Наукові основи створення енергозберігаючих систем повітропостачання для локомотивів

Размещено на http://www.allbest.ru/

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 629.4.016.2:629.1.065:629.421

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

НАУКОВІ ОСНОВИ СТВОРЕННЯ ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ СИСТЕМ ПОВІТРОПОСТАЧАННЯ ДЛЯ ЛОКОМОТИВІВ

05.22.07 - Рухомий склад залізниць і тяга поїздів

Захарчук Олександр Сидорович

Луганськ - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Східноукраїнському національному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант: доктор технічних наук, професор, заслужений діяч науки і техніки України Голубенко Олександр Леонідович, Східноукраїнський національний університет, ректор

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Браташ Віктор Олександрович, Український науково-дослідний інститут електровозобудування, м. Дніпропетровськ, директор

доктор технічних наук, професор Колесник Іван Кузьмич, кафедра "Експлуатація і ремонт рухомому складу" Харківської державної академії залізничного транспорту, професор

доктор технічних наук, професор Кузнецов Тимофій Федорович, кафедра "Локомотиви" Дніпропетровського державного технічного університету залізничного транспорту, професор

Провідна установа: - Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", кафедра Локомотивобудування", Міністерства освіти і науки України

Захист відбудеться “22"грудня 2000 р. о 1300 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д29.051.03, Східноукраїнський національний університет за адресою: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці університету за адресою: 91034, м. Луганськ, кв. Молодіжний, 20а.

Автореферат розісланий “17"листопада 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Осенін Ю.І.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

повітропостачання охолоджуючий локомотив енергозберігаючий

Вступ. Основний тип тяги на неелектрофікованих дільницях залізниць - тепловозна. Приписний парк залізниць України складає майже 2200 одиниць магістральних тепловозів і більше за 2100 маневрових. Очевидно, що за два останніх десятиріччя тепловози не зазнали значних технічних удосконалень і характеризуються показниками, які застаріли, практично, за всіма технологічними та експлуатаційними параметрами. Це підтверджується прийнятими Міністерством транспорту України і "Укрзалізницею" рішень, які відображені в документі "Концепція і програма реструктуризації на залізничному транспорті". Звідки слідує, що найближчим часом намічено оновити локомотивний парк України новими магістральними вантажними, пасажирськими, маневровими тепловозами і дизель-поїздами.

Актуальність теми. Особливо актуальною стає проблема підвищення експлуатаційної економічності локомотивів. На тепловозах можливості використання ефективної потужності Ne теплосилової установки (ТСУ) (двигуна внутрішнього згоряння) для здійснення тягової роботи реалізовуються далеко не повністю. Безпосередньо на колеса передається 73-76% Ne, інша частина потужності ТСУ витрачається на втрати в передачі і на привід допоміжних механізмів, в основному, на системи повітропостачання охолоджуючих пристроїв (ОП) локомотивів. Підвищена витрата потужності ТСУ на системи повітропостачання ОП, особливо в експлуатаційних режимах, впливає, істотний чином, на тягово-економічні показники: дотичну потужність, дотичну силу тяги, к.к.д. локомотива. Отже, створення енергосберігаючих систем повітропостачання як для охолоджування ТСУ, так і для охолоджування тягового обладнання (ТО) актуально для локомотивобудування. Дисертаційна робота присвячена вирішенню однієї з найважливіших для України проблем - економії енергоносіїв.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася за держбюджетними і госпдоговірними темами згідно з наступними планами науково-дослідних робіт:

координаційний план АН УРСР з комплексної проблеми “Наукові основи електроенергетики", шифр 1.9.62.3.3.13 “Розробка і дослідження тиристорних автоматизованих електроприводів для систем охолоджування і допоміжних механізмів тепловозів, газотурбовозів, електровозів", термін виконання 1981-1985 рр.;

план Всесоюзного промислового об'єднання “Союзтепловозпутьмаш" Міністерства важкого і транспортного машинобудування СРСР, проблема 0.13.05.05 “Розробити уніфіковані перетворювачі напруги для живлення навантажень власних потреб локомотивів" (1981-1985 рр.); проблема Г4.07.014 “Дослідницькі роботи по зниженню витрат енергії на привід тепловозних охолоджуючих пристроїв і поліпшенню їх масогабаритних характеристик (1980-1984 рр.); проблема Г81.4.07.001 “Розробити, виготувати, впровадити і провести експлуатаційні випробування асинхронних мотор-вентиляторів і уніфікованих тиристорних перетворювачів напруги для живлення навантажень власних потреб локомотивів" (1986-1990 рр.);

програма робіт ГКНТ, проблема 0.13.05 “Створити і освоїти виробництво магістральних локомотивів для водіння і формування вантажних поїздів масою 6…10 тис. тон", пункт 06.03 “Створити комплектуюче обладнання у виконанні УХЛ, в тому числі: асинхронні електродвигуни АМВ-75 на частоту 90 Гц і 1350 об/хв" (1984-1989 рр.);

координаційний план АН України “Наукові основи електроенергетики"; регіональна науково-технічна програма “Матеріалоємкість", тема БЕ1-91 “Вдосконалення і дослідження електромеханічних перетворювачів енергії на базі асинхронних двигунів" (1991-1996 рр.).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи є розв'язання науково- прикладної проблеми створення енергозберігаючих систем повітропостачання для охолод-жуючих пристроїв локомотивів.

Для досягнення поставленої мети визначені наступні задачі:

аналіз конструкцій і енергетичних параметрів існуючих систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв і обґрунтування принципів поліпшення енергетичних і тягових властивостей локомотивів за рахунок створення енергозберігаючих електромеханічних неперервно регулюємих систем повітропостачання;

аналіз експлуатаційних режимів роботи тягового енергоустаткування, приводів вентиляторів на локомотиві і обґрунтування раціональних конструкцій і принципів управління вентиляторами;

розробка методів аналізу і способів поліпшення енергетичних характеристик електромеханічних систем повітропостачання для зв'язаних багатоконтурних охолоджуючих пристроїв теплосилової установки локомотива;

розробка методики розрахунку неперервно регульованих асинхронних мотор-вентиляторів (АМВ) з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора (в обмотці ротора);

розробка і дослідження ефективних структур об'єднаних енергозберігаючих електромеханічних систем керування повітропостачанням охолоджуючих пристроїв теплосилового і тягового обладнання;

конструктивне оформлення і практична реалізація нових конструктивних рішень електромеханічних вузлів енергозберігаючих систем повітропостачання;

експериментальне дослідження характеристик нових систем повітропостачання і їх елементів на стендах, працездатності і ефективності на локомотивах.

