Електричні передачі локомотивів

Основні параметри передачі. Вольт-амперна характеристика тягового генератора. Розробка силової схеми тепловоза, приведеного об'єму тягового електродвигуна, обмотки якорів і розмірів паза. Гальмівні характеристики електричної передачі потужності тепловоза.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Зміст

Вступ

1. Вихідні дані

2. Визначення основних параметрів передачі

3. Зовнішня вольт-амперна характеристика тягового генератора

4. Електричні параметри тягового двигуна

5. Визначення передаточного числа тягового редуктора

6. Розробка силової схеми тепловоза та схеми регулювання потужності тягового генератора

7. Розрахунок приведеного об'єму тягового електродвигуна

8. Розрахунок обмотки якоря і розмірів паза

9. Вибір числа і розмірів щіток і визначення робочої довжини колектора

10. Розрахунок магнітного кола двигуна

11. Визначення коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) тягового двигуна

12. Розрахунок та побудова характеристик тягового двигуна

13. Гальмівні характеристики електричної передачі потужності тепловоза

Список використаних джерел

генератор тепловоз електродвигун потужність

Вступ

В загальному випадку передача потужності повинна допускати реалізацію сили тяги, швидкості та дотичної потужності в притул до максимально можливих.

Із всіх видів передач потужності в локомотивах найбільше використання отримали електричні передачі. В свою чергу вони бувають на постійному, на змінно-постійному та змінно-постійно-змінному струмі.

В передачі постійного струму механічна енергія дизеля в тяговому генераторі перетворюється в електричну енергію постійного струму і передається на тягові двигуни постійного струму, де вона перетворюється в механічну роботу по переміщенню поїзда. В якості тягових двигунів застосовуються колекторні електродвигуни з серієсним (послідовним) збудженням. Останнє зумовлене тим, що тільки такий тип електродвигунів має м'яку або транспортну характеристику - сильну залежність обертового моменту від частоти обертання якоря, а тим самим і сили тяги від швидкості руху поїзда

В останні роки як в нашій країні, так і за кордоном велику увагу приділяють побудові передач на змінно-постійно-змінному струмі. В цих передачах тяговий генератор синхронний, а тягові двигуни - асинхронні. Для регулювання сили тяги і швидкості руху між тяговим генератором і двигунами знаходяться випрямляч та інвертор на напівпровідниках - тиристорах.

1. Вихідні дані

1. Осьова формула - два моторних вагони з двома рушійними осями кожний;

2. Ефективна потужність дизелів, Ne=600 к.с.(447,4 кВт);

3. Зчіпна маса, Pзч=2 Ч 44т;

4. Кількість тягових електродвигунів, С=2Ч2.

5. Діаметр рушійних коліс, Д_к=1050 мм;

6. Конструкційна швидкість тепловоза V_к=170 км/год

2 Визначення основних параметрів передачі

Електрична потужність тягового генератора (ТГ) дорівнює величині ефективної потужності дизеля за виключенням потужності на привід допоміжних агрегатів локомотива з урахуванням коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) тягового генератора

, кВт. (2.1)

кВт

де ДN_да - витрати потужності на привід допоміжних агрегатів тепловоза.

з_г - к.к.д. тягового генератора.

Зазвичай

. (2.2)

кВт

Електрична потужність тягового генератора рівномірно розподіляється між тяговими електродвигунами, тобто

, (2.3)

де c - кількість тягових двигунів на тепловозі.

кВт

Як правило всі колісні пари локомотива обмоторені. Тому їх кількість

визначається за колісною формулою локомотива.

Дотична потужність тепловоза визначається з виразу

, кВт, (2.4)

де з_д - к.к.д. тягового двигуна. Звичайно к.к.д. тягових двигунів постійного струму складає 0,910,92;

з_зп - к.к.д. зубчатої передачі, з_зп=0,970,98.

, кВт

Розрахункова (тривала) сила тяги тепловоза (сила тяги на розрахунковому підйомі) визначається з умови реалізації коефіцієнта тяги на розрахунковому підйомі.

