Тяговые расчеты электровоза переменного тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тяговые расчеты электровоза переменного тока

Исходные данные

Таблица 1

Номинальная мощность на валу ТЭД Рдн, кВт	750
Масса электровоза тэ, т	200
Номинальная скорость движения Vн, км/ч	42
Позиция регулирования напряжения	3

электровоз замыкание тормозной контактор

Таблица 2. Длина элемента профиля пути S_i, м

1250	700	1100	5250	600	1150	1000	750	1100	900	1450

Общие исходные данные для всех вариантов:

1). Весовая доля вагонов в составе:

· 4-х осные на роликовых подшипниках - б_4р = 0,85;

· 4-х осные на подшипниках скольжения - б_4с = 0,05;

· 8-ми осные на роликовых подшипниках - б₈ = 0,15.

2). Средняя масса вагонов:

· 4-х осные - т_в4 = 70 т;

· 8-ми осные - т_в8 = 168 т.

3). Длина вагонов:

· 4-х осные - l_в4 = 15 м;

· 8-ми осные - l_в8 = 28 м.

4). Длина восьмиосного электровоза - l_э = 33 м.

5). Максимальная скорость движения электровоза - v_max = 100 км/ч.

6). Коэффициент полезного действия передачи - м_п = 0,975.

7). Среднее потребление энергии вспомогательными цепями электровоза за 1 мин - б_сн = 6,7 кВтч/мин

8). Исходные данные по профилю пути приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Исходные данные по профилю пути

№ элемента пути	Крутизна уклона i, 0/00	Радиус кривой R, м	Длина кривой Sкр, м
1	0	Станция А	-
2	+ 6,1	700	500
3	+ 5,7	1000	400
4	+ 10,0	-	-
5	+ 2,5	-	-
6	0	Станция Б	-
7	- 6,2	900	500
8	- 7,0	-	-
9	+ 3,5	-	-
10	+ 4,0	700	300
11	0	Станция В	-

9). Универсальные тяговые характеристики электровоза приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Универсальные тяговые характеристики электровоза

НП	v / vн	0,85	0,90	1,00	1,10	1,25	1,50	1,90
	Fк / Fкн	1,59	1,34	1,00	0,76	0,53	0,32	0,17
ОП	v / vн	0,90	1,00	1,15	1,25	1,40	1,60	1,90
	Fк / Fкн	1,63	1,34	0,98	0,80	0,61	0,45	0,31

1. Схема силовой цепи и тяговые характеристики электровоза переменного тока

1.1 Схема силовой цепи электровоза переменного тока и таблица замыкания контакторов

На электровозе переменного тока устанавливают трансформатор, понижающий напряжение контактной сети 25000 В до величины, необходимой для работы ТЭД, и выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Упрощенная схема силовой цепи электровоза приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Упрощенная схема силовой цепи электровоза

Первичная обмотка трансформатора Тр через главный выключатель ГВ подключена к токоприемнику П, скользящему по контактному проводу. Для регулирования скорости движения в схеме предусмотрено ступенчатое изменение напряжения и регулирование возбуждения ТЭД. Для ступенчатого изменения напряжения вторичная обмотка трансформатора секционирована. На нашей схеме она состоит из шести одинаковых секций 0 - 1…5 - 6. Вторичная обмотка через переходной реактор ПР подключена к выпрямителю.

После выпрямления напряжение, подводимое к ТЭД, имеет пульсирующий характер. Соответственно напряжению будет пульсировать и ток, что вредно отражается на работе ТЭД. Для уменьшения пульсаций в цепь выпрямленного тока включен сглаживающий реактор СР.

Все тяговые двигатели включены параллельно.

Обмотка возбуждения каждого ТЭД шунтирована постоянно включенным резистором R_ш для уменьшения пульсаций магнитного потока, а следовательно, улучшения работы двигателя. Регулирование возбуждения выполняется с использованием шунтирующих резисторов.

Порядок работы контакторов при регулировании напряжения и возбуждения приведен в таблице 5.

