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 з_Д=0,94

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия з_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 в₁=0,62

Коэффициент 2^ой ступени регулирования возбуждения ТЭД в₂=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=0,25 565=141 А Рассчитаем удельную ЭДС ТЭД для принятых токов.

СхФ=35,5;

СхФ=35,5=31,5

Рассчитаем силу тяги ТЭД соответствующую принятым токам.

F_КД=3,6СхФIз_F10^-3 kH;

F_КД=3,630,55 650,9510^-3 = 60,7 kH

Построим графики СхФ (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 СхФ 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

R_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

; Ом;

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= в₁I_I; I_В1=0,62 260=161; I_В2= в₂I_I; I_В2=0,4 260=104

F_{КД в1}=3,6СхФ _в1Iз_F10^-3 kH; F_{КД в1}=3,616,42 600,9510^-3 = 14,6 kH

F_{КД в2}=3,6СхФ _в2Iз_F10^-3 kH; F_{КД в2}=3,611,72 600,9510^-3 =10,4 kH

F_Кв1= F_{КД в1}8=14,68=116,8 кН

F_Кв2=F_{КД в2}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=1,15 565 = 649А При параллельном соединении двигателей средний ток равен:

I_ср2=1,25I_Н; I_ср2=1,25 565=706 А

4. Расчет массы поезда

Рассчитаем удельное сопротивление движению при расчетной скорости Где V_P-расчетная скорость движения на расчетном подъеме щ_ор=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН щ_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= щ_оM9.8110^-3; W_O=1.8 855 959.8110^-3=101,58 kH

Рассчитаем дополнительное сопротивление движения

Wi= iM9.8110^-3; Wi=655 959.8110^-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.

щ_ор0=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН щ_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= щ_оM9,8110^-3; W_O=1,155 959,8110^-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 щ_о для каждого значения Vcp

щ_ор0=1,08+0,01V_P+1.5210^-4V_P² Н/кН щ_ор=1,08+0,015+1.5210^-45²= 1,13 Н/кН Произведем расчеты W_Ocp для каждого значения скорости

W_Oср= щ_оM9.8110^-3; W_Oср=1,155 959.8110^-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.

2. 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.

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

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

3. Правила тяговых расчетов для поездной работы Москва Транспорт 1985