Об'єктом дослідження є перспективні системи повітропостачання охолоджуючих пристроїв теплосилового і тягового обладнання локомотива.

Предметом дослідження є допоміжне тягове електроустаткування.

Методи дослідження застосовувались теоретичні і експериментальні. Теоретичні дослідження базуються на теорії диференціальних і інтегральних рівнянь, методах чисельного і гармонічного аналізу. Застосовувались методи теорії імовірностей при обробці результатів моделювання і експериментальних досліджень на локомотивах теплових режимів теплосилового і тягового обладнання в експлуатації.

Теоретичні дослідження виконувались як аналітичними методами, так і із застосуванням обчислювальних машин. Експериментальні дослідження проводилися як на натурних стендах, так і на реальних об'єктах - на локомотивах при реостатних і поїздних випробуваннях впроваджених енергозберігаючих систем.

Достовірність отриманих в дисертації наукових результатів підтверджується коректністю прийнятих допущень, суворістю теоретичного аналізу, стійкою збіжністю результатів аналітичних і експериментальних досліджень (похибка не перевершує 12-15%).

Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна полягає в отриманні нових науково-обгрунтованих результатів в галузі рухомого складу і тяги поїздів, які є основою для розв'язання важливої науково-прикладної проблеми створення енергозберігаючих систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв локомотивів:

вперше вирішена проблема поліпшення енергетичних властивостей локомотивів створенням об'єднаної системи керування повітропостачанням охолоджуючих пристроїв (ОП) теплосилового і тягового обладнання локомотива;

вперше обгрунтовані наукові принципи вдосконалення систем повітропостачання з метою підвищення економічності локомотива за рахунок технічних рішень, направлених на створення неперервно регульованих напругою електромеханічних систем з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу;

розвинений теоретичний апарат дослідження і розрахунку регульованих напругою асинхронних мотор-вентиляторів з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу;

вперше розроблені математичні моделі електромеханічних перетворювачів енергії для систем повітропостачання охолоджуючих пристроїв, теоретично визначені їх статичні і експериментально динамічні характеристики як регулюючих органів для автоматичних систем регулювання температурних режимів теплосилового і тягового обладнання;

виконаний теоретичний аналіз режимів роботи зв'язаних двоконтурних охолоджуючих пристроїв ТСУ з неперервно регульованими напругою мотор-вентиляторами для експлуатаційних режимів роботи ТСУ і експлуатаційних температур зовнішнього повітря; вперше, внаслідок аналізу, обгрунтовано створення об'єднаної системи регулювання температурними режимами теплосилової установки і регулювання збудження генератора енергопостачання локомотива (від якого збуджується тяговий генератор через керований збудник), що дало можливість виключити ті, що дорого коштують, і складні проміжні перетворювачі (напруги або частоти) в силових ланцюгах для регулювання частоти обертання АМВ;

вперше розроблений принцип побудови і методика розрахунку настроювальних параметрів комбінованої автоматичної системи регулювання температури теплоносіїв ТСУ з регульованими АМВ з феромагнітними елементами у струмовому роторному ланцюгу при живленні від тиристорного перетворювача напруги;

вперше розроблені методи розрахунку і дослідження ефективних структур об'єднаних електромеханічних систем управління повітропостачанням охолоджуючих пристроїв теплосилового і тягового обладнання.

Винесені на захист наукові положення і результати є науковими основами для розв'язання науково-прикладної проблеми створення енергозберігаючих систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв локомотивів.

Практичне значення одержаних результатів міститься в розробці методів: розрахунку, експериментальних досліджень енергозберігаючих систем повітропостачання для локомотивів і способів їх технічної реалізації. Основні висновки і рекомендації автора використані при створенні енергозберігаючих автоматичних систем регулювання температури теплоносіїв ТСУ для тепловозів 2ТЕ116, ТЕ136, ТЕ127, які пройшли реостатні і потягові випробування, що підтверджують ефективність запропонованих технічних рішень. Розроблений і виготовлений на ХК "Луганськтепловоз" ряд регульованих напругою асинхронних мотор-вентиляторів потужністю від 24 до 100 кВт з номінальними частотами обертання 1200, 1500, 2000, 3000 об/хв як для тепловозів, що експлуатуються на Україні (2ТЕ116), так і для перспективних, що проектуються.

Особистий внесок здобувача:

теоретичне дослідження [12] і розробка ефективних структур об'єднаних енергозберігаючих електромеханічних систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв теплосилового і тягового обладнання;

теоретичне дослідження електромагнітних процесів в асинхронних мотор-вентиляторах з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора [15,17] і розробка методів розрахунку характеристик мотор-вентиляторів, як регулюючих органів для систем повітропостачання охолоджуючих пристроїв [2,11,16];

теоретичне обгрунтування і розробка неперервно регульованих електромеханічних систем повітропостачання для охолоджування тягових двигунів [1,3,18,19];

аналіз експлуатаційних режимів роботи тягового енергоустаткування, приводів вентиляторів, режимів живлення асинхронних мотор-вентиляторів і обґрунтування раціональних конструкцій асинхронних мотор-вентиляторів і принципів керування вентиляторами [4,6,10];

теоретичне дослідження і моделювання режимів роботи зв'язаних двоконтурних охолоджуючих пристроїв ТСУ з неперервно регульованими напругою мотор-вентиляторами для експлуатаційних режимів роботи ТСУ і температур зовнішнього повітря [8] і, як результат, розробка об'єднаної системи регулювання температурних режимів ТСУ і збудження генератора енергопостачання локомотива [14].

Роботи [1-4,6,8,10-12,14-19] написані автором особисто. У статях [7,13] особисто автором виконана постановка задачі і математичні викладення, обґрунтована можливість створення мікропроцесорної об'єднаної системи управління повітропостачанням охолоджуючих пристроїв локомотива. У статях [5,9] відображені результати робіт, виконані під науковим керівництвом автора. В них автору належить постановка задачі, обгрунтування допущень, визначення статичних і динамічних характеристик асинхронних мотор-вентиляторів [5], запропонована і розроблена методика аналізу експлуатаційних режимів живлення мотор-вентилятора на локомотивах [9]. У роботах [20,21] особистий внесок автора визначений довідками про творчу участь в створенні винаходів: запропоновано контур регулювання з приорітетом тягових режимів тепловоза; запропоноване використання ступиці вентиляторного колеса з феромагнітного матеріалу як елемента обмотки ротора.

