Báo cáo khoa học: "phương pháp đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện trên đầu máy điezel" doc

phơng pháp đánh giá chất lợng
của hệ thống truyền động điện
trên đầu máy điezel



TS. trơng duy phúc
Bộ môn Đầu máy - Toa xe - ĐH GTVT
ThS. hồ thanh lâm
Liên hiệp Đờng sắt Việt nam
Tóm tắt: Bi báo trình by phơng pháp đánh giá chất lợng của hệ thống truyền động
điện trên đầu máy diezel. Phơng pháp đó dựa trên việc tính toán các thông số kinh tế kỹ thuật
động cơ điện kéo v máy phát, để từ đó cho phép đánh giá, so sánh chất lợng của hệ thống
truyền động điện trên đầu máy diezel một cách chính xác.
Summary: The article presents methods of evaluating quality of electric transmission
systems on diesel locomotives. The methods are based on calculation of eco-technical
parameters used for tractors and generators to enable the quality evaluation and comparison to
be done accuralately.
I. đặt vấn đề
Truyền động điện trên đầu máy điezel
ngày càng đợc ứng dụng rộng rãi bởi tính u
việt của nó so với các kiểu truyền động khác.
Đối với đờng sắt Việt Nam, đầu máy điezel
truyền động điện đóng vai trò là sức kéo chủ
yếu. Chính vì vậy mà việc đánh giá chất lợng
của hệ thống truyền động điện trên đầu máy
điezel có ý nghĩa to lớn trong công tác lựa
chọn, thiết kế, cải tạo hệ thống truyền động
điện, để không ngừng nâng cao chất lợng
đầu máy.
II. nội dung

Trớc đây việc đánh giá chất lợng của
hệ thống truyền động điện thờng dựa trên
đờng đặc tính sức kéo và một vài thông số kỹ
thuật của nó ở chế độ làm việc ổn định là
cha phản ảnh đầy đủ về chất lợng làm việc
của hệ thống truyền động điện, mà nó có khả
năng đáp ứng mọi yêu cầu phát sinh trong
quá trình kéo đoàn tàu. Phơng pháp đánh
giá đợc đề xuất dới đây, nhằm đa ra đầy
đủ các thông số về chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật
của một hệ thống truyền động điện.
Để đạt đợc mục tiêu nh đã nói ở trên,
chúng ta phải xây dựng các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật sau đây:
1. Chỉ tiêu về hiệu suất truyền động ở các
chế độ khác nhau:

tđ
=
mF
bx
N
N

trong đó: N
bx
- công suất của bánh xe chủ
động; N
mF
- công suất của máy phát điện.

Chỉ tiêu này phải đợc xác định ở các
chế độ khác nhau: ở chế độ toàn tải và các
chế độ phụ tải, ở các giải tốc độ khác nhau.
Tuỳ từng tuyến đờng cụ thể mà đa ra một
chỉ tiêu có tính chất bình quân nh sau:




=
i
itdi
tb
td
t
t.

trong đó:

tđi
- hiệu suất truyền động ở chế độ i;
t - thời gian làm việc ở chế độ i trên tuyến
đờng vận dụng.
2. Chỉ tiêu về tuổi thọ, độ tin cậy của hệ
thống truyền động. Chỉ tiêu này đợc xác định
bằng chu kỳ thời gian vào các cấp sửa chữa,
hoặc thay thế các chi tiết của bộ truyền động.
Ngoài ra nó còn đợc xác định bởi sự cố hỏng
hóc trong quá trình làm việc của bộ truyền

động.
3. Chỉ tiêu về tỷ trọng công suất truyền
động:
p
tđ
=
k
dkdcmF
N
PPP ++
, kg/ml
trong đó:
P
mF
- trọng lợng của máy phát;
P
đc
- trọng lợng của các động cơ điện
kéo;
P
đk
- trọng lợng của các thiết bị điều
khiển;
N
k
- công suất kéo đoàn tàu
Trọng lợng của đầu máy, luôn bị hạn
chế bởi số tấn/trục, cho nên chỉ tiêu này càng
nhỏ thì càng có lợi trong việc bố trí thêm các
trọng lợng dự trữ cho vật t, nhiên liệu, cát,

dầu, mỡ phục vụ công tác chạy tàu.
4. Chỉ tiêu về tỷ khối công suất:
v =
k
dkdcmF
N
VVV ++
, m
3
/ml
trong đó:
V
mF
- thể tích máy phát;
V
đc
- thể tích các động cơ;
V
đk
- thể tích các thiết bị điều khiển.
Đây là chỉ tiêu về sự chiếm dụng không
gian lắp đặt hệ thống truyền động trên đầu
máy. Giá trị của chỉ tiêu này càng nhỏ thì việc
bố trí thiết bị trên đầu máy càng thuận lợi và
gọn nhẹ.
5. Chỉ tiêu về sự gia tăng nhiệt độ của
động cơ điện kéo
=

T
t
e1
+
0
.
T
t
e



trong đó:
T - hằng số thời gian, tính bằng phút và
nhiệt độ tăng lên

,
0
C khi không có
quá trình toả nhiệt;

0
- giá trị gia tăng nhiệt độ ban đầu;
t - bớc thời gian tính toán.
Chỉ tiêu này đánh giá khả năng chịu tải ở
tốc độ thấp của đầu máy, khi mà dòng điện
đi qua máy phát và động cơ là lớn nhất. Nhiệt
độ trong các cuộn dây phải nhỏ hơn giá trị
cho phép tuỳ theo cấp vật liệu cách điện:
B - 145
0
C; F - 165
0
C; H-185
0
C. Có nghĩa là:
t = + t
mt
t
cf
trong đó:
t - nhiệt độ của máy phát hoặc động cơ;
t
mt
- nhiệt độ môi trờng bên ngoài;
- gia tăng nhiệt độ của máy phát hoặc
động cơ;
t
cf
- nhiệt độ cho phép.

