Построение регулировочных характеристик электропередачи

Реферат

В данном курсовом проекте определены основные параметры электрической передачи тепловоза и зубчатой передачи, построены регулировочные характеристики электропередачи, тяговые характеристики тепловоза .

Курсовой проект содержит 26 страниц, 4 таблицы и 9 рисунков, а так же чертежи формата А4 и А2. В списке использованных источников приведено 1 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение …..................................................................................................................4

Исходные данные.....................................................................................................5

1.Определение основных параметров электрической передачи тепловоза...........6

2.Построение регулировочных характеристик электропередачи......................7

3.Построение тяговой характеристики тепловоза..................................................10

4.Определение основных параметров зубчатой передачи.....................................12

5.Разработка силовой схемы тепловоза...................................................................14

6.Определение основных размеров двигателя........................................................15

6.1.Выбор типа и определение числа проводников обмотки якоря....................15

6.2.Расчет коллектора..............................................................................................16

6.3.Выбор числа, размеров щеток и установление рабочей длины
коллектора..........................................................................................................17

6.4.Определение размеров паза якоря...................................................................17

7. Расчет магнитной цепи двигателя.......................................................................19

7.1.Расчет сечения участков магнитопровода.....................................................20

7.2.Определение параметров магнитной системы..............................................21

7.3.Расчет сопротивлений обмоток цепей ТЭД....................................................23

Заключение................................................................................................................ 25

Библиографический список......................................................................................26

ВВЕДЕНИЕ

Передачей мощности в локомотиве называется комплекс устройств, передающих мощность от вала силовой установки: дизеля, газотурбинной или другой теплосиловой установки к осям движущих колесных пар. Передачи мощности в автономных локомотивах преобразуют вращающий момент и частоту вращения вала силовой установки в переменные величины вращающего момента и частоты вращения осей колесных пар.

Электрическая передача содержит тяговый генератор, соединенный с силовой установкой, и тяговые электродвигатели. В некоторых передачах между тяговым генератором и электродвигателями включаются преобразователи электрической энергии: тяговые выпрямительные установки или преобразователи частоты. Электрические передачи применяют при мощности силовой установки 600—6000 кВт. Они получили наиболее широкое применение на автономных локомотивах.

Изменение передаточного числа может осуществляться механическими устройствами, чисто электрическими преобразователями либо комбинированно. Традиционно для локомотивов считается, что передача мощности характерна для тепловозов, где она осуществляет трансформацию момента вала дизеля и его мощности в механическую энергию тяги локомотива. В зависимости от применяемых элементов передачи различают механические, гидростатические, гидромеханические и электрические передачи различного вида.

Несмотря на высокую стоимость, значительную массу, большой расход дефицитных материалов, около 80% мирового парка автономных локомотивов составляют тепловозы с электропередачей постоянного тока. Такое широкое применение электропередачи постоянного тока обусловлено особенностью ее характеристик, способностью при постоянных значениях момента и частоты вращения на входном валу изменять непрерывно в широком диапазоне момент и частоту вращения на выходном валу, т. е. на осях движущих колесных пар. Характерной особенностью электрических передач, создаваемых в настоящее время, является увеличение их мощности и надежности при снижении удельных масс, габаритных размеров и стоимости механических элементов.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Задание на курсовой проект получил студент группы 792 Тихонова А.М. Номер зачетной книжки 0907055.

Эффективная мощность дизеля N_e = 2800кВт

Тип тепловоза грузовой

Сцепной вес тепловоза P_сц = 1320 кН

Диаметр движущихся колес D_к = 1250 мм

Скорость V = 120 км/ч

Задание получил:

Задание выдал:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА

Мощность дизеля, отдаваемая на тягу (эффективная мощность дизеля за вычетом вспомогательных нужд), кВт:

N_д = N_е -∆N ,

N_д = 2800-336=2464,

где ∆N = (0,8 — 0,15)* N_е - расход мощности на привод вспомогательных агрегатов тепловоза (кВт):

∆N = 0,12*2800 = 336 .

Мощность на зажимах тягового генератора, кВт :

P_г = N_д * η_г

P_г = 2464 * 0,943=2324,41 ,

где η_г = η_гс * η_ву = (0,945-0,96)*0,993 — КПД синхронного генератора и выпрямительной установки;

η_г = η_гп =0,95 — КПД генератора постоянного тока.

Расчетная сила F_кр в кН определяется из условий реализации коэффициента тяги на расчетном подъеме:

F_кр = P_сц * ψ_кр

F_кр = 1320* 0,19 =250,8 ,

где P_{сц —} сцепной вес тепловоза , кН;

ψ_{кр —} коэффициент тяги на расчетном подъеме , для грузовых тепловозов

ψ_кр=0,18 — 0,20.

Скорость на расчетном подъеме (скорость продолжительного режима — ограничение по нагреву ТЭД), км/ч :

V = 3,6* (N_д *η_эп) / F_кр

V = 3,6*(2464*0,84)/250,8 = 29,7 ,

где η_эп = 0,84 — КПД электрической передачи тепловоза (ЭПТ).

Мощность на зажимах ТЭД, кВт:

P_пд = P_г/c

P_пд = 2324,41/6 = 387,4 ,

где с — количество ТЭД тепловоза.

