4.2. Тепловой расчет секции пускового реостата

1) Тепловой расчет секции пускового реостата электровоза проводится в соответствии с рекомендациями работы [3, с. 30 – 35] на основе допущения длительной работы на заданной реостатной позиции регулирования скорости движения с током менее номинального.

Для расчета необходимо принять следующие условия:

• номер секции пускового реостата и расчетная позиция регулирования – по исходным данным;

• сопротивление секции пускового реостата R_с – по данным табл. 4.1;

• время работы на позиции t_р – 10 мин;

• начальный нагрев секции пускового реостата τ₀ – 200 °С;

• допустимый конечный перегрев τ_max – меньше или равен 350 °С.

Используя данные прил. 3, необходимо изобразить схему соединения секций пускового реостата на заданной позиции регулирования скорости движения.

2) Общий ток электровоза на расчетной позиции определяют по формуле:

(4.8)

3) Ток секции I_c рассчитывается согласно схеме соединения пускового реостата на расчетной позиции в следующей последовательности:

• в соответствии со схемой соединения секций найти общее сопротивление пускового реостата на расчетной позиции R_общ, Ом;

• рассчитать падение напряжения на пусковом реостате, В:

; (4.9)

• определить ток расчетной секции, А:

, (4.10)

где – сопротивление ветви пускового реостата, в которой находится проверяемая секция, Ом.

4) По данным прил. 4 выбрать элемент фехралевого резистора типа КФ. Для дальнейшего расчета необходимо выбрать следующие параметры элемента: сопротивление элемента R_эл, Ом; длительный ток элемента I_эл, А; число параллельных ветвей элемента m_эл.

Число параллельных цепочек элементов типа КФ, входящих в состав расчетной секции, определяем по уравнению:

. (4.11)

Количество последовательно соединенных элементов типа КФ в каждой из параллельных цепочек, входящих в состав расчетной секции, вычисляем по формуле:

. (4.12)

Полученные значения m_r и p_r должны быть округлены в большую сторону до целого числа.

Действительное сопротивление секции вычисляем по соотношению:

. (4.13)

Полученное значение R_с.д не должно отличаться от расчетного значения R_c более чем на 10 %, в противном случае следует выбрать другой элемент типа КФ и повторить расчет.

5) Определяем фактический ток элемента резистора по уравнению:

, (4.14)

где – уточненный фактический ток секции с учетом типа выбранных элементов резистора, А; – фактическое сопротивление ветви пускового реостата, в которой находится проверяемая секция, с учетом действительного сопротивления секции R_c.д.

Используя полученное значение I_эл, следует по кривым нагревания, приведенным в прил. 5, проверить возможность работы секции в течение 10 мин. На основе полученных результатов необходимо сделать вывод о правильности результатов расчета.

4.3. Расчет переходных резисторов и вентилей

1) Расчет переходных резисторов выполняется в том случае, если в схеме проектируемого электровоза предусмотрена перегруппировка тяговых двигателей методом шунтирования.

Сопротивление переходного резистора определяется по рекомендациям работы [3] с использованием данных электровоза-образца по выражению:

, (4.15)

где R_п.р.о – сопротивление переходного резистора (по данным электровоза-образца, Ом [4]).

2) При вентильном способе перегруппировки упрощение переключений двигателей в процессе перехода достигается за счет применения блока неуп­равляемых вентилей, предотвращающих короткое замыкание контактной сети на землю и развитие генераторных токов в переключаемых двигателях [1 – 3]. Расчет вентильных блоков заключается в определении числа параллельных ветвей и количества последовательно соединенных диодов в блоках.

Первоначально, используя данные ресурсов сети Интернет и справочную литературу [9], следует выбрать тип диодов, входящих в состав переходного вентиля, и определить такие его параметры, как максимально допустимый средний прямой ток I_F(AV), А, и предельное повторяющееся импульсное обратное напряжение U_RRM, В.

Число параллельных ветвей диодов в переходном вентильном блоке определяют по формуле:

, (4.16)

где – максимальный пусковой ток, определяемый по условиям сцепления колеса с рельсом при скорости, соответствующей перегруппировке двигателей, А.

Количество последовательно включенных диодов в каждой из параллельных ветвей рассчитываем по выражению:

, (4.17)

где U_р – пробивное напряжение разрядника электровоза-образца, В [4 – 8]; k_н.в = 0,9 – коэффициент неравномерности распределения обратного напряжения между последовательно соединенными диодами.

Полученные значения m_v и p_v должны быть округлены в большую сторону до целого числа.

На отдельном рисунке следует изобразить схему переходного вентильного блока, учитывая правила группового соединения полупроводниковых преобразователей [9]. В описании к рисунку необходимо указать назначение дополнительных элементов в схеме вентильного блока.