Discussion:
Archiwum Wiadomości Elektrotechnicznych (1985r.) - Rezystory rozruchu i hamowania do lokomotyw elektrycznych dużej mocy
(Wiadomość utworzona zbyt dawno temu. Odpowiedź niemożliwa.)
zeus04
2019-07-11 18:44:18 UTC
Permalink
dwutygodnik Wiadomości Elektrotechniczne nr.11-12 (648-649) z 1-15 czerwca 1985
Rezystory rozruchu i hamowania do lokomotyw elektrycznych dużej mocy

Janusz KORZENIEWSKI, Jan CZECHOWSKI, Jacek GAŁCZYŃSKI
Fabryka Transformatorów i Aparatury Trakcyjnej ELTA w Łodzi
Zapotrzebowanie PKP na lokomotywy elektryczne dużej mocy doprowadziło do opracowania rodziny lokomotyw z silnikami o mocy 730 kW. Jako pierwsza została zaprojektowana przez Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Pojazdów Szynowych w Poznaniu lokomotywa 104E w układzie BoBo o mocy 2900 kW.
Do lokomotywy tej konieczne było zaprojektowanie m. in. rezystorów rozruchu i hamowania o znacznie wyższych parametrach technicznych niż obecnie produkowane.
W Fabryce Transformatorów i Aparatury Trakcyjnej ELTA w Łodzi zaprojektowano, wykonano i przebadano prototypy rezystorów rozruchu i hamowania DBR-104E, przeznaczone do lokomotywy elektrycznej 104E. Zaprojektowanie takiego urządzenia w stosunkowo krótkim czasie było możliwe dzięki efektywniej współpracy z konstruktorami radzieckimi w ramach Rady Naukowo-Technicznej, koordynującej opracowania lokomotyw elektrycznych prądu stałego 3 kV dla kolei o szerokości torów 1520 i 1435 mm.
Rezystory rozruchowe typu DTS stosowane dotychczas w lokomotywach elektrycznych mają konstrukcję opartą na elementach rezystorowych w postaci zwojnicy o kształcie zbliżonym do owalu. Są to rezystory przeznaczone do pracy z chłodzeniem wymuszonym, charakteryzujące się stosunkowo dużą masą i wymiarami. Ich wskaźniki techniczne masy i objętości mają wartości odpowiednio około 4 kg/kW i 8 dcm3/kW. Zastosowanie rezystorów rozruchowych tej konstrukcji do rodziny lokomotyw dużej mocy nie jest możliwe.
Ze względu na konieczność ograniczenia gabarytów i masy rezystorów ich wskaźnik objętości nie powinien przekraczać 1 dcm3/kW, a wskaźnik masy - 0,35 kg/kW. Wymagało to zaprojektowania rezystorów o konstrukcji przystosowanej do znacznie intensywniejszego chłodzenia oraz wyposażenia lokomotywy w wydajniejsze układy wentylacyjne.
W celu lepszego chłodzenia przewodu rezystancyjnego konieczne było usunięcie z obszaru chłodzonego wszelkich elementów nośnych, wsporczych i izolacyjnych oraz zastosowania przewodu rezystancyjnego o dużej powierzchni chłodzenia tj. wykonanego z taśmy szerokiej i cienkiej. Taśmę rezystancyjną ustawiono powierzchniami bocznymi wzdłuż strumienia powietrza chłodzącego. Ze względu na usunięcie z obszaru chłodzonego wszelkich elementów wsporczych, taśma została usztywniona przez wykonanie odpowiednich przetłoczeń, uwzględniających również zjawiska aerodynamiczne.

BUDOWA I PARAMETRY TECHNICZNE

Rezystor DBR-104E składa się z panelowych elementów rezystorowych zamkniętych w zewnętrznej obudowie.
Obudowę zewnętrzną rezystora stanowi metalowa skrzynia, zamknięta izolacyjną płytą czołową. W dolnej części skrzyni rezystora znajduje się otwór powietrza wlotowego, a w górnej - powietrza wylotowego. Wewnątrz skrzyni na czterech prętach izolacyjnych umieszczono, za pomocą izolacyjnych elementów dystansowych, czternaście elementów rezystorowych. Element rezystorowy składa się z ramki, w której umieszczona jest taśma rezystancyjna. Wyprowadzenia taśmy z elementów wykonano przy użyciu specjalnych izolatorów przepustowych. Wyprowadzenia do połączeń zewnętrznych przechodzą przez płytę czołową, a wyprowadzenia do połączeń wewnętrznych wraz z szynami łączącymi, znajdują się pod tą płytą. Blok rezystorowy jest przystosowany do zawieszania w lokomotywie poprzez umieszczony w jego górnej części specjalny izolator wsporczy.
Rezystor ze zdjętą płytą czołową pokazano na rys. 1, a elementy rezystorowe na rys. 2.

