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:

1.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.

2.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	3000	4000	5000	6000
UГ, В	774	581	465	387

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		3000	4000	5000	6000
UГ, В		774	581	465	387
V км/ч	ПП	57	37	28	23
	ОП1	82	53	40	33
	ОП2	114	69	55	46

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