Различают следующие виды мощности электровоза: электрическую мощность, потребляемую двигателями из сети; механическую мощность, развиваемую на валах двигателей; мощность на ободе колес. Все эти
виды мощности выражают в электрических единицах — киловаттах (кВт).
Мощность тягового двигателя. Под ней понимают ту наибольшую работу, которую двигатель может произвести за определенный промежуток времени без повреждения его частей. Как и у любой электрической установки постоянного тока, потребляемая мощность тягового двигателя определяется подведенным к нему напряжением Uk и током I, т. е. P=UkI.
Напряжение на коллекторе (на выводных зажимах) одного двигателя при неподвижном электровозе на 1-й позиции составляет всего 18—50 В. На электровозе постоянного тока, выводя пусковые резисторы и переходя на последовательно-параллельное, а затем и параллельное соединение, доводят напряжение до 1500 В; допустимо повышение напряжения до 2000В в течение непродолжительного времени (период рекуперации).
|
|
Дальнейшее повышение напряжения при существующей конструкции двигателя ограничено допустимой разностью потенциалов между соседними коллекторными пластинами. Для большинства электровозных двигателей эта величина составляет 15—21В, однако из-за неравномерности магнитного потока под главными полюсами, в котором находятся проводники обмотки якоря (разная ЭДС отдельных проводников), напряжение между соседними коллекторными пластинами может фактически достигать 35В, а в отдельных случаях быть еще больше. При неблагоприятных условиях коммутации и высоком напряжении между пластинами искрение на коллекторе может перейти в круговой огонь.
Ток в тяговых двигателях может изменяться от нуля до значения уставки реле перегрузки; на электровозах с двигателями НБ-406 эти реле отрегулированы на ток срабатывания 625А, а с двигателями ТЛ-2К — на 750А.
Фактически такие токи достигаются очень редко и длительное их протекание недопустимо.
К. п. д. тяговых двигателей. Механическая мощность, отдаваемая двигателями зубчатой передаче, всегда меньше электрической мощности, потребляемой двигателями из контактной сети, вследствие электрических, магнитных и механических потерь энергии, возникающих в двигателе при работе.
Электрические потери обусловлены тем, что ток, проходя по проводникам обмоток двигателя, нагревает их, на что расходуется некоторая часть подведенной энергии.
Магнитные потери образуются, во-первых, при вращении сердечника якоря в магнитном поле, при этом он перемагничивается и возникают вихревые токи, нагревающие его; во-вторых, за счет пульсации основного магнитного потока.
|
|
Механические потери происходят в результате трения щеток о коллектор, в подшипниках и сердечника якоря о воздух.
Все эти потери проявляются в виде тепловой энергии; значение их довольно велико — 5—8 % и более.
Таким образом, на валы двигателей, т. е. к зубчатой передаче, поступает только часть подведенной мощности. Так, у двигателя НБ-406 при часовом режиме его работы теряется в виде тепла 7,9 % подведенной энергии, или 570-7,9/100 = 45 кВт, здесь 570 — потребляемая мощность двигателя, кВт.