Главная Учебники - Разные Лекции (разные) - часть 62
Расчёт скоростных
характеристик
электровоза
постоянного
тока при реостатном
регулировании
табл. 3.1 Ток
двигателя I
,А Удельная
ЭДС, СvФ,
В/(км/ч) Сила
тяги эл-за Fкд
, кН Напряжение
питания Uc
В Сопротивление
цепи, отнесённое
к двигателю,
(Rn’
+ rд
), Ом Скорость
движения V,
км/ч Интервал
скорости V,
км/ч
Vср, км/ч
DUср, км/ч Fк
ср, км/ч
W0, Н/кН
W0
ср, кН
Fк
ср=
W0 ср, кН
D
t, c
t, c
DS, m S, m 0-10
Российский
Государственный
Открытый
Технический
Университет
Путей Сообщения.
Курсовая
работа по
дисциплине
«Электрические
железные дороги» на
тему: «Анализ
работы системы
управления
электровозом
постоянного
тока при разгоне
грузового
поезда.»
Задание
на курсовую
работу :
Предлагается
выполнить
анализ работы
системы управления
электровозом
постоянного
тока при разгоне
грузового
поезда.
Задачей
анализа является
изучение принципов
управления
работой тяговых
электрических
двигателей
и технической
реализации
этих принципов
на электровозах
постоянного
тока.
Исходные
данные: Номинальная
мощность на
валу тягового
двигателя Рдн, кВт
. . . . . . . . . . . . . .
. . . 670 Номинальная
скорость движения
электровоза
Vn, км/ч
. . . . . . . . . . .
. . 48,4 Руководящий
подъём iр,
%0 . .
. . . . . 11 Номинальное
напряжение
тягового
электрического
двигателя (ТЭД)
Uдн,
В . . . . . . . . . .
. . 1500 Номинальный
КПД ТЭД hд
. . . . . . 0,94 Коэффициент
потерь силы
тяги в процессе
реализации
тягового усилия
hF
. . . . . . . . 0,95 Сопротивление
обмоток ТЭД
rд,
Ом . . . . . 0,12 Напряжение
в контактной
сети постоянного
тока
Uс,
В . . . . . . . .
. . 3000
Коэффициент
1-й ступени
регулирования
возбуждения
ТЭД
b1,
. . . . . . . . .
. . . 0,62 Коэффициент
2-й ступени
регулирования
возбуждения
ТЭД b1,
. . . . . . . . .
. . 0,40
РАСЧЕТ: Рассчитаем
номинальный
ток ТЭД
Iн,
А.
Рдн 1000
Uдн
- напряжение
ТЭД
hд
- номинальный
КПД ТЭД
670000
Номинальный
ток ТЭД равен
475 А. Для
расчёта удельной
ЭДС возьмём
три значения
тока от 150 А до
475 А и три значения
от 475 А до 1,75*Iн.
Расчеты представим
в виде табл.
1.1
1,75*Iн=1,75*475=831
А
V
Cv
- конструкционная
постоянная
Ф - магнитный
поток
IВ
- ток ТЭД СvФ=35,5(1-е
)=15,56 , В/(км/ч)
Значения,
полученные
при расчёте,
представим
в виде таблицы: Ток
якоря I,
А Рассчитаем
силу тяги ТЭД,
соответствующую
принятым токам
с точностью
до целых чисел,
результат
занесём в
табл. 1.2 Fкд=3,6
СvФнIhF*0,001
, где Fкд
- сила тяги
электровоза,
кН
СvФн
- ЭДС, В/(км/ч)
I
- ток двигателя,
А
hF
- коэффициент
потерь силы
тяги Fкд=
3,6*15,6*150*0,95*0,001=8 , кН
табл. 1.2
Построим
по данным таблицам
графики СvФ(I)
и Fкд(I) (
приложение
1). Силовая
электрическая
цепь электровоза
постоянного
тока. Приведём
чертёж схемы
силовой цепи
электровоза:
ш3
ЛК
Ш1 Rш1
Rш2
8
В
Б А
7
3 4 П2
3
4 Rш1
Rш2
Ш2
Ш4 Рассчитаем
сопротивление
секций реостата
с точностью
до двух знаков
после запятой. Ra=0,18Rтр
;
Rб=0,17Rтр
; Rв=0,15Rтр,
где Rтр
- сопротивление
троганья,
Ом
Uc
rд
- сопротивление
обмоток ТЭД,
Ом
Uc
- напряжение
в контактной
сети, В
3000 Ra=0,18
* 5,84 = 1,05 Ом Rб
= 0,17 * 5,84 = 0,99 Ом Rв
= 0,15 * 5,84 = 0,88 Ом 2.2.2
Рассчитаем
сопротивление
шунтирующих
резисторов
RШ1
и RШ2
с точностью
до 2-х знаков RШ2
= 1- b2
* 2 * rв
, где RШ
- сопротивление
шунтирующих
резисторов
b2
- коэффициент
возбуждения
rв
- сопротивление
обмотки
возбуждения,
rв=
0,3 * rд,
где
rд
- сопротивление
обмоток
ТЭД,
rв
=0,036 Ом RШ2
= 1 - 0,4 * 2 * 0,036 = 0,6 Ом
0,62 RШ1=
0,12 - 0,6 = 0,6 Ом 2.2.3
Запишем значения
в схему.
