового тепловоза, определены основные параметры электрической
передачи, рассчитаны и построены внешняя характеристика тягового генератора, регулировочная характеристика электропередачи, тяговая характеристика
тепловоза, определены основные параметры зубчатой передачи, разработана
силовая электрическая схема тепловоза, определены основные размеры тягового электродвигателя.
Специальная часть проекта посвящена анализу коммутационной напряженности двигателей, ТЛ-2К1, выявлено влияние расположения двигателей на
их надежность, геометрии магнитной цепи дополнительных полюсов на кач ество коммутации, приведена технология наладки коммутации и корректировки
зазоров под дополнительными полюсами.
Приведена эконмическая эффективность от внедрения системы управления электропередачей тепловоза. Приведено обоснование и расчет электрического освещения участка по ремонту тяговых электродвигателей.
123
Библиографический список
1. Учебно-методическое пособие по оформлению рефератов и пояснительной записки к курсовым и дипломным проектам / С. М. О в ч а р е н к о,
Л. В. М и л ю т и н а, А. С. А н и с и м о в, В. К. Ф о м е н к о, А. В. Ч у л к о в;
Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2016. 45 с.
2. С к а л и н А. В. Справочник машиниста тепловоза. Сб. ст. / А. В. С к а л
и н, В. Е. К о н о н о в, В. Д. Ш а р о в. М.: Желдориздат, 2004. 320 с.
3. Н и к у л и н М. А. Тяговый электропривод Сб. ст. / М. А. Н и к у л и н
// Труды / Ленинградского ордена Ленина института инженеров жел. дорожного
транспорта им. акад. В. Н. Образцова. Ленинград, 1967. Транспорт. Выпуск 261;
4. Б о ч а р о в В . И . Магистральные тепловозы: Общие характеристики.
Механическая часть / В . И . Б о ч а р о в , И . Ф . К о д и н ц е в , А . И . К р а в ч е н к о . М.: Машиностроение, 1991. 224 с.
5. В и л ь к е в и ч Б. И. Электрические схемы тепловозов 3ТЭ10М,
2ТЭ10М. Сб. ст. / Б. И. В и л ь к е в и ч. М.: Транспорт, 1983. 221 с.
6. Д е н и с о в а Т. В. Ремонт электрооборудования тепловозов. Сб. ст. / Т.
В. Д е н и с о в а. М.: Транспорт. 1980. 295 с.
7. Г р и щ е н к о А. В. Новые электрические машины локомотивов. Сб. ст.
/ А. В. Г р и щ е н к о, Е. В. К о з а ч е н к о. М.: ГОУ Учебно-методический
центр по образованию на железнодорожном транспорте. 2008. 271 с.
8. Вопросы совершенствования системы ремонтов электроподвижного
состава при применении средств и методов технического диагностирования:
Сб. научн. трудов / ВНИИЖТ; Под. ред. А . Т . О с я е в а . - М., Транспорт,
1991. 116 с.
9. Измерения в электронике: Справочник/В . А . К у з н е ц о в ,
В. А.
Д о лг о в , В. М. К о н ев с ки х и д р . ; По д р ед . В. А. К уз н ец о в а . —
М.: Энергоатомиздат, 1987. — 512
124
10. М о л ч а н о в В . В . Автоматизированная система в локомотивном депо. //Железнодорожный транспорт, 1991. - №10. - С. 49-51.
11. Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов постоянного тока. М., Транспорт, 2000. - 328 с.
12. Ремонт электроподвижного состава железнодорожного транспорта /
Под. ред. А . С . З е н к о в а . Киев, Техника, 1983. - 150 с.
13. И с а е в И . П . , М а т в е е в и ч е в А . П . , К о з л о в Л . Г . Ускоренные испытания и прогнозирование надежности электрооборудования локомотивов.
14. Технические средства диагностики. Справочник / Под ред. В . В .
К л ю е в а . М., Машиностроение, 1989. — 672 с.
15. С т р е к о п ы т о в В. В. Электрические передачи локомотивов. Сб. ст.
/ В. В. С т р е к о п ы т о в, А. В. Г р и щ е н к о, В. А. К р у ч е к В. А. М.: Маршрут. 2003. 310 с.
16. Б о р о д и н А. П. Электрическое оборудование тепловозов. Сб. ст. /
А. П. Б о р о д и н. Учебник для средних ПТУ. – М.: Транспорт, 1988. 287 с.
17. Б е л о в И. В. Экономика ЖДТ. Сб. ст. / И. В. Белов М.: Желдориздат,
1989. 350 с.
18. Л е в и н И. Б. Справочник экономиста организатора труда. Сб. ст. / И.
Б. Л е в и н, К. И. М е л ь н и к. М.: Транспорт, 1975. 245 с.
19. Л е в и ц к и й А.Л. Охрана труда в локомотивном хозяйстве. Сб. ст. / А.
Л. Л е в и ц к и й, Ю. Г. С и б а р о в. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1989.
216 с.
20. М у д р а ч е н к о С. В., Родионов А. В., Родионов Р. А. Железнодорожная безопасность. Сб. ст. / С. В. М у д р а ч е н к о, А. В. Р о д и о н о в, Р. А.
Р о д и о н о в. Тула, 2003. 190 с.
125
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
126
127
128
129
130
131
132
134
133
135
134
135
137
136
138
137
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
64
Размер файла
3 238 Кб
Теги
1069, 2016, квалификационная, выпускных, работа, омгупс
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа