Отношение мощности, передаваемой валу тягового двигателя, к мощности, потребляемой двигателем, называют коэффициентом полезного действия двигателя (к. п. д.).

Мощность и к. п. д. электровоза на ободе колеса. Как уже установлено, мощность, потребляемая одним двигателем, P—UI. Мощность, потребляемая электровозом на тягу и регистрируемая счетчиком электроэнергии, равна мощности двигателя, умножен­ной на число двигателей, а полезная мощность электровоза равна мощности, потребляемой всеми двигателями, умноженной на к. п. д. двигателя и зубчатой передачи.

Так, у двигателя НБ-418К (электровозы ВЛ80 всех индексов) ток часового режима 880 А, напряжение 950 В, следовательно, потребляемая мощность Р = UкI = 950 • 880 = 836000 Вт = 836 кВт.

К. п. д. электровоза. Если учесть потери энергии во вспомо­гательном оборудовании (в мотор-вентиляторах, мотор-компрессо­рах, резисторах, электропечах обогрева кабин, генераторах управ­ления, аппаратах силовой цепи, а на электровозах переменного тока и в трансформаторе, выпрямителях, реакторах и мотор-на­сосах), то фактически к. п. д. электровоза не превышает 80—84 %. Следует учитывать, что к. п. д. электрической тяги в целом зна­чительно, ниже к. п. д. электровоза вследствие потерь энергии, возникающих при преобразовании топлива на тепловых электри­ческих станциях или в установках гидроэлектростанций, на тяго­вых подстанциях железных дорог и в линиях электропередачи.

Нагревание тяговых двигателей. Все виды потерь в двигате­ле — электрические, магнитные и механические — проявляются в виде тепловой энергии, а значение их может быть достаточно велико. Для двигателя НБ-406 было показано, что мощность по­терь составляет 45 кВт при работе в часовом режиме, а у двига­теля НБ-418К потери примерно такие же (836 — 790 = 46 кВт).

Мощность всех электропечей одной кабины машиниста составляет 5—8 кВт (в зависимости от серии электровоза), т. е. во много раз меньше, чем мощность потерь в тяговых двигателях.

Мощность двигателей принято характеризовать двумя значе­ниями:

мощностью продолжительного режима, т. е. такой наибольшей мощностью, развивая которую, двигатель не нагреется свыше наибольшей допустимой температуры за продолжительное время работы; часовой мощностью — такой наибольшей мощ­ностью, развивая которую, двигатель нагреется от холодного со­стояния до наибольшей допустимой температуры за 1 ч.

 

8. Ограничения в использовании электровозов

Использование электровозов ограничено: усло­виями сцепления колес с рельсами; мощностью тяговых двигателей (наибольшим напряжением, допустимым по коммутации, и током в сочетании со временем его протекания, определяющими нагрев двигателей). Электровоз каждой серии имеет также вполне опре­деленную конструкционную скорость.

Помимо этих основных ограничений, в отдельных случаях могут быть другие, ограничение по напряжению в контакт­ной сети в момент рекуперации и по соотношению тока якоря и тока возбуждения двигателей в режиме электрического торможе­ния. При взятии состава с места на тяжелом подъеме на электро­возах постоянного тока приходится считаться с возможным пере­гревом пусковых резисторов.

На электровозах переменного тока при снижении напряжения в контактной сети до 19—21 кВ возможен отказ в работе асин­хронных двигателей компрессоров, вентиляторов и насосов, а так­же перегрев обмоток отдельных фаз, особенно при недостаточной емкости подключенных к ним конденсаторов. На работу электро­возов постоянного тока при длительном понижении напряжения в контактной сети может оказать влияние снижение подачи венти­ляторов (перегрев тяговых двигателей) и компрессоров (недоста­точное количество воздуха для управления тормозами, песочни­цей и звуковыми сигналами).

У электровозов масса, приходящаяся на одну ось, составляет 23—25 т, а плавность хода электровозов некоторых серий недо­статочна, особенно при неправильном содержании рессорных систем, опор кузова, амортизаторов и при больших поперечных разбегах колесных пар, поэтому на отдельных участках со слабым верхним строением пути предельная скорость движения электро­возов той или иной серии ниже их конструкционной скорости, оговоренной заводом-изготовителем.

Ограничение по конструкционной скорости. Обычно предель­но допустимая скорость движения электровоза ограничена проч­ностью коллектора и закрепления обмотки якоря, а лишь в от­дельных случаях — воздействием на путь. Связь между частотой вращения якоря двигателя, диаметром колес электровоза и передаточным числом зубчатой передачи. Наибольшая допустимая частота вращения якоря двига­теля НБ-418К6 nтах= 1950 об/мин; при диаметре колеса Dk = 1,25 м и передаточном отношении 4,19 Vконстр = 0,188-1950-1,25/4,19 = 110 км/ч.

Передаточному отношению 2,73 соответствует наибольшая допустимая скорость движения электровоза