Апробація результатів дисертації. Основні результати і розділи роботи докладалися на щорічних науково-технічних конференціях Ворошиловградського машинобудівного інституту (1980-1993 рр.); республіканській науково-технічній конференції "Асинхронні двигуни з двошаровими роторами" (Севастополь, 1979 р.); республіканській науково-технічній конференції "Перспективи розвитку електромашинобудування на Україні" (Харків, 1983 р.); всесоюзній науково-технічній конференції "Створення і технічне обслуговування локомотивів великої потужності" (Ворошиловград, 1985 р.); всесоюзній науково-технічній конференції “Підвищення енергетичної ефективності локомотивів" (Ростов-на-Дону, 1986 р.); всесоюзній науково-технічній нараді "Регульовані електродвигуни змінного струму" (Володимир, 1987 р.); VI всесоюзній науково-технічній конференції "Стан і перспективи розвитку електровозобудування в країні" (Новочеркаськ, 1987 р.); всесоюзній науково-технічній нараді “Електродвигуни змінного струму підіймально-транспортних машин" (Володимир, 1988 р.); VIII всесоюзній науково-технічній конференції “Стан і перспективи вдосконалення розробки, виробництва і застосування низковольтних електродвигунів змінного струму" (Суздаль, 1988 р.); V всесоюзній науково-технічній конференції “Динамічні режими роботи електричних машин і електроприводів" (Каунас, 1988 р.); IX всесоюзній науково-технічній конференції “Електродвигуни змінного струму середньої і малої потужності" (Суздаль, 1990 р.); міжнародних науково-технічних конференціях “Проблеми розвитку рейкового транспорту" (1997-1999 рр.).

У повному об'ємі матеріали дисертації докладалися на розширеному засіданні кафедри "Залізничний транспорт" і спеціалізованого постійно діючого семінару у науковому напрямі "Рухомий склад залізниць і тяга поїздів" Східноукраїнського державного університету 11 лютого 2000 р.

Публікації. За темою дисертації автором опубліковано 41 наукова праця. Серед них 30 статей в наукових виданнях, 11 тез доповідей на конференціях, 4 авторських свідоцтва. Основний зміст дисертації опублікований в 21 науковій праці, список яких приводиться в авторефераті.

Дисертація складається з вступу, п'яти розділів і шести додатків.

Структура дисертації. Повний обсяг дисертації - 291 сторінка, 170 рисунків на 124 сторінках, 41 таблиця на 10 сторінках. Перелік бібліографічних джерел 369 найменувань - на 38 сторінках. Додатки - 125 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертації і дана загальна характеристика роботи, показано існування важливої прикладної наукової проблеми, пов'язаної з необхідністю підвищення економічності локомотивів шляхом створення енергозберігаючих систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв теплосилового і тягового обладнання.

У першому розділі проаналізовано конструктивні параметри систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв локомотивного парку на території України і в країнах далекого зарубіжжя і обгрунтовано існування найважливішої прикладної науково-технічної проблеми, пов'язаної з необхідністю удосконалення вітчизняних локомотивів. Показано, що одним з кардинальних шляхів вирішення цієї проблеми є підвищення економічності охолоджуючих пристроїв локомотива шляхом створення енергозберігаючих неперервно регульованих електромеханічних систем повітропостачання. У загальному випадку неперервно регульована електромеханічна система повітропостачання являє собою сукупність окремих елементів (вентилятори, електричні машини змінного і постійного струму для приводів вентиляторів, генератори енергопостачання, апаратура керування, пристрої захисту), які знаходяться в певних співвідношеннях. В систему додатково вводяться тиристорні перетворювачі як для керування приводами вентиляторів, так і для збудження генераторів енергопостачання приводів вентиляторів, а також елементи систем автоматичного управління. У зв'язку з цим система повітропостачання охолоджуючих пристроїв набуває нові специфічні системні (інтегровані) властивості.

При використанні неперервно регульованих електромеханічних систем повітропостачання є можливість на високоякісному рівні вирішувати проблему підвищення ефективності охолоджуючих пристроїв і локомотива загалом в експлуатаційних умовах:

застосувати на перспективних локомотивах більш прості і надійні асинхронні мотор-вентилятори обернутої конструкції, частота обертання яких регулюється напругою;

збільшити на 2,0...3,9% коефіцієнт тяги локомотива за рахунок зменшення витрат ефективної потужності ТСУ на власні потреби;

збільшити надійність роботи ТСУ за рахунок більш якісної підтримки температури теплоносіїв і зменшення температурних коливань циліндровопоршневої групи ТСУ;

підвищити культуру обслуговування локомотивів і скоротити частину важких робіт з ремонту теплосилового обладнання і приводів вентиляторів.

Наукові основи створення ефективних охолоджуючих пристроїв (ОП) і систем повітропостачання для ОП закладені в роботах Ю.А. Куликова, В.Д. Кузьмича, М.М. Лукова. Проте, накопичений до цього часу теоретичний базис і досвід практичних розробок не дозволяють в повній мірі вирішити питання створення простих і надійних енергозберігаючих систем повітропостачання.

Для формування перспективних варіантів розв'язання проблеми створення енергозберігаючих систем повітропостачання для ОП, вияву масштабів невизначеності по кожному з варіантів і їх використання по ефективності виконаний аналіз науково-технічної інформації у галузі систем охолоджування ТСУ і тягового обладнання (ТО) сучасних локомотивів. Аналіз систем повітропостачання для ОП і ТО локомотивобудівних фірм України і далекого зарубіжжя показує, що тривалі тенденції їх розвитку пов'язані виключно з електромеханічним приводом вентиляторів. Однак вибір варіанту системи повітропостачання для конкретного типу локомотива може бути виконаний тільки внаслідок техніко-економічного аналізу і зіставлення варіантів по цілому ряду показників. Як формалізований критерій ефективності для оцінки перспективних систем повітропостачання прийнятий критерій найбільшого середньоексплуатаційного результату, який має здатність адитивності. Сформульовані основні показники ефективності перспективних енергозберігаючих систем повітропостачання теплосилового і тягового обладнання.

