СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Типы электрических передач локомотивов
1.1 Электрическая передача постоянного тока
1.2 Электрическая передача переменно-постоянного тока
1.3 Электрическая передача переменного тока
1.4 Описание с изображением основных узлов тяговой характеристики тепловозов с гидромеханической и гидравлической передачей мощности.
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах.
2.1 В тяговом двигателе постоянного и переменного тока
2.2. В генераторах постоянного и переменного тока
2.3. В трансформаторах
3. Создание силы тяги локомотива
4. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов
4.1. Назначение тяговых электродвигателей
4.2. Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза
5.Расчетная часть курсового проекта.
5.1. Определение параметров ТЭД на номинальном режиме
5.2. Расчет характеристики намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения
5.3.Расчет и построение внешней характеристики тягового генератора тепловоза
5.4. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ
5.5. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений
6. Электроподвижной состав.
6.1. Электровозы постоянного тока
6.2. Электровозы переменного тока
6.3 Электропоезда
7. Выводы
8.Список используемой литературы
Введение
Целью курсовой работы является изучение физических процессов,, происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом.
При выполнении работы решаются следующие задачи:
определяются параметры ТЭД на номинальном режиме работы;
рассчитывается характеристика намагничивания ТЭД;
строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения;
рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза;
строятся электромеханические и электротяговые характеристики ТЭД с учетом параметров КМБ;
рассчитывается и строится тяговая и токовая характеристика локомотива с учетом ограничений.
Исходные данные тягового двигателя тепловоза :
Номинальная мощность двигателя Рдн , кВт – 320
Число пар полюсов 2р=4 , 2а=4
Передаточное число зубчатой передачи 
=4,21
Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин – 575
Номинальное напряжение двигателя Uдн , В – 480
Количество проводников якорной обмотки – 630
Диаметр колеса , мм – 1050
Число осей nос , - 6
Осевая нагрузка 2П , т – 23
Конструкционная скорость Vк , км/ч - 100
Передача постоянного тока
Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД).
 |
Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
большой вес и габариты конструкций;
ограничение по мощности тягового генератора.
Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт.
Передача переменного тока
 |  |
Рис.1. 4 Передача переменного тока, где Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; И - инвертор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; АД - асинхронный электродвигатель; КП - колесная пара.
Достоинства передачи:
простота устройства электрических машин;
высокая эксплуатационная надежность;
хорошие весогабаритные показатели.
1.4 Тяговая характеристика тепловоза с гидравлической передачей мощности
Масса и скорость поезда — важнейшие показатели работы железнодорожного транспорта. Тепловоз данной мощности может вести составы с различной скоростью в зависимости от их массы и профиля пути. Для определения весовых норм составов, скорости движения, времени хода и других целей служит тяговая характеристика тепловоза, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги от скорости (рис.1.5, характеристика построена для 8-й позиции контроллера). На рис.1.5 также приведена зависимость коэффициента полезного действия тепловоза от скорости его движения и показано ограничение силы тяги по сцепному весу тепловоза. Наибольшие и наименьшие значения силы тяги и коэффициента полезного действия приведены соответственно при наименьших и наибольших затратах мощности на собственные вспомогательные нужды тепловоза.
Кинематическая схема гидродинамической передачи мощности
1- гидромуфта
2,3-гидротрансформаторы
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах
Трансформаторы
Назначение и устройство. Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов, уменьшение – понижающих.
Принцип действия. Принцип действия трансформатора, основанный на явлении взаимоиндукции, рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора (рис. 6.3). Если на первичную обмотку с числом витков W 1 подать переменное напряжение u 1, то протекающий по обмотке переменный ток i 1 создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф, пронизывающий обе обмотки трансформатора и индуцирующий в них переменные ЭДС е1 и е2. Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то под действием ЭДС е2 в цепи вторичной обмотки будет протекать переменный ток i 2. Отношение ЭДС, равное отношению числу витков первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации трансформатора:
(6.1)
Пренебрегая незначительными падениями напряжения в обмотках, отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений:
(6.2)
Следовательно, у повышающих трансформаторов k <1, а у понижающих трансформаторов k >1.
Преобразование энергии в трансформаторах происходит с незначительными потерями, и подводимая к трансформатору полная мощность 
приблизительно равна отдаваемой полной мощности 
. Откуда 
, т.е.
(6.3)
Следовательно, по обмотке ВН протекает ток примерно в k раз меньший, чем по обмотке НН.
Учитывая это, обмотку ВН, имеющую большее число витков, выполняют проводом меньшего сечения, чем обмотку НН
Электроподвижной состав.
Электропоезд ЭР2
Электропоезд ЭР2 предназначен для перевозки пассажиров на пригородных участках железных дорог, электрифицированных на постоянном токе с номинальным напряжением в контактной сети 3 300 в.
