Рефетека.ру / Транспорт

Курсовая работа: Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Содержание


Задание

1 Определение основных параметров электрической передачи мощности

1.1 Расчет внешней характеристики тягового генератора (выпрямительной установки)

1.2 Определение числа и типа ТЭД

2 Пересчет рабочих характеристик ТЭД и предварительное определение ограничений тяговой характеристики тепловоза

2.1 Расчет нагрузочных характеристик серийного ТЭД

2.2 Предварительное определение расчетной скорости тепловоза

2.3 Предварительное определение необходимой минимальной величины коэффициента ослабления поля ТЭД

2.4 Предварительное определение расчетной силы тяги тепловоза и ограничений тяговой характеристики

3 Построение рациональных тяговой и технико – экономических характеристик

3.1 Определение рациональной величины передаточного отношения тягового редуктора

3.2 Расчет тягового редуктора

3.3 Расчет рациональных тяговой и технико-экономической характеристик проектируемого тепловоза

4 Определение параметров и характеристик электрического тормоза проектируемого тепловоза

5 Разработка силовой схемы проектируемой ЭПМ

Список используемой литературы

Схема проектируемой ЭПМ в режиме тяги

Схема проектируемой ЭПМ в режиме электрического торможения

1 Определение основных параметров электрической передачи мощности


Ориентировочная мощность ТГ, кВт


Расчет электрической передачи мощности тепловоза ,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент, учитывающий долю эффективной мощности дизеля, используемой на тягу поезда.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,91

POP = 0,91 ∙ 2800 = 2548 кВт

Так как Расчет электрической передачи мощности тепловоза > 2200 кВт осуществляется проектирование ЭПМ переменно-постоянного тока.

Мощность на зажимах СТГ, кВт


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,95 – ориентировочный КПД синхронных генераторов.

PСТГ = 2548 ∙ 0,95 = 2420,6 кВт

Мощность на зажимах ВУ, кВт


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 0,98 – ориентировочный КПД выпрямительной установки.

PВУ = 2420,6 ∙ 0,98 = 2372,2 кВт


1.1 Расчет внешней характеристики тягового генератора (выпрямительной установки)


Внешняя характеристика ТГ строится для высшей позиции контроллера машиниста и представляет собой зависимость Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Для ее построения необходимо задаться максимальным напряжением на зажимах ВУ, которое выбирается из условий надежности изоляции агрегатов и узлов силовых цепей электропередачи.

Максимальное значение выпрямленного напряжения на выходе ВУ, В


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 500 В – максимальное линейное напряжение синхронного трехфазного генератора.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 1,38 ∙ 500 = 690 В

Определяем значения минимальных, номинальных и максимальных токов и напряжений на выходе ВУ. Номинальное напряжение (напряжение продолжительного режима) ВУ, В


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент регулирования ВУ по напряжению Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 1,6.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Номинальный ток ВУ, А

Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Минимальный ток ВУ, А


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Максимальный ток ВУ, А


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент регулирования ВУ по току (Расчет электрической передачи мощности тепловоза=2,4).

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 2,4 ∙ 3438 = 8251,2 А

Минимальное напряжение ТГ (ВУ), В


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Задавшись несколькими значениями Расчет электрической передачи мощности тепловоза токов ВУ в диапазонах от Расчет электрической передачи мощности тепловоза до Расчет электрической передачи мощности тепловоза и от Расчет электрической передачи мощности тепловоза до Расчет электрической передачи мощности тепловоза, определяем соответствующие им значения напряжений


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.


