Расчет параметров электрической тяги

Расчет параметров электрической тяги

1. Исходные данные

Номинальная мощность на валу ТЭД             Р_ТД       =796 кВт

Номинальная скорость движения электровоза                  V_Н= 45,5 км/час

Руководящий подъем                                        I_П= 7⁰/₀₀

Номинальное напряжение ТЭД                        U_ДН=1500 В

Номинальный КПД ТЭД                                  η_Д=0,94

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации

тягового усилия                                                η_F=0.95

Сопротивление обмоток ТЭД                                    R_Д=0,12 Ом

Напряжение в контактной сети постоянного тока    U_С=3000 В

Коэффициент 1^ой ступени регулирования возбуждения ТЭД β₁=0,62

Коэффициент 2^ой ступени регулирования возбуждения ТЭД β₂=0,40

1.1.1 Рассчитаем номинальный ток ТЭД с точностью до целых чисел.

 (А);

565 А

Зададим три значения токов якоря от 150 до I_H и от I_H до 1.75 I_H, данные представим в виде таблицы 1.

I_Д=0,25I_H;

I_Д=0,25565=141 А

Рассчитаем удельную ЭДС ТЭД для принятых токов.

СυФ=35,5;

СυФ=35,5=31,5

Рассчитаем силу тяги ТЭД соответствующую принятым токам.

F_КД=3,6СυФIη_F10^-3 kH;

F_КД=3,630,55650,9510^-3 = 60,7 kH

Построим графики СυФ(I) в масштабе 0,2 В/км/ч и F_КД(I) в масштабе тока М_I=5 A/мм; силы тяги М_F=0,5 кН/мм по данным таблицы 1.

График зависимости СυФ от I

График зависимости F_КД от I

2. Силовая электрическая схема электровоза

2.1 Принципиальная электрическая схема электровоза

2.2 Расчет сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов

Предварительное полное сопротивление реостата из условия трогания при токе в силовой цепи I_ТР=I_Н где I_Н = 565 А

;  Ом

R_A=0.18R_TP; R_A= 0.184,82 = 0,875 Oм

R_Б=0.17R_TP; R_Б= 0.174,82 = 0,815 Oм

R_В=0.15R_TP; R_В= 0.154,82 = 0,72 Oм

Сопротивление шунтирующих резисторов

r_В; где r_В= 0,3  r_Д

 Ом

; отсюда

Ом

Таблица замыкания контактов

_тр=(R_A+R_Б+R_В)*2 =(0,875+0,815+0,72)*2=4,82 Ом

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза

электровоз сопротивление ток тяга

3.1 Расчет и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании на последовательном и параллельном соединениях ТЭД

Рассчитаем сопротивление цепи отнесенное к одному двигателю

Рассчитаем скорость движения на каждой позиции

где _N - порядковый номер позиции, _I - порядковый номер значения тока.34,1 км/ч

Строим график семейства скоростных характеристик с 1 по 11 позицию и электротяговую характеристику. Ток отложим по оси абсцисс в масштабе М₁=5 А/мм; скорость - по оси ординат вверх масштаб М_U=0,5 км/час*мм. Сила тяги одного двигателя вниз с масштабом М_F=5 kH/мм. Сила тяги электровоза - по оси абсцисс влево.

3.2 Расчет и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза при регулировании возбуждения

I_ВI= β₁I_I; I_В1=0,62 260=161; I_В2= β₂I_I; I_В2=0,4 260=104

F_{КД β1}=3,6СυФ _β1Iη_F10^-3 kH;   F_{КД β1}=3,616,42600,9510^-3 = 14,6 kH

F_{КД β2}=3,6СυФ _β2Iη_F10^-3 kH;   F_{КД β2}=3,611,72600,9510^-3 =10,4 kH

F_Кβ1= F_{КД β1}8=14,68=116,8 кН

F_Кβ2=F_{КД β2}8=11,7*8=83,3кН

; 89,5 км/ч

; 125,5 км/

Таблица 4

При последовательном соединении двигателей средний ток равен:

I_ср1=1,15I_Н; I_ср1=1,15565 = 649А

При параллельном соединении двигателей средний ток равен:

I_ср2=1,25I_Н; I_ср2=1,25565=706 А

4.      Расчет массы поезда

Рассчитаем удельное сопротивление движению при расчетной скорости

Где V_P-расчетная скорость движения на расчетном подъеме

ω_ор=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН

ω_ор=1,08+0,0145,5+1.5210^-445,5²=1,85 Н/кН

Определим массу поезда

; 5595,2 т

следовательно, масса поезда равна 5595 тонн

Рассчитаем основное сопротивление движения

W_O= ω_оM9.8110^-3; W_O=1.8855959.8110^-3=101,58 kH

Рассчитаем дополнительное сопротивление движения

Wi= iM9.8110^-3; Wi=655959.8110^-3 =384,22 kH

Общее сопротивление движению будет=

W=Wo+Wi; W=101,58+384,22=485,8 kH

Расчет характеристик основного сопротивления движению на скоростях: 0, 25, 50, 75, 100 км/ч.

Рассчитаем удельное сопротивление движению при скоростях 0, 25, 50, 75, 100 км/ч.

ω_ор0=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН

ω_ор=1,08+0,010+1.5210^-40²= 1,1 Н/кН

Рассчитаем основное сопротивление движения при скоростях 0, 25, 50, 75, 100 км/ч

W_O= ω_оM9,8110^-3; W_O=1,155959,8110^-3=59,3 kH

Таблица 5

Строим график Wo(V)

Определим из графика Fk(V) значения Fk для Vcp занесем в таблицу 6.

Произведем расчеты ω_о для каждого значения Vcp

ω_ор0=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН

ω_ор=1,08+0,015+1.5210^-45²= 1,13 Н/кН

Произведем расчеты W_Ocp для каждого значения скорости

W_Oср= ω_оM9.8110^-3; W_Oср=1,155959.8110^-3=62,23kH

Произведем расчеты ∆t для каждого значения скорости

;

время затраченное на разгон t = ∆t + t; t = 29+29=58 сек

Произведем расчеты ∆ S для каждого значения скорости

∆S=

длина пути разгона S = ∆S + S; S = 40+122=162 м

Выводы

1. При увеличении среднего значения пусковой силы тяги - время на разгон уменьшается, а при уменьшении - увеличивается.

. Время разгона на подъеме увеличивается, а на спуске уменьшается.

Максимально возможный ток переключения равен 988 А. Технико-экономический эффект возникающий от рационального ведения поезда это:

Уменьшение времени на разгон.

Уменьшение потерь электроэнергии.

Увеличение срока службы электрических машин, колесных пар и т.д.

Увеличение участковой скорости.

Увеличение грузооборота вагонов.

Литература

1. Плакс А.В., Привалов В.В. «Введение в теорию движения поезда и принципы управления электроподвижным составом». Москва ВЗИИТ 1981

. Розенфельд В.Е. «Теория электрической тяги» Москва Транспорт 1983

. Правила тяговых расчетов для поездной работы Москва Транспорт 1985