Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

В. О. Мельк, А. П. Шиляков

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к курсовой работе

для студентов специальности 190300 –

«Подвижной состав железных дорог»

Омск 2014

УДК 629.423(075.8)

ББК 39.232-042я73

М48

Системы управления электрическим подвижным составом переменного тока: Методические указания к курсовой работе / В. О. Мельк, А. П. Шиляков; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 43 с.

Разработаны в соответствии с программой курса «Системы управления электроподвижным составом». Содержат основные сведения о методах проектирования систем управления электрическим подвижным составом переменного тока, разработки электрических схем силовых цепей электровозов и электропоездов переменного тока и цепей управления электрическим оборудованием.

Предназначены для студентов четвертого и пятого курсов специальности 190300 – «Подвижной состав железных дорог», специализации – 190303 – «Электрический транспорт железных дорог» – дневной и заочной форм обучения.

Библиогр.: 13 назв. Табл. 12. Рис. 3. Прил. 1.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор И. К. Лакин;

доктор техн. наук, профессор В. Д. Авилов.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………… 5

1. Исходные данные к курсовой работе ….…………………………………. 6

2. Выбор основных решений по системе управления электровозом ……….. 7

3. Определение основных параметров тяговых двигателей электровоза и

системы регулирования возбуждения ………….………………………… 9

3.1. Расчет основных параметров тяговых двигателей электровоза …… 9

3.2. Расчет основных параметров ослабления возбуждения ТЭД ……. 11

4. Расчет параметров тягового трансформатора и выпрямительной

установки ……..………………………………………………………..… 12

4.1. Расчет мощности тягового трансформатора и построение

внешней характеристики выпрямительной установки ..……..…..…….. 12

4.2. Расчет параметров обмоток тягового трансформатора и внеш-

них характеристик выпрямительной установки электровоза …………. 16

4.3. Расчет параметров выпрямительной установки.……..……………. 21

5. Расчет электромеханических характеристик тяговых двигателей

электровоза ………………………………………………………………… 23

5.1. Подготовка исходных данных ……………………………………… 23

5.2. Расчет электромеханических характеристик тяговых двигателей.. 24

5.3. Расчет и построение ограничений скорости движения …………… 25

5.4. Построение пусковой диаграммы .…………………………………. 27

6. Расчет системы регулирования возбуждения тяговых двигателей …..….. 29

6.1. Составление схемы системы регулирования возбуждения тяго-

вых двигателей.…………………………………………………………… 29

6.2. Расчет элементов системы регулирования возбуждения тяго-

вых двигателей …………………………………………………………… 30

7. Разработка схем силовых и вспомогательных цепей …………………… ... 32

7.1. Разработка схемы силовых цепей электровоза ………………..…... 32

7.2. Разработка схемы вспомогательных цепей электровоза ……….…. 34

7.3. Защита силовых и вспомогательных цепей .……………………..… 34

7.4. Сводная таблица основных машин и тяговых электрических

аппаратов электровоза .…………………………………………………… 37

8. Разработка цепей управления ……………………………………………….. 38

9. Расчет массы поезда………………………………………………………….. 39

10. Требования к оформлению работы………………………………………… 40

Библиографический список…………………………………….………………. 41

Приложение. Обозначения элементов в электрических схемах элект-

ровоза………………………………..…………...……………….………… 42

ВВЕДЕНИЕ

Системы управления электрическим подвижным составом (ЭПС) пред­назначены для изменения параметров работы основного электрооборудования с целью регулирования силы тяги и скорости движения. Системы управления должны надежно обеспечивать исполнение заданных режимов работы, максимально использовать тягово-тормозные качества и энергетические характеристики ЭПС. Разработанная с учетом условий эксплуатации подвижного состава система управления позволяет улучшить технико-экономические показатели работы электрического подвижного состава и в конечном итоге в значительной мере повысить пропускную и провозную способность железных дорог.

Разработка систем управления ЭПС является сложной задачей, при решении которой следует использовать весь опыт проектирования, накопленный десятилетиями. Получение оптимальной структуры системы управления возможно в результате расчетов, сравнения различных вариантов и результатов экспериментов в условиях поездной работы.

В настоящих методических указаниях изложена методика проектирования систем управления основным тяговым электрооборудованием электровозов переменного тока и приведены практические рекомендации.