Таблица 1 – Расчетная таблица внешней характеристики ВУ

Id, А Ud, B Iтэд, А
3438,0 690,0 429,8
3850,6 616,1 481,3
4263,2 556,4 532,9
4675,8 507,3 584,5
5088,4 466,2 636,1
5501,0 431,2 687,6
6051,0 392,0 756,4
6601,1 359,4 825,1
7151,1 331,7 893,9
7701,2 308,0 962,6
8251,2 287,5 1031,4

По полученным данным строится внешняя характеристика ВУ, ограниченная гиперболой Расчет электрической передачи мощности тепловоза и прямыми Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Рисунок 1 – Внешняя характеристика ВУ


1.2 Определение числа и типа ТЭД


Сцепная масса проектируемого тепловоза, т


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – удельная масса современных магистральных тепловозов,

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 59 кг/кВт

QСЦ = 59 ∙ 2800 ∙ 10-3 = 165,2 кг/кВт

Число осей проектируемого тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – нагрузка на ось.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=225,6 кН/ось

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

При нецелом или нечетном значении m принимается ближайшее четное число осей mпр

mпр = 8


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Потребная мощность ТЭД в кВт


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,94– ориентировочное значение КПД ТЭД.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Для проектируемой ЭПМ выбираем серийный ТЭД – ЭД 118А

2 Пересчет рабочих характеристик ТЭД и предварительное определение ограничений тяговой характеристики тепловоза


Электромеханическими характеристиками ТЭД, которые являются одним из видов рабочих характеристик, называются зависимости крутящего момента М, частоты вращения вала n и коэффициента полезного действия h от тока якоря IЯ :


Расчет электрической передачи мощности тепловоза Расчет электрической передачи мощности тепловоза Расчет электрической передачи мощности тепловоза;


при приложенном напряжении Расчет электрической передачи мощности тепловоза, изменяющемся в соответствии с внешней характеристикой ВУ.

Для расчета рабочих характеристик серийного ТЭД в проектируемой ЭПМ необходимо иметь характеристики намагничивания стали ТЭД


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


или (что значительно упрощает расчеты) нагрузочные характеристики


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – ток в обмотке возбуждения ТЭД.

Нагрузочные характеристики можно построить по имеющимся электромеханическим характеристикам выбранного ТЭД.


2.1 Расчет нагрузочных характеристик серийного ТЭД


Нагрузочные характеристики ТЭД (отношение противо–ЭДС якоря Е к его числу оборотов n в зависимости от тока возбуждения при различных токах якоря, Расчет электрической передачи мощности тепловоза) рассчитываются по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – напряжение на зажимах ТЭД при значении тока Расчет электрической передачи мощности тепловоза;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – суммарные сопротивления обмоток якоря Расчет электрической передачи мощности тепловоза, главных полюсов Расчет электрической передачи мощности тепловоза и дополнительных полюсов Расчет электрической передачи мощности тепловоза, прогретых до Расчет электрической передачи мощности тепловоза;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент ослабления поля ТЭД;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 2 В – падение напряжения на щеточно-коллекторном контакте.

В паспортных данных ТЭД указывается сопротивление при температуре Расчет электрической передачи мощности тепловоза, сопротивление при другой температуре Расчет электрической передачи мощности тепловозаможно определить по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – паспортное значение сопротивления конкретной обмотки ТЭД при температуре Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Ом;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – сопротивление этой же обмотки при температуре Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Ом;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,0033 – температурный коэффициент электрического сопротивления меди, Расчет электрической передачи мощности тепловоза.

Задавшись по электромеханическим характеристикам величинами Расчет электрической передачи мощности тепловоза, определяют соответствующие им значения Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Затем рассчитывают значения Расчет электрической передачи мощности тепловоза для прогретого до Расчет электрической передачи мощности тепловоза ТЭД при полном и ослабленных полях возбуждения и определяют противо – ЭДС


Расчет электрической передачи мощности тепловоза,


отношение Расчет электрической передачи мощности тепловоза и величины Расчет электрической передачи мощности тепловоза.

tн = 20 °С

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,013 Ом

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,0105 Ом

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,00821 Ом

θ°=100 °С

rя = 0,013 ∙ (1+0,0033 ∙ (100 – 20)) = 0,0164 Ом

rв = 0,0105∙ (1+0,0033 ∙ (100 – 20)) = 0,0133Ом

rдп = 0,00821 ∙ (1+0,0033 ∙ (100 – 20)) = 0,01038Ом

Расчет нагрузочных характеристик ТЭД сводим в таблицу 2.


