ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ БЛОКА СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЗАПУСКА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Макаров С.В.¹, Гурова Е.Г², Бахвалова А.B.³, Филатова О.А.⁴

¹Аспирант, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»; ²кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»; ³студентка, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»; ⁴студентка, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ БЛОКА СУПЕРКОНДЕНСАТОРОВ В СИСТЕМЕ ЗАПУСКА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Аннотация

В статье рассмотрено – возможность применения суперконденсаторной батареи в системах запуска дизельного двигателя маневровых тепловозов. Расчет параметров схемы замещения системы запуска дизельного двигателя.

Ключевые слова: тепловоз, суперконденсаторная батарея, аккумуляторная батарея.

Makarov S.V.¹, Gurova E.G.², Bakhvalova A.V.³, Filatova O.A.⁴

¹ PhD student, VPO «Novosibirsk State Technical University»;²kandidat technical sciences, VPO «Novosibirsk State Technical University»; ³ student VPO «Novosibirsk State Technical University»; ⁴ student VPO «Novosibirsk State Technical University»

DETERMINE THE OPTIMUM PARAMETER UNIT IN SUPERCAPACITORS START THE DIESEL ENGINE DIESEL LOCOMOTIVES

Abstract

In the article - the ability to use supercapacitor battery systems start the diesel engine shunting locomotives. The calculation of equivalent circuit parameters of the system start the diesel engine.

Keywords: locomotive, supercapacitor battery, rechargeable battery.

В России тепловозы распространены по всей сети железных дорог и выполняют около 98% маневровой работы, около 40% пассажирских и грузовых перевозок. В настоящее время в структуре парка маневровых тепловозов порядка 80% приходится на тепловозы серий ТЭМ-2 различных модификаций и ЧМЭ3.

Низкая эффективность транспортных предприятий в последнее десятилетие, объясняется критическим старением и неудовлетворительным техническим состоянием парка маневровых тепловозов. Решение этой проблемы только закупкой новых тепловозов не представляется возможным, причиной тому  высокая стоимость одной единицы подвижного состава. По данным ОАО «РЖД» за 2010-2011 годы ежегодный объем поставок тепловозов серии ТЭМ18ДМ и ТЭМ7А  составлял менее 100 единиц. В то же время, по расчетам аналитиков INFOLine, только для замещения, выбывающего в связи с моральным и физическим износом необходимо не менее 200 единиц подвижного состава.

В этом случае наиболее оправданным способом поддержания технического состояния парка маневровых тепловозов является комплексная модернизация, направленная на повышение энергетических показателей и срок эксплуатации техники. Основным решением этих проблем является совершенствование системы запуска дизельного двигателя маневровых тепловозов.

В работе рассматривается возможность применения суперконденсаторной батареи в системах запуска дизельного двигателя маневровых тепловозов.

Суперконденсаторная батарея в составе системы запуска тепловоза позволяет преодолеть механическое сопротивление на стартовое раскручивание коленчатого вала (1,5–2 сек), что существенно снижает пиковую токовую нагрузку на штатную аккумуляторную батарею в первоначальный момент запуска. Использование  же импульсной системы управления, позволяющей управлять процессом заряда и разряда суперконденсаторной батареи, позволяет снизить емкость штатной аккумуляторной батареи в 1,5–2 раза.  Полностью отказаться от использования аккумуляторной батареи в системе запуска является не рациональным, в связи с постоянной нагрузкой: масляные и топливные насосы, осветительные приборы, устройства подогрева воздуха и воды, Суммарная мощность вышеперечисленной постоянной нагрузки составляет сотни кВт.

В работе рассматривается расчет параметров схемы замещения системы запуска дизельного двигателя, необходимых для определения оптимального значения электрической емкости суперконденсаторной батареи для обеспечения надежного запуска при совместной работе с аккумуляторной батареей. Запуск осуществляется в два этапа: 1 этап – питание от суперконденсаторной батареи; 2 этап – питание от аккумуляторной батареи [1].

Полученные в работе данные позволяют сделать вывод о том, что наиболее качественный расчет значений параметров схемы замещения для электрической цепи запуска, необходимых для определения оптимального значения электрической емкости суперконденсаторной батареи при реализации двухэтапного режима запуска, представляется возможным выполнить по вольт-секундным и ампер-секундным характеристикам неуспешного запуска дизельного двигателя от блока суперконденсаторов. Проведенные исследования показали: режим работы аккумуляторной батареи в момент запуска стал более щадящим, величина пусковых токов, установленная заводом изготовителем, снизились в 1,5 раза. 

Дальнейшие работы в данной области предполагают проведение проверки полученных значений при помощи компьютерного моделирования в прикладных программах Matcad и Matlab, а также апробации предложенной методики в полевых условиях эксплуатации тепловозов.

Литература 

1.Макаров С. В. Гурова Е.Г., Ледовских А.В. Модернизация системы пуска дизеля маневрового тепловоза ТЭМ-2 / С. В. Макаров, Е. Г. Гурова, А. В. Ледовских // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. - 2013. - № 1. - с. 175-178

2. Скалин А.В. Бухтеев В.Ф., Кононов В.Е., Электрические машины и аккумуляторные батареи тепловозов / А.В Скалин, В.Ф Бухтеев, В.Е Кононов – Москва. – Желдориздат Трансинфо, 2005. – 234 с. 3.

3.Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ 2 - Москва. - издательство «Транспорт», 1972. – 256 с. 4.

4.Заболотный Н.Г., Устройство и ремонт тепловозов. Управление и техническое обслуживание тепловозов / Н.Г. Заболотный – Москва. – ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2007. – 478 с. 5.

5.Андрианов В.Н., Электрические машины и аппараты / В.Н. Андрианов – Москва. – «Колос», 1971. – 448 с.