Наприклад, як один з показників порівнювалися середньоексплуатаційні річні витрати потужності електромеханічних систем повітропостачання охолоджуючих пристроїв тягового обладнання з електропередачею змінно-постійного струму для тепловоза потужністю 2647 кВт в секції. Порівнювалися три варіанти (табл. 1):

1) нерегульований асинхронний привід вентиляторів (частота обертання вентиляторів змінюється пропорційно частоті обертання вала ТСУ);

2) двошвидкісний привід без пускових режимів, з електронним (мікропроцесорним) перемиканням частот обертання по струму тягових електричних машин з корекцією по температурі зовнішнього повітря і позиції контролера машиніста;

3) неперервно регульований зміною напруги на обмотці статора (далі напругою) по температурі постійного перегріву вентилів тягової випрямівної установки (ВУ) за допомогою тиристорного перетворювача напруги (ТПН).

У другому розділі приведені результати досліджень експлуатаційних режимів роботи тягового електроустаткування: в режимах тяги і електродинамічного гальмування (ЕДГ), при важких умовах зворушення локомотива на підйомах з потягом з граничними ваговими нормами і режимів живлення приводів вентиляторів від тягового синхронного генератора (ТСГ), від генератора енергопостачання (опалювання) поїзда (ГЕП) для пасажирських локомотивів і від генератора енергопостачання тепловоза (ГЕТ). Досліджені також режими роботи асинхронних мотор-вентиляторів (АМВ) тепловоза 2ТЕ116 при живленні від ТСГ при аварійному збудженні ТСГ і при важких умовах зворушення тепловоза. При живленні від ТСГ напруга на АМВ змінюється в широких межах від 60% до 140% від номінального значення (при частоті живлення 100 Гц), що вимагає збільшення габаритної потужності АМВ в 1,5...1,6 разу. При живленні від генератора опалювання частота напруги змінюється в межах від 0,63 до 1,0 номінального значення при незначній зміні напруги від 0,88 до 1,0 номінального, що вимагає також завищення габаритної потужності в межах 1,3…1,4.

При цьому зміна напруги в експлуатації зменшує к.к.д. серійного АМВ з 91,5% до 88%, cos???з 0,74 до 0,4, споживаний струм збільшується в 1,62 рази у порівнянні з номінальним.

При живленні тягових двигунів (ТД) від ТСГ через тягову ВУ крива напруги ТСГ, що живить АМВ значно відрізняється від синусоїди, що обумовлює появу вищих гармонік в кривій напрузі живлення АМВ.

При важких умовах зворушення тепловоза і аварійному збудженні ТСГ АМВ працюють в аварійному режимі (в режимі "перекидання"), споживають струм в 2,5...4 разу більш номінального при cos?????, що розмагнічує ТСГ, зовнішня характеристика якого значно спотворюється і серійні АМВ тривалий час можуть знаходиться в аварійному режимі і можуть вийти з ладу. Крім того, через спотворення зовнішньої характеристики ТСГ існує небезпека неможливості зворушення локомотива на підйомі і, як наслідок, зрив графіка рушення на перегоні.

Крім того, при релейному регулюванні температури теплоносіїв ТСУ включенням і відключенням АМВ є підвищена витрата енергії на привід вентиляторів і важкі умови роботи АМВ при частих пусках (до 25 включень за годину).

Найбільш раціональний варіант підвищення надійності і економічності системи повітропостачання охолоджуючого пристрою ТСУ тепловоза 2ТЕ116 - застосування фазового регулювання АМВ з двошаровим ротором (АМВДР) за допомогою тиристорного перетворювача напруги (ТПН). Ротор АМВДР відрізняється тим, що замість короткозамкненої обмотки з алюмінієвого сплаву застосовується феромагнітна втулка з сталі 20 або Ст.3, яка пресується в шихтований шар ротора. У іншому конструкція ротора не відрізняється від серійного АМВ. Такий АМВ для тепловозів, що експлуатуються легко переробити з серійного МВ11. При цьому режим "перекидання" відсутній, пускові властивості в два рази кращі. Відношення габаритної потужності до номінальної залишається в тих же межах при живленні від ТСГ і ГЕП, що і для серійного МВ11.

При ЕДГ тепловоза 2ТЕ116 частота обертання n АМВДР становить 14....16% від n серійного МВ11, але ефективна потужність ТСУ Ne при цьому становить

4% від Ne в тяговому режимі на 13 позиції контролера машиніста (режим ЕДГ). Отже, частота обертання АМВДР меншає в значно меншій мірі, ніж потужність ТСУ, що дає можливість затверджувати про працездатність охолоджуючого пристрою (ОП) ТСУ з АМВ, неперервно регульованими напругою, в режимі ЕДГ при живленні АМВ від ТСГ.

На перспективних тепловозах потужністю 2940, 4400 кВт в секції (наприклад, 2ТЕ121, ТЕ136) для живлення власних потреб застосовується ГЕТ, який містить дві трифазні статорні обмотки, зсунуті на 30 електричних градусів. Пропонується наступна схема включення АМВ і навантажень ГЕТ: від однієї з статорних обмоток ГЕТ живиться обмотка збудження G1 ТСГ через трифазний мостовий керований випрямляч ВТГ, від другої - самозбуджується ГЕТ обмоткою збудження G2 через трифазний керований випрямляч ВГЕ з нульовою точкою. МВГ, МВХ - регульовані напругою АМВ для охолоджування води і масла ТСУ; МВТ - для охолоджування тягового обладнання.

Залежність 3 визначалася по методиці, розробленій автором з використанням ймовірних характеристик струмових режимів тягових електричних машин (ТЕМ) в експлуатації, зовнішніх, регулювальних, навантажувальних характеристик ТД.

Зона зміни напруги ГЕТ між залежністями 2 і 3 може бути використана для керування повітропостачанням ОП локомотива в експлуатації при застосуванні регульованих напругою АМВ.

Отже, аналіз тягових і електродинамічних режимів локомотивів потужністю 2200, 2940, 4440 кВт в секції обґрунтував можливість застосування регульованих напругою АМВ для електромеханічних систем повітропостачання ОП локомотива. При цьому доведено поліпшення тягових властивостей тепловоза 2ТЕ116 при важких умовах зворушення з потягом з граничними ваговими нормами при аварійному збудженні ТСГ. Доведено, що живлення АМВ від ГЕТ дає можливість регулювати частоту обертання АМВ зміною напруги ГЕТ, не обмежуючи при цьому тягові та електродинамічні гальмові режими локомотива в найбільш ймовірних експлуатаційних режимах роботи, оскільки ГЕТ є також збудником ТСГ.