, кН, (2.5)

де Р_зч - зчіпна маса локомотива, т;

ш_кр - коефіцієнт тяги:

ш_кр=0,190,24 - для вантажних локомотивів;

ш_кр=0,140,16 - для маневрових локомотивів;

ш_кр=0,140,15 - для пасажирських локомотивів.

, кН,

Швидкість на розрахунковому підйомі

, м/с. (2.6)

, м/с

, км/ч

Для тепловозів різного роду служби значення швидкості на розрахунковому підйомі знаходяться приблизно в приведених межах:

- маневрові тепловози - v_p=1012 км/год;

- вантажні тепловози - v_p=2532 км/год;

- пасажирські тепловози - v_p=5060 км/год.

Більш високі значення швидкостей встановлюють для локомотивів більшої потужності.

3. Зовнішня вольт-амперна характеристика тягового генератора

Вольт-амперна характеристика визначає залежність між напругою і струмом генератора. Оскільки потужність дизеля на певній позиції контролера машиніста незмінна, то в першому наближенні можна прийняти, що і потужність генератора повинна бути постійною:

. (3.1)

Тобто вольт-амперна характеристика генератора повинна мати гіперболічний вид, її також називають автоматичною (рисунок 3.1).

Максимальна напруга тягових генераторів знаходиться в інтервалі 550800 В, тоді з формули (3.1) мінімальне значення струму, що відповідає максимальній напрузі, буде

, А. (3.2)

, А.

Номінальна напруга генератора пов'язана з максимальною коефіцієнтом регулювання генератора за напругою

(3.3)

Коефіцієнт к_г знаходиться в межах 1,41,6, тоді

0-1 - обмеження максимальної напруги;

1-2-3 - робоча частина характеристики;

3-4 - обмеження максимального струму

Рисунок 3.1 - Зовнішня вольт-амперна характеристика генератора

, В, (3.4)

, В

а струм генератора

, А. (3.5)

, А

Максимальний струм генератора з номінальним пов'язаний коефіцієнтом регулювання генератора за струмом

, (3.6)

який знаходиться в межах 1,82,2, тоді

, А, (3.7)

, А

, В. (3.8)

, В.

Визначивши координати цих трьох характерних точок (мінімального, номінального та максимального струму), будується вольт-амперна характеристика генератора.

Ступінь регулювання електропередачі по швидкості тепловоза характеризується коефіцієнтом регулювання, котрий є відношенням максимальної швидкості тепловоза до швидкості тепловоза тривалого режиму (розрахункової), тобто

. (3.9)

Для реалізації коефіцієнта регулювання передачі по швидкості С_v>2,1 регулювання тягового генератора по напрузі в діапазоні, що визначається коефіцієнтом регулювання к_г<1,6, недостатньо.

Для забезпечення роботи електропередачі при постійності потужності в необхідному діапазоні швидкості руху тепловоза при збереженні діапазону регулювання тягового генератора по напрузі застосовують два методи: ослаблення збудження тягових електродвигунів (ослаблення поля) та перемикання в схемі під'єднання тягових електродвигунів до тягового генератора.

В курсовому проекті застосовую перший спосіб (ослаблення збудження), який є найбільш поширеним і простим методом розширення діапазону регулювання електропередачі по швидкості тепловоза.

З урахуванням перевірки послаблення поля обираємо максимальну швидкість 100 км/ч

Для перевірки можливості забезпечення діапазону регулювання електропередачі по швидкості шляхом ослаблення збудження тягових електродвигунів визначаю мінімальне значення коефіцієнта ослаблення збудження тягових електродвигунів б_min, що є відношенням струму збудження (струму головних полюсів) до струму якоря.

Величина цього коефіцієнта визначається за формулою

, (3.10)

і не повинна бути меншою 0,25 за умовою забезпечення задовільної комутації тягових електродвигунів при високих швидкостях руху.

Якщо б_min<0,5, то застосовують два ступені ослаблення збудження, тобто вводять проміжний ступінь ослаблення збудження, коефіцієнт якого визначають за...