Таблица 5 - Таблица замыкания контакторов электровоза

№ поз.	Контакторы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	Ш5	Ш6	Ш7	Ш8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13	1 - - - - - - - - - - - -	2 2 - - - - - - - - - - -	- 3 3 - - - - - - - - - -	- - 4 4 - - - - - - - - -	- - - 5 5 - - - - - - - -	- - 6 6 - - - - - - -	- - - - 7 7 - - - - - -	- - - - - - 8 8 - - - - -	- - - - - - - 9 9 - - - -	- - - - - - - - 10 10 - - -	- - - - - - - - - 11 11 11 11	- - - - - - - - - - 12 12 12	- - - - - - - - - - - Ш1 Ш1	- - - - - - - - - - - Ш2 Ш2	- - - - - - - - - - - Ш3 Ш3	- - - - - - - - - - - Ш4 Ш4	- - - - - - - - - - - - Ш5	- - - - - - - - - - - - Ш6	- - - - - - - - - - - - Ш7	- - - - - - - - - - - - Ш8

1.2 Расчет и построение тяговых характеристик

В связи с тем, что тяговые характеристики электровоза заданы в универсальной форме, относительные величины нужно пересчитать в абсолютные. Для этого необходимо определить номинальные значения силы тяги по заданным номинальной мощности ТЭД и номинальной скорости движения. Номинальную силу тяги, развиваемую одной движущей колесной парой, определяют по следующей формуле:

, кН,

где 3,6 - коэффициент пересчета скорости с км/ч в м/с;

Р_дн - номинальная мощность на валу ТЭД, кВт;

м_п = 0,975 - КПД тяговой передачи (дан в задании);

v_н - номинальная скорость движения, км/ч.

(1)

Соответственно номинальное значение силы тяги электровоза:

F_кн=8* F_дн=8*3,6*0,975*(Р_дн/V_ддн)=28,1*(Р_дн/V_ддн)

F_кн==501,42 кН (2)

Пересчет относительных величин (v / v_н) и (F_к / F_кн) в абсолютные производится по следующим формулам:

v = (v / v_н) v_н, км/ч;

F_к = (F_к / F_кн) F_кн, кН.

Результаты расчета заносятся в таблицу 6.

Таблица 6 - Тяговые характеристики заданного электровоза

НП	v	35,7	37,8	42	46,2	52,5	63	79,8
	Fк	797,27	671,91	501,43	381,09	265,76	160,46	85,24
ОП	v	37,8	42	48,3	52,5	58,8	67,2	79,8
	Fк	817,33	671,91	491,40	401,14	305,87	225,64	155,44

Силы сцепления заданного электровоза определяют по следующей формуле:

F_{к сц} = m_э•g?ш_к, кН, (3)

где т_э - масса электровоза, т (см. табл. 1);

g = 9,81 м/с² - ускорение силы тяжести;

ш_к - расчетный коэффициент сцепления электровоза, который

определяется по следующей эмпирической формуле:

. (4)

Рассчитаем по формулам (3) и (4) коэффициент сцепления ш_к и значения F_{к сц} для скоростей v = 0, 5, 10, 20, 30, 40, 50 и 60 км/ч и результаты заносим в таблицу 7.

Таблица 7 - Расчет ограничения силы тяги по сцеплению

v, км/ч	0	5	10	20	30	40	50	60
шк	0,36	0,327	0,3104	0,2915	0,2794	0,2698	0,2614	0,2538
Fк cц, кН	706,32	641,57	609	571,92	548,18	529,35	512,87	497,96

По данным таблицы 7 нанесем ограничение по сцеплению на тяговые характеристики (рисунок 2) и определим значения сил тяги и скоростей в точках пересечения линии F_ксц(v) с тяговыми характеристиками при наибольшем напряжении и нормальном возбуждении, а также на ступени ослабления возбуждения (соответствующие точкам В и С на рисунок2).

Рисунок 2 - Тяговые характеристики

2. Подготовка профиля пути, выбор расчетного подъема и расчет массы состава

2.1 Спрямление и приведение профиля пути

Для уменьшения объема работы при построении кривой скорости в функции пути и учета того, что поезд может находиться одновременно на нескольких соседних уклонах разной крутизны, заданный профиль спрямляют в профиле и плане или, как говорят, спрямляют и приводят.

