Autor Wątek:  ET22 - rezystor rozruchowy, budowa, pomiary i symulacja możliwości  (Przeczytany 532 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Offline biovital1

  • Zasłużony dla Symulatora
  • Wiadomości: 308
    • Zobacz profil
  • Otrzymane polubienia: 211
Witajcie! :)
Inż. Tadeusz Kwapisz zaprojektował oszczędnościowy układ rezystora dla lokomotyw serii ET22, gdzie poszczególne sekcje oporowe są wykorzystywane wielokrotnie i dzięki temu lokomotywa typu 201E ma tylko pięć skrzyń rezystorowych (czterosilnikowa rodzina lokomotyw typu 4E ma cztery takie skrzynie). Korzystając z prostego i przyjaznego narzędzia do symulacji obwodów elektrycznych i elektronicznych jakie udostępnił na swojej stronie Paul Falstad oraz wiedzy zawartej w dokumentacji techniczno-ruchowej pojazdów typu 201E można przeanalizować warunki pracy poszczególnych elementów składowych. Można wskazać najsłabsze ogniwa obwodu i wskazać zabronione obszary pracy lokomotywy serii ET22, oraz zweryfikować zalecenia zawarte w DTR 201E odnośnie prawidłowej obsługi dla tego typu lokomotyw . Pojazdy co prawda nie należą do bardzo przyszłościowych, ale nadal stanowią większość w stajni największego polskiego gracza na rynku przewozów towarowych i mają perspektywę na przynajmniej kilkanaście lat pracy :). Co będzie potrzebne do symulacji? Po pierwsze wystarczy otworzyć link http://www.falstad.com/circuit/ Ja przygotowałem uproszczone schematy dla trzech układów połączeń tzn. praca na układzie szeregowym, szeregowo-równoległym oraz równoległym. W układzie szeregowym ustawiłem rezystancję tak jakby wentylatory rezystorów rozruchowych były wyłączone z pracy tzn. RZ5 na 0,55 i RZ6 na 0,286 ohma. Dla pozostałych układów ustawiłem po 0,194 i 0,180 ze względu że bez tego zabiegu otrzymalibyśmy bardzo duże dysproporcje w rozpływie prądu przez poszczególne gałęzie silnikowe (tak - naturalnie - stało by się też podczas rzeczywistej pracy z wyłączoną wentylacją). Znając siatkę kombinacji połączeń na poszczególnych stopniach można w prosty sposób symulować każdą dowolną pozycję oraz dowolny stan awaryjny np. "sklejenie" styków dowolnego stycznika np. SR32 lub jeszcze lepiej SR12 i sprawdzić o ile więcej mocy wydziela się na rezystorze R21 na pierwszej pozycji jazdy. Analizując możliwość przeciążenia elementów rezystancyjnych istotna jest znajomość liczby elementów składających się na poszczególne rezystory. Przykładowo R21 zbudowany jest z ośmiu elementów typu G900, a rezystor R33 z aż 32 elementów innego typu. Dla ułatwienia obliczeń wypisałem w oknie apletu liczbę elementów (łącznie w ET22 jest ich 284 sztuki nie uwzględniając rezystorów układu bocznikowania i innych pomocniczych np. przetwornic) oraz prądy znamionowe. Moje przykładowe konfiguracje mają wstępnie ustawione pozycje jezdne nr. 4, nr. 25 i 37. Jak wiemy DTR mówi nam, że pierwsze trzy pozycje dla każdego układu mogą pracować tylko dorywczo. Prąd ciągły dla stanu z włączonymi i pracującymi wszystkimi wentylatorami oporów rozruchowych to 470 A. Średni prąd 5-minutowy to ok. 660 A. DTR nakazuje też maszyniście w razie narastania oporów ruchu, aby "uciekając z pozycji" tzn. cofając nastawnik pomijał jednym ruchem pozycje 39, 38, 37 oraz analogicznie 24, 23, 22 i przechodził na pozycję bezoporową niższego układu połączeń silników trakcyjnych. Ja w "swoim" układzie "SR" celowo ustawiłem pozycję 25, gdyż chciałem zweryfikować parametry mojej niedawnej