Проверку нагревания обмоток электрических машин тепловоза производим аналитическим способом.

Допустимая температура обмотки определяется дей­ствующим ГОСТом и для изоляции класса В она установлена в 145° С.

Таким образом перегрев обмотки т, т. е. температура превыше­ния над температурой окружающей среды

τ = 145-t _нв

Величины  и Т, называемые тепловыми характеристиками данной электрической машины, приводятся в тяговых паспортах тепловозов и электровозов.

Рассмотрим технику вычисления температуры перегрева обмотки якоря генератора тепловоза серии ТЭЗ на перегоне А—а, для кото­рого построены кривые скорости, времени и тока (рис.7). Все рас­четы по перегреву сводим в табл. 5.

Составление таблицы ведем следующим образом. Кривую тока I _Г = f(S) разбиваем на отдельные отрезки, в пределах которых ток считаем постоянным, равным его среднему значению в принятом интервале. Обычно за такие отрезки принимают участки кривой I _Г = f(S) в пределах двух соседних точек перелома ее, где среднее значение тока равно полусумме крайних значений на этом отрезке.

Одновременно выбранные интервалы должны удовлетворять условию

где  — интервал времени, в течение которого поезд проходит путь, соответствующий выбранному отрезку на кривой тока I _Г = f(S).

Величина этого интервала определяется из кривой t = t(S) между двумя вертикалями, прове­денными через крайние точки выбранного отрезка на кривой тока I _Г = f(S);

Т — постоянная времени, определяемая по тепловой харак­теристике T=f(I_Г) (рис. 5.43 ПТР). При этом I_Г принимается по среднему значению тока в выбранном интервале.

Из рассмотрения кривой I _Г = f(S) следует, что после трогания с места величина тока меняется за очень малые промежутки вре­мени, которые не представляется возможным определить точно по кривой времени t = t(S).

Поэтому, в виде исключения, объеди­няем первые три участка кривой:

I _Г = f(S) 0"— 1", 1" — 2", 2"— 3", в один участок 0"—3".

Средний ток на участке будет равен

Эту величину заносим в первую строку графы 4 табл. 5. В графу 5 вписываем величину , в течение которой ток бу­дет изменяться в пределах участка 0"—1"—2"—3".

определяется по кривой t = t(S) в пределах точек 0'—3', лежа­щих на одних вертикалях с точками 0" и 3" и равна = 0,9 мин.

В графу 6 заносим величину Т=39,1 мин, определяемую по кривой T = f( I _Г )  при n_к = 16 и соответствующую току = 2 960 A,

в графу 7 — значение , которое определяем по кривой  = f( I _Г )  при 16-й позиции контроллера n_к = 16 (рис. 15) для средней величины тока на принятом участке =2960A. При этих условиях величина  оказалась равной = 130,6° С.

Затем определяем отношение                     

т. е. условие применения расчетной формулы оказалось выполненным. Величину  = 0,023 заносим в графу 8.

Значения величин, входящих в графу 9, представляют собой результаты вычитания из единицы величин  , внесенных в

графу 8, т. е. 1 -  = 1 - 0,023 = 0,977. Значения величин гра­фы 10 представляют собой результат перемножения величин  и , входящих в графы 7 и 8, т. е.  = 130,6 * 0,023 = 3,01.

В графу 11 записывается величина начального перегрева об­мотки якоря генератора тепловоза, которая в соответствии с указа­нием Правил производства тяговых расчетов после длительной стоянки (свыше 2-х часов) принимается равной τ₀ = 15° С. При меньших стоянках эта температура определяется как температура в момент прибытия с учетом ее снижения за время стоянки.

   В графу 12 заносятся величины, представляющие собой произ­ведение значений графы 9 на значение графы 11, т. е.

15 * 0,977 = 14,66° С.

      В графу 13 вносится величина перегрева обмотки, полу­ченная в конце рассматриваемого участка. Она определится сумми­рованием величин, входящих в графы 10 и 12, т. е.

3,01 + 14,65= 17,66° С.

  В соответствии с указаниями Правил производства тяговых рас­четов величина температуры перегрева подсчитывается с точностью до 0,01^оС с тем, чтобы конечный результат округлялся до 1°С.

