Тепловой расчет пускотормозных реостатов для вагонов подвижного состава трамвая

Для проведения теплового расчета пускотормозных реостатов трамвайного вагона необходимо иметь пускотормозную диаграмму, схему пускового реостата, величины сопротивлений отдельных секций реостата, ожидаемое число пусков в час и продолжительность маневровой работы, т. е. продолжительность непрерывного движения под током порожнего состава на первой позиции контроллера.

Элементы для секций реостатов выбираются по эффективному току, нагревающему эти элементы при пусковом и тормозном режимах работы поезда. Эффективный ток должен быть несколько меньше длительного тока элемента. Для определения эффективного тока элемента, надо найти о соответствии с пускотормозной диаграммой (рис. 1) время нахождения под током каждой секции и ток нагрузки ее на каждой позиции контроллера.

Рис. 1. Пускотормозная диаграмма для трамвайного вагона.

Время нахождения секции реостата под током на каждой позиции контроллера определяется по формуле:

где: M_п – приведенная масса поезда;

Δv – приращение скорости на позиции (например, от v₁ до v₂ на диаграмме рис. 1 в км/час);

F_ср – среднее тяговое усилие в кг, соответствующее v_ср для позиции;

w₀ – общее удельное сопротивление движению для v_ср.

Если известно среднее ускорение разгона a_п двигателя трамвая и замедление торможения a_m, время нахождения на позиции можно определить по формуле:

или

Нагрузочный ток секции определяется по характеристике двигателя трамвайного вагона для v_cp каждой позиции в зависимости от группировки двигателей трамваев и от соединения секции реостата между собой (последовательно или параллельно).

Эффективный ток секции определяется по формуле:

где: ΣI²Δt – сумма произведений нагрузочных токов на время для всех позиций, на которых включена данная секция;

n – число пусков в час, принимаемое для крупных городов при прохождении трамвайного маршрута через центр – 120 при маршруте, не проходящем через центр, – 80–100, для прочих городов – от 50 до 80.

При подсчете эффективных токов удобно пользоваться табл. 1.

По полученным значениям I_эф, а также пользуясь заводской таблицей (табл. 2) с данными элементов сопротивлений типа КФ (круглых фехралевых), подбирают соответствующие номера цементов по сопротивлению и по длительному току. В таблице указаны величины длительных токов, при которых нагрев элементов не превышает 350 °C, однако эти элементы кратковременно можно нагревать и до более высокой температуры (400–450 °C). Это обстоятельство позволяет использовать пусковые реостаты полностью включенными в цепь двигателя для маневрового передвижения порожнего трамвайного поезда. Считая, что средний ток при маневровом передвижении I_ман примерно равен 0,8 тока маневровой ступени при v = 0, по кривым (рис. 2) для проверяемых элементов находят время, которое потребуется для доведения их до температуры 400 °C, при движении с током, равным I_ман. Это время при одном и том же токе для различных элементов неодинаково; меньшее время, полученное для входящих в реостат элементов, может быть принято за допустимое время маневров. Обычно реостаты требуются для 3–5 мин. маневровой работы тягового двигателя трамвайного вагона. Если полученное время ниже заданного, следует провести усиление реостата либо путем замены лимитирующих элементов на другие, либо путем включения наиболее греющихся элементов в параллель.

Рис. 2. Допустимые нагрузки по времени элементов фехралевых сопротивлений типа КФ при 400 °C.

Если имеются кривые зависимости превышения температуры от времени для элементов (рис. 3), можно при выборе элементов уже заранее предусмотреть выбор таких, которые будут гарантировать возможность получения необходимого времени маневров без перегрева реостатов двигателя трамвая выше 400 °C.

Рис. 3. Зависимость превышения температуры от времени для элемента КФ № 6 ТД. 662. 004. 16.