Таблица 2 – Расчет нагрузочных характеристик выбранного ТЭД

IЯ, A 480 532,9 687,6 893,9 1030
UТЭД, В 675 590 490 365 330

ПП

α=1

rтэд=0,0401 Ом

ηТЭД 0,955 0,945 0,92 0,875 0,84

UТЭД-(IЯ ∙ rТЭД+ΔUщ), В 653,752 566,631 460,427 327,155 286,697

n, c-1 17,5 15,8 11 7 5,5

E/n, B ∙ c/оборот 37,357 35,863 41,857 46,736 52,127

IВ=IЯ, А 480 532,9 687,6 893,9 1030

ОП1

α1=0,6

rтэд=0,0348 Ом

ηТЭД 0,955 0,95 0,93 0,885 0,86

UТЭД-(IЯ ∙ rТЭД+ΔUщ), В 656,296 569,455 464,072 331,892 292,156

n, c-1 23 20 13,9 9 6,8

E/n, B ∙ c/оборот 28,535 28,473 33,386 36,877 42,964

IВ= α1 ∙ IЯ, А 288 319,74 412,56 536,34 618

ОП2

α2=0,36

rтэд=0,0316 Ом

ηТЭД 0,95 0,948 0,935 0,9 0,88

UТЭД-(IЯ ∙ rТЭД+ΔUщ), В 657,832 571,160 466,272 334,753 295,452

n, c-1 38 31,5 20 11 8,5

E/n, B ∙ c/оборот 17,311 18,132 23,314 30,432 34,759

IВ= α2 ∙ IЯ, А 172,8 191,844 247,536 321,804 370,8

По данным таблицы 2 строятся кривые зависимости Расчет электрической передачи мощности тепловоза = Расчет электрической передачи мощности тепловоза для выбранных значений Расчет электрической передачи мощности тепловоза.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Рисунок 2 – Нагрузочные характеристики ТЭД.


2.2 Предварительное определение расчетной скорости тепловоза


Скорость движения проектируемого тепловоза (км/ч) определяется по формуле:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – диаметр колеса тепловоза (принимается равным 1,05 м);

n – частота вращения якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, с-1;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – передаточное отношение тягового редуктора.

Число оборотов (в с-1) якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, в общем случае определяется по формуле:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – противо-ЭДС в проектируемой ЭПМ, В;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза– напряжение, подводимое к зажимам ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяемое внешней характеристикой ВУ, В;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза– ток якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяемый внешней характеристикой ВУ, А;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза– отношение, определяемое по построенным нагрузочным характеристикам при соответствующем значении Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза ( при полном поле Расчет электрической передачи мощности тепловоза; при ослабленных полях Расчет электрической передачи мощности тепловоза), Расчет электрической передачи мощности тепловоза.

Напряжение в (В), подводимое к зажимам ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяется по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза– число последовательно включенных ТЭД в силовой схеме проектируемой ЭПМ.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=1

Ток якоря (А) ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяется по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза– число параллельных групп ТЭД в силовой схеме проектируемой ЭПМ.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=8

Расчетная скорость движения проектируемого тепловоза имеет место при номинальном числе оборотов якоря ТЭД – при номинальных напряжении и токе ТЭД в проектируемой ЭПМ, т.е. при


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


и


Расчет электрической передачи мощности тепловоза.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Eпр = 431,2 – (687,6 ∙ 0,0401 + 2) = 401,63 В

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

2.3 Предварительное определение необходимой минимальной величины коэффициента ослабления поля ТЭД


Степень регулирования проектируемой ЭПМ по скорости характеризуется коэффициентом регулирования:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза– максимальная скорость движения тепловоза, км/ч.

Vmax =0,9 ∙ VК

где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – заданная конструкционная скорость проектируемого тепловоза.

Vmax =0,9 ∙ 110 = 99 км/ч

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

При Расчет электрической передачи мощности тепловоза > 2,1 оказывается недостаточным регулировки ЭПМ по напряжению, определяемой коэффициентом регулирования Расчет электрической передачи мощности тепловоза 1,6.

