poster334

Для привода вспомогательных машин (вентиляторов, компрессоров, насосов циркуляции трансформаторного масла) на отечественных электровозах переменного тока используют асинхронные трехфазные двигатели. Они получают питание через расщепитель фаз или батарею конденсаторов. При этом двигатели образуют систему нерегулируемого привода.

Как показывает опыт эксплуатации, такой привод неэффективен с точки зрения расхода электроэнергии. Среднее значение потребляемой электроэнерги вспомогательными машинами на локомотивах переменного тока более чем в два раза превышает аналогичный показатель на электровозах постоянного тока (табл. 1).

Основная доля потребления электроэнергии приходится на систему вентиляции силового оборудования (тяговых двигателей, тягового трансформатора, сглаживающих реакторов и др.). Повышенный расход связан, прежде всего, с тем, что мощность систем вентиляции определяется из условия реализации локомотивом номинальной мощности при самых неблагоприятных условиях. Главные параметры, влияющие на условия работы приводных асинхронных двигателей, — величина и симметрия напряжения питания. Диапазон изменения напряжения питания вспомогательных машин представлен в табл. 2.


Особенность асинхронного двигателя — в том, что его электромагнитный момент пропорционален квадрату питающего напряжения. Если номинальному напряжению Uном соответствует номинальный пусковой электромагнитный момент электродвигателя Mэн, то при минимальном напряжении Umin = 0,68Uном (см. табл. 2) для гарантированного пуска двигателя, имеющего заданный момент сопротивления на валу, его электромагнитный момент М должен быть равен 2,16Mэн.

Мощность, которую необходимо подвести к двигателю для его гарантированного запуска, будет равна 2,16Pн, т.е. она, как минимум, в два раза превышает номинальную. Симметрия напряжения питания может быть обеспечена только в условиях номинального или максимально приближенного к нему режиму работы вспомогательных машин. Завышенные мощности приводных двигателей и вызывают перерасход потребляемой электроэнергии.

Снизить потребление электроэнергии на электровозах переменного тока позволяет система регулируемого привода с применением различного рода преобразователей частоты и числа фаз.

Оптимизация режимов работы вентиляторов заключается в изменении количества охлаждаемого воздуха, необходимого для нормального теплового режима оборудования, в зависимости от нагрузок оборудования и температуры окружающей среды. Момент сопротивления Mсопр на валу двигателя вентилятора пропорционален квадрату частоты вращения рабочего колеса ωв или квадрату частоты вращения вала электродвигателя: Мсопр = ωв². При этом мощность на валу электродвигателя, затрачиваемая на преодоление этого момента сопротивления, — P = Мсопрωв или Р = ωв³.

Мощность, потребляемая двигателем Pэл с учетом его к.п.д. ηэл в заданном режиме работы, Pэл = P/ηэл. Поэтому при снижении частоты вращения двигателя в п раз потребление электроэнергии уменьшается пропорционально величине (ωв/n)³. Так, если уменьшить частоту вращения двигателей вентиляторов и маслонасосов в 3 раза (САУВ электровозов ВЛ80С), то расход электроэнергии сократится примерно в 9 раз, с 290 до 32,2 кВт. Суммарное потребление электроэнергии всеми приводными двигателями вентиляторов в режиме пониженной частоты вращения примерно соответствует потреблению того же количества электроэнергии одним двигателем в номинальном режиме.

А.Н. ПАРШИН, машинист депо Ожерелье Московской дороги