Рассмотрим следующий отрезок кривой тока 3" — СП_3-4, ко­торому соответствует отрезок кривой времени 3'—4'. Для этого интервала начальная температура перегрева τ₀ будет равна темпе­ратуре перегрева обмоток, установившейся в конце предыдущего интервала, т. е. τ₀ = 17,66° С.

Это значение и вносится второй строчкой в графу 11 табл. 5.

Средняя величина тока для этого интервала определяется как полусумма значений тока на его границах, т. е.

Рис. 9. Кривые остывания обмоток якоря генератора и электродвигателей:

1 — тепловозов серий ТЭ1, ТЭ2, ТЭЗ и ТЭ7 (обмотки генератора) при n_д = 0;

2— те­пловозов серий ТЭ1 и ТЭ2 при n_д = 270 об/мин (n_к = 0), серий ТЭЗ и ТЭ7 при Яд = 615 об! мин (пк = 8); 3 — тепловозов серий ТЭ1 и ТЭ2 при n_д = 740 об/мин (n_к = 8), Мсерий ТЭЗ и ТЭ7 при n_д = 850 об/мин

Эту величину вписываем в графу 4. Значение  определяем по кривой времени t = t (S) в пределах ее отрезка 3'—4'. Оно равно =0,40 мин; заносим его в графу 5. Величины Т и найдем для тока 2 260 А из графика = τ ( I _Г )(рис. 15).

Остальные графы таблицы заполняем аналогично изложенным выше.

Границей следующего интервала кривой тока будут точки ОП1_3-4 и 4". Средний ток в этом интервале равен 2 320 A, для которого из рис. 5.43 ПТР определяются величины T и а величина находится по кривой t = t(S) в пределах ее отрезка, ограниченного вертикаль­ными линиями, проведенными через точки ОП1_3-4 и 4". Она равна  =  0,20 мм.

Дальнейшие расчеты производим указанным выше способом и получаем, что в конце третьего интервала температура перегрева равна

 τ = 18,87° С, которая принимается за начальную температуру перегрева в начале четвертого интервала кривой тока.

Таким же образом производим расчеты для всех участков кривой тока, границы которых определяются точками перелома ее.

В результате выполнения расчетов и заполнения табл. 5 уста­навливаем, что в точке 16" к моменту выключения тока тяговых электродвигателей перегрев обмоток главного генератора достиг температуры τ = 47,67° С (см. пятую строку элемента № 4 табл. 20). В соответствии с указаниями Правил производства тяговых расче­тов принимаем τ = 48° С.

Дальнейшее изменение температуры перегрева обмоток главного генератора тепловоза при отключенных тяговых электродвигателях будет происходить на холостом ходу генератора и зависит от началь­ной температуры перегрева и числа оборотов якоря генератора. Это изменение температуры перегрева определяется по опытным данным остывания и нагревания на холостом ходу обмотки генера­тора, приведенным на рис. 9.

Начиная с момента, соответствующего точке 16" на кривой тока I _Г = f(S), дизель-генераторная установка работает на 8-й по­зиции контроллера (n_к = 8), что соответствует n_д = 610 об/мин. По­этому для определения изменения перегрева обмотки генератора на холостом ходу воспользуемся кривой 2 (рис. 101) τ = f(t).

По кривой t = t(S) определяем, что время холостого хода до оста­новки поезда на станции а составляет _хх= 2,65 мин. На кривой 2 (рис. 9) находим точку с, соответствующую температуре перегрева обмоток якоря главного генератора в момент отключения тяговых электродвигателей τ = 48° С.

Этой температуре соответствует абсцисса t = 57,5 мин.

Прибавляем к этой абсциссе время холостого хода и получаем

t + _хх = 57,5 + 2,65 = 60,15 мин.

Откладываем эту величину на абсциссе графика τ = f(t), восста­навливаем перпендикуляр до пересечения с кривой 2 в точке d и получаем, что в этой точке температура равна τ = 46° С. Таким образом за время холостого хода произошло снижение перегрева обмотки на 2° С.

Окончательно в момент прибытия на станцию а температура обмоток якоря главного генератора тепловоза серии ТЭЗ будет равна

Если принять, что температура наружного воздуха в летних условиях равна

=35^оС то

Эта температура обмоток ниже допускаемой по ГОСТу (145° С). Максимальная же температура обмоток якоря главного генера­тора при следовании поезда по перегону А—а была равна

что также меньше величины температуры, допускаемой ГОСТом.