Файл: южноуральский государственный университет (национальный исследовательский университет).pdf

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ электродвигателям одной тележки. Часть воздуха, отводимая из воздуховодов, предназначена для вентиляции кузова.
Модуль охлаждения тяговых двигателей входит в систему охлаждения электровоза 2ЭС6 «Синра», состоящую из воздухозаборных жалюзи, расположенных в верхней части кузова, устройства фильтрации от пыли, воды и снега, забираемого на охлаждение воздуха, а также осевого вентилятора. На выходе воздуха из осевого вентилятора установлен раздающий диффузор и воздуховод. После диффузора воздух подается к тяговым двигателям через участок гибкого гофрированного воздуховода между кузовом и тележкой.
На рисунке 1.3 показана конструкция модуля охлаждения тяговых электродвигателе электровоз 2ЭС6 «Синара».
Рисунок 1.3 – Конструкция модуля охлаждения тяговых электродвигателей электровоз 2ЭС6 «Синара»: 1 – переходник нижний; 2 – обечайка корпуса; нижняя; 3 – обечайка корпуса верхняя; 4 – коробка выводов; 5 – коллектор воздушный; 6 – патрубок входной; 7 – направляющая; 8 – рабочее колесо;

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ верхнее; 9 – крепление электродвигателя верхнее; 10 – электродвигатель; 11 –
Крепление электродвигателя нижнее; 12 – рабочие колесо нижнее
В таблице 1.2 указаны основные параметры модуля охлаждения.
Таблица 1.2 – Основные параметры модуля охлаждения
Наименование параметра
Значения
Тип осевого вентилятора охлаждения;
ТЭД рДМ160LB4
Производительность вентилятора, не менее;
6000 м
3
/ч;
Диапазон регулирования производительности; от 25% до 100%;
Напор вентилятора, не менее;
1500 Па;
Расход воздуха для наддува машинного помещения, не менее;
1000 м
3
/час
Суммарное сопротивление входного диффузора и воздушного фильтра;
600Па
Эффективность очистки воздуха фильтром от пыли, влаги и снега на номинальном режиме, не менее;
80%;
Температура окружающей среды град С; от -50 до +60
Температура охлаждающего воздуха град С; от -50 до +45
Модуль охлаждения должен сохранять работоспособность при выпадении инея с последующим оттаиванием.
Модуль охлаждения в части воздействия механических факторов внешней среды должен соответствовать группе условий эксплуатации М25 по ГОСТ
17516.1.
1.4 Асинхронный электродвигатель рДМ160LB4 вентилятора модуля охлаждения тяговых электродвигателей

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
Асинхронный трехфазный с короткозамкнутым ротором электродвигатель рДМ160LB4 установлен в приводе вентилятора для воздушного охлаждения тяговых двигателей.
В каждой секции установлено два осевых вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей. Обозначение на электрической схеме М5 и М6. Переменное трехфазное напряжение электродвигатели М5 и М6 получают по регулируемому каналу от трансформатора собственных нужд.
Осевые вентиляторы тяговых электродвигателей предназначены для перемещения воздуха не содержащих пыли и других твердых примесей при температуре окружающего воздуха от минус 50 до плюс 60 ºС.
Производительность установки не менее200 м3/мин, напор воздуха не менее
1500 Па. Направление вращения со стороны всасывания – левое. Основные параметры электродвигателя приведены в таблице 1.3.
Таблица 1.3 – Основные параметры электродвигателя рДМ160LB4
Наименование параметра
Значения
Кратность пускового тока
6,4
Режим работы
Продолжительный
Класс изоляции обмотки статора
H
Степень защиты двигателя
IP44
Масса электродвигателя, кг
178
Номинальная мощность электродвигателя, кВт
18,5
Напряжение питания электродвигателя, В
3х380
Частота напряжения питания, Гц
50
Синхронная частота вращения двигателя, об/мин
1500
Номинальное скольжение%
3,3
Номинальный ток статора, А
41
Коэффициент мощности
0,74
КПД Электродвигателя %
87,4

