6.3. Содержание отчета

1) Таблица с результатами измерений и расчетов.

2) Гистограммы распределения удельного расхода электроэнергии а_э, расчет их математического ожидания, среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации.

3) Выводы по результатам работы.

6.4. Контрольные вопросы

1) Перечислить факторы, от которых зависит расход электроэнергии поезда.

2) Из каких составляющих складывается общий расход электроэнергии на движение поезда?

3) Назвать основной показатель энергетической эффективности электрической тяги.

4) Чему равен средневзвешенный удельный расход электроэнергии на тягу различных типов поездов?

5) Как можно использовать информацию, полученную в процессе выполнения лабораторной работы, в практической работе железных дорог?

Лабораторная работа 7

КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА

Цель работы: получить практические навыки определения КПД электровоза.

7.1. Общие сведения

В процессе преобразования энергии в энергетической цепи электровоза от токоприемника до ободов колес происходят ее потери. Относительной величиной, характеризующей эти потери в целом, т. е. совершенство электровоза как преобразователя энергии, является его КПД, который рассчитывается по формуле:

(7.1)

где Р – полезная (механическая) мощность электровоза на ободах колес;

Р_э – электрическая мощность, подведенная к электровозу из тяговой сети;

Р – суммарные потери мощности в энергетической цепи электровоза.

Мгновенная механическая и электрическая мощность, например, электровоза постоянного тока, определяется по формулам:

(7.2)

(7.3)

где F_к, V – касательная сила тяги и скорость движения электровоза;

U_э, I_э – напряжение на токоприемнике и ток электровоза.

При измерении динамометрической силы тяги F_с на автосцепке электровоза его касательную силу тяги F_к при V = const вычисляют по уравнению:

(7.4)

где – полное и удельное основное сопротивление движению электровоза под током;

W_i – сила от уклона, действующая на электровоз;

m_л – масса электровоза.

КПД электровоза в режиме тяги рассчитывается по формуле:

(7.5)

Номинальный КПД современных электровозов η = 0,85…0,9.

7.2. Порядок выполнения работы

1 ) Установить крутизну уклона пути i лабораторного стенда 0 ‰.

2) Перемещая электротележку (модель электровоза с составом) массой m_л = 150 кг в режиме тяги с разной установившейся скоростью (рис. 7.1), с помощью измерительных приборов зафиксировать напряжение U_д и ток I_д каждого тягового двигателя, скорость движения V и динамометрическую силу тяги F_с на сцепке электротележки. Результаты 10 – 20 опытов записать в табл. 7.1 и рассчитать электрическую Р_э и механическую Р мощность, а также коэффициент полезного действия η электротележки по формулам (7.2) – (7.5). Поскольку величина неизвестна, приближенно можно считать значения w_х принять по данным лабораторной работы 2.

3) Выполнить задание п. 2 при крутизне уклона пути 20 и 40 ‰. Результаты измерений и расчетов записать в табл. 7.1.

4) Экспериментальные данные из табл. 7.1 обработать на компьютере по типовой программе с использованием метода наименьших квадратов и получить уравнения вида

(7.6)

по которым построить зависимости η(V) для разной крутизны уклона, при этом экспериментальные значения КПД нанести на график в виде точек (рис. 7.2).

Таблица 7.1 Результаты измерений и расчетов при определении КПД электровоза
Номер опыта	i, ‰	Uд, В	Iд, А	Рэ. д, Вт	V, м/с	Fс, Н	, Н	Wi, Н	Fк, Н	Р, Вт	η
1	0
2
…
n
…	20
…	40

5 ) Построить гистограммы распределения КПД η, определить для каждой математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение и коэффициент вариации [4, 5].

6) Проанализировать полученные данные и сформулировать выводы о влиянии скорости движения и крутизны уклона на КПД электровоза.