Бакланов-9.67

А. А. БАКЛАНОВ, Н. В. ЕСИН

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

«ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗА» ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»

ОМСК 2014

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения

–––––––––––––––––––––––––––––––––––

А. А. Бакланов, Н. В. Есин

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

«ТЯГОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОВОЗА» ПРИ ИЗУЧЕНИИ ДИСЦИПЛИНЫ «ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»

Утверждено редакционно-издательским советом университета

Омск 2014

1

УДК 629.423.1 (075.8)

ББК 39.232я73 Б19

Учебно-методическое пособие к выполнению курсовой работы «Тяговые характеристики электровоза» при изучении дисциплины «Подвиж-

ной состав железных дорог» / А. А. Бакланов, Н. В. Есин; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2014. 40 с.

Разработано в соответствии с программой курса «Подвижной состав железных дорог». Содержит основные сведения о тяговых характеристиках электровозов постоянного и переменного тока при различных способах регулирования режимов работы тяговых электродвигателей на базе электромеханических характеристик, даны способы их расчета и построения, а также рекомендации по оценке тяговых свойств электровоза.

Предназначено для студентов второго курса очной и заочной форм обучения электромеханического факультета специальности 190300 – «Подвижной состав железных дорог», специализации 190303 – «Электрический транспорт железных дорог», могут быть полезны для инженерно-технических работников локомотивного хозяйства ОАО «Российские железные дороги».

Библиогр.: 2 назв. Табл. 10. Рис. 10. Прил. 4.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор А. С. Мазнев; доктор техн. наук, профессор В. Д. Авилов.

_____________________________________

© Омский гос. университет путей сообщения, 2014

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………….…………...………………………………... 5

1.Расчет электромеханических характеристик на валу тягового электродвигателя…………………...………...………………………....……….… 6

2.Расчет электромеханических характеристик ТД на ободе колеса электровоза………………………………………………………………………… 9

3.Расчет тяговых характеристик электровоза……………………………………10

3.1Общие сведения…………..…………….…………………………….....…... 10

3.2Расчет тяговых характеристик электровоза постоянного тока..………..... 13

3.3.Расчет тяговых характеристик электровоза переменного тока…………. 19

3.4. Расчет тяговых характеристик электровоза при ослаблении возбуждения ТД…………………………………………………………………… 24

4.Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению…………………. 26

5.Анализ тяговых свойств электровоза………………………………………… 27

5.1.Определение расчетной массы состава…..……………………………… 27

5.2.Определение установившихся скоростей движения……..…………….. 30

6.Оформление курсовой работы………………………………………………... 31

7.Контрольные вопросы………………………………………………………… 34 Библиографический список…………………………………………..………..… 35

Приложение 1. Магнитные характеристики ТД……………………………….. 36 Приложение 2. Исходные данные для выполнения курсовой работы……….. 37 Приложение 3. Технические данные тяговых двигателей…………………….. 38 Приложение 4. Условные обозначения элементов в электрических схемах..... 39

3

4

ВВЕДЕНИЕ

Тяговые свойства электровоза оцениваются eго тяговыми характеристиками – зависимостями силы тяги от скорости движения Fк(V), количество которых определяется комбинацией возможных способов регулирования режимов работы тяговых двигателей (ТД). Форма тяговой характеристики определяется видом электромеханических характеристик ТД на валу и на ободе колеса, который, в свою очередь, зависит от типа возбуждения, т. е. от способа создания магнитного потока.

Целью курсовой работы являются расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного или переменного тока и их анализ. В процессе выполнения первой части курсовой работы студент закрепляет знания о принципах регулирования скорости движения электрического подвижного состава (ЭПС), полученные при изучении дисциплин «Общий курс железных дорог» и «Подвижной состав железных дорог», уясняет органическую связь электромеханических характеристик с тяговыми, осмысливает ограничения области тяговых характеристик условиями сцепления колес с рельсами и конструктивной скоростью электровоза.

Во второй части работы студент должен выполнить анализ тяговых характеристик электровоза, оценить его тяговые возможности, научиться использовать тяговые характеристики для определения установившихся скоростей движения поездов различной массы на разных элементах профиля пути.

