Мощность, к. п. д. и нагревание тяговых двигателей

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.