Для обеспечения работы ЭПМ с постоянной мощностью вплоть до максимальной скорости движения тепловоза (при сохранении величины Расчет электрической передачи мощности тепловоза), как известно, используют два способа: ослабление возбуждения ТЭД (ослабление поля) и перегруппировку ТЭД в силовой схеме ЭПМ (например, последовательное, последовательно – параллельное соединения, или последовательно параллельное – параллельное, параллельное соединения). Иногда используют комбинацию этих способов.

Ослабление поля ТЭД является наиболее распространенным и простым способом повышения диапазона регулирования ЭПМ по скорости тепловоза.

Первоначально необходимо проверить возможность обеспечения необходимого диапазона регулирования по скорости за счет ослабления поля ТЭД. Для этого определяют минимальное значение коэффициента ослабления поля ТЭД, являющегося, как известно, отношением Расчет электрической передачи мощности тепловоза:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза0,25


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


2.4 Предварительное определение расчетной силы тяги тепловоза и ограничений тяговой характеристики


Сила тяги на ободе колеса (Н) в общем случае определяется как


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 159,7Расчет электрической передачи мощности тепловоза – крутящий момент на валу ТЭД , Н·м;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – мощность ТЭД по электрическим переменным проектируемой ЭПМ, кВт;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – КПД ТЭД в проектируемой ЭПМ;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 0,985 – КПД тягового редуктора.

Касательная сила тяги тепловоза определяется как


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Для предварительного определения расчетной силы тяги тепловозов Расчет электрической передачи мощности тепловоза в формулу подставляется значение Расчет электрической передачи мощности тепловоза при номинальных значениях Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Значение Расчет электрической передачи мощности тепловоза в этом случае определяется по электромеханическим характеристикам ТЭД полного поля при номинальном токе проектируемой ЭПМ.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 0,92

PТЭД = 431,2 ∙ 687,6 ∙ 0,92 ∙ 10-3 = 272,8 кВт

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=8 ∙ 30550,31=244402,48 Н


Тяговая характеристика имеет ограничения по сцеплению колес тепловоза с рельсами и максимальному току ЭПМ.

Ограничение касательной силы тяги по сцеплению определяется в соответствии с Правилами тяговых расчетов (ПТР) выражением


Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Н


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент сцепления колеса с рельсом согласно ПТР.

Расчет Расчет электрической передачи мощности тепловоза рекомендуется свести в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчет ограничения касательной силы тяги тепловоза по сцеплению

Скорость, км/ч 0 5 10 20 31,7

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

0,299818 0,271846 0,251333 0,223263 0,202459

Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Н

485888,9 440557,1 407313,8 361823 328108,2

Ограничение касательной силы тяги по максимальному току ЭПМ Расчет электрической передачи мощности тепловоза определяется по формуле в которую подставляется значение при максимальном значении Расчет электрической передачи мощности тепловоза (и соответственно минимальном значении Расчет электрической передачи мощности тепловоза), минимальном значении Расчет электрической передачи мощности тепловоза и значении Расчет электрической передачи мощности тепловоза, определяемое по электромеханическим характеристикам ТЭД полного поля при максимальном токе проектируемой ЭПМ.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Eпр = 287,5 – (1031,4 ∙ 0,0401 + 2) = 244,14 В

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 0,84

PТЭД = 287,5 ∙ 1031,2 ∙ 0,84 ∙ 10-3 = 249,03 кВт

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 8 ∙ 56964,29 = 455714,36 Н

Соответствующая этому ограничению минимальная критическая скорость Расчет электрической передачи мощности тепловоза (км/ч) определяется формулой


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза


По полученным данным строится предварительные ограничения тяговой характеристики тепловоза.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Рисунок 3 – Вид предварительных ограничений тяговой характеристики проектируемого тепловоза – ограничение мощности тепловоза из-за недоиспользования максимального тока ЭПМ.


