- •1. Методика расчета основных параметров тягового электродвигателя
- •2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока
- •2.2. Расчет сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов
- •2.3. Таблица замыкания контакторов
- •3. Семейство скоростных характеристик электровоза
- •3.1. Расчет и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании на последовательном
- •3.2. Расчет и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза при регулировании возбуждения (позиции 12 и i3)
- •3.3. Построение пусковой диаграммы электровоза постоянного тока
- •4. Расчет массы поезда
2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока
Силовая электрическая цепь любого вида электроподвижного состава (ЭПС) состоит из ТЭД и устройств, необходимых для управления их работой.
Можно сказать, что в ней реализуются физические принципы управления ЭПС, а тем самым и управления движением поезда.
Цель управления движением поезда состоит в реализации желаемой скорости его движения.
Конечный результат управления можно определить на основании решения уравнения движения поезда (1.4), вытекающего из решения 2-го закона Ньютона:
FК – W = M · .
На данном шаге рассматриваются способы, которыми можно изменить ток якоря и, следовательно, тяговое усилие, которое является одной из составляющих, входящих в это уравнение.
Преобразуя выражение (1.6) получим:
. (2.1)
Это выражение и лежит в основе теории управления электровозом, так как связывает ток якоря, а, следовательно, и тяговое усилие (1.2) со скоростью движения поезда.
В схеме осуществляется ступенчатое регулирование сопротивления реостата и переключение двигателей с последовательного на последовательно-параллельное соединение, которое принято называть параллельным.
В схеме предусмотрены две ступени регулирования возбуждения ТЭД посредством шунтирования обмоток главных полюсов (возбуждения).
2.2. Расчет сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов
Предварительно полное сопротивление реостата рассчитать из условия трогания при токе силовой цепи
IТР = IН ,
где IН - номинальный ток ТЭД, рассчитанный по (1.7).
Сопротивление секций реостата принимается равным, Ом:
,
где rд = 0,07÷0,1 Ом - суммарное сопротивление обмоток ТЭД
Сопротивление каждой секции пускового реостата в отдельности принимается равным, Ом:
Rтр = 3000/551 – 4 * 0,1 = 5,5;
Rа = 0,18 · RТР ; Rб = 0,17 · RТР ; Rв = 0,15 · RТР .
Ra = 0,18 * 5,5 = 0,99; Rб = 0,17 * 5,5 = 0,93;
Rв = 0,15 * 5,5 = 0,82.
Необходимо помнить, что сумма сопротивлений всех секций пускового реостата должна быть рана RТР . Сопротивления шунтирующих резисторов RШ2 и RШ1 + RШ2 рассчитываются исходя из условия (2.3).
Величины коэффициентов ослабления возбуждения принять равными:
β1 = 0,62; β2 = 0,40.
Из анализа схемы (рис.2.2) видно, что при включении контакторов Ш1 и Ш2 вводятся в цепь сопротивления шунтирующие обмотки возбуждения RШ1 + RШ2, и достигается первая ступень ослабления возбуждения β1.
При дополнительном включении контакторов Ш3 и Ш4 сопротивление RШ1 шунтируется, и в цепи возбуждения остается только резистор RШ2, дающий вторую ступень ослабления возбуждения β2.
Преобразуя выражение (2.3) для определения RШ , получим:
; ,
где rв = 0,3 · rд - сопротивление обмотки возбуждения ТЭД, Ом.
Необходимо помнить, что rв умножается на 2 потому, что шунтируются сразу обмотки возбуждения двух ТЭД (см. рис. 2.2). Рассчитав RШ2 и RШ1 + RШ2 , можно определить и RШ1 .
2.3. Таблица замыкания контакторов
Таблица 2.1
Таблица замыкания контакторов
Позиция |
Контакторы |
Регулируемые параметры |
|||||||||||||||||
ЛК |
М |
П1 |
П2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Ш1 |
Ш2 |
Ш3 |
Ш4 |
, В |
Ri , Ом |
β |
|
1 |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
5,16 |
1,0 |
2 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
4,23 |
1,0 |
3 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
3,30 |
1,0 |
4 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
2,42 |
1,0 |
5 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
1,54 |
1,0 |
6 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
0,77 |
1,0 |
7 |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
750 |
0,00 |
1,0 |
8 |
+ |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 500 |
2,58 |
1,0 |
9 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 500 |
1,65 |
1,0 |
10 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
1 500 |
0,77 |
1,0 |
11 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
- |
- |
1 500 |
0,00 |
1,0 |
12 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
1 500 |
0,03 |
0,62 |
13 |
+ |
- |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
1 500 |
0,01 |
0,4 |