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
,
где – коэффициент, учитывающий долю эффективной мощности дизеля, используемой на тягу поезда.
= 0,91
POP = 0,91 ∙ 2800 = 2548 кВт
Так как > 2200 кВт осуществляется проектирование ЭПМ переменно-постоянного тока.
Мощность на зажимах СТГ, кВт
,
где = 0,95 – ориентировочный КПД синхронных генераторов.
PСТГ = 2548 ∙ 0,95 = 2420,6 кВт
Мощность на зажимах ВУ, кВт
,
где = 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 . 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
,
где = 500 В – максимальное линейное напряжение синхронного трехфазного генератора.
= 1,38 ∙ 500 = 690 В
Определяем значения минимальных, номинальных и максимальных токов и напряжений на выходе ВУ. Номинальное напряжение (напряжение продолжительного режима) ВУ, В
,
где – коэффициент регулирования ВУ по напряжению = 1,6.
Номинальный ток ВУ, А
,
Минимальный ток ВУ, А
Максимальный ток ВУ, А
,
где – коэффициент регулирования ВУ по току (=2,4).
= 2,4 ∙ 3438 = 8251,2 А
Минимальное напряжение ТГ (ВУ), В
Задавшись несколькими значениями токов ВУ в диапазонах от до и от до , определяем соответствующие им значения напряжений
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 и прямыми и .
Рисунок 1 – Внешняя характеристика ВУ
1.2 Определение числа и типа ТЭД
Сцепная масса проектируемого тепловоза, т
где – удельная масса современных магистральных тепловозов,
= 59 кг/кВт
QСЦ = 59 ∙ 2800 ∙ 10-3 = 165,2 кг/кВт
Число осей проектируемого тепловоза
где – нагрузка на ось.
=225,6 кН/ось
При нецелом или нечетном значении m принимается ближайшее четное число осей mпр
mпр = 8
Потребная мощность ТЭД в кВт
где = 0,94– ориентировочное значение КПД ТЭД.
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 :
;
при приложенном напряжении , изменяющемся в соответствии с внешней характеристикой ВУ.
Для расчета рабочих характеристик серийного ТЭД в проектируемой ЭПМ необходимо иметь характеристики намагничивания стали ТЭД
,
или (что значительно упрощает расчеты) нагрузочные характеристики
,
где – 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, ) рассчитываются по формуле
где – напряжение на зажимах ТЭД при значении тока ;
– суммарные сопротивления обмоток якоря , главных полюсов и дополнительных полюсов , прогретых до ;
– коэффициент ослабления поля ТЭД;
= 2 В – падение напряжения на щеточно-коллекторном контакте.
В паспортных данных ТЭД указывается сопротивление при температуре , сопротивление при другой температуре можно определить по формуле
где – паспортное значение сопротивления конкретной обмотки ТЭД при температуре , Ом;
– сопротивление этой же обмотки при температуре , Ом;
= 0,0033 – температурный коэффициент электрического сопротивления меди, .
Задавшись по электромеханическим характеристикам величинами , определяют соответствующие им значения . ............
