Определение основных параметров электрической передачи мощности

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Содержание

Задание

1 Определение основных параметров электрической передачи мощности

1.1 Расчет внешней характеристики тягового генератора (выпрямительной установки)

1.2 Определение числа и типа ТЭД

2 Пересчет рабочих характеристик ТЭД и предварительное определение ограничений тяговой характеристики тепловоза

2.1 Расчет нагрузочных характеристик серийного ТЭД

2.2 Предварительное определение расчетной скорости тепловоза

2.3 Предварительное определение необходимой минимальной величины коэффициента ослабления поля ТЭД

2.4 Предварительное определение расчетной силы тяги тепловоза и ограничений тяговой характеристики

3 Построение рациональных тяговой и технико – экономических характеристик

3.1 Определение рациональной величины передаточного отношения тягового редуктора

3.2 Расчет тягового редуктора

3.3 Расчет рациональных тяговой и технико-экономической характеристик проектируемого тепловоза

4 Определение параметров и характеристик электрического тормоза проектируемого тепловоза

5 Разработка силовой схемы проектируемой ЭПМ

Список используемой литературы

Схема проектируемой ЭПМ в режиме тяги

Схема проектируемой ЭПМ в режиме электрического торможения

Определение основных параметров электрической передачи мощности

Ориентировочная мощность ТГ, кВт

где – коэффициент, учитывающий долю эффективной мощности дизеля, используемой на тягу поезда.

= 0,91

P_OP = 0,91 ∙ 2800 = 2548 кВт

Так как > 2200 кВт осуществляется проектирование ЭПМ переменно-постоянного тока.

Мощность на зажимах СТГ, кВт

где = 0,95 – ориентировочный КПД синхронных генераторов.

P_СТГ = 2548 ∙ 0,95 = 2420,6 кВт

Мощность на зажимах ВУ, кВт

где = 0,98 – ориентировочный КПД выпрямительной установки.

P_ВУ = 2420,6 ∙ 0,98 = 2372,2 кВт

Предварительное определение расчетной скорости тепловоза

Скорость движения проектируемого тепловоза (км/ч) определяется по формуле:

где – диаметр колеса тепловоза (принимается равным 1,05 м);

n – частота вращения якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, с^-1;

– передаточное отношение тягового редуктора.

Число оборотов (в с^-1) якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, в общем случае определяется по формуле:

где – противо-ЭДС в проектируемой ЭПМ, В;

– напряжение, подводимое к зажимам ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяемое внешней характеристикой ВУ, В;

– ток якоря ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяемый внешней характеристикой ВУ, А;

– отношение, определяемое по построенным нагрузочным характеристикам при соответствующем значении и ( при полном поле ; при ослабленных полях ), .

Напряжение в (В), подводимое к зажимам ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяется по формуле

где – число последовательно включенных ТЭД в силовой схеме проектируемой ЭПМ.

Ток якоря (А) ТЭД в проектируемой ЭПМ, определяется по формуле

где – число параллельных групп ТЭД в силовой схеме проектируемой ЭПМ.

Расчетная скорость движения проектируемого тепловоза имеет место при номинальном числе оборотов якоря ТЭД – при номинальных напряжении и токе ТЭД в проектируемой ЭПМ, т.е. при

E_пр = 431,2 – (687,6 ∙ 0,0401 + 2) = 401,63 В

Предварительное определение необходимой минимальной величины коэффициента ослабления поля ТЭД

Степень регулирования проектируемой ЭПМ по скорости характеризуется коэффициентом регулирования:

где – максимальная скорость движения тепловоза, км/ч.

V_max =0,9 ∙ V_К

где – заданная конструкционная скорость проектируемого тепловоза.

V_max =0,9 ∙ 110 = 99 км/ч

При > 2,1 оказывается недостаточным регулировки ЭПМ по напряжению, определяемой коэффициентом регулирования 1,6.

Для обеспечения работы ЭПМ с постоянной мощностью вплоть до максимальной скорости движения тепловоза (при сохранении величины ), как известно, используют два способа: ослабление возбуждения ТЭД (ослабление поля) и перегруппировку ТЭД в силовой схеме ЭПМ (например, последовательное, последовательно – параллельное соединения, или последовательно параллельное – параллельное, параллельное соединения). Иногда используют комбинацию этих способов.

Ослабление поля ТЭД является наиболее распространенным и простым способом повышения диапазона регулирования ЭПМ по скорости тепловоза.

Первоначально необходимо проверить возможность обеспечения необходимого диапазона регулирования по скорости за счет ослабления поля ТЭД. Для этого определяют минимальное значение коэффициента ослабления поля ТЭД, являющегося, как известно, отношением :

0,25

Предварительное определение расчетной силы тяги тепловоза и ограничений тяговой характеристики

Расчет тягового редуктора

В курсовой работе следует принять опорно-осевую подвеску ТЭД, при которой его размеры ограничиваются расстоянием между внутренними гранями бандажей колесных пар и минимально допустимым расстоянием от станины ТЭД до головки рельса а (рис. 3.1).

Чтобы увеличить это расстояние (и возможные габариты ТЭД) ось ТЭД размещают несколько выше оси колеса. Для тепловозных ТЭД размер Х (см. рис. 3.1) устанавливается в пределах 20…40 мм.

