Методика расчета основных параметров тягового электродвигателя

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

Кафедра «Электрический железнодорожный транспорт»

Курсовая работа

По дисциплине: Электрические Железные дороги

Вариант 26

Выполнил: студент 402 группы

Турчанинов А. А.

Проверил: доцент

Попугаева Т. А.

Самара 2012

Содержание:

Исходные данные 3

1. Подготовка исходных характеристик 4

2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока; 6

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза; 10

4. Расчет массы поезда; 15

5. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне поезда. 17

6. Определение расхода электрической энергии, необходимой для

разгона поезда 20

7. Библиографический список 22

Общие исходные данные:

Номинальное напряжение электрического тягового двигателя (ТЭД) U_ДН = 1 500 В;

Номинальный КПД ТЭД η_Д = 0,94;

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия η_F = 0,95;

Напряжение в контактной сети постоянного тока U_С = 3000 В;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД первой ступени β₁ = 0,62;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД второй ступени β₂ = 0,40.

Номинальная мощность тягового двигателя РДН = 740 кВт

Руководящий подъем i = 8 ‰

Исходные данные для расчета параметров ТЭД

Ток двигателя I, %
Удельная ЭДС,	15,2	23,0	27,3	30,3	32,1	33,7	34,9

, (1.7)

где η_Д = 0,94 – номинальный КПД ТЭД.

Пересчитать токи табл. 1.1 из относительных в абсолютные значения и рассчитать силу тяги ТЭД в номинальном режиме с точностью до целых чисел, кН:

F_{КД Н} = 3,6 · C_V · Ф · I · η_F · 10^-3,

Fкдн(25) = 3,6 *15,2 * 131,25 * 0,95 * 10^-3 = 7

Аналогично рассчитываем остальные силы тяги ТЭД.

где η_F = 0,95 – коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия.

Расчетная формула записывается один раз для одного вычисления, последующие результаты расчета заносят в расчетную таблицу по форме табл. 1.2.

Таблица 1.2

таблица 1.2
расчёт параметров ТЭД
ток двигателя, I %
ток двигателя, Iдв А
удельная ЭДС	15,2		27,3	30,3	32,1	33,7	34,9
сила тяги ТЭД Fкд, кН

Пересчет тока ТЭД ведется по формуле: .

I1 = 25*551 /100 = 137,75 А;

Также рассчитываем остальные токи.

Результаты заносим в таблицу 1.2

Зависимость силы тяги ТЭД от тока(7стр)

Таблица замыкания контакторов

Таблица 2.1

Таблица замыкания контакторов

Позиция	Контакторы	Регулируемые параметры
ЛК	М	П1	П2									Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	, В	Ri , Ом	β
	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-		5,16	1,0
	+	+	-	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-		4,23	1,0
	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-		3,30	1,0
	+	+	-	-	+	+	+	-	-	-	+	+	-	-	-	-		2,42	1,0
	+	+	-	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-		1,54	1,0
	+	+	-	-	+	+	+	+	+	-	+	+	-	-	-	-		0,77	1,0
	+	+	-	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-		0,00	1,0
	+	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	2,58	1,0
	+	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	1,65	1,0
	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-	1 500	0,77	1,0
	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	1 500	0,00	1,0
	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	1 500	0,03	0,62
	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	1 500	0,01	0,4

СЕМЕЙСТВО СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОВОЗА

И ПУСКОВАЯ ДИАГРАММА. ЭЛЕКТРОТЯГОВАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОВОЗА

Каждому состоянию силовой цепи (позиции), которое характеризуется определенным набором регулируемых параметров ( ; R_П; β) соответствует своя скоростная характеристика V(I).

В работе нужно рассчитать и построить скоростные характеристики для всех ступеней регулирования, чтобы иметь представление об управлении электровозом в процессе разгона поезда.

