Визначення параметрів системи примусового охолодження тягових електродвигунів

Abstract

Мета роботи: Підвищення експлуатаційної надійності, довговічності та питомої потужності тягового рухомого складу шляхом наукового обґрунтування та оптимізації параметрів систем примусового охолодження тягових електродвигунів в умовах інтенсивних та динамічно змінних навантажень, а також обґрунтування комплексної науково-інженерної методики розрахунку та визначення раціональних теплофізичних, гідродинамічних та конструктивних параметрів системи примусової вентиляції тягових електродвигунів, що забезпечує підтримку їхнього теплового стану в межах допустимих класів ізоляції за мінімальних енергетичних витрат на власні потреби локомотива. Для досягнення поставленої мети необхідно виконати такі завдання: Провести аналіз джерел тепловиділення у тяговому електродвигуні (ТЕД) та визначити максимальні теплові втрати на різних ділянках тягового циклу. Проаналізувати структуру та величину енергетичних втрат (магнітних, електричних, механічних та додаткових) у вузлах тягового електродвигуна, які виступають первинними джерелами тепловиділення під час роботи. Розробити комплексну математичну модель для теплового та аеродинамічного (або гідравлічного) розрахунку системи охолодження з урахуванням конфігурації внутрішніх каналів статора і ротора. Розробити багатовузлову еквівалентну теплову схему заміщення тягової машини, що дозволяє моделювати просторовий розподіл температурних полів в обмотках статора (якоря), осерді та колекторно-щітковому вузлі в статичних і динамічних режимах. Дослідити вплив фізичних властивостей теплоносія (повітря, антифриз, трансформаторна олива) на ефективність конвективного теплообміну. Сформулювати методику визначення мінімально необхідної об'ємної витрати охолоджувального повітря залежно від поточної теплової напруженості та режиму роботи локомотива. Визначити оптимальну об'ємну витрату теплоносія та необхідний напір вентиляційної або насосної установки для забезпечення стабільного температурного режиму обмоток. Розрахувати аеродинамічний опір внутрішніх вентиляційних каналів двигуна та підвідних повітропроводів для оптимізації напору нагнітальних вентиляторів. Запропонувати алгоритми адаптивного керування продуктивністю мотор-вентиляторів (або помп) залежно від фактичного теплового стану ТЕД для зменшення витрат енергії на власні потреби локомотива. Обґрунтувати технічні рішення щодо інтеграції систем частотно-регульованого приводу вентиляторів для реалізації адаптивного керування інтенсивністю охолодження.