КПД и мощность локомотива

 

По теме "'электровоз"

Cпециальные проекты

Реклама

Партнеры и спонсоры

Что еще?

Значение КПД

Одним из важных параметров, влияющих на выбор типа локомотива для обеспечения перевозок, является его коэффициент полезного действия (к.п.д). Первые локомотивы — паровозы, появившиеся в начале 19 века в Великобритании, на протяжении почти 100 лет были на железных дорогах единственным тяговым средством. Рост промышленности и торговли, повлёкший за собой увеличение объёма перевозок, потребовал интенсивного развития железнодорожного. транспорта, увеличения массы поездов и скорости их движения и соответственно совершенствования конструкции локомотива, повышения их мощности, силы тяги и экономичности. Наиболее совершенные паровозы, выпускавшиеся в начале 20 века, уже имели максимальный к.п.д 6—8%, а средне-эксплуатационный — на уровне 4% . На железных дорогах СССР самым мощным массовым паровозом, выпуск которого начался в 1931, был паровоз серии ФД (Феликс Дзержинский) типа 1-5-0 со сцепным весом 1040 кН, расчётной силой тяги 241,5 кН и конструкционной скоростью 90 км/ч. При расчётной скорости 23 км/ч он развивал мощность на ободе колеса 1513 кВт. Для сравнения - распространенный в 1980-х годах грузовой тепловоз 2ТЭ10М имел конструкционную скорость 100 км/ч, силу тяги в продолжительном режиме 245 кН на скорости 24,6 км/ч.
Конструкционная скорость пассажирского тепловоза ФДп (точнее паровоза ИС "Иосиф Сталин", стыдливо переименованного в годы борьбы с "культом личности") составила 115 км/ч; опытные паровозы типа 2-3-2 для скоростных пассажирских перевозок на испытаниях развивали скорость до 160—170 км/ч. Для сравнения: пассажирский тепловоз ТЭП70 имеет конструкционную скорость 160 км/ч.
В США были выпущены мощные сочленённые паровозы типа 1-5+5-1 (с двумя или несколькими самостоятельными экипажными частями), которые обеспечивали расчётную силу тяги до 660 кН. Отечественный магистральный грузовой паровоз последнего типа развивал мощность 1800 кВт, имел конструкционную скорость 80 км/ч; пассажирский паровоз — соответственно 1900 кВт и 125 км/ч. Первые магистральные тепловозы, появившиеся в 20-х гг. 20 в., имели в несколько раз более высокий, чем у паровозов, к.п.д, что явилось одной из решающих причин довольно быстрого их развития и совершенствования. В СССР была организована разработка проектов тепловозов для последующей постройки их на отечеств, заводах и за границей. Магистральный тепловоз ЩЭЛ-1 построен ленинградским заводам в 1924 году; тепловозы ЭЭЛ2 и ЭМХ3 были заказаны для отечественных железных дорогах в Германии в счёт поставок паровозов. В 1931 году Ашхабадская ж. д.первой на сети ж. д. Советского Союза перешла на тепловозную тягу. интенсивно в СССР Замена паровозной тяги на тепловозную и электровозную началась с конца 1940-х и особенно развернулась после 1950-х годов, когда был прекращён выпуск паровозов (1956 год).
Год Протяженность линий на конец года, тыс. км Выполнение грузовой работы за год, %
Электри-фицированных На тепловозной тяге Электровозами Тепловозами Паровозами
1955 5,36 6,4 8,4 5,7 85,9
1960 13,81 17,7 21,8 21,4 56,8
1965 24,9 54,8 39,5 45,0 15,5
1970 33,9 76,2 48,7 47,8 3,5
1975 38,9 91,6 51,7 47,9 0,4
1980 43,7 98,1 54,9 45,1 0,0