Рисунок 4 – Эскиз опорно-осевой подвески ТЭД

Как известно, передаточное отношение тягового редуктора определяется выражением

где – диаметры делительных окружностей большого и малого зубчатых колес;

– числа зубьев большого и малого зубчатых колес.

Максимально возможная величина диаметра определяется из соотношения

где =121 мм – расстояние от нижней кромки кожуха тягового редуктора до головки рельса;

24 мм – расстояние от делительной окружности большого зубчатого колеса до нижней кромки кожуха (с учетом толщины его листа) тягового редуктора.

D_З = 1,05 – 2 ∙ (0,121 + 0,024) = 0,76 м

Диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса

Задается модуль зацепления зубчатых колес, который определяется из номинального крутящего момента ТЭД при следующих значениях:

Нм, = 8…10 мм; Нм, = 9…11 мм;

Нм, = 10…12 мм.

= 11 мм

Подсчитывается число зубьев малого и большого зубчатых колес

;

После чего уточняется величина передаточного отношения

Определяется централь, которая при обычно применяемой коррекции зацепления (для большого зубчатого колеса , а для малого ) равна

Вписывание ТЭД в отпущенные для него габариты обеспечивается в случае, если

где – диаметр якоря ТЭД

=493 мм

Затем по уточненной величине и определяется рациональная расчетная скорость тепловоза и проверяется допустимая максимальная окружная скорость якоря ТЭД , имеющая место при

, м/с

3.3 Расчет рациональных тяговой и технико-экономической характеристик проектируемого тепловоза

При расчетах тяговой и технико-экономических характеристик КПД серийного ТЭД при его работе в проектируемой ЭПМ определяется по формуле

где – напряжение, противо – ЭДС и КПД ТЭД, по данным электромеханических характеристик (серийные значения);

– напряжение и противо – ЭДС ТЭД, при работе в проектируемой ЭПМ.

Касательная мощность тепловоза в кВт определяется выражением

КПД тепловоза рассчитывается по формуле

где 859,1 – тепловой эквивалент работы;

– часовой расход дизельного топлива, кг/ч;

– удельный расход дизельного топлива;

– теплотворная способность дизельного топлива.

G_Ч = 0,204 ∙ 2800 = 571,2 кг/ч

, В

I_В= α ∙ I_ТЭД, А

, с^-1

, км/ч

– мощность ТЭД по электрическим переменным проектируемой ЭПМ, кВт;

= 159,7 – крутящий момент на валу ТЭД , Н·м;

– касательная сила тяги тепловоза, Н

Расчеты сводим в таблицу 4.

По данным таблицы 4 строятся электромеханические ( , , ) и электротяговые ( , , ) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ.

Таблица 4 – Расчет тяговой и экономических характеристик проектируемого тепловоза

I_d, A		3438,0	4263,2	5501,0	7151,1	8251,2
U_d, В		690,00	556,40	431,20	331,70	287,50
I_ТЭД, A		429,80	532,90	687,60	893,90	1031,40
U_ТЭД, В		690,00	556,40	431,20	331,70	287,50
U_С, В		675	590	490	365	330
ПП α=1 r_тэд=0,0401 Ом	Е, В	670,77	533,03	401,63	293,85	244,14
	I_В, А	429,80	532,90	687,60	893,90	1031,40
	E/n, B c/об	37,357	35,863	41,857	46,736	52,127
	n, c^-1	17,96	14,86	9,60	6,29	4,68
	V, км/ч	58,74	48,62	31,39	20,57	15,32
		0,955	0,945	0,92	0,875	0,84
	Е_С	653,752	566,631	460,427	327,155	286,697
		0,959	0,943	0,912	0,865	0,821
		284,27	279,50	270,38	256,43	243,47
		2519,96	2993,21	4485,27	6491,56	8274,11
	F_K	132420,32	157288,86	235694,38	341122,18	434792,52
	N_КТ	2160,71	2124,45	2055,17	1949,10	1850,56
	η_Т	0,316	0,310	0,300	0,285	0,270
ОП1 α1=0,62 r_тэд=0,0348 Ом	Е, В	673,04	535,86	405,27	298,59	249,61
	I_В , А	257,88	319,74	412,56	536,34	618,84
	E/n, B c/об	28,535	28,473	33,386	36,877	42,964
	n, c^-1	23,59	18,82	12,14	8,10	5,81
	V, км/ч	77,16	61,57	39,71	26,49	19,01
		0,955	0,95	0,93	0,885	0,86
	Е_С	656,296	569,455	464,072	331,892	292,156
		0,958	0,948	0,923	0,876	0,843
		284,13	281,07	273,64	259,78	250,08
		1917,40	2377,15	3588,02	5106,76	6851,58
	F_K	100756,67	124915,77	188545,45	268352,72	360040,66
	N_КТ	2159,64	2136,36	2079,89	1974,57	1900,85
	η_Т	0,315	0,312	0,304	0,288	0,278

Рисунок 5 – Электромеханические ( , , ) и электротяговые ( , , ) характеристики ТЭД в проектируемой ЭПМ