У третьому розділі зроблено порівняльний аналіз енергетичних характеристик електромеханічних систем повітропостачання, для охолоджуючих пристроїв з АМВ: частотний з автономним інвертором (АІ), зміною ковзання ротора, зміною кута установки лопатей.

З порівняльного аналізу схем АІ при частотному регулюванні слідує, що по мінімальній складності і капітальним витратам потрібно віддати перевагу АІ напруги (АІН) з силовими транзисторами типу GTR (IGBT). Однак через відсутність в інформаційних джерелах залежності к.к.д таких АІН у всьому діапазоні зміни частоти при вентиляторному навантаженні асинхронного двигуна для порівняльного енергетичного аналізу використовувалися результати експериментальних досліджень АМВ з автономним інвертором струму (АІС) на частково керованих тиристорах з урахуванням втрат в АМВ від вищих гармонік струму і напруги.

Для способів регулювання ковзанням ротора АМВ розглядалися тільки способи регулювання пов'язані із зміною амплітуди напруги на обмотці статора (амплітудний спосіб) від ГЕТ або шляхом фазового регулювання при допомозі ТПН (фазовий спосіб).

При амплітудному або фазовому регулюванні АМВ необхідно застосовувати двигуни з підвищеним опором обмотки ротора, крім того, потрібно завищувати потужність АМВ в 1,25…1,5 рази з метою забезпечення нормальних теплових режимів при регулюванні (при ковзанні ).

Теоретично обгрунтовано і експериментально доведено, що для роботи в системах повітропостачання охолоджуючих пристроїв локомотива найбільш сприятливі механічні характеристики мають АМВ з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора, розроблені автором. Причому струмові ланцюги роторів є також конструкційні елементи вентиляторного колеса. При цьому значно меншає маса АМВ і поліпшені умови охолоджування роторних ланцюгів, що дозволяє краще використати габаритну потужність АМВ.

Експериментальні дослідження АМВ по розробленій методиці визначили раціональні конструкції роторів. Для АМВ потужністю до 30 кВт при напівзакритих пазах статора доцільна масивна та двошарова конструкції ротора. Для АМВ потужністю 30…100 кВт з відкритими пазами статора (з жорсткою обмоткою статора) конструкція ротора з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора, винесеними за область повітряного зазору через понадмірні великі додаткові втрати в феромагнітних елементах від вищих зубцових гармонічних магнітного поля. При потужності АМВ більше за 100 кВт (240 кВт для центральної повітряної системи тепловоза ТЕ136 потужністю 4400 кВт в секції) теплові втрати в роторі при регулюванні напругою на обмотці статора стають недопустимо великими (по нагріву обмоток АМВ). Тому розроблена електромеханічна система повітропостачання з АМВ з фазним ротором, включеним по схемі "асинхронний вентильний каскад" з рекуперацією енергії втрат ковзання на тягу локомотива.

Методика порівняльного аналізу енергетичних характеристик електромеханічних систем повітропостачання ОП ТСУ розроблена на основі математичного моделювання режимів роботи ОП з зв'язаними контурами охолоджування при температурах зовнішнього повітря від до і зміною ефективної потужності ТСУ від неробочого ходу до номінального значення. Використовувалися експериментальні аеродинамічні, теплотехнічні характеристики ОП і ТСУ, енергетичні характеристики (к.к.д.) приводів вентиляторів, а також з урахуванням взаємного впливу контурів охолоджування ОП. Мета математичного моделювання ОП - визначення параметрів регуляторів (частоти обертання вентиляторів, кута поворотів лопатей, прохідного перетину каналу перепуску теплоносіїв між контурами охолоджування) при заданих конструкції ОП, значеннях температур теплоносіїв і режимів роботи ТСУ для заданих умов навколишнього середовища. При аналізі ураховувалися реальні закони розподілу температури зовнішнього повітря для України і потужності ТСУ в експлуатації.

З порівняльного енергетичного аналізу визначено, що всі неперервні способи регулювання (в тому числі і гідрооб'ємний) мають незначні відмінності в середньоексплуатаційних витратах потужності ТСУ на привід вентиляторів, які не перевищують 10 - 15% від номінальної потужності на валу вентиляторів. Тому при виборі типу електроприводу необхідно враховувати передусім масогабаритні і вартісні показники. Отже перевагу потрібно віддати способу регулювання напругою на статорі АМВ, як найбільш простому, надійному і дешевому.

У четвертому розділі виконані теоретичні дослідження електромагнітних процесів в АМВ з феромагнітними елементами (ФЕ) в струмовому ланцюгу ротора: з масивним і комбінованим роторами.

Теоретичні дослідження мотор-вентилятора з масивним ротором виконувалися методами теорії електромагнітного поля. Вирішувалася система диференціальних рівнянь Максвела для області статора, повітряного зазора і активного масивного шару ротора без урахування крайового ефекту. Крайовий ефект ротора враховувався далі за допомогою коефіцієнта крайового ефекту.

Суть методу полягає у тому, що феромагнітний шар 6 (рис. 3, а) з магнітною проникністю, що змінюється по глибині приводиться до еквівалентного феромагнітного шару з постійною магнітною проникністю за допомогою коефіцієнтів приведення. Критеріями приведення є рівність споживаних активних і реактивних потужностей роторів, що визначаються через вектор Умова-Пойтінга. Коефіцієнти приведення визначалися з математичної моделі АМВ, складеної для ЕОМ на основі теоретичного дослідження з використанням експериментальних даних дослідного зразка АМВ. Коефіцієнти приведення визначалися у функції від параметра

;

де: - кутова частота струму в роторі;

- магнітна проникність на поверхні феромагнітного шару ротора;

- питомий електричний опір феромагнітного шару (втулки).

АМВ приводився до Т- образної схеми заміщення, активний і індуктивний опір масивного ротора визначалися через параметри електромагнітного поля. Визначено, що зміна магнітної проникності по глибині феромагнітного шара для масивного ротора збільшує розрахункові значення активного опору ротора в 1,78…1,85 рази, індуктивного опору - в 1,18…1,24 рази в залежності від ковзання ротора. Похибка розрахунку регулювальних і енергетичних характеристик АМВ по розробленій методиці не перевищує 12 % в порівнянні з експериментом.