Приведём
таблицу замыкания
контакторов.
Запишем в
таблицу замыкания
контакторов
значения
сопротивления
реостата на
каждой позиции.
Семейство
скоростных
характеристик
электровоза
и пусковая
диаграмма.
Электротяговая
характеристика
электровоза Рассчитаем
сопротивление
силовой цепи,
Ом , отнесённое
к одному двигателю:
Rn
n-ой
позиции, отнесённое
к ТЭД
rд
- сопротивление
ТЭД
m
- число последовательно
соединёных
двигателей.
Rn
- сопротивление
реостата на
n-ой
позиции
Uc’
- Ii(Rn’
+ rд
)
на
позиции
Uc’
- напряжение
питания
ТЭД Rn’
+ 0,12 = 1,46 + 0,12 Ом Vni
= 15,6 =32,9 км/ч
Заполним
расчётную
таблицу.
Начертим
семейство
скоростных
характеристик
с 1 по 11 позицию
и электротяговую
характеристику.
Расчёт
и построение
характеристик
ТЭД при
регулировке
возбуждения
. 3.2.1
Рассчитаем
Fкд;
Fк
; V
при b1
и b2,
заполним таблицу
3.2 Fкд
= 3,6 |
CVФ
|b
IдhF
* 0,0001 , где
Fкд
- сила тяги
ТЭД, кН
|
CVФ
|b
- ЭДС при
ступени
регулирования
hF
- коэффициент
потерь
силы
тяги = 0,95 Fк
= Fкд
* 8 , где
8 - число ТЭД
Uc’
- Irд
ТЭД табл.
3.2
Коэффициент
регулировки
b=0,62 Ток
возбуждения
Iв
, А Удельная
ЭДС |
CVФ
|b,В/км/ч
Сила
тяги ТЭД Fкд,
кН Сила
тяги эл-за Fк
,кН
Коэффициент
регулировки
b=0,4 Ток
возбуждения
Iв
, А Удельная
ЭДС |
CVФ
|b,В/км/ч Сила
тяги ТЭД Fкд,
кН Сила
тяги эл-за Fк
,кН |
CVФ
|b
возьмём из рис.
1 Fкд,
= 3,6 *18,4 *192 * 0,95 * 0,0001 = 12,1 кН Fк
= 12,1 * 8 = 96,8 кН
1500 - 192(0,12)
3.3 Построение
пусковой диаграммы
электровоза
постоянного
тока. 3.3.1
На рис. 2 построим
пусковую диаграмму
электровоза
постоянного
тока, при условии
что ток переключения
Iп
= Iн
= 475 А. Рассчитаем
средний ток
ТЭД на последовательном
соединении
Iср1
и на параллельном
соединении
Iср2,
А. Iср1
= 1,15 Iн=1,15*
475 = 546 А Iср2
= 1,25 Iн=1,25
* 475 = 594 А Токи
Iср1
и Iср2
показаны на
графике рис.
2 вертикальными
линиями.
Графически
определим
скорость движения
на безреостатных
позициях ( 7; 11; 12;
13 ), результаты
занесём в таблицу
3.3 таблица
3.3 Скорость
V,
км/ч Сила
тяги ТЭД Fкд,
кН Сила
тяги эл-за Fк
,кН Расчёт
массы поезда. 4.1
Выберем и обоснуем
, исходя из полного
использования
силы тяги
электровоза,
расчётное
значение силы
тяги Fкр
и соответсвующую
ей расчётную
скорость Vр.
