Проверка двигателя с учетом фактического значения его момента инерции

Проверим, влияет ли момент инерции выбранного двигателя на произведенные ранее расчеты. Определим приведенный момент инерции тягового привода:

электрический транспорт тяговый привод

Погрешность расчетов равна:

Т.к. погрешность менее 5%, то можно не производить пересчет параметров нагрузочной диаграммы.

Проверка выбранного двигателя по максимальной скорости

Для этого определим угловую скорость двигателя при максимальной скорости движения транспортного средства, она равна:

Угловую скорость двигателя при максимальной допустимой частоте вращения вала ТЭД определим по формуле:

где - максимальная частота вращения вала ТЭД.

Двигатель выбран правильно, так как выполняется условие:

6. Расчёт искусственных электромеханических и механических характеристик тягового привода

Естественной характеристикой называется такая характеристика двигателя, которая получается при отсутствии внешних резисторов в якорной цепи и номинальных значениях напряжения и магнитного потока двигателя.

Электромеханическая характеристика ТЭД представляет собой зависимость скорости электродвигателя от тока якоря .

Уравнение естественной электромеханической характеристики тягового электродвигателя имеет вид [2, стр. 49]:

где Uян – напряжение, подводимое к якорю, В;

Iя – ток якоря, А;

Rя – сопротивление якоря, Ом;

Φвн – магнитный поток двигателя, Вб;

с – конструктивная постоянная двигателя.

Механическая характеристика ТЭД представляет собой зависимость скорости электродвигателя от момента двигателя .

Уравнение естественной механической характеристики тягового электродвигателя имеет вид [2, стр. 50]:

где M –момент двигателя, Н·м.

Для получения искусственных характеристик двигателя независимого возбуждения с импульсным регулированием выделим две зоны регулирования угловой скорости:

• Диапазон изменения угловой скорости от нуля до номинальной.

Регулирование осуществляется изменением подводимого к якорю электродвигателя напряжения, при этом коэффициент изменения напряжения γ будет находиться в диапазоне от 0,05 до 1.

• Диапазон изменения угловой скорости от номинальной до максимальной.

Регулирование осуществляется за счет изменения магнитного потока двигателя, при этом коэффициент изменения магнитного потока α будет находиться в диапазоне от 0,25 до 1.При этом в обоих случаях в диапазоне рассматриваемого коэффициента будем исследовать десять контрольных точек.

Искусственная характеристика при регулировании скорости изменением подводимого напряжения:

электромеханическая характеристика :

механическая характеристика :

.

Исходные данные для построения характеристик:

Ом; Н·м; А.

.

Т.к. характеристика двигателя независимого возбуждения линейна, то для её построения можно рассчитать две точки:

1т. При i(μ) =0,

2т. При

Построение искусственных характеристик при регулировании скорости напряжением.

1т. При i(μ) =0,

2т. При ,

Таблица 10 – Расчет искусственных характеристик при регулировании скорости напряжением

γ	ω при I =0, с-1	I при ω = 0, А	M при ω = 0,Нм
0,1	8,1	275	93,5
0,3	24,3	825	841,5
0,5	40,4	1375	2337,5
0,7	56,6	1925	4581,5
1	80,9	2750	9350

Построение искусственных характеристик при регулировании скорости потоком.

1т. При i(μ) =0,

2т. При

Расчет этой характеристики произведем для следующих значений α:1;0,8;0,7;0,5;0,25;. Результаты расчета вносим в таблицу 11.

Таблица 11 – Расчет искусственных характеристик при регулировании скорости потоком

α	ω при I =0, с-1	I при ω = 0, А	M при ω = 0,Нм
0,25	323,5	2750	2337,5
0,5	161,8	2750	4675
0,7	115,5	2750	6545
0,8	101,1	2750	7480
1	80,9	2750	9350

По данным таблиц 10 и 11 строим искусственные электромеханические и механические характеристики (рисунок 26 и рисунок 27).

Рисунок 26- Искусственные электромеханические характеристики ТЭД

Рисунок 27– Искусственные механические характеристики ТЭД

Построение тормозных характеристик

Для расчета характеристик при электродинамическом торможении определим значения добавочных сопротивлений.