Розрахункові параметри комбінованого ротора (рис.3 б) визначалися аналі-тичними методами розрахунку електромагнітного поля в ФЕ при постійній магнітній проникності по глибині ФЕ () і чисельними методами з урахуванням нелінійності середи ().

Розрахунковий повний опір комбінованого ротора:

, (1)

де - опір стержня 9, сегмента 11, верхнього короткозамкненого кільця 10, колодиці вентиляторного колеса 6 (рис. 3 б, 4 б), відповідно; - число неферомагнітних стержнів в пазах ротора; - число пар полюсів обмотки статора.

П'ятий розділ присвячений розробці і дослідженню систем повітропостачання з неперервно регульованими АМВ для підвищення економічності ОП ТСУ і тягового обладнання (ТО). Шляхом математичного моделювання статичних режимів роботи ОП ТСУ обгрунтовані і розроблені неперервна одноконтурна і релейно-неперервна двоконтурна автоматичні системи регулювання температури (АСРТ) теплоносіїв ТСУ при живленні АМВ від ТСГ через тиристорний перетворювач напруги (ТПН) для модернізації тепловозів типу 2ТЕ116.

Розроблені АСРТ ТСУ є пропорційними комбінованими, що мають додаткові канали регулювання по температурі зовнішнього повітря і потужності ТСУ . Вплив додаткових каналів на якість терморегулювання ТСУ досліджений: по методами теорії автоматичного регулювання, по - експериментально при реостатних випробуваннях дослідної АСРТ на тепловозі 2ТЕ116 №307. По розробленій методиці розрахунку настроювальних параметрів АСРТ ТСУ з фазовим керуванням АМВ визначені межі зміни коефіцієнта посилення термопідсилювача, що забезпечують стійку роботу АСРТ ТСУ при зміні температури зовнішнього повітря від - 40°С до +40°С.

Експериментальними дослідженнями якості регулювання комбінованої АСРТ при підключені тепловоза на реостат встановлено:

приватна статична нерівномірність дослідної АСРТ по контурам води і масла ТСУ є показником, що настроюється;

час загасання перехідних процесів (швидкодія) при зміні навантаження з швидкою зміною ефективної потужності ТСУ від неробочого ходу до номінального значення становить 150…200 с;

динамічна помилка (точність регулювання) за температурою теплоносіїв практично зведена до нуля.

Результати експериментальних досліджень АСРТ в реальних умовах експлуатації і аналіз отриманих даних показують, що якість регулювання комбінованої АСРТ вище в порівнянні з серійною релейною. Гістограма розподілу щільності імовірності значень температури масла і автокорелограма температури води на виході ТСУ дослідної АСРТ в порівнянні з серійною релейною АСРТ показують більш ефективну здатність гасити коливання температури теплоносіїв.

Внаслідок теоретичного аналізу шляхом математичного моделювання спільних режимів роботи ОП ТСУ, регульованих напругою АМВ, тягових і електродинамічних гальмових режимів тягового електроустаткування доведена можливість створення ОСК температурним режимом ТСУ і збудження ГЕТ. Результати аналізу представлені на рис. 2 у вигляді регулювальних характеристик АМВ сполучно з ОП, показаних штриховими лініями 4-8, що підтверджує можливість підтримання температури води на виході ТСУ +85°С при керуванням збудження ГЕТ. Працездатність ОСК підтверджена при реостатних випробуваннях на тепловозі ТЕ136 №002. При цьому ОСК забезпечує регулювання температури теплоносіїв ТСУ в межах 6°С при швидкій зміні реостатом ефективної потужності ТСУ від неробочого ходу до номінального значення потужності і обернено після сталого режиму терморегулювання.

Обґрунтовано принцип роботи об'єднаної системи керування ОСК повітропостачання ОП теплосилового і тягового обладнання. Витрата повітря регулюється по температурі теплоносіїв ТСУ.

Загальний принцип побудови ОСК визначається наступними положеннями. З зменшенням навантаження тепловоза в експлуатаційних режимах і із зменшенням температури зовнішнього повітря необхідно зменшити витрати повітря як на охолоджування ТСУ, так і на охолоджування тягового електроустаткування. Температуру теплоносіїв ТСУ необхідно підтримувати в досить вузьких межах для економічної роботи (воду на виході ТСУ , масло ).

Межі регулювання температури тягового електроустаткування значно ширші. Температура корпусу вентилів типу ВЛ тягової ВУ не повинна перевищувати . Перевищення температури обмоток тягових електричних машин (ТЕМ) над температурою охолоджуючого повітря не повинно бути завбільш для ізоляції класу Н і для F. Нижні межі не нормуються.

Принцип роботи ОСК полягає в наступному (рис. 6). ОП ТСУ складається з охолоджуючих радіаторних секцій гарячого (СГК) і холодного (СХК) контурів охолоджування. Гарячий контур - охолоджування води ТСУ і турбокомпресора; холодний контур - охолоджування масла ТСУ у водомасляному теплообміннику ВМТ і повітря в охолоджувачі наддувочного повітря.

При зміні температури води на виході з ТСУ змінюється опір термодатчика ТДВ. Величина опору порівнюється із заданою величиною (уставкою) ЗУВ в чотирьох плечному мості опорів (пристрої порівняння). Вихідна напруга розбалансу моста поступає в термопідсилювач ТУ, з виходу термопідсилювача сигнал поступає на відповідний канал підсилювача-коректора УК.

На підсилювач-коректор приходять додатково два сигнали: по частоті напруги ГЕТ (по потужності ТСУ) і по температурі зовнішнього повітря . Перший сигнал в залежності від потужності ТСУ є випереджальним до сигналу по відхиленню () і згладжує вплив (динамічна корекція). Другий являє собою зворотний зв'язок підсилювача коректора, в ланцюгу якого знаходиться термістор типу ММТ. Зміна опору термістора в залежності від забезпечує постійний коефіцієнт посилення ОСУ по регулюючому впливу при зміні температури (статична корекція).