Целью настоящих методических указаний является закрепление теоретических знаний о работе сис­тем управления ЭПС. В процессе проектирования студент должен разработать структуру системы управления электровозом переменного тока, произвести компоновку электрических цепей и осуществить выбор основного электри­ческого оборудования на основе определения его рабочих параметров. Выполнение некоторых разделов проекта требует обязательного использования ЭВМ.

1. Исходные данные к курсовой работе

Выбор исходных данных для проектирования систем управления элект­ровоза переменного тока производится студентом в соответствии с заданным номером варианта из табл. 1.1. В качестве исходных данных используются

• серия электровоза-образца;

• номинальное напряжение контактной сети (U_с.н = 25 кВ);

• масса электровоза, приходящаяся на одну ось, m_л.о, т;

• номинальная мощность тягового двигателя Р_н, кВт;

• номинальная скорость движения электровоза V_н, км/ч;

• номинальное напряжение тягового двигателя U_д.н;

• коэффициент регулирования возбуждения при нормальном поле ₀;

• минимальный коэффициент регулирования возбуждения _m;

• КПД двигателя в номинальном режиме _д.н;

• КПД зубчатой передачи (_з.п = 0,975).

Таблица 1.1

Исходные данные к курсовой работе

Номер варианта	Серия электровоза-образца	mл.о, т	Рн, кВт	Vн, км/ч	Uд.н, В	д.н	0	m
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	ВЛ80С	24	650	44	1000	0,94	0,98	0,35
2	ВЛ80Р	25	810	53	1250	0,95	0,97	0,43
3	ВЛ80С	24	675	45	1000	0,93	0,96	0,36
4	2ЭС5К	25	790	51	1100	0,95	0,98	0,40
5	ВЛ80С	24	700	45	1100	0,95	0,97	0,37
6	ЭП1	25	760	55	1100	0,93	0,97	0,39
7	ВЛ85	25	725	46	1100	0,93	0,96	0,38
8	ВЛ80Р	25	730	47	1000	0,93	0,96	0,36
9	2ЭС5К	25	750	50	1150	0,94	0,97	0,39
10	ВЛ80Р	24	640	43	900	0,94	0,98	0,37
11	ЭП1	25	775	54	1200	0,95	0,98	0,40
12	ВЛ80С	25	780	50	1100	0,95	0,96	0,38
13	ВЛ85	25	800	52	1250	0,94	0,97	0,41
14	ЭП1	25	760	56	1000	0,94	0,97	0,39
15	2ЭС5К	25	825	52	1150	0,93	0,96	0,42
16	ВЛ80Р	25	740	46	950	0,93	0,96	0,40
17	ВЛ80С	24	660	43	900	0,94	0,97	0,43

Окончание табл. 1.1

1	2	3	4	5	6	7	8	9
18	ВЛ85	25	720	47	925	0,95	0,98	0,41
19	ВЛ80С	24	680	46	950	0,95	0,98	0,44
20	ВЛ80Р	25	710	50	1000	0,94	0,97	0,42
21	ВЛ80С	25	710	48	900	0,94	0,97	0,42
22	2ЭС5К	24	680	50	950	0,95	0,98	0,44
23	ЭП1	25	720	55	925	0,95	0,98	0,41
24	ВЛ80Р	24	660	43	900	0,94	0,97	0,43
25	ВЛ85	25	740	46	950	0,93	0,96	0,40
26	2ЭС5К	25	825	52	1150	0,93	0,96	0,42
27	ВЛ80С	25	760	50	1000	0,94	0,97	0,39
28	ЭП1	25	800	52	1250	0,94	0,97	0,41
29	ВЛ85	25	780	50	1100	0,95	0,96	0,38
30	ВЛ80Р	25	775	48	1200	0,95	0,98	0,40
31	ВЛ80С	24	640	43	900	0,94	0,98	0,37
32	ВЛ80Р	25	750	47	1150	0,94	0,97	0,39
33	ЭП1	25	730	54	1000	0,93	0,96	0,36
34	ВЛ80Р	25	725	46	1100	0,96	0,96	0,38
35	2ЭС5К	25	760	52	1100	0,93	0,97	0,39
36	ВЛ80С	24	700	45	1100	0,95	0,97	0,37
37	ЭП1	25	790	56	1100	0,95	0,98	0,40
38	ВЛ85	24	675	45	1000	0,93	0,96	0,36
39	2ЭС5К	25	810	53	1250	0,95	0,97	0,43
40	ВЛ80Р	24	650	44	1000	0,94	0,98	0,35