1. Определение основных параметров электрической передачи тепловоза

Мощность дизеля, отдаваемая на тягу (эффективная мощность дизеля за вычетом вспомогательных нужд), кВт:

(1.1)

Мощность на зажимах ТГ, кВт:

(1.2)

где ΔN=(0,08÷0,11)N_e – мощность дизеля, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов тепловоза;

η_г=0,93÷0,95 – КПД ТГ.

Расчетная сила F_кр в кН определяется из условий реализации коэффициента тяги на расчетном подъеме:

(1.3)

где Р_сц - сцепной вес тепловоза, кН;

ψ_кр - коэффициент тяги на расчетном подъеме.

В курсовом проекте следует принять:

ψ_кр=0,18÷0,2 - для грузовых тепловозов;

ψ_кр=0,13÷0,15 - для пассажирских тепловозов;

ψ_кр=0,14÷0,16 - для маневровых тепловозов.

Скорость на расчетном подъеме (скорость продолжительного режима - ограничение по нагреву ТЭД), км/ч:

(1.4)

где η_эп=0,84 - КПД электрической передачи тепловоза (ЭПТ).

Мощность на зажимах ТЭД, кВт:

. (1.5)

Мощность на валу ТЭД, кВт:

(1.6)

где η_д - 0,89÷0,92 - КПД тягового электродвигателя.

2. Построение регулировочных характеристик электропередачи

Регулировочные характеристики - это зависимости напряжения на зажимах и тока якорей тяговых электрических машин от скорости движения тепловоза. Они строятся в соответствии со скоростными характеристиками ТЭД.

Скоростная характеристика тепловозных ТЭД в процентах по отношению к параметрам продолжительного режима при условии постоянства мощности на зажимах тягового генератора представлена на рис. 1. Эта зависимость соответствует формуле:

(2.1)

где v_% - скорость тепловоза в процентах по отношению к расчетной (скорости продолжительного режима);

I_% - ток якоря ТЭД в процентах от тока продолжительного режима.

Пересчет скоростных процентных характеристик в регулировочные производится по формулам:

(2.2)

где v – скорость тепловоза, км/ч;

v_p – расчетная скорость тепловоза (скорость на расчетном подъеме), км/ч;

I_д – ток якоря ТЭД, А;

I_дн - ток якоря ТЭД в продолжительном (номинальном) режиме, А.

Рис. 1. Скоростная процентная характеристика тепловозного ТЭД и КПД ЭПЛ

2.1. Расчет внешней характеристики тг

На магистральных тепловозах используют, главным образом, постоянное параллельное соединение ТЭД, т.к. это улучшает тяговые свойства тепловоза. Для маневровых тепловозов и магистральных тепловозов средней мощности применяют постоянное последовательно-параллельное соединение ТЭД.

В курсовом проекте рекомендуется предварительно принять постоянное параллельное соединение ТЭД.

При таком соединении:

(2.3)

где I_Г, I_д – ток якорей ТГ и ТЭД соответственно, А;

U_Г, U_д – напряжение на зажимах ТГ и ТЭД соответственно, В.

Далее выбирают диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току, характеризующиеся соответствующими коэффициентами регулирования.

Коэффициент регулирования ТГ по напряжению и току:

, (2.4)

где U_гmax, I_гmax – максимальное напряжение и ток на зажимах ТГ, В; А;

U_гн – напряжение продолжительного режима тягового генератора (номинальное напряжение),В;

I_гmin – минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства мощности, А.

Для тепловозов с параллельным присоединением ТЭД к ТГ U_Гmaх=700÷750В. Для тепловозов с последовательно-параллельной схемой присоединения ТЭД к ТГ U_Гmaх=750÷900В.

Коэффициенты регулирования ТГ по напряжению и току выбирают в следующих пределах:

С_ГU=1,4÷1,6; C_ГI=1,8÷2,4 .

Далее определяются напряжения и ток ТГ в продолжительном режиме.

Номинальные значения тока и напряжения ТГ:

(2.5)

Минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства мощности:

(2.6)

Максимальный ток ТГ:

(2.7)

П о полученным данным строится внешняя характеристика ТГ, ограниченная гиперболой U_Г·I_Г=Р_Г и прямыми U_Гmax и I_Гmax (риc. 2).

Рис. 2. Внешняя характеристика ТГ