МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СамГУПС)

Кафедра «Электрический железнодорожный транспорт»

Курсовая работа

По дисциплине: Электрические Железные дороги

Вариант 26

Выполнил: студент 402 группы

Турчанинов А. А.

Проверил: доцент

Попугаева Т. А.

Самара 2012

Содержание:

Исходные данные 3

1. Подготовка исходных характеристик 4

2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока; 6

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза; 10

4. Расчет массы поезда; 15

5. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне поезда. 17

6. Определение расхода электрической энергии, необходимой для

разгона поезда 20

7. Библиографический список 22

Общие исходные данные:

Номинальное напряжение электрического тягового двигателя (ТЭД) U_ДН = 1 500 В;

Номинальный КПД ТЭД η_Д = 0,94;

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия η_F = 0,95;

Напряжение в контактной сети постоянного тока U_С = 3000 В;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД первой ступени β₁ = 0,62;

Коэффициент регулирования возбуждения ТЭД второй ступени β₂ = 0,40.

Номинальная мощность тягового двигателя РДН = 740 кВт

Руководящий подъем i = 8 ‰

1. Методика расчета основных параметров тягового электродвигателя

Тяговый электрический двигатель (ТЭД) является электромеханическим преобразователем.

В зависимости от режима работы, который реализуется соответствующим управлением, он преобразует или электрическую энергию в механическую работу (двигательный режим), или механическую энергию в электрическую (генераторный режим).

В основе такого преобразования энергии лежат четыре фундаментальных закона физики - Фарадея, Ампера, Ома, Ньютона.

На основании этих законов можно составить систему уравнений, характеризующих состояние поезда с электровозом в любой момент времени.

Е = C_V · Ф · V (на основании закона Фарадея); (1.1)

F_КД = 3,6 · C_V · Ф · I (на основании закона Ампера); (1.2)

U – E = I · Σ r (на основании закона Ома); (1.3)

F_К – W = M · (второй закон Ньютона), (1.4)

где Е - электродвижущая сила (ЭДС) обмотки якоря, В;

F_КД - тяговое усилие, развиваемое одним ТЭД, Н;

C_V - конструктивная постоянная, зависящая от конструкции ТЭД и параметров тяговой передачи электровоза;

V - скорость движения электровоза, км/ч;

I - ток обмотки якоря, А;

Σ r - суммарное сопротивление всех участков силовой цепи, Ом;

U - напряжение питания, В;

F_К - сила тяги электровоза, кН;

W - сумма сил сопротивлений, действующих на поезд, кН;

M – масса поезда, т;

- ускорение движения поезда, м/с.

Подставив значение Е из уравнения (1.1) в уравнение (1.3) и заменив Σ r через

Σ r = r_д + R_П , (1.5)

где r_д - суммарное сопротивление обмоток ТЭД;

R_П - сопротивление пускового резистора,

получим уравнение, характеризующее состояние электрической цепи ТЭД:

U – C_V · Ф · V = I · (r_д + R_П) (1.6)

или

U – I · (r_д + R_П) = C_V · Ф · V

Заменив U – I · (r_д + R_П) на Е и разделив на V, получим

E / V = C_V · Ф.

Это удельная ЭДС, т.е. ЭДС, приходящаяся на единицу скорости движения, измеряемая в .

Исходными характеристиками для последующих расчетов являются характеристика намагничивания Ф (I_В) и электротяговая характеристика ТЭД F_КД (I).

Характер их изменения для всех ТЭД идентичен и показан в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета параметров ТЭД

Ток двигателя I, %	25	50	75	100	125	150	175
Удельная ЭДС,	15,2	23,0	27,3	30,3	32,1	33,7	34,9

, (1.7)

где η_Д = 0,94 – номинальный КПД ТЭД.

Пересчитать токи табл. 1.1 из относительных в абсолютные значения и рассчитать силу тяги ТЭД в номинальном режиме с точностью до целых чисел, кН:

F_{КД Н} = 3,6 · C_V · Ф · I · η_F · 10^-3,

Fкдн(25) = 3,6 *15,2 * 131,25 * 0,95 * 10^-3 = 7

Аналогично рассчитываем остальные силы тяги ТЭД.

где η_F = 0,95 – коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия.

Расчетная формула записывается один раз для одного вычисления, последующие результаты расчета заносят в расчетную таблицу по форме табл. 1.2.

Таблица 1.2

таблица 1.2
расчёт параметров ТЭД
ток двигателя, I %		25	50	75	100	125	150	175
ток двигателя, Iдв А		138	276	413	551	689	827	964
удельная ЭДС		15,2	23	27,3	30,3	32,1	33,7	34,9
сила тяги ТЭД Fкд, кН		7	22	39	57	76	95	115

Пересчет тока ТЭД ведется по формуле: .

I1 = 25*551 /100 = 137,75 А;

Также рассчитываем остальные токи.

Результаты заносим в таблицу 1.2

Зависимость силы тяги ТЭД от тока(7стр)