Современные тепловозы в большом диапазоне реализации мощности имеют к.п.д около 30%, а среднеэксплуатационный к.п.д — около 25%. По сравнению с паровозами тепловозы помимо более высокой экономичности обладают рядом других положительных эксплуатационных характеристик: позволяют увеличить массу поезда, удлинить тяговые плечи, сократить простой в ремонте, повысить производительность труда. Серийные тепловозы ТЭ10 и 2ТЭ116 при мощности дизеля 2206 кВт имеют расчётную силу тяги 253 кН в секции и развивают мощность на колёсах 1612— 1668 кВт. Выпускаются 2-х, 3-х, 4-х секционные тепловозы ТЭ10. Тепловозы 2ТЭ121 при мощности дизеля 2941 кВт имеют силу тяги 300 кН в секции и развивают мощность на колёсах 2173 кВт. Конструкционная скорость грузовых тепловозов 100 км/ч, пассажирских — 160 км/ч. Созданы опытные образцы тепловозов с секционной мощностью (по дизелю) 4412 кВт.
Первые попытки использования электрической энергии для тяги поездов относятся к концу 19 века. Первый отечественный электровоз ВЛ19, выпущенный в 1932, имел 6 тяговых двигателей мощностью по 340 кВт каждый и развивал скорость до 90 км/ч.
Наиболее распространённые современные электровозы постоянного тока ВЛ10 имеют расчётную силу тяги 502 кН при расчётной скорости 45,8 км/ч, развивают мощность на колёсах 5280 кВт. Электровозы переменного тока ВЛ80 с расчётной силой тяги 512 кН при расчётной скорости 43,5 км/ч развивают мощность на колёсах 6350 кВт. Конструкционная скорость большинства грузовых электровозов — до 110 км/ч, а пассажирских электровозов ЧС2 и ЧС4 — 160 км/ч. С 1985 года для вождения тяжеловесных и длинносоставных поездов началось создание мощных грузовых электровозов нового поколения, развивающих мощность около 10 тысяч кВт. Грузовые электровозы постоянного тока ВЛ15 развивают мощность 9000 кВт при силе тяги 688 кН, а грузовые электровозы переменного тока ВЛ85 имеют мощность 10 000 кВт при силе тяги 720 кН; пасс.
Не остаются в стороне и локомотивы пассажирского парка. Электровозы постоянного тока ЧС7 имеют мощность 6160 кВт, а его "собратья" ЧС8, работающие на переменном токе - мощность 7200 кВт.
Собственный к.п.д электровозов достигает 88—90% при общем к.п.д электрической тяги (с учётом к.п.д ТЭЦ или ГЭС, тяговых подстанций, линий электропередачи и контактной сети) около 22—24%. Возврат энергии может достигать 25% расхода энергии на тягу.
Перспективно использование в качестве моторного топлива на тепловозах сжатого и сжиженного природного газа. Повышению экономичности могут способствовать совершенствование термодинамического цикла дизеля, освоение высокотемпературных топливных элементов. Достаточно высокой мощностью — до 6300 кВт — обладает газотурбовоз. Однако из-за сравнительно невысокого к.п.д (12—18%) и сложности изготовления этот локомотив ни как не выйдет из периода экспериментальных поездок. В мире он был выпущен малыми сериями за рубежом (Германия, США), единичные экземпляры построены в нашей стране.
Дальнейшее совершенствование электровозов и тепловозов будет направлено на повышение их надёжности и экономичности, улучшение тяговых качеств, снижение затрат на обслуживание и ремонт путём создания безремонтных конструкций узлов и агрегатов, применения бесколлекторного тягового привода, микропроцессорной техники в системах управления, регулирования, диагностики. Дальнейшее развитие локомотивостроения связано с увеличением единичной мощности и скорости движения. Возможно, получат свою реализацию проекты турбопоездов, в которых используется авиационная газовая турбина. Ведь уже сейчас скорость до 200 км/ч, для стран Европы и России воспринимается как обыкновенное техническое решение, а значит поезда будут стремиться закрепить свой рекорд скорости - почти 600 км/ч.

Рекомендовать эту статью

Термины, пояснения и исторические справки

Новости из интернета

  

Места на карте, упоминающиеся на сайте 1520mm.ru

Будьте в курсе наших новостей


© 2002—2017 Nicos
Страница сгенерирована за 0,004 сек.
Rambler's Top100 Яндекс.Метрика