Расчет и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании на последовательном

РАСЧЕТ МАССЫ ПОЕЗДА

Масса поезда и скорость его движения определяются, исходя из условия полного использования мощности и тяговых качеств локомотива.

За расчетный режим принято движение поезда с установившейся скоростью = 0 на расчетном подъеме i_р (см. задание).

Для решения поставленной задачи рассматривается уравнение движения поезда (1.4), которое для установившейся скорости имеет вид:

F_{К Р} – W = 0. (4.1)

Значение F_{К Р} определено в разделе 3. В расчете нужно использовать наибольшее значение.

Силы сопротивления W представлены в виде двух составляющих:

W = W_О + W_Д, (4.2)

где W_О - основное сопротивление движению поезда, кН;

W_Д - дополнительное сопротивление движению поезда, возникающее на подъемах и кривых участках пути, кН.

Основное сопротивление движению, кН:

W_О = w_о · M · 9,81 · 10^-3 , (4.3)

где М - масса поезда, рассчитываемая на основании полученного опытным путем удельного основного сопротивления движению при расчетной скорости движения, т.

w_{о р} = 1,08 + 0,01 · V_Р + 0,000152 · _Vp² , (4.4)

где V_Р - расчетная скорость движения поезда на расчетном подъеме, км/ч.

Удельное сопротивление от подъема численно равно величине подъема, ‰:

w_i = i . (4.5)

Тогда дополнительное сопротивление от подъема, кН:

W_i = i · M · 9,81 · 10^-3 . (4.6)

Подставляя выражения формул (4.2) – (4.6) в (4.1), можно определить массу поезда в тоннах, при движении которого на расчетном подъеме будут действовать силы сопротивления, численно равные расчетной силе тяги:

. (4.7)

F_КР = 576;

V_Р = 44

W_ор = 1,08+0,01*44+0,000152*44² = 1,814

М = 4267,000

W_i = 335

Wо = 76

W = 411

Количество вагонов – 85.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Электрические железные дороги. Учебник для вузов ж.-д. трансп. / А.В. Плакс, В.Н. Пупынин и др. ; Под ред. А.В. Плакса, А.В. Пупынина. – М.: Транспорт, 1993. – 280с.

2. Плакс А.В., Привалов В.В. Введение в теорию движения поезда и принципы управления электроподвижным составом. – М.: ВЗИИТ, 1981.

3. Электрические железные дороги: Учебное пособие для студентов специальности 180700 «Электрический транспорт (железнодорожный транспорт)» / Под ред. профессора Просвирова Ю.Е. – Самара: СамИИТ, 1997. – 192 с.

4. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги. – М.: Транспорт, 1995. – 294с.

5. Зохрович А.Е., Крылов С.С. Основы электротехники для локомотивных бригад. – М.: Транспорт, 1983.

6. Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985. – 287с.

7. Электрические железные дороги. Методические указания для студентов 2 курса специальности "Электрификация железнодорожного транспорта". – ВЗИИТ, 1988.

8. Сидоров Н.И., Сидорова Н.Н. Как устроен и работает электровоз. – М.: Транспорт, 1992. – 196 с.

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

Кафедра «Электрический железнодорожный транспорт»

Курсовая работа

По дисциплине: Электрические Железные дороги

Вариант 26

Выполнил: студент 402 группы

Турчанинов А. А.

Проверил: доцент

Попугаева Т. А.

Самара 2012

Содержание:

Исходные данные 3

1. Подготовка исходных характеристик 4

2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока; 6

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза; 10

4. Расчет массы поезда; 15

5. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне поезда. 17

6. Определение расхода электрической энергии, необходимой для

разгона поезда 20

7. Библиографический список 22

Общие исходные данные:

Номинальное напряжение электрического тягового двигателя (ТЭД) U_ДН = 1 500 В;

Номинальный КПД ТЭД η_Д = 0,94;

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия η_F = 0,95;

Напряжение в контактной сети постоянного тока U_С = 3000 В;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД первой ступени β₁ = 0,62;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД второй ступени β₂ = 0,40.

