Математическая модель расчета потерь в тяговых электродвигателях пульсирующего тока
Ключевые слова:
тяговый электродвигатель НБ-514Е, электрические машины, локомотив, математическая модель, Восточный полигон, потери в тяговых электродвигателях, нагрев узлов электродвигателя, сплайновая интерполяцияАннотация
Распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 апреля 2021 г. № 1100-р утвержден паспорт инвестиционного проекта, целевым показателем которого является увеличение провозной способности Байкало-Амурской и Транссибирской железнодорожных магистралей в 1,5 раза, до 180 млн т в год, в том числе в 2021 г. – 144 млн т, в 2022 г. – 158 млн т, в 2023 г. – 173 млн т, в 2024 – 180 млн т. Достижение целевых показателей также обусловлено вождением грузовых поездов массой 7 100 т на всем полигоне обращения, что, несомненно, приведет к увеличению случаев эксплуатации тяговых электродвигателей электровозов серии 3,4 ЭС5К в диапазоне тока часового режима и, как следствие, к их существенному нагреву. Одним из основных факторов, влияющих на нагрев узлов электродвигателей, являются потери (электрические, магнитные, механические и др.). На долю тяговых электродвигателей приходится более одной пятой всех отказов. Использование электровозов с вышедшим из строя хотя бы одним тяговым электродвигателем может привести к привлечению вспомогательных локомотивов, нарушению графика движения поездов и, соответственно, к неисполнению целевых показателей. В статье выполнен анализ потерь, возникающих в тяговом электродвигателе НБ-514Е при эксплуатации, разработана гибкая математическая модель, позволяющая выполнять расчет потерь для различных тяговых электродвигателей пульсирующего тока. С ее помощью выполнен расчет потерь для электродвигателя НБ-514Е на участке от ст. Смоляниново до ст. Находка (четное направление) с лимитирующим уклоном 28 ‰.
Библиографические ссылки
Шрайбер М.А. Моделирование теплового состояния тягового электродвигателя постоянного тока // Бюл. результатов науч. исследований. 2014. № 4 (13). С. 36 – 38.
Дурандин М.Г., Кузьминых И.А. Расчет электрических полей в якорной изоляции тяговых электродвигателей локомотивов с учетом теплового фактора // Вестник УрГУПС. 2010. № 4 (8). С. 30 – 37.
Дворкин П.В., Курилкин Д.Н. Анализ теплового состояния тяговых электродвигателей по данным микропроцессорной системы управления // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2019. Т. 16. № 3. C. 401 – 409.
Прибылова Н.В., Филонов С.А., Аксенов И.И. Потери на вихревые токи в обмотках электрических машин, вынесенных в воздушный зазор // Наука вчера, сегодня, завтра : материалы научно-практической конференции. Воронеж, 2016. С. 236 – 239.
Пономарчук Ю.В., Пляскин А.К., Кейно М.Ю. Методика обработки и анализа данных бортовых устройств регистрации параметров работы локомотивов // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». 2018. № 2. С. 58 – 68.
Давыдов Ю.А., Пляскин А.К. Тяговые электрические машины. Хабаровск : ДВГУПС, 2012. 126 с.
Давыдов Ю.А. Тяговые электрические машины. Хабаровск : ДВГУПС, 2006. 116 с.
Гребенников Н.В., Харченко П.А. Определение энергетических параметров при ведении поезда // Транспорт: наука, образование, производство: сборник научных трудов Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону, 2021. С. 193 – 197.
Зарифьян А.А., Мустафин А.Ш. Изучение электромеханических процессов в коллекторном тяговом двигателе с учетом потерь // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2021. № 3(83). С. 81 – 89.
Фошкина Н.В., Кудинов И.А. Повышение энергоэффективности электровозов 2(3,4)ЭС5К // Вестник Всероссийского научно-исследовательского и проектно-конструкторского института электровозостроения. 2016. №4 (74). С. 10 – 18.
ГОСТ 2582-81 Машины электрические вращающиеся тяговые. Утвержден постановлением N 2598 от 26 мая 1981 г. Гос. комитета СССР по стандартам. Введен в действие: 01.01.1983. М. : Издательство стандартов, 1981. 34 с.
Проектирование тяговых электрических машин / М.Д. Находкин, Г.В. Василенко, В.И. Бочаров [и др.]. М. : Транспорт, 1976. 624 с.
Юдина О.И. Математическое моделирование добавочных потерь в двигателях постоянного тока при пульсирующем питании : диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Ставрополь, 2008. 146 с.
Валентейчик А.Г. Методология расчета потерь электроэнергии в щеточно-коллекторном узле тяговых двигателей постоянного тока // Вестник транспорта Поволжья. 2009. №1 (17). С. 63 – 65.
Седова И.Ю., Юдина О.И. Моделирование добавочных потерь в системе «двигатель постоянного тока - силовой полупроводниковый преобразователь» // Вестник Северо-Кавказского государственного технического университета. 2011. № 1. С. 57-62.
Афанасов А.М. Выбор методов определения механических потерь в тяговых электродвигателях постоянного и пульсирующего тока // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2010. № 32. С. 151 – 154.
Гермидер О.В., Попов В.Н. Математическое моделирование процесса переноса тепла в прямоугольном канале в зависимости от числа Кнудсена // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ : материалы VII Всероссийской научной молодежной школы-семинара имени Е.В. Воскресенского с международным участием. Саранск, 2016. С. 34–36.
Дьяконов В.П. Энциклопедия компьютерной алгебры : [Mathcad, Maple, MATLAB, Mathematica, Derive, MuPAD; аналитические и численные вычисления и их визуализация; сотни примеров математических расчетов]. М. : ДМК Пресс, 2012. 1263 с.
Афанасов А.М. Энергетические показатели механического способа компенсации электрических потерь в тяговых электродвигателях при их взаимной нагрузке // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2010. № 35. С. 69 – 73.
Афанасов А.М. Универсальные характеристики магнитных потерь в тяговых электрических машинах // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна. 2010. № 31. С. 77 – 80.
Паспорт НБ-514Е 6ТС.155.040 ПС двигателя пульсирующего тока. Новочеркасск: Новочеркасский электровозостроительный завод, 2012. 17 с.
Блинов П.Н., Сковородников Е.И. Тяговые расчеты. Омск : ОмГУПС, 2015. 34 с.
Кузьмич В.Д., Руднев В.С., Френкель С.Я. Теория локомотивной тяги. М. : Маршрут, 2005. 448 с.
