Завдання

Для ТЕД рухомого складу електротранспорту, що відповідає варіанту завдання (Таблиця 1) необхідно:

1. побудувати природні електромеханічні характеристики для послідовного та паралельного (якщо є така можливість з врахуванням напруги двигуна і контактної мережі) включення двигунів;

2. розрахувати ступені пускового реостата графічним методом, при пуску на рівній і горизонтальній ділянці шляху;

3. скласти електричну схему включення тягових двигунів;

4. зробити висновки щодо ефективності реостатного пуску.

Таблиця 1 – Вихідні дані для розрахунку.

Варіант	Тип рухомого складу	Тип ТЕД	К-ть ТЕД m	Напруга контактної мережі, В	Діаметр ведучого колеса , мм	Маса рух.складу , т	Середн. прискор. ,м/с2	Передат. число редут.
1	Вагон метрополітену 81-717	ДК-117А	4	750	780	34	1,3	5.33
2	Трамвайний вагон КТМ-2	ДК-257А	2	550	780	10	1,25	7.98
3	Тролейбус ЗИУ-9	ДК-210А	1	550	1070	17	1,4	11.3

На рисунку 5 зображена принципова електрична схема з’єднання ТЕД в якій двигуни кожного візка з’єднані послідовно, і підключені паралельно до мережі, при цьому на кожний двигун припадає половина напруги контактної мережі, тому номінальна напруга двигуна повинна бути в два рази менше напруги мережі. Тому можливий варіант коли при пуску двигуни з’єднуються послідовно і запуск здійснюється при пониженій напрузі, а по мірі розгону двигуни переводять на паралельне з’єднання.

Рисунок 5  Принципова електрична схема з’єднання ТЕД

Реостатні системи управління ТЕД в режимі пуску забезпечують регулювання напруги двигуна зміною опору пускового реостата, який включається послідовно з двигуном, зміна опору відбувається ступінчато, тобто струм (а відповідно сила тяги ) змінюється в заданих межах.

Порядок виконання роботи

1. Побудова природної електромеханічної характеристики

Рівняння електромеханічної характеристики має вигляд:

;

де, r_дв  опір двигуна r_дв = r_я+ r_г.п+ r_д.п;

 коефіцієнт потоку.

Необхідні номінальні дані ТЕД приведені в таблиці 2

Таблиці 2 – Паспортні дані ТЕД

Тип двигуна	Тип збудження	Напруга , В	Потужність, , кВт	Число обертів , об/хв.	Струм , А	ККД, %	Опір якоря , Ом	Опір головних полюсів , Ом	Опір додаткових полюсів , Ом
ДК-117А	Послід.	375	110	1480	280	88,9	0,041	0,045	0,0135
ДК-257А	Послід.	275	45	1450	160	88,3	0,045	0,029	0,024
ДК-210А	Послід.	550	110	1500	220	90,4	0,0816	0,063	0,0465

Для більшої зручності та наглядності електромеханічні характеристики приводять до обода колеса :

;

де V  швидкість руху км/год.

Коефіцієнт потоку для ДПС ПЗ нелінійно залежить від струму якоря кФ=f(I_я). Для спрощення розрахунків можна вважати залежність коефіцієнта потоку від струму двигуна лінійною, тому кФ визначаємо наступним чином:

При послідовному з’єднанні напруга двигуна зменшується в два рази, це слід врахувати при побудові електромеханічної характеристики при послідовному з’єднанні ТЕД.

2. Розрахунок ступенів пускового реостата графічним методом.

Процес пуску можна розділити на дві стадії в першій пуск здійснюється при поступовому збільшені прискорення в другій (основній) стадії пуск прагнуть вести при незмінному середньому прискоренні, допустимому по максимальному струму двигуна. Спочатку проводиться розрахунок другої стадії пуску.

Опори і кількість ступенів пускових резисторів розраховують графічно для одного двигуна. Принцип графічного розрахунку показаний на рисунку 6.

Порядок розрахунку:

1. Будують , при і т.д. відповідно з обраними з’єднаннями двигунів.

2. Визначають межі коливання пускового струму для чого визначають середню силу тяги в ньютонах.

;

де,  коефіцієнт інерції обертових мас, залежить від типу рухомого складу і вибирається з таблиці 3.

 середній питомий опір руху за час реостатного пуску,(Н/т) (таблиця 3)

Таблиця 3

Тип рухомого складу	коефіцієнт інерції	Середній питомий опір , Н/т	Коеф.	Середня швидкість при пуску , км/год
Вагони метрополітену	1,08-1,12	60+0,04	0,07-0,1	30
Трамвайні вагони	1,1-1,14	50+0,05	0,08-0,18
Тролейбус	1,1-1,15	120+0,04	0,08-0,18

3. По характеристиці для відповідного ТЕД , що задана графічно (таблиця 4) визначають

Таблиця 3  Залежність

Тип двигуна	Змінні
ДК-117А	, А	200	250	300	350	400
	, Н	6220	8720	11270	13920	16610
ДК-257А	, А	200	250	300	350	380
	, Н	3136	4700	6470	8330	9510
ДК-210А	, А	200	250	300	350	400
	, Н	16650	21600	27000	33100	39500

4. По заданому коефіцієнту (таблиця 3) визначають :

;

.

5. Визначають опори для першого з’єднання двигунів коли напруга на двигуні U_дв1, при V=0 для і для :

; .

6. На рисунку 6 в правій частині наносять межі коливання пускового струму (прямі АД і БЕ), в лівій частині будують прямі для максимального і мінімального значення пускового струму, що відповідає першому з’єднанню двигунів, Побудована в межах цих прямих ступінчата лінія показує при якій швидкості і якими частинами можна відключати резистори, щоб коливання пускового струму проходили в заданих межах

Рисунок 6  Вибір ступенів пускового реостата

7. Для другого з’єднання двигунів порядок побудов аналогічний при V=0 для і для знаходять:

; .

По отриманим графікам вимірюючи відповідні відрізки можна визначити опори ступенів реостата при першому з’єднанні двигунів ( , , і т. д.) і при другому з’єднанні ( , і т. д.).

8. Так як розрахунок приведений вище виконувався для одного двигуна, то отриманий опір для і – тої ступені перераховуються по формулі:

;

де, l  число двигунів включених послідовно;

k  число двигунів включених паралельно.

3. Розрахунок опорів маневрових ступенів.

Для обмеження початкового прискорення при пуску і для руху при низьких швидкостях, передбачається маневрова позиція. Опір маневрової позиції вибирається по умовах рушання з початковим прискоренням 0,3-0,4 м/с² при V=0. Розрахунок першої маневрової ступені аналогічний, спочатку знаходять силу тяги, відповідний струм та опір. Для забезпечення плавного наростання і можливості пуску при малих струмах між маневровою і першою позицією роблять проміжні позиції. Число додаткових позицій коливається від 4 до 8. Для спрощення розрахунків вважать наростання опору маневрових ступенів рівномірним.

,

і т. д.

де s  кількість маневрових позицій.