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
2 ТРЕБОВАНИЯ К СИТЕМЕ ОХЛАЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ЕЕ НЕДОСТАТКИ
2.1 Требования к системе электропривода модуля охлаждения
К электроприводу модуля охлаждения тяговых электродвигателей электровоза предъявляются высокие требования по надежности и отказа устойчивости.
Вместе с тем данная система должная обеспечивает достаточную подачу охлаждающего воздуха к тяговым электродвигателя электровоза и обеспечивать циркуляцию воздуха внутри кузова. Подача охлаждающего воздуха в кузов электровоза связана с тем, что воздух в кузове электровоза нагревается от оборудования установленного в кузове.
Нагретый воздух поднимается кверху. Где нагретый воздух засасывается вентилятором модуля охлаждения обратно в форкамеру через окно расположенное в торцевой стенке форкамеры, где он смешивается с воздухом, забираемым с улицы. Забор воздуха идет через механические центробежные отделители осаждений и снова выбрасывается в кузов через окно в корпусе осевого вентилятора. При этом количество выбрасываемого воздуха в кузов больше, чем засасываемого в форкамеру.
Этим достигается снижение температуры воздуха и поддержание избыточного давления внутри кузова для избежание попадания в кузов электровоза излишней пыли и влаги обеспечивая более благоприятные условия для работы электрических аппаратов.
Необходимость в циркуляции воздуха в кузове является постоянной и напрямую зависит от времени года в котором ведется эксплуатация т.е. в летнее время, когда необходимо температуру в кузове снизить, заслонки на форкамере находятся в положении «открыто», а в зимнее время, когда температуру в кузове необходимо поднять, заслонка находится в положении « закрыто» или в промежуточном положении.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
В каждом кузове электровоза установлено по два модуля охлажденья тяговых электродвигателей с приводом вентилятора установленным на нем двигателем рДМ160LB4.
2.2 Недостатки системы охлаждения тяговых двигателей
Электровоз 2ЭС6 «Синара» прошел ходовые испытания в декабре 2006 года
Первый электровоз передан в эксплуатацию на сети РЖД в этом же году.
Входе эксплуатации выявляются недостатки, и просчёты в конструкции данного электровоза которое своевременно устраняются.
В ходе эксплуатации было выявлены не надежность тяговых электродвигателей электровозов. Они были заменены на более современные электродвигатели. Также были заменены и силовые контакторы системы управления электродвигателями которые смогут выдержать возросший ток проходящий через них. Вследствие модернизации повысилась надёжность и мощность электровозов.
Входе эксплуатации возникают и проявляют себя новые недостатки и просчеты в конструкции незамеченных вовремя модернизации и испытания электровоза. Серьезным недостатком, выявленным вовремя эксплуатации и не устроенным на данный момент, является недостаточная производительность модуля охлаждения тяговых двигателей вследствие проведённой модернизации электровоза.
Это связано с установки на электровоз более мощных тяговых электродвигателей которые требуют более сильного охлаждения. А также электрических аппаратов обеспечивавших их работу, управления и защиту.
Старый электропривод вентилятора модуля охлаждения тяговых двигателей, уже не может обеспечит необходимый поток охлаждающего воздуха к двигателям и в кузов электровоза для охлаждения электрических аппаратов и машин расположенных там.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
Из недостаточной производительности модулей системы охлаждения тяговых электродвигателей электровоза 2ЭС6 «Синара» выделяют следующие пункты:

Недостаточно охлаждения тяговых двигателей в следствии чего происходит прогары якоря тяговых электродвигателей;

Недостаточное охлаждение электрических аппаратов находящихся в кузове электровоз;

Выход из строя силовых контакторов и вспомогательных машин в том числе из-за повышенной температуры;

Малая производительность двигателя привода вентилятора модуля охлаждения.
Все перечисленные недостатки являются основными выявленные в ходе эксплуатации электровоза на данный момент. Возникли с вязи повышенным нагревом. Высокая температура работы вызвана из-за внесения в конструкцию электровоза изменений в ходе модернизаций.
В данной работе проведена модернизация системы охлаждения и выбран новый двигатель привода вентилятора модуля охлаждения который обеспечивать большую производительность и подачу охлаждающего воздуха к тяговым электродвигателям и аппаратом установленным в кузове электровоза что поможет улучшить охлаждение и избежать излишнего нагрева тяговых электродвигателей и вспомогательного электрооборудования установленного в кузове электровоза.
2.3 Требования, предъявляемые автоматической системе управления
Автоматическая система управления должна обеспечивать надежности всех режимов работы электропривода вентилятора.
Система автоматического регулирования привода обеспечивает плавное регулирование скорости в

