Методика расчета и выбора основных параметров, характеристик, принципиальных схем электрической передачи по расчетным характеристикам и справочных данных серийных тяговых электрических машин. Выбор расчетных значений силы тяги и скорости локомотива.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Содержание

• 1. Исходные данные
• 2. Выбор расчетных значений силы тяги и скорости локомотива
• 3. Выбор типа электрической передачи
• 4. Определение мощностей, основных размеров тяговых электрических машин
• 5. Выбор схемы соединения тягового генератора, выпрямительной установки, тяговых электродвигателей
• 6. Расчёт параметров основных режимов работы, основных размеров тягового генератора постоянного тока. Выбор тягового генератора
• 7. Расчет и построение регулировочной характеристики тягового генератора. Обоснование и выбор принципиальной схемы системы возбуждения тягового генератора
• 8. Расчет основных параметров ТЭД и зубчатой передачи. Выбор тягового электродвигателя
• 9. Расчет нагрузочных характеристик ТЭД
• 10. Расчёт степеней ослабления тока возбуждения ТЭД
• 11. Расчёт электромеханических характеристик ТЭД
• 12. Расчет и посторенние тяговой характеристики, зависимостей напряжения и тока генератора от скорости тепловоза. Определение скоростей переключения ступеней магнитного потока ТЭД
• 13. Расчет коэффициента полезного действия электрической передачи
• Вывод
• Список используемой литературы

1. Исходные данные

по выполнению курсовой работы "Проектирование электрической передачи локомотива"

Студент: Тихомиров Ю.О. Группа: Л-0902 Вариант: №20

ДАНО:

Тепловоз образец: 2ТЭ10в

Назначение тепловоза: грузовой

Номинальная мощность дизеля Ne=2200 кВт

Номинальная величина вращения вала дизель-генератора n_д=850об/мин

Нагрузка от оси на рельс Р₀=225,4 кН

Сила тяги длительного режима на ободе колес F_k= 253кН

Скорость длительного режима, V_p=25 км/ч

Конструкционная скорость, V_к=100 км/ч

Диаметр колеса, D=1,05 м

Марка тягового двигателя тепловоза образца: ЭД-118А

Мощность тягового двигателя тепловоза-образца,

Максимальная величина вращения тяговых двигателей,

n_max= 2290мин^-1

2. Выбор расчетных значений силы тяги и скорости локомотива

Расчетная сила тяги F_кр определяется по условию реализации коэффициента тяги ц_крна расчетном подъеме:

H (2.1)

где -сцепной вес тепловоза, (число движущих осей) кН

Коэффициент тяги на расчетном подъеме:

Для грузовых тепловозов

Для пассажирских тепловозов

Для маневровых тепловозов

Скорость на расчетном подъеме:

, м/с (2.2)

Мощность дизеля, передаваемая тяговому генератору на номинальном режиме

, кВт (2.3)

Мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных механизмов и машин

(2.4)

К. п. д. передачи постоянного тока:

(2.5)

К. п. д. передачи переменно-постоянного тока:

(2.6)

где - к. п. д. тягового генератора;

- к. п. д. тягового электродвигателя;

- к. п. д. зубчатой передачи от тягового электродвигателя к движущей оси;

- к. п. д. выпрямительной установки

Расчёт:

3. Выбор типа электрической передачи

Рассматриваются три типа электрической передачи:

передача постоянного тока;

передача переменно-постоянного тока;

передача переменно-постоянно-переменного тока (передача переменного тока.

Передача постоянного тока применяется на большинстве эксплуатируемых тепловозов с электрической передачей.

В качестве тяговых генераторов применяются генераторы постоянного тока с независимым возбуждением.

Электромеханические характеристики тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением позволяют достаточно просто сформировать требуемую тяговую характеристику тепловоза.

Передача постоянного тока используется на маневровых и магистральных тепловозах мощностью до 2000 кВт.