Уравнение электромеханической характеристики:

Для расчета тормозной характеристики задаемся ;

;

Для обеспечения торможения с больших скоростей необходимо ослаблять поток возбуждения. При этом в фигуре зоны ограничения появляется для моментов участок гиперболической формы, ограничивающий предельный момент:

Рассчитаем ωmax и ρmax, при которых можно тормозить с максимальным током в цепи ТЭД и ослаблением потока возбуждения φ =0,5:

Рассчитаем ωmax и ρmax, при которых можно тормозить с максимальным током в цепи ТЭД и ослаблением потока возбуждения φ=0,25:

Таблица 12 – Данные для построения искусственной электромеханической тормозной характеристики

ω, рад/с	ρ, Ом	Imax, A
41,9	2	-380
83,8	5	-380
153,7	10	-380
223,5	15	-380
293,4	20	-380
328,3	22,5	-380

Искусственные электромеханические тормозные характеристики ТЭД показаны на рисунке 28.

Рисунок 28 - Искусственные электромеханические тормозные характеристики ТЭД

Уравнение механической характеристики:

Таблица 13 – Данные для построения искусственной механической тормозной характеристики

ω, рад/с	ρ, Ом	Mmax, Нм
41,9	2	-1292
83,8	5	-1292
153,7	10	-1292
223,5	15	-1292
293,4	20	-1292
328,3	22,5	-1292

Искусственные механические тормозные характеристики ТЭД показаны на рисунке 29.

Рисунок 29 – Искусственные механические тормозные характеристики ТЭД

7. Расчёт основных энергетических показателей

Для определения удельных показателей потребления электроэнергии необходимо мощность ТЭД при движении на горизонтальном участке при различных режимах движения (разгон, выбег, торможение, дотягивание). Расчёт мощности будем производить по формуле:

Поскольку разгон и торможение происходят при постоянном ускорении/замедлении и при воздействии постоянного момента тяги/тормозного момента, то значение тока для разгона и торможения будет тоже постоянным и равным максимальному значению для данного этапа движения. Изменение (увеличение/уменьшение) угловой скорости вращения якоря ТЭД осуществляется путём изменения питающего напряжения. Поскольку требуемая мощность изменяется только при разгоне и торможении, то будем рассматривать десять контрольных точек каждого из этих этапов движения. Напряжение в этих точках будет равно:

Получим:

Изменяя величину γ в полученной формуле, рассчитаем мощность для каждого этапа движения трамвая на горизонтальном участке. Результаты расчёта приведены в таблице 12.

Таблица 14– Результаты расчёта мощности

Разгон	γ	Питающее напряжение U, В	Ток якоря Iя, А	Время t, с	Мощность P, кВт
	1	2	3	4	5
	0	0	0	0	0
	0,1	27,5	190	0,83	5,225
	0,2	55	190	1,66	10,45
	0,3	82,5	190	2,49	15,675
	0,4	110	190	3,32	20,9
	0,5	137,5	190	4,15	26,125
	0,6	165	190	4,98	31,35
	0,7	192,5	190	5,81	36,575
	0,8	220	190	6,64	41,8
	0,9	247,5	190	7,47	47,025
	1	275	190	8,3	52,25
Установившееся движение	1	275	190	8,3	52,25
	1	275	190	53,2	52,25
Выбег	–	–	–	53,2	0,00
	–	–	–	60,2	0,00
Торможение	1	275	-190	60,2	-52,25
	0,9	247,5	-190	60,72	-47,025
	0.8	220	-190	61,24	-41,8
	0.7	192,5	-190	61,76	-36,575
	0.6	165	-190	62,28	-31,35
	0.5	137,5	-190	62,80	-26,125
	0.4	110	-190	63,31	-20,9
	0.3	82,5	-190	63,38	-15,675
	0.2	55	-190	64,35	-10,45
	0.1	27,5	-190	64,88	-5,225
	0.05	275	-190	65,9	-2,65
Дотягивания	0.05	13.75	190	65,9	2,6
	0.05	13.75	190	70,9	2,6

По данным таблицы 12 построим график изменения мощности (рисунок 30).

Рисунок 30 – График изменения мощности

Расход электроэнергии определяем как сумму площадей фигур, расположенных под графиком изменения мощности. Допуская, что фигуры стороны фигур абсолютно прямые. Будем рассматривать четыре фигуры:

– треугольник с высотой hр=52,25 и основанием bр=8,3 (разгон);

– прямоугольник с высотой hуст=52,25 и шириной bуст=44,8 (установившееся движение);

– треугольник с высотой hт=52,25 и основанием bт=5,7 (торможение);

– прямоугольник с высотой hд=2,6 и шириной bд=5 (дотягивание).

С учётом вышесказанного потребляемая мощность будет равна:

Удельный расход электроэнергии будет равен:

где S = 500 – путь горизонтального участка, м;

m = 31,6 – полная масса троллейбуса, т.

Результат расчёта является удовлетворительным, не смотря на величины расходуемой энергии, так как тяговым электродвигателем приводиться в движение транспортное средство большой массы и разгон происходит с большим ускорением.