3 Построение рациональной тяговой и технико–экономических характеристик


3.1 Определение рациональной величины передаточного отношения тягового редуктора


Соотношение значений Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза может быть достигнуто за счет установления оптимального значения передаточного отношения зубчатого тягового редуктора Расчет электрической передачи мощности тепловоза, которое определяется следующим образом:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – сила тяги проектируемого тепловоза по сцеплению при трогании, Н;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – минимальная частота вращения ТЭД при параметрах Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза в проектируемой ЭПМ, с-1;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза– мощность ВУ в проектируемой ЭПМ, кВт;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – КПД ТЭД, определяемый по электромеханическим характеристикам при максимальном токе ТЭД в проектируемой ЭПМ.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 0,84

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

FКТР = 9,81 ∙ 0,3 ∙ 165,2 ∙ 103 = 486183,6 Н

PВУ = 287,5 ∙ 8251,2 ∙ 10-3 = 2372,22 кВт

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Полученное значение Расчет электрической передачи мощности тепловоза проверяется по величине минимального коэффициента ослабления поля


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – номинальная частота вращения ТЭД при номинальных параметрах Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловозапроектируемой ЭПМ, с-1.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


3.2 Расчет тягового редуктора


В курсовой работе следует принять опорно-осевую подвеску ТЭД, при которой его размеры ограничиваются расстоянием между внутренними гранями бандажей колесных пар и минимально допустимым расстоянием от станины ТЭД до головки рельса а (рис. 3.1).

Чтобы увеличить это расстояние (и возможные габариты ТЭД) ось ТЭД размещают несколько выше оси колеса. Для тепловозных ТЭД размер Х (см. рис. 3.1) устанавливается в пределах 20…40 мм.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Рисунок 4 – Эскиз опорно-осевой подвески ТЭД


Как известно, передаточное отношение тягового редуктора определяется выражением


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых колес;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – числа зубьев большого и малого зубчатых колес.

Максимально возможная величина диаметра Расчет электрической передачи мощности тепловоза определяется из соотношения

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

где Расчет электрической передачи мощности тепловоза=121 мм – расстояние от нижней кромки кожуха тягового редуктора до головки рельса;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза24 мм – расстояние от делительной окружности большого зубчатого колеса до нижней кромки кожуха (с учетом толщины его листа) тягового редуктора.

DЗ = 1,05 – 2 ∙ (0,121 + 0,024) = 0,76 м

Диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса

Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Задается модуль зацепления зубчатых колес, который определяется из номинального крутящего момента ТЭД при следующих значениях:

Расчет электрической передачи мощности тепловоза Нм, Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 8…10 мм; Расчет электрической передачи мощности тепловоза Нм, Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 9…11 мм;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза Нм, Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 10…12 мм.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 11 мм

Подсчитывается число зубьев малого и большого зубчатых колес


Расчет электрической передачи мощности тепловоза ; Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

После чего уточняется величина передаточного отношения


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Определяется централь, которая при обычно применяемой коррекции зацепления (для большого зубчатого колеса Расчет электрической передачи мощности тепловоза, а для малого Расчет электрической передачи мощности тепловоза) равна


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты обеспечивается в случае, если

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – диаметр якоря ТЭД

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=493 мм

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Затем по уточненной величине Расчет электрической передачи мощности тепловоза и Расчет электрической передачи мощности тепловоза определяется рациональная расчетная скорость тепловоза Расчет электрической передачи мощности тепловоза и проверяется допустимая максимальная окружная скорость якоря ТЭД Расчет электрической передачи мощности тепловоза , имеющая место при Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза , м/с

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

3.3 Расчет рациональных тяговой и технико-экономической характеристик проектируемого тепловоза


При расчетах тяговой и технико-экономических характеристик КПД серийного ТЭД при его работе в проектируемой ЭПМ определяется по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза– напряжение, противо – ЭДС и КПД ТЭД, по данным электромеханических характеристик (серийные значения);

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – напряжение и противо – ЭДС ТЭД, при работе в проектируемой ЭПМ.

Касательная мощность тепловоза в кВт определяется выражением


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


КПД тепловоза рассчитывается по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где 859,1 Расчет электрической передачи мощности тепловоза – тепловой эквивалент работы;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – часовой расход дизельного топлива, кг/ч;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – удельный расход дизельного топлива;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – теплотворная способность дизельного топлива.