Из табл. 3.3 выберем
наибольшее
значение Fкр
потому, что
наибольшая
сила , реализуемая
электровозом,
необходима
для преодоления
сил сопротивления
движению W
, кН, которая
складывается
из основного
сопротивления
W0
, кН и
сопротивления
движению от
кривых и подъёмов
Wд
, кН . Силе тяги
Fк
= 525 кН соответствует
скорость 44 км\ч.
Рассчитаем
основное удельное
сопротивление
движению w0р
, кН.
2
w0р
= 1,08 + 0,01Vр+
1,52 * 0,0001 * (Vр
) , где Vр
- расчётная
скорость
движения w0р
= 1,08 + 0,01 * 44 + 1,52 * 0,0001 * ( 44 * 44 ) = 1,8 кН Рассчитаем
массу поезда
с округлением
до 50 т.
Fкр
i
- руководящий
подъём
Fкр
- расчётная
сила тяги М
= 4200 т Анализ
работы системы
управления
электровозом
при разгоне. Построим
тяговые характеристики
для 7; 11; 12; 13 позиции
на рис. 2 Рассчитаем
и построим
характеристики
основного
сопротивления
движения для
скоростей
0,25; 50; 75; 100 км/ч, результаты
занесём в таблицу
5.1 W0
= w0
ґ
М
ґ9,81
ґ
0,001 W0
= 1,08 * 4200 * 9,81 * 0,001 = 44,5 кН
табл.
5.1 Скорость
движения V,
км/ч Основное
удельное
сопротивление
движению w0
, н/(кН) Основное
сопротивление
движению W0
, кН Построим
по данным таблицы
кривую на рис.2
Графически
определим
конечную скорость
разгона поезда.
Пересечение
графиков W0
(V)
и Fк
(V)
для 13-ой позиции
даст численное
значение конечной
скорости разгона
поезда Vк
км/ч. Vк=97
км/ч.
Заполним
таблицу расчёта
времени и пути
разгона поезда
таблица 5.3 .
Построим
графики скорости
и времени в
период разгона
поезда на рис.
3 .
Вывод :
Время
разщгона изменяется
пропорционально
при увеличении
или уменьшении
среднего значения
пусковой силы
тяги. Во сколько
раз увеличится
сила тяги, во
столько раз
уменьшится
время разгона
поезда и наоборот. При
разгоне сила
тяги больше
силы сопротивления
движению и
вследствии
этого поезд
разгоняется
- движение с
положительным
ускорением.
На подъёме
возрастает
сила сопротивления
движению и при
равенстве её
силе тяги
электровоза
ускорение
будет равно
нулю - наступит
установившееся
движение. Когда
сила сопротивления
будет больше
силы тяги, то
поезд начнёт
замедляться
( ускорение
будет отрицательным).
Из-за этого на
подъёме время
разгона увеличится,
а на спуске
уменьшится.
Управление
электровозом
при разгоне
поезда.
Определим
графически
максимально
возможный ток
переключения
по пусковой
диаграмме (
рис.2 ) при параллельном
соединение
двигателей.
Для работы уже
выбран максимальный
ток переключения,
равный 475 А. При
выборе большего
тока на 11-й позиции
произойдет
бросок тока
больше значения
максимально
допустимого
в 831 А, что, в свою
очередь, вызовет
срабатывание
аппаратов
защиты.
При возможном
увеличении
тока переключения
увеличатся
средние токи
для последовательного
и параллельного
соединения
ТЭД, возрастёт
сила тяги
электровоза
и его скорость.
Графики V
(S), t (S) на рис.3
будут достигать
своих максимальных
значении на
меньшем расстоянии
пройденного
пути. Рациональное
ведение поезда
- достижение
максимальных
скоростей за
более короткое
время, путём
реализации
максимальной
силы тяги на
безреостатных
позициях при
наличии максимальной
массы поезда,
рассчитанной
по руковолящему
подъёму. Технико-
экономический
эффект - снижение
себистоимости
перевозок
грузов, экономия
электроэнергии,
эффективная
эксплуатация
ЭПС и вагонов.
Литература
: Конспект
лекций. Задание
на курсовую
работу с методическими
указаниями. Правила
тяговых расчётов. Введение
в теорию движения
поезда и принцыпы
управления
электроподвижным
составом. Теория
электрической
тяги. 1.03.97
года
Таблица
замыкания
контакторов
электровоза
постоянного
тока
Табл.
2.1 Uc’,В R,Ом b
|