- •Содержание
- •1. Задание и исходные данные
- •2. Характеристики и некоторые параметры тягового двигателя при номинальном напряжении
- •3. Схема силовых цепей электровоза
- •4. Тяговый трансформатор
- •4.1. Мощность трасформатора
- •5. Сглаживающий реактор
- •6. Преобразовательные установки
- •6.1. Выпрямитель с плавным межступенчатым регулированием напряжения
- •6.2. Выпрямительно-инверторный преобразователь
- •6.3. Преобразователь возбудителя
- •7. Характеристики преобразователя
- •7.1. Исходные данные
- •7.2. Коммутация токов в преобразователе
- •7.3. Напряжение и токи в элементах преобразователя
- •7.4. Внешние характеристики преобразователя
- •8. Тяговые характеристики электровоза
- •9. Ограничения тяговых характеристик
- •9.1. Ограничение по максимальной скорости
- •9.2. Ограничение по сцеплению колеса с рельсом
- •10. Тормозные характеристики
- •10.1. Тормозные характеристики резистивного тормоза
- •10.2. Тормозные характеристики рекуперативного тормоза
- •11. Содержание, оформление и порядок расчета параметров и характеристик
- •11.3. Тяговый трансформатор.
- •11.4. Сглаживающий реактор
- •11.6. Характеристики преобразователя.
- •12. Вопросы для подготовки к выполнению и защите курсового проекта
7.3. Напряжение и токи в элементах преобразователя
Плавное многозонное регулирование напряжения для любой конкретной схемы, в том числе для схем (рис.3.2 и 3.3), можно привести для выбранного момента регулирования к схеме двухзонного регулирования. Диаграммы напряжений инвертора, выпрямителя и токов в элементах преобразователей показаны соответственно на рис.20 и 19/6/.
В курсовом проекте студенту нужно изобразить: для электровоза с резистивным торможением - диаграммы выпрямленного напряжения во всех зонах регулирования; для электровоза с рекуперативным торможением - диаграммы напряжений инвертора во всех зонах регулирования. При этом для студентов, у которых последняя цифра студенческого билета (учебного шифра) нечетная принять угол регулирования α=60 эл.гр. для тех, у кого цифра четная - принять α=120 эл.гр. В качестве примера см. рис.13 /6/.
7.4. Внешние характеристики преобразователя
Внешней характеристикой преобразователя называют зависимость напряжения на выходе (для выпрямителя) и на входе (для инвертора) от тока. Она представляет собой прямую линию и может быть построена по двум точкам.
Удобно в качестве расчетных точек использовать режимы холостого хода ( ) и номинального тока ( ).
Напряжение холостого хода для выпрямителя определяется для указанного выше граничного режима регулирования из выражения /6/:
(7.4)
где - см. табл.7.1. для каждой зоны регулирования.
Напряжение выпрямителя при номинальном токе и определится как /6/:
В, (7.5)
где - см. табл.7.2 для каждой зоны регулирования.
Для инвертора напряжение холостого хода при граничных условиях /6/:
В, (7.6)
где - см. задание.
Напряжение инвертора в номинальном режиме при составит 161:
В, (7.7)
где - см. табл.7.2 для каждой зоны.
Результаты расчетов по формулам (7.4), (7.5), (7.6) и (7.7) свести в табл.7.3.
Таблица 7.3
Расчетные значения внешних характеристик преобразователя по зонам регулирования
Зона регулирования |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
Выпрямитель |
, В |
|
|
|
|
, В |
|
|
|
|
|
Инвертор |
, В |
|
|
|
|
, В |
|
|
|
|
По данным табл.7.3 построить семейства внешних характеристик выпрямителя (рис.7.1) и инвертора (рис.7.2) в зависимости от тока тягового двигателя , причем предусмотреть интервал изменения тока .
8. Тяговые характеристики электровоза
Тяговой характеристикой называют зависимость силы тяги электровоза от скорости движения.
Скорость электровоза в режиме тяги определяет выражение /7/:
км/ч, (8.1)
где - напряжение на двигателе, В;
- ток якоря двигателя, А;
- см.(2.3), Ом;
- см. рис.2.1 В/км/ч.
При этом задаются рядом токов I, например, 200, 600..., 1800 А. Для каждого значения тока по рис.7.3 определяют для каждой зоны регулирования напряжения (см. задание). Для этих же токов с учетом находят ток возбуждения , для которых по рис.2.1 находят значения и по формуле (8.1) определяют ряд значения скорости, соответствующих заданным токам и зонам регулирования. Результаты расчета удобно представить в виде табл.8.1.
Таблица 8.1.
Расчетные данные тяговых характеристик электровоза при нормальном поле
Ток якоря двигателя , А |
200 |
600 |
1000 |
1400 |
1800 |
||
Ток возбуждения , А |
192 |
576 |
960 |
1344 |
1728 |
||
Удельная ЭДС , В/км/ч |
|
|
|
|
|
||
Напряжение на двигателе , В |
Зона регулирования |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
||
Скорость V, км/ч |
Зона регулирования |
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
3 |
|
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
|
||
Сила тяги для любой зоны регулирования , кН |
|
|
|
|
|
Силу тяги электровоза с допущениями определяют из выражения:
кН, (8.2)
где m – количество тяговых двигателей на электровозе (см. задание);
-ток якоря двигателя, А;
- удельная ЭДС, В/км/ч;
- КПД зубчатой передачи /1/;
- КПД тягового двигателя /3/.
При этом задаются рядом значений , для которых находят токи возбуждения при , и значения удельной ЭДС по рис.2.1. Расчетные значения заносят в табл.8.1.
Для ослабленного поля тяговые характеристики электровоза рассчитывают также на основе (8.1) и (8.2). Задаются рядом для каждой ступени III находят .
А, (8.3)
где β - коэффициент ослабления поля (см. табл.2.2). Для найденного значения по рис.2.1 определяют . Затем по (8.1) и (8.2) находят соответственно V и .
Результаты расчетов заносят в табл.8.2.
Таблица 8.2
Расчетные данные тяговых характеристик электровоза при ослабленном поле
Ток якоря , А |
200 |
600 |
1000 |
1400 |
1800 |
|
ОП1
|
Ток возбуждения , А |
|
|
|
|
|
Удельная ЭДС , В/км/ч |
|
|
|
|
|
|
Скорость V, км/ч |
|
|
|
|
|
|
Сила тяги , кН |
|
|
|
|
|
|
ОП2
|
Ток возбуждения , А |
|
|
|
|
|
Удельная ЭДС , В/км/ч |
|
|
|
|
|
|
Скорость V, км/ч |
|
|
|
|
|
|
Сила тяги , кН |
|
|
|
|
|
|
ОП3
|
Ток возбуждения , А |
|
|
|
|
|
Удельная ЭДС , В/км/ч |
|
|
|
|
|
|
Скорость V, км/ч |
|
|
|
|
|
|
Сила тяги , кН |
|
|
|
|
|
Рис.8.1. Тяговые характеристики электровоза
По расчетным значениям из табл.8.1 и 8.2 строят тяговые характеристики электровоза, вид которых показан на рис.8.1.