Мощность на валу ТЭД , кВт :

Р_д = Р_пд * η_тэд

Р_д = 387,4*0,90 = 348,6 ,

где η_тэд = 0,89- 0,92 - КПД тягового электродвигателя.

ПОСТРОЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Выбираем схему с параллельным присоединения ТЭД к зажимам ТГ, тогда U_{г max} = 700-750.

Диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току выбираются в пределах:

C_ГU =U_Гmax / U_ГН =1,4-1,6 ; С_ГI=I_Гmax/I_Гmin = 1,8-2,4.

Напряжение на зажимах ТГ в продолжительном режиме(номинальное напряжение), В:

U_ГН = U_гmax/C_ГU

U_ГН = 750/1,5 = 500.

Ток ТГ в продолжительном режиме, А :

I_ГН = P_Г*10³ / U_ГН

I_ГН = 2324,41 * 10³/ 500 = 4648,82.

Минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства мощности, А:

I_гmin = P_Г*10³/ U_гmax

I_гmin =2324,41*10³ / 750= 3099,21 ;

максимальный ток, А:

I_гmax = С_{ГI *} I_гmin

I_{гmax =} 2*3099,21 = 6198,42.

Внешнюю характеристику будем строить исходя из формулы, кВт:

I_Г * U_Г = P_Г*10³ .

Результаты расчетов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Построение внешней характеристики ТГ

IГ, А
UГ, В

U_Г = P_Г*10³ / I_Г

U_Г = 2324,41*10³ / 3000 = 774.

По результатам таблицы 1 строится внешняя характеристика тягового генератора (рис.1), ограниченная гиперболой I_Г * U_Г = P_Г*10³ и прямыми U_гmax и I_гmax .

Степень регулирования ЭП по скорости тепловоза характеризуется коффициентом регулирования, являющимся отношением конструкционной скорости тепловоза к скорости продолжительного режима(расчетной).

Для обеспечения работы ЭП с P_Г = const в необходимом диапазоне скоростей движения тепловоза при сохранении диапазона регулирования ТГ по напряжению (C_ГU = 1,4-1,6) применяют два метода :ослабление возбуждения ТЭД (ослабление поля) и переключение в схеме присоединения ТЭД к зажимам ТГ .

Ослабление поля является наиболее распространенным и простым способом повышения диапазона регулирования ЭП по скорости тепловоза , однако используют его в случае когда C_v > 4,9.

Расчетный коэффициент регулирования ЭП по скорости я поездных :

C_v = 0,9*V_max/V_p

C_v =0,9 * 120/29,7 = 3,6.

Первоначально необходимо проверить возможность обеспечения необходимого диапазона регулирования по скорости путем ослабления поля ТЭД. Для этого определяют минимальное значение коэффициента ослабления возбуждения ТЭД , являющегося отношением тока возбуждения главных полюсов к току якоря, необходимое для обеспечения работы ЭПЛ при постоянстве мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения, вплоть до конструкционной скорости:

β_min = 1,44*С³_ГU / С²_v = β₂ ≥0,25

β_min = 1,44*1,5³/3,63² = 0,36 ,

Величина этого коэффициента не менее 0,25, следовательно, обеспечивается удовлетворительная коммутация ТЭД при высоких скоростях движения.

Так как β <0,5 ,то применяем две ступени ослабления возбуждения, т.е. вводим промежуточную степень ослабления возбуждения, коэффициент ,который определяется по формуле:

β₁ = √ β₂

β₁ = 0,6.

Затем строим регулировочный характеристики ЭП (рис 2.):

при полном поле :

V(пп)= V_p (I_гн/I_г)^1,5

V(пп) =29,7*(4648,82/3000)^1,5=57;

при первой ступени ослабления поля:

V(оп1)= V*1/√β₁ *(I_гн/I_г)^1,5

V(оп1) = 29,7*1/√0,6*(4648,82/3000)^1,5=82;

при второй ступени ослабления поля:

V(оп2)=1,2 V_p/√β_min *(I_гн/I_г)^1,5

V(оп2) =1,2*29,7/√0,36 *(4648,82/3000)^1,5=114.

Промежуточную ступень ослабления ТЭД применяют, чтобы избежать резких бросков тока в силовой цепи при переходах на ослабленное возбуждение и снизить динамические воздействия на состав.

На построенные графики токовой характеристики I_г = f (V) наносят линию ограничения максимального тока генератора I_гmax и точки перехода с полного возбуждения ТЭД на ослабленное возбуждение промежуточной и второй ступени.

Скорости переходов:

V₁ = V_p * C^1,5_гu

V₁ = 29,7*1,5^1,5=54,5 ;

V₂=V_p * C^1,5_гu / β^0,5₁

V₂ =29,7*1,5^1,5*0,6^0,5=70,8 .

Далее строим регулировочные характеристики ТГ по напряжению, значения напряжения на зажимах ТГ берем из таблицы 1, для соответствующих, значениях тока.

Вычисления приводим в таблице 2.

Таблица 2

Расчет регулировочных характеристик ЭП

Iг , А
UГ, В
V км/ч	ПП
ОП1
ОП2

По результатам расчетов строим регулировочные характеристики проектируемой ЭПЛ (рис.2)