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ заданном диапазоне; поддержание заданной скорости вращения электродвигателя.
В системе автоматического управления электроприводом вентилятора должны быть предусмотрены необходимые технологические и электрические блокировки и защиты. При срабатывании защит и блокировок электропривод должен отключаться, при этом на пульте машиниста должна загораться соответствующая световая информация с надписью, расшифровывающей вид отказа.
В системе управления должна предусматриваться возможность полного отключения механизмов
Автоматическая система управления должна обеспечивает прием информации от органов управления, системы измерения цепей управления электровоза и выбирать управляющее воздействие на аппараты электровоза и подсистему авторегулирования. В процессе работы автоматическая система управления должна производить диагностику устройств и непосредственно связанных с ними цепей электровоза, а также производит запись в энергонезависимую память данных о функционировании системы.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
3 СИТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНЯ МОДУЛЕЙ
ОХЛОЖДЕНЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
3.1 Статический преобразователь собственных нужд
Статический преобразователь собственных нужд (ПСН) служит для питания внутренних потребителей на электровозе 2ЭС6 «Синара». Источником питания преобразователя является контактная сеть постоянного тока номинальным напряжением 3000В с необходимым набором защитного оборудования, установленного в кузове электровозе.
На предыдущих поколениях электровозов для обеспечения питания низковольтного оборудования применяли электромашинные генераторы. В качестве привода вспомогательных машин использовались высоковольтные двигатели постоянного тока подключаемые к контактной сети. Для питания обмоток возбуждения в режиме рекуперативного торможения применялись высоковольтные электрические преобразователи.
Высоковольтные электрические машины имеют значительно большою массу и габаритные размеры малую надежность и требуют больших затрат на обслуживание.
Стоимость таких машин достаточно высока.
Статический преобразователь обладает более компактными габаритными размерами. Стоимость ниже чем машин постоянного тока также статический преобразователь значительно надежней.
Применения статических преобразователе позволило значительно улучшить эксплуатационные характеристики электровоза повысить его мощность за счёт применения независимого возбуждения обмоток тяговых электродвигателей. В силовой схеме позволило уменьшить число электропневматических контакторов что повысило надежность электровозов и снижения времени на технического обслуживания.

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
21
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
Преобразователь статический собственных нужд (ПСН) предназначен для;

управления током обмотки возбуждения тяговых двигателей электровоза постоянного тока по схеме независимого возбуждения в режимах тяги, электродинамического и рекуперативного торможения;

обеспечения плавного пуска и плавного регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей вспомогательных механизмов электровоза
(вентиляторов охлаждения, турбокомпрессора) путем изменения величины и частоты подводимого напряжения;

электропитания цепей управления и освещения и заряда аккумуляторной батареи, а также заряда аккумуляторной батареи магистрального грузового электровоза постоянного тока 2ЭС6;

электропитания потребителей системы микроклимата кабины машиниста и микроволновой печи.
Основные параметры и характеристики статического преобразователя приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 – Основные параметры и характеристики ПСН
Наименование параметра.
Зачение.
Параметры первичного напряжения, В
Номинальное значение
Диапазон изменения входного напряжения
Диапазон рабочих напряжений контактной сети
3000 2200-4000 2700-4000
Суммарная мощность нагрузки ПСН, кВт,
210
Напряжение низковольтного питания комплекта ПСН, В.
50
±5%
Режим работы преобразователя
Продолжительный
Диапазон изменения температуры окружающей среды, ºС
-40 до =50

Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
22
ЮУрГУ-13.03.02.2019.140.01ПЗ
140604.2015.204.00.00ПЗ
Продолжение таблицы 3.1
Наименование параметра.
Зачение.
Канал №2 охлаждение тяговых электродвигателей 1 и 2 номинальная мощность не более, кВт
27
Канал №3 охлаждение тяговых электродвигателей 3 и 4 номинальная мощность не более, кВт
27
Номинальное линейное напряжение на выходе каналов, В
Трехфазное 380
Номинальное значение частоты выходного напряжение, Гц
50
Диапазон регулирования частоты выходного напряжения,
Гц
16-50
Номинальное напряжение на выходе канала №4, В
380
Частота выходного напряжения канала №4, Гц
50
±5%
Канал№ 5заряд аккумуляторной батареи, Номинальная емкость А-ч
125
Диапазон выходного напряжения канала №5, В
90–130
Выходной ток канала №5 в режиме первоночального заряда не менее,А
25
Диапазон выходного тока канала №5, А
16–50
Канал №6 – питание цепей управления и освещения электровоза. Номинальная мощность не более, кВт
10
Номинальное выходное напряжение канала №6, В
110±5%
Каналы №7,8 питание независимых обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, кВт
50