1 Определение основных параметров электрической передачи

Расчётная сила тяги определяется из условия реализации для тепловозов коэффициентов тяги на расчётном подъёме:

F_кр = P_сц_кр , (1)

где P_сц  сцепной вес тепловоза, кН;

y_кр  коэффициент тяги на расчётном подъёме.

Для тепловозов с электрической передачей расчётная сила тяги принимается равной длительной, т. е.

F_кр = F_{к дл} или y_кр = y_{к дл}. (2)

Таким образом, на расчётном подъёме перегрузочная способность электрических машин не используется, и тепловоз может двигаться в данном режиме неограниченное время.

В ряде случаев, например при разгоне поезда, или при движении по короткому участку с подъемом, превышающим расчетный, тепловоз развивает силу тяги, большую, чем длительная. Реализация такой силы тяги возможна за счет использования перегрузочной способности электрических машин, учитывая, что такие режимы непродолжительны и ограничение по нагреванию, вследствие тепловой инерции не успевает наступить.

Расчетный коэффициент тяги для грузовых тепловозов, в связи с непрерывным увеличением их удельной мощности и соответственно стремлением возить более тяжелые поезда, с достаточно высокими скоростями на расчетном подъеме имеет тенденцию к росту.

Для пассажирских тепловозов величина расчётного коэффициента тяги принимается в пределах:

y_кр = 0,130,15.

Тогда расчетная сила тяги будет:

F_кр = 13000,14 = 182 кН.

Скорость тепловоза на расчетном подъеме определяется по формуле:

(4)

где N_дг  мощность дизеля, передаваемая генератору, кВт;

_п  КПД электрической передачи.

_п=_г_ву_д_з, (5)

где _г  КПД тягового генератора при расчетном режиме принимаем 0,96 [1];

_ву  КПД выпрямительной установки принимаем 1 [1];

_д  КПД тяговых электродвигателей при расчетном режиме принимаем 0,91 [1];

_з  КПД зубчатой передачи тягового редуктора принимаем в пределах от 0,98 до 0,99 [1].

Свободная мощность дизеля, кВт;

N_дг= N_е - N_всп , (6)

где N_всп  мощность, потребляемая вспомогательными агрегатами тепловоза, кВт.

Ориентировочно определяется в долях от эффективной мощности дизеля

N_всп= (0,080,11)N_е . (7)

Таким образом,

N_всп= 0,0952200 = 209 кВт .

N_дг= 2200 - 209 = 1991 кВт,

h_п = 0,9610,910,985 = 0,860496 ,

Мощность на зажимах тягового тепловозного генератора (мощность, отдаваемая генератором тяговым электродвигателям), кВт,

. (8)

Подставляя численные значения, получим

.

Максимальная мощность тепловозного генератора постоянного тока определяется коммутационными условиями и зависит от номинальной угловой скорости якоря, она ориентировочно может быть определена из соотношения

Р_гн n_д  210⁶ кВтоб/мин, (9)

где n_д  частота вращения коленчатого вала дизеля, об/мин.

Таким образом,

1911,36  800 = 1,5210⁶ кВт/мин.

Так как полученное значение 1,52  10⁶ < 210⁶, то из всех видов электрических передач для проектируемого тепловоза выбираем передачу переменного тока.

При использовании синхронного генератора переменного тока мощность на выходе выпрямительной установки

(10)

где h_сг  КПД синхронного генератора принимаем в пределах от 0,95 до 0,96.

Таким образом,

Мощность на зажимах тягового двигателя, кВт,

(11)

где с  число тяговых электродвигателей.

Таким образом

Мощность на валу тягового электродвигателя, кВт

P_д = P_пд  _д, (12)

Из формулы (12) имеем

P_д = 318,56  0,91=289,8896 кВт.