2. Решение тяговой задачи
(с новой страницы)
2.1. Описание программно алгоритмического комплекса
(соответствует подразделу 4.1 пособия)
2.2. Выбор элементов передачи мощности
(производится по методике изложенной в подразделе 2.4. пособия)
Касательную силу тяги дизель-поезда оценим исходя из режима разгона поезда с заданным ускорением
Н;
где γ = 0,026 −
коэффициент вращающихся масс дизель-поезда;
γ − 0,08÷0,024;
− удельное сопротивление движению
дизель-поезда, Н/м;
Касательная мощность дизель-поезда
Вт ≈ 888 кВт.
Эффективная мощность одного дизеля дизель-поезда
кВт;
где
− количество дизелей на дизель-поезде;
− коэффициент, учитывающий потребность
энергии на собственные нужды;
− кпд передачи мощности дизель-поезда.
;
Определяем мощность тяговых электродвигателей с учетом того, что в одной секции моторного вагона дизель-поезда установлены 2 тяговых двигателя.
кВт;
По табл. 2.4 пособия выбираем ближайший, больший по мощности тяговый асинхронный двигатель мощностью 240 кВт.
Корректируем касательную мощность дизеля исходя из выбранного ТАД:
кВт.
Эффективная мощность дизеля
кВт.
Соответственно полученной мощности из табл. 2.1 пособия выбираем 4-х цилиндровый дизель Д80 мощностью 660 кВт.
Мощность тягового генератора тепловоза
кВт.
По табл. 2.2 пособия выбираем синхронный генератор ГС-515АУ2 мощностью 1400 кВт.
По табл. 2.3 пособия выбираем выпрямительную установку УКВТ-12 мощностью 1670 кВт.
По табл. 2.5 пособия выбираем инверторный преобразователь частоты типа FR-V фирмы Mitsubishi мощностью 250 кВт, частота выходного напряжения 0-400 Гц, управление векторное, питание одного тягового от инвертора.
2.3. Результаты решения тяговой задачи и их анализ
Результаты решения тяговой задачи представлены в виде графиков на рис. 2.2.
Осуществляется движение дизель-поезда с 2 моторными вагонами и 2 прицепными вагонами, мощностью 2×588 кВт при движении по участку пути с профилем H(s). Максимальный длительный подъем составил 8,8 ‰ при длине 900 м. На участке имеются криволинейные элементы пути радиусом от 400 до 3400 м и длиной от 290 до 1900 м. Общая длина участка составила 25700 м.
Суммарное время движения поезда составило 1466 с. (24 мин 26 с).
Скорость движения дизель-поезда V(S) рис. Растет от 0 до 60 км/ч при разгоне и движении по станционным путям. Затем колеблется от 60 до 100 км/ч в зависимости от задания и профиля пути. Частота тока статора f(S) рис. изменяется в соответствии с изменениями скорости движения поезда, увеличиваясь от 0 до 30 Гц при разгоне, а затем колеблется в диапазоне 30-55 Гц.
Сила тяги Fk(s) в начале движения составляет 19 кН, что достаточно для разгона поезда с заданным ускорением 0,6 м/с2 до скорости движения 60 км/ч, так как движение осуществляется по станционным путям. Затем сила тяги возрастает до 55 кН, что обеспечивает увеличение скорости движения до заданных значений на участках следования до 75 км/ч. При дальнейшем движении на 5 км пройденного пути начинается спуск. При этом скорость дизель-поезда возрастает до 100 км/ч при снижении силы тяги последовательно до 40, 34 и 13 кН. На 8 км пути сила тяги полностью отключается и осуществляется служебное торможение для поддержания заданной скорости движения. После 10 км пути начинается длительный подъем, что приводит к росту силы тяги, но снижению скорости движения, так как происходит ограничение мощности тяговых электродвигателей на уровне 240-250 кВт. После 18 км пути сила тяги дизель-поезда снижается до нуля при подтормаживании на спуске и при остановочном торможении на станции прибытия.
Мощность тягового электродвигателя при трогании дизель-поезда растет до 50 кВт, затем при разгоне и движении на подъеме увеличивается до 225 кВт, колеблясь в дальнейшем от 0 до 250 кВт в зависимости от заданной скорости и профиля пути.
Напряжение питания тягового двигателя увеличиваясь от 0 до 900 В при разгоне, затем колеблется от 500 до 1150 В. Наибольшие значения напряжения соответствуют движению по подъему, наименьшие значения − на спусках и при торможении.
Ток асинхронного тягового двигателя I(s) изменяется в соответствии с изменениями силы тяги дизель-поезда. При разгоне ток тяговых двигателей равен 75 А, при движении на подъемах достигает значения в 150 А.
За время движения 1466 сек., пройдя путь в 25700 м, один моторный вагон дизель-поезда потребил 18,31 кг дизельного топлива.
400
800
1200
t,
с
0
60
90
V, км/ч
Время
Скорость
Сила
тяги
Расход
топлива
Профиль
30
0
100
Fk,
кН
50
0
g, кг
60
90
30
0
100
H, м
150
5
10
15
20
Sx103,
м
0
50
Рис. .2.2. Результаты решения
0
500
1000
N, кВт
400
I, А
Мощность
дизеля
Ток тягового
генератора
Напряжение тягового генератора
Частота тока статора АТД
Профиль
200
0
1200
U, В
1600
400
0
40
f, Гц
800
60
20
0
100
H, м
150
50
5
10
15
20
Sx103,
м
0
тяговой задачи