GЧ = 0,204 ∙ 2800 = 571,2 кг/ч


Расчет электрической передачи мощности тепловоза, В


IВ= α ∙ IТЭД, А


Расчет электрической передачи мощности тепловоза, с-1


Расчет электрической передачи мощности тепловоза, км/ч


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – мощность ТЭД по электрическим переменным проектируемой ЭПМ, кВт;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза = 159,7Расчет электрической передачи мощности тепловоза – крутящий момент на валу ТЭД , Н·м;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза – касательная сила тяги тепловоза, Н


Расчеты сводим в таблицу 4.


По данным таблицы 4 строятся электромеханические (Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза) и электротяговые (Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ.


Таблица 4 – Расчет тяговой и экономических характеристик проектируемого тепловоза

Id, A 3438,0 4263,2 5501,0 7151,1 8251,2
Ud, В 690,00 556,40 431,20 331,70 287,50
IТЭД, A 429,80 532,90 687,60 893,90 1031,40
UТЭД, В 690,00 556,40 431,20 331,70 287,50
UС, В 675 590 490 365 330

ПП

α=1

rтэд=0,0401 Ом

Е, В 670,77 533,03 401,63 293,85 244,14

IВ, А 429,80 532,90 687,60 893,90 1031,40

E/n, B c/об 37,357 35,863 41,857 46,736 52,127

n, c-1 17,96 14,86 9,60 6,29 4,68

V, км/ч 58,74 48,62 31,39 20,57 15,32

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

0,955 0,945 0,92 0,875 0,84

ЕС 653,752 566,631 460,427 327,155 286,697

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

0,959 0,943 0,912 0,865 0,821

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

284,27 279,50 270,38 256,43 243,47

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

2519,96 2993,21 4485,27 6491,56 8274,11

FK 132420,32 157288,86 235694,38 341122,18 434792,52

NКТ 2160,71 2124,45 2055,17 1949,10 1850,56

ηТ 0,316 0,310 0,300 0,285 0,270

ОП1

α1=0,62

rтэд=0,0348 Ом

Е, В 673,04 535,86 405,27 298,59 249,61

IВ , А 257,88 319,74 412,56 536,34 618,84

E/n, B c/об 28,535 28,473 33,386 36,877 42,964

n, c-1 23,59 18,82 12,14 8,10 5,81

V, км/ч 77,16 61,57 39,71 26,49 19,01

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

0,955 0,95 0,93 0,885 0,86

ЕС 656,296 569,455 464,072 331,892 292,156

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

0,958 0,948 0,923 0,876 0,843

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

284,13 281,07 273,64 259,78 250,08

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

1917,40 2377,15 3588,02 5106,76 6851,58

FK 100756,67 124915,77 188545,45 268352,72 360040,66

NКТ 2159,64 2136,36 2079,89 1974,57 1900,85

ηТ 0,315 0,312 0,304 0,288 0,278

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Рисунок 5 – Электромеханические (Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза) и электротяговые (Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза, Расчет электрической передачи мощности тепловоза) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ

4 Определение параметров и характеристик электрического тормоза проектируемого тепловоза


На тепловозах наибольшее распространение получили схемы реостатного торможения, в которых якорные обмотки ТЭД присоединяются к тормозным резисторам, а обмотки возбуждения (соединенные в последовательную цепь) получают независимое питание от ВУ. Это обеспечивает гибкость управления скоростью движения при плавном регулировании тормозной силы в широком диапазоне.

Сопротивление тормозного резистора (Ом) определяется по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – максимальные напряжение и ток ТЭД, в тормозном режиме, (в курсовой работе рекомендуется принять их равными номинальным значениям напряжения и тока ТЭД в тяговом режиме).

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет предельных тормозных характеристик тепловоза рекомендуется производить в следующей последовательности:

1) Определяется максимальная ЭДС ТЭД, работающего в тормозном режиме (в режиме генератора),


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – сопротивления цепи тормозного тока (при температуре Расчет электрической передачи мощности тепловоза), Ом;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – соответственно сопротивления обмоток якоря и дополнительных полюсов ТЭД, Ом;


Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 0,63 + 0,0164 + 0,01038 = 0,654 Ом

Расчет электрической передачи мощности тепловоза= 687,6 ∙ 0,654 = 449,6 В


2) Строится предельная зависимость тормозной силы тепловоза от скорости Расчет электрической передачи мощности тепловоза при постоянном значении максимального тока возбуждения генерирующего ТЭД. Для ее построения достаточно определить одну точку, так как в этих условиях Расчет электрической передачи мощности тепловоза – линейная функция, проходящая через начало координат. Приняв Расчет электрической передачи мощности тепловоза, по нагрузочным характеристикам определяется величина Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Затем определяется необходимая частота вращения якоря генерирующего ТЭД (при котором может быть достигнута Расчет электрической передачи мощности тепловоза) :


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


и необходимая скорость движения тепловоза VH.

