◄ منحنی های مشخصه (رفتاری) ترکشن موتور D77/ راهنمای بهره برداری بهینه

منحنی مشخصه ترکشن موتور D77 برای لوکوموتیو GT26CW-2A تحت شرایط ایران که توسط جنرال موتورز (EMD) در 1990 تهیه شده (نمودار شماره 266 کتاب سیاه، آرشیو مرکز تحقیقات راه آهن و در کنار جدول 298 ...، مشخصات انواع ترکشن موتور، شناخت بهتری را فراهم می نماید)، شبیه یک نمودار کشش - سرعت (Tractive Effort) است که رابطه بین پارامترهای اصلی یک ترکشن موتور را نشان می دهد. محور افقی همه منحنی ها جریان بار (Load Amperes)  است که از ۰ تا ۱۶۰۰ آمپر متغیر است. 

مفروضات این نمودار برای شرایط محلی ایران، 1200 متر و 30 درجه سانتیگراد، لوکوموتیو  GT26CW-2A: توان لوکوموتیو 2215 کیلووات، قطر چرخ 1016 میلیمتر، نسبت دنده 17/60، موتور 16 سیلندر645 E3B، ژنراتور AR10 ‌ ،6 ترکشن موتور D77، هوای خنک کننده برای ترکشن موتور 944 لیتر بر ثانیه، محل آزمایش کارخانه جنرال موتورز در لندن ایالت آنتاریو کانادا.

تحلیل هر یک از منحنی های نمایش داده شده در این نمودار به صورت جداگانه:

1) منحنی نیروی کشش (Tractive Effort- TE)، محور عمودی سمت چپ (۰ تا ۹۰۰۰ کیلوگرم نیرو): این نمودار با علامت  TEمشخص شده است و مهم ترین منحنی برای طراحی و برنامه ریزی عملیاتی لوکوموتیو است. همان طور که مشاهده می شود، با افزایش آمپر (در محدوده پایین)، نیروی کششی به صورت خطی افزایش می یابد. در حدود ۱۴۰۰ آمپر، شیب منحنی تغییر کرده و شروع به کاهش سریع می کند. این منحنی نشان می دهد که لوکوموتیو در سرعت های پایین و جریان بالا، حداکثر نیروی کشش خود را برای شروع حرکت قطار تولید می کند. (کشش حداکثر در این نمودار 8400 کیلوگرم با 1480 آمپر و در جدول 298 حداکثر کشش مداوم با نسبت دنده 15/62 برابر 6286 کیلوگرم برای یک D77 B و 37.7 تن برای شش ترکشن موتور در سرعت 18.7 کیلومتربرساعت، البته با فرض وجود چسبندگی لازم که برای لوکوموتیو 120 تنی بیش از 31% می باشد).

2) منحنی ولتاژ (Volts)، محور عمودی سمت چپ (۰ تا ۱۴۰۰): این منحنی با واحد VOLTS مشخص شده و نشان دهنده افت ولتاژ در ترکشن موتورها است. با افزایش آمپر بار، ولتاژ به صورت غیرخطی کاهش می یابد. یعنی با افزایش جریان، ولتاژ ترمینال موتور کاهش یافته که نشان دهنده بارگذاری سنگین تر روی سیستم الکتریکی است.

3) منحنی سرعت (km/h)، محور عمودی سمت راست (۰ تا ۱4۰): این منحنی با علامتkm/h مشخص شده و نشان می دهد که با افزایش جریان (آمپر بار)، سرعت لوکوموتیو به شدت کاهش می یابد. در آمپرهای پایین، سرعت بالاست و با افزایش جریان برای غلبه بر مقاومت بیشتر (مثلاً در فراز ها یا هنگام شروع حرکت قطارهای سنگین)، سرعت لوکوموتیو به سرعت افت می کند. این یک رابطه معکوس کلاسیک در لوکوموتیوهای دیزل-الکتریک است (در 350 آمپر سرعت به 130 می رسد).

4) منحنی بازده یا راندمان (Efficiency-EFF)، محور عمودی سمت راست، مشترک با سرعت (۰ تا ۱۴۰ که اینجا به عنوان درصد یا ضریب کارایی در نظر گرفته می شود): این منحنی با علامت EFF نمودار محدب است. بازده در جریان های خیلی پایین و خیلی بالا کمتر است و معمولاً در یک نقطه بهینه (معمولاً در جریان های میانی) به حداکثر خود می رسد (بازده در حدود 400 آمپر برابر 94% و در 900 آمپر 89% و در 1400 آمپر 78%) در این نمودار، مشاهده می شود که با افزایش جریان به سمت محدوده حداکثری (۱۴۰۰-۱۵۰۰ آمپر)، بازده به شدت کاهش می یابد که به دلیل افزایش تلفات حرارتی در سیم پیچ های موتور است.

5) جمع بندی مدیریتی و فنی: برای بهره برداری پیوسته (Rating Continuous)، باید به نقطه ای که این منحنی ها با هم تلاقی دارند توجه کرد. عملکرد طولانی مدت در جریان های نزدیک به ۱۴۰۰ آمپر، لوکوموتیو را به سمت افت شدید بازده می برد.

با توجه به قابلیت سیستم کنترل پاورمچ GE (یا تطبیق قدرت، Power Match، تین 281521) در هنگام اتصال دو نوع لوکوموتیو با سرعت پیوسته متفاوت، در صورت کاهش سرعت توان لوکوموتیو می تواند بدون کاهش کشش (بدون کاهش آمپر مداوم) مثلا تا حدود 1500 اسب کاهش یابد و بدین ترتیب احتمال صدمه دیدن ترکشن موتور در اثر گرم شدن ناشی از جریان بالا میان می رود. 

یکی از نتایج اثر معکوس توان بر کشش در جایگزینی موتور با توان پایین تر در لوکوموتیوها اینستکه نه تنها کشش کاهش نمی یابد بلکه کشش مداوم و ضریب چسبندگی لوکوموتیو با کاهش توان (کاهش سرعت پیوسته) افزایش خواهند یافت (تین 258989).