Курсовая работа оформляется в виде расчетно-пояснительной записки, состоящей из текста и графического материала, и содержит следующие разделы.

1.Расчет электромеханических характеристик на валу ТД.

2.Расчет электромеханических характеристик ТД на ободе колеса.

3.Расчет тяговых характеристик при различных способах регулирования режима работы ТД.

4.Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению.

5.Анализ тяговых свойств электровоза.

В качестве исходных используются следующие данные:

–род тока электровоза;

–тип тягового двигателя;

–количество осей электровоза nо;

5

–масса, приходящаяся на одну ось электровоза mл. о, т;

–диаметр бандажа, м;

–передаточное число зубчатой передачи μ;

–коэффициенты регулирования возбуждения β1 и β2;

–расчетный подъем участка iр, ‰.

Исходные данные для выполнения работы студент выбирает в соответствии с присвоенным ему учебным шифром по таблице в прил. 2. Следуя от номера шифра в указанной таблице вверх по вертикали, находят одну группу исходных данных, а по горизонтали влево – другую.

Правила оформления курсовой работы изложены в разд. 6 настоящего методического пособия.

1. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК НА ВАЛУ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Электромеханическими характеристиками на валу ТД называют зависимости частоты вращения якоря и вращающего момента от тока, потребляемого двигателем, которые рассчитывают по формулам:

где n – частота вращения якоря, об/мин; Uд – напряжение на зажимах ТД, В; Iя – ток, потребляемый двигателем, А; Ф – магнитный поток, Вб;

М – вращающий момент на валу, Н·м; ηм – коэффициент, учитывающий потери момента в ТД;

сn и см – постоянные коэффициенты, определяемые конструктивными параметрами ТД.

Постоянные коэффициенты определяют по формулам:

6

где р, а и N – числа пар полюсов двигателя, пар параллельных ветвей и активных проводников обмотки якоря соответственно.

Тяговые двигатели отечественных электровозов в подавляющем большинстве имеют последовательное возбуждение (рис. 1.1, а): катушки главных полюсов – обмотки возбуждения (ОВ) – включены последовательно с обмоткой якоря (Я).

где Рн – номинальная мощность ТД, кВт;д. н – коэффициент полезного действия (КПД) ТД в номинальном режиме.

2.Рассчитать постоянные ТД сn и см по формулам (1.3) и (1.4).

3.Задаться рядом значений тока Iд в пределах 100...800 А через каждые 100 А для ТД НБ406, ТЛ2К и НБ412К и 200...1400 А через 200 А для ТД

7

НБ418К. Значение токов занести в табл. 1.1. В числе значений должна быть величина номинального тока ТД Iд. н.

4.Для каждого значения тока по магнитной характеристике соответствующего ТД найти величины магнитного потока Ф и занести их в табл. 1.1.

5.По формулам (1.1) и (1.2) рассчитать частоту вращения и вращающий момент при Uд. н и НВ (Iв = Iя) для всех принятых значений тока, в числе которых должна быть его номинальная величина Iд. н.

8

2. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТД НА ОБОДЕ КОЛЕСА ЭЛЕКТРОВОЗА

Электромеханическими характеристиками на ободе колеса называют зависимости скорости движения и касательной силы тяги от тока двигателя, которые рассчитывают по формулам:

где V – скорость движения, км/ч;

Fк. д – сила тяги ТД, кН;

сV и сF – постоянные, определяемые конструктивными параметрами ТД и колесно-моторного блока (КМБ), они определяются по формулам:

где Dк – диаметр движущего колеса по кругу катания, м;– передаточное число зубчатой передачи;

F – коэффициент, учитывающий потери в ТД и тяговой передаче. Сравнение формул (2.1) и (2.2) с (1.1) и (1.2) показывает их полную иден-

тичность, разница заключается лишь в величинах постоянных сF, сV, сn, и см. При наличии значений частоты вращения и вращающего момента, рас-

считанных в разд. 1, определение величин V, км/ч, и Fк. д, кН, удобнее производить по формулам:

где з. п – коэффициент, учитывающий потери в тяговой зубчатой передаче.

9