Номинальная мощность тягового двигателя РДН = 740 кВт

Руководящий подъем i = 8 ‰

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Тяговый электрический двигатель (ТЭД) является электромеханическим преобразователем.

В зависимости от режима работы, который реализуется соответствующим управлением, он преобразует или электрическую энергию в механическую работу (двигательный режим), или механическую энергию в электрическую (генераторный режим).

В основе такого преобразования энергии лежат четыре фундаментальных закона физики - Фарадея, Ампера, Ома, Ньютона.

На основании этих законов можно составить систему уравнений, характеризующих состояние поезда с электровозом в любой момент времени.

Е = C_V · Ф · V (на основании закона Фарадея); (1.1)

F_КД = 3,6 · C_V · Ф · I (на основании закона Ампера); (1.2)

U – E = I · Σ r (на основании закона Ома); (1.3)

F_К – W = M · (второй закон Ньютона), (1.4)

где Е - электродвижущая сила (ЭДС) обмотки якоря, В;

F_КД - тяговое усилие, развиваемое одним ТЭД, Н;

C_V - конструктивная постоянная, зависящая от конструкции ТЭД и параметров тяговой передачи электровоза;

V - скорость движения электровоза, км/ч;

I - ток обмотки якоря, А;

Σ r - суммарное сопротивление всех участков силовой цепи, Ом;

U - напряжение питания, В;

F_К - сила тяги электровоза, кН;

W - сумма сил сопротивлений, действующих на поезд, кН;

M – масса поезда, т;

- ускорение движения поезда, м/с.

Подставив значение Е из уравнения (1.1) в уравнение (1.3) и заменив Σ r через

Σ r = r_д + R_П , (1.5)

где r_д - суммарное сопротивление обмоток ТЭД;

R_П - сопротивление пускового резистора,

получим уравнение, характеризующее состояние электрической цепи ТЭД:

U – C_V · Ф · V = I · (r_д + R_П) (1.6)

или

U – I · (r_д + R_П) = C_V · Ф · V

Заменив U – I · (r_д + R_П) на Е и разделив на V, получим

E / V = C_V · Ф.

Это удельная ЭДС, т.е. ЭДС, приходящаяся на единицу скорости движения, измеряемая в .

Исходными характеристиками для последующих расчетов являются характеристика намагничивания Ф (I_В) и электротяговая характеристика ТЭД F_КД (I).

Характер их изменения для всех ТЭД идентичен и показан в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета параметров ТЭД

Ток двигателя I, %
Удельная ЭДС,	15,2	23,0	27,3	30,3	32,1	33,7	34,9

, (1.7)

где η_Д = 0,94 – номинальный КПД ТЭД.

Пересчитать токи табл. 1.1 из относительных в абсолютные значения и рассчитать силу тяги ТЭД в номинальном режиме с точностью до целых чисел, кН:

F_{КД Н} = 3,6 · C_V · Ф · I · η_F · 10^-3,

Fкдн(25) = 3,6 *15,2 * 131,25 * 0,95 * 10^-3 = 7

Аналогично рассчитываем остальные силы тяги ТЭД.

где η_F = 0,95 – коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия.

Расчетная формула записывается один раз для одного вычисления, последующие результаты расчета заносят в расчетную таблицу по форме табл. 1.2.

Таблица 1.2

таблица 1.2
расчёт параметров ТЭД
ток двигателя, I %
ток двигателя, Iдв А
удельная ЭДС	15,2		27,3	30,3	32,1	33,7	34,9
сила тяги ТЭД Fкд, кН

Пересчет тока ТЭД ведется по формуле: .

I1 = 25*551 /100 = 137,75 А;

Также рассчитываем остальные токи.

Результаты заносим в таблицу 1.2

Зависимость силы тяги ТЭД от тока(7стр)