Podstawowe znamionowe parametry techniczne rezystora typu DBR--104E:

- napięcie izolacji 3000 V,
- rezystancja całkowita 4,7 ohm,
- 13 stopni rezystorowych,
- suma mocy maksymalnych poszczególnych sekcji rezystora 1450 kW,
- masa całkowita rezystora 380 kg.
Rezystory DBR-104E spełniają wymagania zawarte w normie branżowej [3].
Rys. 1. Rezystor typu DBR-104E bez płyty czołowej
Rys. 2. Elementy rezystora DBR-104E
BADANIA
W celu potwierdzenia parametrów uzyskanych podczas projektowania rezystora przeprowadzono wszechstronne badania w warunkach zbliżonych do eksploatacyjnych panujących w elektrowozie.
Do badań rezystora zostało zbudowane stanowisko (rys. 3), będące wycinkiem elektrowozu 104E, mieszczące układ wentylacji (jeden z czterech) z chłodzonym przezeń rezystorem.
Badania wykonano w warunkach statycznych na stanowisku probierczym, ustawionym na powietrzu. Najbardziej miarodajne do oceny konstrukcji były badania nagrzewania rezystora.
Temperaturę elementów rezystorowych (taśm) i innych elementów układu mierzono za pomocą termopar żelazo-konstantanowych, współpracujących z miliwoltomierzami. Wydatek powietrza mierzono sondami Praudtla z bateryjnym mikromanometrem cieczowym. Pomiaru obrotów dokonywano bezdotykowym obrotomierzem elektronicznym (ze względu na uniemożliwiony dostęp do wału maszyny).
Przed badaniami nagrzewania wykonano próby wentylacyjne (bez obciążania rezystora prądem), na podstawie których określono wydatki powietrza w dwóch zasadniczych przekrojach tj. na wylocie powietrza (przed rezystorem) i na przekroju całkowitym rezystora, który stanowi część kanału powietrznego, w celu porównania wydatków powietrza, strat i rozkładu intensywności chłodzenia.
Następnie wykonano wstępne próby nagrzewania wybranych fragmentów (sekcji) rezystora, zasilając silnik wentylatora z zewnętrznego źródła pomocniczego, ustalając strefy największego nagrzewania się elementów rezystorowych. Po próbach wstępnych wykonano badania zasadnicze, polegające na próbach nagrzewania całego obwodu dla wszystkich prądów charakterystycznych rozruchu i hamowania, przy zasilaniu silnika wentylatora w układzie rzeczywistym, tj. ze spadku napięcia na przeznaczonych do tego celu elementach rezystorowych. Szczegółowe badania, wykonane w układzie zbliżonym do rzeczywistego, wykazały że temperatura ustalona najgorętszego punktu taśmy rezystancyjnej wynosiła 413°C, wobec dopuszczalnej dla tego typu taśm rezystancyjnych (baildonal 8) temperatury 900°C. Okazało się także, iż maksymalne temperatury ustalone obudowy i przyłączy są stosunkowo niezbyt wysokie z powodu intensywnego chłodzenia i nie przekraczają 60°C, zaś temperatury ustalone powietrza na wylocie nad żaluzją nie przekraczają 250°C.
Nowa konstrukcja rezystora typu DBR-104E jest istotnym krokiem naprzód w stosunku do obecnie produkowanych rezystorów typu DTS. Wykonanie rezystora o odmiennym rozwiązaniu elementu rezystorowego, zwartej budowie i dużo większej intensywności chłodzenia umożliwiło spełnienie podstawowych wymagań, tzn. znaczne zwiększenie mocy rezystora w stosunku do poprzedniego, przy jednoczesnym zmniejszeniu jego masy i wymiarów. Przyjęcie konstrukcji analogicznej do rezystora DTS spowodowało, że rezystor rozruchowy do lokomotywy 104E miałby masę około 6000 kg, a objętość ok. 13 m3, natomiast zastosowanie nowego rozwiązania pozwoliło zrealizować ten rezystor o objętości
1,15 m3 przy masie 380 kg.
Obliczenia wykonane dla różnych wariantów sekcji rezystorowych oraz badania laboratoryjne potwierdzają prawidłowość metody obliczeniowej oraz wysoką jakość przebadanych rezystorów.
Mgr inż. Janusz Korzeniewski, mgr inż. Jan Czechowski, inż. Jacek Gałczyński, Fabryka Transformatorów i Aparatury Trakcyjnej ELTA w Łodzi

LITERATURA
[1] BONDARENKO W.: Elektriczeskije soprotiwlenija - projektowanije. Moskwa, Energia 1967.