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Тормозная сила тепловоза (Н) при этих условиях


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Таким образом, на тормозной характеристике имеем точку (А) с координатами Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Проведя прямую через начало координат и точку (А), получаем ограничение тормозной силы тепловоза по максимальному току возбуждения генерирующего ТЭД (прямая 1 на рисунке 6);

3) Строится предельная тормозная характеристика по максимальному току якоря генерирующего ТЭД. Для ее построения необходимо: задаться несколькими значениями скорости в диапазоне от Расчет электрической передачи мощности тепловоза до Расчет электрической передачи мощности тепловоза, подставить их в уравнение, вычислить значение тормозной силы тепловоза при Расчет электрической передачи мощности тепловоза (вид этого ограничения представлен на рисунке 6 кривой 2);


Таблица 5 – Расчет предельной тормозной характеристики по максимальному току якоря генерирующего ТЭД

VН, км/ч 35,14 45 65 85 100 110
ВН, Н 256325,8 200162 138573,7 105968,1 90072,88 81884,44

4) Ограничение тормозной силы тепловоза по коммутации в зоне высоких скоростей в курсовой работе может быть определено из условия:


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – критерий удовлетворенности коммутации , Расчет электрической передачи мощности тепловоза,

Расчет электрической передачи мощности тепловоза=18 Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Расчет электрической передачи мощности тепловоза

Задаваясь значениями скорости в диапазоне от Расчет электрической передачи мощности тепловоза до Расчет электрической передачи мощности тепловоза, вычисляем соответствующие им максимально допустимые по условиям коммутации значения Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Эти значения токов (с соответствующими им значениями скорости) подставляются в уравнение, после чего определяются значения ограничения тормозной силы тепловоза по коммутации (вид этого ограничения на рисунке 6 представлен кривой 3).


Таблица 6 – Расчет ограничения тормозной силы тепловоза по коммутации

NКТ, Н 2132,26 2092,51 2009,94
V, км/ч 96,99 57,18 32,41

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

395,72 658,71 1116,29
ВН, Н 30758,62 144567,27 732481,13

5) Для построения ограничения тормозной характеристики тепловоза по условию сцепления колес с рельсами используется формула


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – коэффициент сцепления колеса с рельсом при реостатном торможении.

Вид этого ограничения на рисунке представлен кривой 4.


Таблица 7 – Расчет ограничения тормозной характеристики тепловоза по условию сцепления колес с рельсами

V, км/ч 25 30 35 35,14 40 45
ψ 0,223185 0,215966 0,209875 0,209718 0,204667 0,200162
ВН, Н 361696,6 349997,3 340125,9 339871,7 331685,3 324385,2

Построим также зависимость мощности ВУ (отдаваемой в цепь возбуждения генерирующих ТЭД) от скорости движения тепловоза. Для ее построения определяется мощность ВУ в (кВт) по формуле


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


где Расчет электрической передачи мощности тепловоза – величина сопротивления балластного резистора;

обычно, Расчет электрической передачи мощности тепловоза=0,3 Ом;

Расчет электрической передачи мощности тепловоза – сопротивление обмотки возбуждения ТЭД, приведенное к Расчет электрической передачи мощности тепловоза,Ом.

Задавшись рядом значений скорости от Расчет электрической передачи мощности тепловоза до Расчет электрической передачи мощности тепловоза, определяем соответствующие им значения чисел якоря Расчет электрической передачи мощности тепловоза генерирующего ТЭД и Расчет электрической передачи мощности тепловоза. Затем по нагрузочным характеристикам при токе равном Расчет электрической передачи мощности тепловоза по значениям Расчет электрической передачи мощности тепловоза определяются необходимые величины тока возбуждения генерирующих ТЭД – Расчет электрической передачи мощности тепловоза.