За основную поездную единицу принят 10-вагонный электропоезд, состоящий из двух головных, пяти моторных и трех промежуточных прицепных вагонов. По условиям эксплуатации допускается формирование поезда из восьми, шести или четырех вагонов , а также из двенадцати.
Управление поездом осуществляется из кабины машиниста, имеющейся в каждом головном вагоне. На электропоезде ЭР2 предусмотрен реостатный пуск тяговых двигателей с переключением их в процессе пуска с последовательного на параллельное соединение, двухступенчатое ослабление поля на каждом из двух соединений шунтированием обмоток возбуждения активным и индуктивным сопротивлениями и реверсирование хода поезда, а также защита тяговых двигателей от перегрузок, коротких замыканий, боксования и перенапряжений.
Система управления двигателями—групповая, косвенная. Основным аппаратом управления является силовой контроллер с пневматическим приводом, имеющий одностороннее вращение. Этот контроллер имеет 18 позиций.
Схема силовых цепей моторного вагона
Вывод
В ходе выполнения курсовой работы я изучил физические процессы, происходящие в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) построил тяговую характеристику тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом.
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Типы электрических передач локомотивов
1.1 Электрическая передача постоянного тока
1.2 Электрическая передача переменно-постоянного тока
1.3 Электрическая передача переменного тока
1.4 Описание с изображением основных узлов тяговой характеристики тепловозов с гидромеханической и гидравлической передачей мощности.
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах.
2.1 В тяговом двигателе постоянного и переменного тока
2.2. В генераторах постоянного и переменного тока
2.3. В трансформаторах
3. Создание силы тяги локомотива
4. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов
4.1. Назначение тяговых электродвигателей
4.2. Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза
5.Расчетная часть курсового проекта.
5.1. Определение параметров ТЭД на номинальном режиме
5.2. Расчет характеристики намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения
5.3.Расчет и построение внешней характеристики тягового генератора тепловоза
5.4. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ
5.5. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений
6. Электроподвижной состав.
6.1. Электровозы постоянного тока
6.2. Электровозы переменного тока
6.3 Электропоезда
7. Выводы
8.Список используемой литературы
Введение
Целью курсовой работы является изучение физических процессов,, происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом.
При выполнении работы решаются следующие задачи:
определяются параметры ТЭД на номинальном режиме работы;
рассчитывается характеристика намагничивания ТЭД;
строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения;
рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза;
строятся электромеханические и электротяговые характеристики ТЭД с учетом параметров КМБ;
рассчитывается и строится тяговая и токовая характеристика локомотива с учетом ограничений.
Исходные данные тягового двигателя тепловоза :
Номинальная мощность двигателя Рдн , кВт – 320
Число пар полюсов 2р=4 , 2а=4
Передаточное число зубчатой передачи =4,21
Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин – 575
Номинальное напряжение двигателя Uдн , В – 480
Количество проводников якорной обмотки – 630
Диаметр колеса , мм – 1050
Число осей nос , - 6
Осевая нагрузка 2П , т – 23
Конструкционная скорость Vк , км/ч - 100
Типы электрических передач локомотивов
Назначение любого типа передач - создать дизелю постоянный режим работы, т.е. независимо от профиля пути дизель должен работать с одной и той же мощностью (не должно быть переходных режимов работы).
Передача механической энергии от коленчатого вала дизеля к колесным парам тепловозов осуществляется с помощью самых разнообразных устройств, в которых реализуются различные принципы преобразования энергии.
Из всех выделяются основные четыре типа передач, которые в различной степени применяются на тепловозах: механическая, газовая, электрическая и гидромеханическая.
Механическая передача. Самый простой по устройству тип тяговой передачи. Характеризуется жесткой (рис. 1.) кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (ось колесной пары) звеньями. Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар.
|
|
|
| ||||||||||||
 | | ||||||||||||||
мф
Рис.1.1 Схема механической передачи локомотивов.
где Д - дизель; Мф - муфта; КПП - коробка передач; ОР - осевой редуктор; КП - колесная пара.
Достоинства механической передачи:
компактность;
малая масса;
относительно малая стоимость изготовления;
высокий коэффициент полезного действия (КПД) - около 95%.
Недостатки механической передачи:
низкая эксплуатационная надежность, особенно при больших мощностях;
неполное использование мощности дизеля;
полная потеря силы тяги в процессе переключения ступеней скорости;
ступенчатое изменение силы тяги в функции скорости.
Механическая передача нашла свое применение в локомотивах малой (до 100 кВт) мощности, автомотрисах, мотовозах.
Электрическая передача. Данный тип получил широчайшее распространение на магистральных и маневровых тепловозах. При этом электрическая передача разделяется на три вида: постоянного, постоянно - переменного и переменного тока.
Передача постоянного тока
Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД).
| |
Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
большой вес и габариты конструкций;
ограничение по мощности тягового генератора.
Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт.
Дата: 2019-12-22, просмотров: 271.