[2] Praca zbiorowa: Poradnik inżyniera mechanika. Wyd. I. Warszawa, WNT 1970.

[3] BN/74/3086-34. Pojazdy trakcyjne. Oporniki do elektroenergetycznych obwodów silnikowych.
u2
2019-07-11 19:18:25 UTC
Permalink
Post by zeus04
Mgr inż. Janusz Korzeniewski, mgr inż. Jan Czechowski, inż. Jacek Gałczyński, Fabryka Transformatorów i Aparatury Trakcyjnej ELTA w Łodzi
LITERATURA
[1] BONDARENKO W.: Elektriczeskije soprotiwlenija - projektowanije. Moskwa, Energia 1967.
https://pl.wikipedia.org/wiki/TGV

[...]

Geneza
Pierwsza koncepcja szybkiej kolei we Francji pojawiła się ok. 20 lat
przed wejściem do eksploatacji pierwszego pociągu TGV (1981). W latach
60. XX wieku sformułowano nową, radykalną koncepcję kolei, zakładającą
połączenie dużej prędkości maksymalnej pociągów i pochyleń poziomych
trasy dochodzących nawet do 4% (w tradycyjnej kolei nachylenie poziome
toru rzadko przekracza 1%). Takie podejście zapewniałoby krótki czas
przejazdu i łatwiejsze wytyczanie nowych linii.

[...]
--
I love love
czajnik grupowy
2019-07-15 14:58:55 UTC
Permalink
Dokładnie, to pokazuje jak przestarzały był przemysł krajowy w tym obszarze. W Szwecji od 1967 roku seryjnie produkowano lokomotywy z rozruchem tyrystorowym, konstrukcja była ciągle udoskonalana, od początku lat 80 wieku stosowano na lokomotywach sterowanie komputerowe, a tu referaty na temat rezystorów ;-)
Dziwne to nieco, że kolej taka zacofana była, bo w innych dziedzinach przemysłu od lat 80 w PRL używano sterowników PLC i innych wynalazków, ale były to produkty eksportowe na zachód, więc i może budżet inny...
zeus04
2019-07-15 15:12:38 UTC
Permalink
Post by czajnik grupowy
W Szwecji od 1967 roku seryjnie produkowano lokomotywy z rozruchem tyrystorowym, konstrukcja była ciągle udoskonalana
W Szwecji był i jest system prądu przemiennego, a ten był banalnie prosty do elektronizacji tak jak i konstrukcja mostka Graetza :-) Napięcia dużo niższe, bo na uzwojeniu wtórnym transformatora poniżej 1kV.
czajnik grupowy
2019-08-05 15:23:41 UTC
Permalink
No dobra, w momencie pisania tego artykułu Czechosłowacja też masowo stosowała rozruch bezoporowy :-)
zeus04
2019-08-05 16:40:55 UTC
Permalink
Post by czajnik grupowy
No dobra, w momencie pisania tego artykułu Czechosłowacja też masowo stosowała rozruch bezoporowy :-)
Po 1990 roku jeszcze Skoda robiła w pełni oporowe lokomotywy dla CSD i DR serii 372 i BR230 (DB=BR180).
u2
2019-07-15 16:33:43 UTC
Permalink
Post by czajnik grupowy
Dziwne to nieco, że kolej taka zacofana była, bo w innych dziedzinach przemysłu od lat 80 w PRL używano sterowników PLC i innych wynalazków, ale były to produkty eksportowe na zachód, więc i może budżet inny...
PRL nie mogło być nowocześniejsze od ZSSR, stąd cała bieda, co sowieci
kazali to Polacy musieli produkować, a przed wojną w Polsce była nawet
Lux Torpeda:)
--
I love love
Stefan
2019-07-16 06:13:57 UTC
Permalink
Post by u2
Post by czajnik grupowy
Dziwne to nieco, że kolej taka zacofana była, bo w innych dziedzinach
przemysłu od lat 80 w PRL używano sterowników PLC i innych wynalazków,
ale były to produkty eksportowe na zachód, więc i może budżet inny...
PRL nie mogło być nowocześniejsze od ZSSR, stąd cała bieda, co sowieci
kazali to Polacy musieli produkować, a przed wojną w Polsce była nawet
Lux Torpeda:)
Ważniejsze od LuxTorpedy były pociągi NDB (Narty, Dansing Bridge)
http://wszechocean.blogspot.com/2018/02/polski-orient-express-pociag-narty.html
pozdr
Stefan
Loading...