Температура масла на виході з ТСУ регулюється шляхом перепуску теплоносіїв між контурами охолоджування ОП за допомогою пропорційного терморегулятора непрямої дії, наприклад, РТНД-80, який складається з датчика температури ТДМ типа ДТ-6 і перепускного клапана типа КТР. При змінювані змінюється тиск повітря , яке керує мембраною переміщення штока клапана КТР. При змінювані витрат води між контурами охолодження ОУ ТСУ змінюється температура води на вхід в водомасляному теплообміннику (ВМТ), отже, температура на вході в ТСУ.

По каналу регулювання температури води вихідний сигнал підсилювача коректора подається в пристрій порівняння МАХ1, де порівнюється з сигналом регулювання частоти обертів мотор-вентиляторів охолодження: масла (холодний контур) МВХ, води (гарячий контур) МВГ, тягового електрообладнання МВТ центральної повітряної системи (ЦПС) охолодження ТЕ здійснюється неперервно по температурі води на виході з ТСУ.

При зміні температури вентилів ВУ, обмоток тягових двигунів ТД, тягового генератора ТГ змінюються опори датчиків температури ТДД, ТДП, ТДГ, які порівнюються із заданими величинами (уставками) ЗУД, ЗУП, ЗУГ в чотирьох плечних мостах опорів (пристроях порівняння). Вихідні напруги розбалансу мостів , , поступають в термопідсилювачи ТУД, ТУП, ТУГ; з виходу термопідсилювачив сигнали , , поступають в пристрої порівняння МАХ2, де визначається максимальний сигнал . При регулювання частоти обертання МВХ, МВГ і АМВ ЦПС МВТ здійснюється по температурі найбільш перегрітого об'єкта тягового енергоустаткування зміною напруги ГЕТ, а регулювання температури води здійснюється релейним блоком РБВ включенням і відключенням мотор-вентилятора МВГ за допомогою контактора КГ. МВГ працює в економічному релейному режимі при зниженій напрузі живлення.

Регулювання по температурі тягового енергоустаткування можливо при короткочасно при дуже важких умовах зворушення тепловоза з потягом з граничними ваговими нормами і при екстреному електродинамічному гальмуванні.

Далі сигнал керування поступає в пристрій порівняння МАХ3, який визначає максимальний сигнал з двох сигналів: напруги збудження генератора ТГ і напруги, пропорційній температурі регульованого в даний момент часу об'єкта терморегулювання. Отже, ОСК забезпечує пріоритет регулювання тягових і гальмових режимів тепловоза, що можливо короткочасно в експлуатації при і важких умовах зворушення тепловоза з повноважним потягом. При цьому МВГ працює в економічному релейному режимі, оскільки включається на напругу ГЕТ, яка значно менше номінальної.

Потім сигнал поступає в блок порівняння MIN1, де з двох сигналів: і сигналу по частоті напруги ГЕТ вибирається найменший, який потім є сигналом завдання для регулятора напруги ГЕТ. Блок MIN1 забезпечує значення напруги на виході ГЕТ не вище за значення .

Далі регулювання напруги на виході ГЕТ здійснюється апаратними засобами серійного блоку КУА13, розробленого науково-дослідним інститутом заводу "Електроважмаш" і вже встановленого на тепловозах 2ТЕ121. Сигнал поступає в пристрій порівняння, де порівнюється з сигналом зворотного зв'язку по півсумі лінійних напруг двох трьохфазних обмоток статору ГЕТ і різницевий сигнал посилюється в підсилювачі У. Блок розв'язки БР, погоджуючи блоки СБ1, СБ2 і під-сумовуючий пристрій - складаючі КУА13 і служать для отримання сигналу .

Далі сигнал поступає в блок МАХ4, у якому з і сигналу обмеження струму збудження ГЕТ вибирається максимальний. Сигнал на виході МАХ4 є керуючим для блоку управління БУГЕТ. Блок БПТ служить для отримання сигналу пропорційного струму збудження ГЕТ і сигналу на обмеження струму збудження ГЕТ. УВ1 і УВ2 керовані випрямлячі, споживаючи обмотки збудження ГЕТ и ТСГ. СВТГ и БУТГ - система збудження тягового генератора і блок керування тяговим генератором ТГ, які формують зовнішні характеристики ТГ - складаючи КУА13.

З аналізу ОСК слідує:

1) ОСК забезпечує пріоритет регулювання тягових і електродинамічних гальмових режимів;

2) ОСК виконана по одноконтурній структурі, що забезпечує незалежне регулювання витрат повітря по шести координатам - по температурам води , ТД , вентилів ВУ , ТГ , по напрузі збудження ТГ, по струму збудження ГЕТ, причому вибір тієї або іншої регульованої координати здійснюється за допомогою логічних функцій, реалізованих у вигляді пристроїв вибору MAX1, MAX2, MAX3, MAX4;

3) регулятор температури води на виході ТСУ містить два контури регулювання - повільний контур регулювання і швидкодіючий контур регулювання збудження ГЕТ;

4) контур регулювання по температурі води містить регулятор, який є пропорційним, комбінованим (інваріантним) з використанням додаткових сигналів керування по збуренням (по потужності ТСУ і температурі зовнішнього повітря);

5) контур регулювання по температурі масла на виході ТСУ є підлеглим контуру регулювання ;

6) швидкодіючий контур регулювання збудження ГЕТ реалізовує пропорційно-інтегральний закон регулювання і таким чином, є астатичним.

Аналіз виконувався для ОСК з наступними варіантами системи охолоджування ТСУ:

1) для двоконтурної системи охолоджування ТСУ з однорядним розподілом секцій гарячого і холодного контурів охолоджування по потоку повітропостачання без перепуску теплоносіїв між контурами ( регулюється в релейному режимі АМВ охолоджування холодного контура);

2) те ж, але з автоматичним перепуском теплоносіїв між контурами охолоджування з метою виключення релейного режиму АМВ холодного контура;

3) для двоконтурної системи охолоджування з дворядним розташуванням радіаторних секцій по потоку повітропостачання холодного (перший ряд) і гарячого (другий ряд) контурів охолоджування з перепуском теплоносіїв між контурами.

З аналізу визначено, що найбільш раціональним варіантом є третій варіант при дворядному охолоджуючому пристрої.