Вид зависимости Расчет электрической передачи мощности тепловоза представлен кривой 5.


Расчет электрической передачи мощности тепловоза


Рисунок 8 – Предельные тормозные характеристики тепловоза

Таблица 8 – Расчет зависимости мощности ВУ от скорости движения тепловоза


V, км/ч 35,14 40 50 60 70 80 90 100 110
n*, c-1 10,65252 12,12581 15,15726 18,18871 21,22016 24,25161 27,28306 30,31451 33,34596

Расчет электрической передачи мощности тепловоза, B c/об

42,20598 37,07795 29,66236 24,71863 21,1874 18,53898 16,47909 14,83118 13,48289

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

640,6732 501,8873 339,2907 255,9199 208,6274 179,8618 161,461 149,2431 140,9013

Расчет электрической передачи мощности тепловоза

166,8118 102,3685 46,78402 26,61716 17,68873 13,14714 10,59471 9,051953 8,068334

5 Разработка силовой схемы проектируемой ЭПМ


Тепловоз выполнен с электропередачей на переменно-постоянном токе. Переменное шестифазное напряжение тягового генератора СГ выпрямляется установкой ВУ и подается на восемь параллельно включенных тяговых электродвигателей, приводящих тепловоз в движение. К тяговому генератору электродвигатели подключаются с помощью восьми электропневматических поездных контакторов П1—П8, которые позволяют разрывать цепи электродвигателей, чтобы предотвратить самопроизвольное движение тепловоза от остаточного магнетизма при работе генератора на холостом ходу, а также быстро отключить неисправный электродвигатель

Скорость тепловоза и тяговое усилие регулируются возбуждением тягового генератора и изменением частоты вращения вала дизеля, задаваемой позицией контроллера машиниста. Для расширения диапазона скоростей тепловоза, при которых используется полная мощность дизеля, существуют ступень ослабления возбуждения тяговых электродвигателей: на 64% (ОП-1). Ослабление возбуждения осуществляется подключением резисторов СШ1—СШ8 параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей с помощью групповых контакторов ВШ. Переход на ослабленное возбуждение и обратно осуществляется автоматически с помощью реле перехода РП, включающих и отключающих групповые контакторы ВШ. Направление движения тепловоза зависит от изменения направления тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей переключением контактов реверсора ПР.

Список используемых источников


1 А.В. Донченко, А.А. Зарифьян, А.В. Козубенко Электрические передачи локомотивов: Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов IV курса специальности 150700 «Локомотивы». – Ростов н/Д: Рост. гос. ун-т путей сообщения, 2006. – 48 с.

2 Филонов С.П., Гибалов А.И., Быковский В.Е. Тепловоз 2ТЭ116. – М.: Транспорт, 1985. – 328 с.

46


Похожие работы:

  1. • Расчет тягово-энергетических ...
  2. • Тепловозы
  3. • Выбор основных параметров, расчет и конструирование ...
  4. • Тягово-экономические расчеты локомотива ТГМ6
  5. • Определение основных параметров тепловоза ТЭ-116
  6. • Тепловоз ТЭП60
  7. •  ... специализированного серийного тепловоза ТЭП70
  8. • Расчет параметров тягового электродвигателя
  9. • Определение основных параметров и компоновка ...
  10. • Исследование экипажной части тепловоза образца 2ТЭ10Л
  11. • Образование тарифов на электроэнергию в РФ
  12. • Электрическое оборудование ЭПС
  13. • Прошлое, настоящее и будущее Государственной холдинговой ...
  14. • Расчет линейной электрической цепи
  15. • Электроснабжение сельского населенного пункта
  16. • Тяговый генератор переменного тока ГС501АУ1
  17. • Конструкция экипажной части тепловоза
  18. • Разработка технологии обоснования предельных уровней ...
  19. • Расчет тепловой схемы ПТУ К-500-65 (3000 (Часть пояснительной ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com