Использование передачи постоянного тока на тепловозах большой мощности не целесообразно, так как ухудшаются условия коммутации электрических машин, что ведет к снижению надежности передачи и увеличению расходов на ремонт. Поэтому на тепловозах мощностью свыше 2000 кВт используются передачи переменно - постоянного тока (включают в себя синхронный генератор, выпрямительную установку и тяговые электродвигатели постоянного тока) и переменно - постоянно - переменного тока (состоит из синхронного генератора, пускорегулирующей аппаратуры и асинхронных тяговых двигателей).

Исходя из того, что тепловоз, для которого проектируется электрическая передача, обладает мощностью N= 2000 кВт, используем передачу переменно - постоянного тока.

Рисунок 1. Упрощенная схема тяговой передачи переменно-постоянного тока:

ВВ - контактор возбуждения возбудителя; В - возбудитель; СТГ - стартер-генератор; КВ - контактор возбудителя; ТГ - тяговый генератор; БУВ - блок управления возбуждением; ТЭД - тяговые электродвигатели; ВУ - выпрямительная установка; 10-ICI, 10-1С2, 10-1СЗ - три фазы 1-й звезды; 20-2С1, 20-2С2, 20-2СЗ - три фазы 2-й звезды

Величина тока возбуждения ТГ, а следовательно, и напряжение, приложенное к ТЭД, регулируется блоком управления возбуждением (БУВ) посредством изменения моментов открытия тиристоров управляемого выпрямителя.

4. Определение мощностей, основных размеров тяговых электрических машин

Номинальный режим работы электрических машин соответствует реализации тепловозом расчетных значений силы тяги и скорости движения. При этом обеспечивается продолжительный режим работы тягового генератора и тяговых электродвигателей. При скорости движения ниже расчетной тяговый генератор и тяговые электродвигатели могут работать кратковременно с перегрузкой по току.

Электрическая мощность тягового генератора на номинальном режиме:

(4.1)

где - мощность дизеля, передаваемая генератору на номинальном режиме;

- к. п. д. генератора

Мощность, потребляемая тяговым электродвигателем

(4.2)

где - число тяговых электродвигателей

При индивидуальном приводе m выбирается по количеству колесных пар тепловоза.

электрическая передача локомотив скорость

Электромагнитные параметры на номинальном режиме и геометрические размеры электрической машины связаны машиной постоянной:

(4.3)

где - диаметр якоря, м;

- длина якоря, м;

n - частота вращения вала якоря на номинальном режиме, с^-1;

- расчетная мощность, электрической машины, кВт;

- коэффициент полюсного перекрытия (отношение ширины полюсного наконечника к полюсному делению);

- коэффициент формы кривой поля;

- обмоточный коэффициент;

- линейная нагрузка якоря;

- индукция в воздушном зазоре.

По соотношениям между и , характерным для электрических машин рассматриваемого типа, определяются расчетные значения и и соответствующие габаритные размеры машин.

Расчёт:

За тепловоз-образец принимаем тепловоз 2ТЭ10в, у которого используется тяговый генератор типа ГП-311Б, его мощность составляет .

Тяговый электродвигатель марки ЭД-118 с потребляемой мощностью .

Расчетная мощность генератора

(4.4)

где

5. Выбор схемы соединения тягового генератора, выпрямительной установки, тяговых электродвигателей

При выборе схемы соединения необходимо учитывать возможность реализации требуемых тяговых характеристик локомотивов при рациональных напряжениях и токах тяговых электрических машин.

На тепловозах мощностью 1470 кВт и выше применяется исключительно схема параллельного соединения тяговых электродвигателей и тягового генератора (рисунок 2).

Т.к. по мере повышения мощности следует повышать напряжение электродвигателя, следовательно, с ростом мощности тепловоза параллельное соединение электродвигателей целесообразнее по условиям получения рациональных параметров тяговых генераторов и электродвигателей.

Рисунок 2 Параллельная схема соединения...