При мікропроцесорному варіанті для поліпшення якості терморегулювання теплоносіїв ТСУ в мікропроцесорному терморегуляторі передбачений адаптивний блок завдання керуючого сигналу для збудження ГЕТ (ЗУВ), який встановлює значення напруги на обмотці статора ГЕТ такої величини, щоб для даної температури зовнішнього повітря і потужності ТСУ в експлуатації підтримувалася витрата повітря мотор-вентиляторами, достатня для підтримки (згідно з регулювальними характеристиками 4-8 рис. 2). У процесі експлуатації локомотива теплотехнічні і аеродинамічні характеристики ТСУ і ОП ТСУ змінюються, тому передбачений додатковий контур терморегулювання води. Крім того в адаптивному блоці ЗУВ передбачена програма статистичної обробці значень температур води в експлуатації. Середньостатистичне експлуатаційне значення порівнюється з еталонним (+85°С) і при невідповідності (із заданим допуском) змінюються рівняння регулювальних характеристик АМВ в блоці ЗУВ. Є також канал динамічної корекції ДК сигналу керування по температурі води, який включений тільки при роботі ТСУ на неробочому ходу (знижує уставку температури води). Це поліпшує якість перехідних процесів терморегулювання при переході ТСУ з режиму неробочого ходу в режим тяги.

Перевага ОСК особливо виявляється при мікропроцесорній системи керування температурними режимами теплосилової установки, ТЕ і тяговими режимами тепловоза, аналогічної для тепловозів США типу SD60 фірми "General Motors". Температура ТЕМ в SD-60 визначається шляхом моделювання теплового стану обмоток ТЕМ, що виключає необхідність установки термодатчиків для ТЕМ, що значно спрощує ОСУ і підвищує надійність роботи ОСУ загалом. При цьому перехід з серійної системи терморегулювання ТСУ і ТЕМ здійснюється тільки незначною зміною програмного забезпечення контролера керування і установкою регульованих напругою АМВ.

Для визначення теплових характеристик тягового обладнання в експлуатації при об'єднаній мікропроцесорній системі повітропостачання використовувалися експериментальні значення тягових струмових навантажень при роботі тепловоза 2ТЕ121 №029 на дільниці від Воркути до Сосногорська з граничними ваговими нормами складів 5400-5600 т протягом 11 поїздок із загальним часом 70 годин. Профіль дільниці відноситься до категорії складності з керівними схилами . Експлуатаційні значення температур нагріву тягового обладнання визначались шляхом математичного моделювання на ЕОМ температурних режимів з урахуванням реальних струмових навантажень і потужності ТСУ (ПК) в течії поїздки і витрати повітря згідно ПК, необхідного для підтримки для визначеної . У основу математичної моделі розрахунку температури елементів тягового обладнання (ВУ і ТД) приймалися результати теплових стендових випробувань ТД і ВУ.

Внаслідок моделювання теплових процесів в ТЕ в реальних експлуатаційних режимах роботи тепловоза потужністю 2х2940 кВт визначено, що при спільній витраті повітря на ТСУ і ТЕ при підтримці температури теплоносіїв ТСУ (води на виході 85°С, масла 65…70°С) максимальне перевищення температури обмоток тягових електричних машин над температурою охолоджуючого повітря не перевищувало 76…80°С при 140°С допустимих значень (при зміні температури зовнішнього повітря від -40°С до +40°С), максимальний нагрів вентилів тягової ВУ не перевищував 75°С в зоні регулювання () при 102°С допустимих значень.

ВИСНОВКИ

У дисертації комплексно з єдиних методологічних позицій вирішена науково-прикладна проблема створення енергозберігаючих систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв локомотивів. На основі теоретичного узагальнення наукових робіт, пов'язаних з вивченням процесу охолоджування теплосилового і тягового обладнання на локомотиві, обґрунтовані принципи і способи підвищення ефективності цього процесу і розроблені методики розрахункового і експериментального дослідження охолоджуючих пристроїв з неперервно регульованими електромеханічними системами повітропостачання. Методики використані для створення енергозберігаючих електромеханічних систем повітропостачання для охолоджуючих пристроїв. Це дозволить поліпшити тягові і енергетичні властивості локомотива, які визначають продуктивність рушійних одиниць рухомого складу залізниць, що має важливе народногосподарське значення.

Результати, представлених в роботі теоретичних і експериментальних досліджень, дозволяють зробити наступні основні висновки.

1. Актуальність проблеми підвищення економічності охолоджування локомотива загальновідома. Особливо зростає її значення на сучасному етапі розвитку локомотивобудування в зв'язку із збільшенням секційної потужності. Розв'язання проблеми економічності систем охолоджування (особливо в експлуатації) вимагає поглиблення теоретичних і експериментальних методів дослідження процесу охолоджування теплосилового і тягового обладнання, енергетичних характеристик приводів вентиляторів в експлуатації, науково обґрунтованого вдосконалення систем повітропостачання з метою поліпшення енергетичних властивостей локомотивів. Тому обґрунтована і поставлена задача створення аналітичних і експериментальних методів для вивчення енергетичних властивостей систем повітропостачання з електромеханічними приводами вентиляторів на розрахункових моделях і в натурних умовах на локомотиві. Розробка таких методик була сформульована як одна з головних наукових задач.

2. Дослідження експлуатаційних режимів роботи тягового енергоустаткування (в режимах тяги і електродинамічного гальмування, при важких умовах зворушення локомотива на граничних підйомах з потягом з граничними ваговими нормами) і режимів живлення приводів вентиляторів від тягового синхронного генератора, від генератора енергопостачання поїзда і тепловоза виявили доцільність застосування раціональних електромеханічних неперервно регульованих напругою систем повітропостачання з асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора, як найбільш простих і надійних для важких експлуатаційних умов роботи.

3. Обґрунтована принципова основа підвищення економічності систем повітропостачання теплосилового і тягового обладнання локомотива за рахунок застосування автоматичних систем з неперервно регульованими асинхронними мотор-вентиляторами з феромагнітними елементами в струмовому ланцюгу ротора, частота обертання яких регулюється зміною напруги на обмотці статора тиристорним перетворювачем напруги (ТПН) або генератором енергопостачання тепловоза, який також використовується для збудження тягового синхронного генератора і живлення власних потреб тепловоза. Розроблені принципи поліпшення енергетичних властивостей тепловоза пов'язані з конструктивними рішеннями, які направлені на підвищення економічності охолоджуючих пристроїв в експлуатації і поліпшення якості регулювання температури теплоносіїв ТСУ, а також зменшення витрат повітря на охолоджування тягового електроустаткування.

...