2.1 Расчет эффективной потребной мощности силовой установки и мощности тягового электродвигателя

Касательная мощность на ободе движущих колес

где - касательная сила тяги тепловоза, кН; принять по заданию, табл. 1.

v_p - расчетная скорость движения, км/ч; принять по заданию, табл. 1;

Эффективная мощность силовой установки

где - КПД электрической передачи;

- 0,83÷0,85 - коэффициент, оценивающий расход мощности на тягу с учетом затрат на собственные нужды тепловоза;

= 0,975 - КПД зубчатой передачи от тягового двигателя к колесной паре.

КПД электрической передачи ( ):

при передаче постоянного тока

при передаче переменно-постоянного тока

,

где = 0,93÷0,95- КПД тягового генератора;

=0,85÷0,88-КПД тягового электродвигателя;

= 0,99 - КПД выпрямительной установки.

Мощность тягового генератора

. (2)

Мощность тягового электродвигателя

где m - число тяговых электродвигателей.

По мощности тягового электродвигателя и заданному теп­ловозу - образцу по табл. 2 подобрать марку тягового электро­двигателя, который по своей мощности наиболее приближен к мощности тягового электродвигателя проектного тепловоза.

Пример. = 300кН, vp = 27км/ч .

кВт, .

кВт,

кВт,

кВт.

Наиболее близко соответствует рассчитанной мощ­ности 406,2 кВт тяговый электродвигатель марки

ЭД-121А мощностью = 411кВт.

Для этого электродвигателя по табл. 2 выбирают ко­эффициенты регрессии, с помощью которых строят электро­механические характеристики тепловоза - образца.

2. Расчет и построение электромеханических характеристик тягового электродвигателя тепловоза – образца

Для выбранного тягового электродвигателя теплово­за-образца, мощность которого наиболее приближена к мощ­ности тягового двигателя проектного тепловоза, рассчиты­вают электромеханические характеристики с использовани­ем коэффициентов регрессии, приведенных в табл. 2.

, (3)

где А, В, С - коэффициенты регрессии;

- величина тока. А;

- частота вращения якоря ТЭД, мин .

При использовании уравнения (3) следует задаваться вели­чиной тока в пределах от 600 до 1300А через 100 А для трех режи­мов работы ТЭД: полного поля ∝= 1,0; ослабленного поля первой ступени = 0,6; ослабленного поля второй ступени = 0,38.

По данным расчета строят зависимость для

трех режимов работы ТЭД.

Зависимость крутящего момента от тока нагрузки ТЭД

может быть построена с использованием выражения

(4)

Полученные зависимости и

представляют собой электромеханические характеристики тяго­вого электродвигателя тепловоза - образца.

Если принять коэффициенты ослабления поля одинако­выми с тепловозом - образцом, а мощность электродвигате­ля проектного тепловоза и передаточное число редуктора совпадают с аналогичными параметрами тепловоза - образ­ца, то полученные электромеханические характеристики без пересчета можно использовать для построения электротяговых характеристик КМБ проектного тепловоза.

Покажем применение коэффициентов регрессии уравне­ний на примере расчета и

для тока тягового двигателя = 800А.

Для двигателя ЭД121 по табл.2 коэффициенты регрес­сии следующие:

полное поле

А=0,8-10^-3; В=2,8; С=2613;

первая ступень ослабления ОП1:

А=2,5-10^-3; В=7,01; С=3621;

вторая ступень ослабления ОП2:

А=2,5-10^-3; В=7,01; С=5555.

Для значения тока =800А получим: полное поле ПП:

=0,8 _* 10^-3* 800² - 2,8 - 800 + 2613 = 885мин^--1 ;

ослабленное поле ОП1:

=1,35 _* 10^-3 _* 800² - 4,19 _* 800 + 3621 = 1133мин^--1 ;

ослабленное поле ОП2:

= 2,5 _* 10^-3 _* 800² - 7,01 _* 800 + 5555 = 1547мин^-1 .

Вращающий момент определяют по формуле (4): полное поле ПП:

При =885 мин^--1; кН_*м;

ослабленное поле ОП1:

При = 1133мин^-1'; кНм;

ослабленное поле ОП2:

При =1547мин^-1; кНм;

Аналогичные расчеты следует произвести для тока I_д с интервалом от 600А до 1300А через 100А. По расчетным данным построить электромеханические характеристики тя­гового двигателя тепловоза - образца.