rzeczywistej jazdy, a łatwo tego dokonać, ponieważ najnowsze pojazdy serii ET22 wyposażone w rejestrator Redbox od firmy Deuta rejestrują między innymi: pozycje jazdy, prądy we wszystkich gałęziach, napięcia na wszystkich wirnikach silników trakcyjnych oraz napięcie w sieci trakcyjnej). Skład wagonów ważył ponad 3300 ton. Przytrzymałem kilkanaście sekund na pozycji nr. 25 jadąc z prędkością 25 km/h przy napięciu w sieci 3290 V. Prądy w obu gałęziach silników wynosiły po ok. 370A. Aby odtworzyć warunki pracy rezystorów musiałem zmanipulować źródło napięcia w aplecie i ustawić na 1,03 kV. Łatwo obliczyć iż najbardziej obciążone w tym czasie były elementy rezystora R13, gdzie jeden pojedynczy element rozpraszał 5,8 kW (cały R13 ~116 kW). Dla oceny sytuacji dodałem w załącznikach krzywą czasową nagrzewania oraz stygnięcia elementu typu G900, który jako samotny podzespół wybudowany z lokomotywy był rozgrzany za pomocą napięcia ze źródła 110 V które dostarczało mu ok. 12 kW mocy. Wszystkie elementy mają te same gabaryty, a więc i pojemność cieplną. Badany podzespół oczywiście nie miał wymuszonego chłodzenia, ale za to można było organoleptycznie i przyrządowo obserwować uzyskiwaną np. barwę żarzenia w warunkach braku pracy wentylatorów. Dodatkowo uzyskano wyniki przyrostu temperatury najgorętszego punku za pomocą termopary, a mierząc prąd i napięcie uzyskano krzywą zmiany rezystancji w zależności od rozgrzania elementu (pojedynczy element G900 ma standardową rezystancję 900 miliohmów). Konstruktor do budowy rezystora obwodu głównego w ET22 zastosował elementy typów: A143, C180, C138, C174  E194, E278, G900, H295, H323, H370, I251, I259 (liczby wyrażają rezystancję w tysięcznych częściach ohma). Moc ciągła rezystora to ok. 1500 kW. Moc 5-minutowa to ok. 2000 kW. Wydawać by się mogło że wartości bardzo małe przy dużym gabarycie i masie rezystora ET22 w porównaniu do np. rezystora hamowania na nowoczesnej lokomotywie np. BR189 serii EU45 który przy niewielkim kompaktowym wymiarze i masie może rozpraszać do 2600 kW, ale tam się hamuje na stałą wartość rezystancji i wszystkie elementy mają taką samą rezystancję. Są też zoptymalizowane do bardzo intensywnego przewietrzania. Parametry objętościowe rezystora typoszeregu DTS to: 4 kg/kW i 8 dcm3/kW. Pojedyncza skrzynia nowszego rezystora DBR-104E (w EP09 są dwie takie) charakteryzuje się parametrami: - rezystancja całkowita 4,7 ohm, 13 stopni rezystorowych, suma mocy maksymalnych poszczególnych sekcji rezystora 1450 kW, masa całkowita rezystora 380 kg, objętość 1,15 m3. Spis załączników: trzy pliki tekstowe z opisem połączeń do apletu, charakterystyka rozgrzewania i stygnięcia elementu G900, charakterystyka zmiany rezystancji w czasie nagrzewania, zrzut ekranu programu diagnostycznego lokomotywy (rozdzielczość parametrów ciut lepsza niż rejestrowana w prędkościomierzu) trzy zrzuty ekranów z symulacji obwodu głównego uruchomionej we "flashu", a stworzonej przez Dariusza Regulskiego "MI" Przewozów Regionalnych w Toruniu.
P.S. wartości mocy i prądu w aplecie należy mnożyć razy tysiąc, gdyż domyślnie aplet nie przyjmuje ułamkowych części ohma, więc rezystancję wpisałem tysiąc razy wyższą niż w oryginalnej lokomotywie. Jak bardzo przeciążony został element R21 podczas jazdy zarejestrowanej na filmie pt. ET22 zdobywa "Most Prawdy" na Muchowcu - 2400t/ Deszcz. https://youtu.be/YTj1vDMDp80  (kolega był nieświadomy tego co mu robi).
Pozdrawiam