6. Chỉ tiêu về chất lợng đờng đặc tính
sức kéo. Bộ truyền động có nhiệm vụ cơ bản
là biến đổi đờng đặc tính cứng của động cơ

điezel thành đờng đặc tính có dạng hypebôn:
F
k
.V = const để tận dụng hết công suất động
cơ.
Trong thực tế bộ truyền động chỉ có thể
biến đổi ở mức độ nào đấy gần giống đờng
hypebôn, tuỳ thuộc khả năng điều khiển tự
động của bộ truyền động. Chính vì vậy mà giá
trị: X =
dv
dF
k

càng lớn thì đờng đặc tính
càng tốt cho quá trình kéo của đầu máy.
7. Chỉ tiêu về hệ số sử dụng công suất
của đầu máy:

N
=
dm
maxv
N
N

dm
maxv
I
I

trong đó
N
vmax
; I
vmax
- công suất và dòng điện ở tốc
độ tối đa;
N
đm
; I
đm
- công suất và dòng điện định
mức.
8. Chỉ tiêu về hệ số biến đổi tốc độ của
đầu máy:

v
=
v
max
v
min

trong đó:
v

max
- tốc độ cao nhất của đầu máy;
v
min
- tốc độ dài hạn nhỏ nhất mà nhiệt độ
của động cơ điện kéo không vợt
quá nhiệt độ cho phép.
Chỉ tiêu này càng cao thì khoảng biến đổi
tốc độ của đầu máy càng rộng. Điều này cho
phép đầu máy làm việc đợc trong mọi điều
kiện vận dụng trên đờng.
9. Chỉ tiêu về hệ số điều chỉnh máy phát:
K
mf
=
min
max
I
I

trong đó: I
max
- dòng điện lớn nhất ở công suất
định mức;
I
min
- dòng điện nhỏ nhất ở công suất định
mức.
Chỉ tiêu này càng lớn thì khoảng làm việc
của đầu máy ở công suất định mức càng rộng.

Khi máy phát làm việc ngoài giới hạn dòng
đện I
max
và I
min
thì công suất của đầu máy sẽ
giảm đi.
10. Chỉ tiêu về hệ số điều chỉnh động cơ
điện kéo
Hmin
dc
K.
1
K

=

trong đó:

min
- hệ số giảm yếu từ trờng;
K
H
- hệ số bão hoà từ.
Chỉ tiêu này càng lớn có thể cho phép
thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng mà không
ảnh hởng đến chế độ làm việc của động cơ.
Để nâng cao chỉ tiêu này, ngời ta lựa chọn
kết cấu và tính toán các thông số của động cơ
một cách hợp lý và tối u.

11. Chỉ tiêu về hệ số bám của đầu máy:

b
=
Q
F
e

trong đó:
F
b
- sức kéo bám của đầu máy;
Q - trọng lợng của đầu máy.
Hệ số bám của đầu máy phụ thuộc vào
thiết bị chống dẫy máy của hệ truyền động và
sơ đồ đấu nối động cơ điện kéo trên đầu máy.
Ngoài các chỉ tiêu cơ bản trên đây, để
đánh giá một cách tơng đối chính xác chất
lợng các hệ thống truyền động điện trên đầu
máy hoặc so sánh giữa chúng với nhau ngời
ta còn xem xét thêm một số chỉ tiêu nh: độ
êm dịu, độ bền, giá thành chế tạo, chi phí bảo
dỡng sửa chữa tuy nhiên chỉ tiêu này đối
với các đầu máy có cùng công suất, cùng kiểu

loại truyền động có thể đợc phép không tính
đến trong khi so sánh.
iiI. Kết luận
Phơng pháp đánh giá chất lợng hệ
thống truyền động điện trên đầu máy điezel

thông qua việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật nh đã nêu ở trên, giúp cho các chuyên
gia trong lĩnh vực đầu máy có cơ sở khoa học
để lựa chọn kiểu loại, tính toán các thông số
cho các thiết bị của hệ thống truyền động điện
trên đầu máy. Ngoài ra nó còn đề ra những
vấn đề cần hoàn thiện nhằm nâng cao chất
lợng của hệ thống truyền điện trên đầu máy
điezel.
Tài liệu tham khảo
[1]. Rudaia K.I, Loginova E. IU. Cheplovoz
Electricheckoie oboruđovanhie i xkhem. M.
Transport 1990. 384 x.
[2]. Đeev V.V, Phupharianski N. A. Pođvirnoi
xaxtav i chiaga poiezdov M. Transport 1979.
367x
Ă
loại truyền động có thể đợc phép không
tính đến trong khi so sánh.
iiI. Kết luận
Phơng pháp đánh giá chất lợng hệ
thống truyền động điện trên đầu máy điezel
thông qua việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế kỹ
thuật nh đã nêu ở trên, giúp cho các chuyên
gia trong lĩnh vực đầu máy có cơ sở khoa học
để lựa chọn kiểu loại, tính toán các thông số
cho các thiết bị của hệ thống truyền động điện
trên đầu máy. Ngoài ra nó còn đề ra những
vấn đề cần hoàn thiện nhằm nâng cao chất
lợng của hệ thống truyền điện trên đầu máy

điezel.

Tài liệu tham khảo
[1]. Rudaia K.I, Loginova E. IU. Cheplovoz
Electricheckoie oboruđovanhie i xkhem. M.
Transport 1990. 384 x.
[2]. Đeev V.V, Phupharianski N. A. Pođvirnoi
xaxtav i chiaga poiezdov M. Transport 1979.
367x Ă