Спрямлять можно только близкие по крутизне соседние элементы по следующей формуле:

, ⁰/₀₀, (3)

где i_с^\ - уклон спрямленного элемента, ⁰/₀₀;

i_i - заданный уклон каждого элемента, ⁰/₀₀;

S_i - длина каждого элемента, м;

? S_i = S_с - длина спрямленного элемента, м.

Чтобы погрешность не была слишком большой каждый спрямляемый элемент заданного профиля пути необходимо проверить на допустимость спрямления по формуле:

,

где ?i = | i_с^\ - i_i | - абсолютная разность (без учета знаков) между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента, ⁰/₀₀.

Дополнительное сопротивление движению поезда в кривых, расположенных на элементах профиля пути, заменяют равным ему сопротивлением от фиктивных подъемов. При наличии нескольких кривых на спрямленном элементе фиктивный подъем определяют по следующей формуле:

, ⁰/₀₀, (4)

где S_кр - длина кривой, м; R - радиус кривой, м.

Величину приведенного уклона определяют как алгебраическую сумму уклона спрямленного элемента и фиктивного подъема, т.е.:

, ⁰/₀₀.

· Спрямим участки 2 и 3:

⁰/₀₀

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | 6,31 - 5,86 |=0,24 ⁰/₀₀

Проверяем участок 2 на допустимость спрямления:

м

Удовлетворяет условию.

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | 5,7 - 5,86 |=0,16 ⁰/₀₀

Проверяем участок 3 на допустимость спрямления:

м

Удовлетворяет условию.

Спрямим участки 7 и 8:

⁰/₀₀

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | -6,2 +-6,54 |=0,34 ⁰/₀₀

Проверяем участок 7 на допустимость спрямления:

м

Удовлетворяет условию.

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | -7,0 + -6,54 |=0,46 ⁰/₀₀

Проверяем участок 8 на допустимость спрямления

м

Удовлетворяет условию.

· Спрямим участки 9 и 10:

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | 3,5 - 3,73 |=0,23 ⁰/₀₀

Проверяем участок 9 на допустимость спрямления:

м

Удовлетворяет условию.

Определим абсолютная разность между уклоном спрямленного элемента и уклоном проверяемого элемента:

?i = | 4,0 - 3,73 |=0,27 ⁰/₀₀

Проверяем участок 10 на допустимость спрямления:

Удовлетворяет условию.

Результаты расчетов сводим в таблицу 8.

Таблица 8 - Расчет спрямления и приведения профиля пути

№ эл.	i, 0/00	R, м	Sкр, м	Si, м	Sс, м	iс\, 0/00	iс\\,0/00	iс, 0/00	№ эл.
1	0	Ст А	-	1250	1250	0	0	0	1
2	6,1	700	500	700	1800	5,86	0,43	6,29	2
3	5,7	1000	400	1100
4	10	-	-	5250	5250	10	0	10	3
5	2,5	-	-	600	600	2,5	0	2,5	4
6	0	Ст Б	-	1150	1150	0	0	0	5
7	-6,2	900	500	1000	1750	-6,54	0,22	-6,32	6
8	-7	-	-	750
9	3,5	-	-	1100	2000	3,73	0,15	3,88	7
10	4	700	300	900
11	0	Ст В	-	1450	1450	0	0	0	8

Спрямленные элементы профиля пути нумеруются заново в последней колонке таблицы 8.

2.2 Выбор расчетного подъема и расчет массы состава

При установившейся расчетной скорости движения на расчетном подъеме массу состава определяют по следующей формуле:

, т, (5)

где F_кр - расчетная сила тяги, Н;

w₀^| - основное удельное сопротивление движению электровоза при

работе под током, Н/кН;

w₀^|| - основное удельное сопротивление движению состава, Н/кН.

т,

Основное удельное сопротивление движению электровоза при движении под током со скоростью v:

w₀^| = 1,9 + 0,01•v + 0,0003•v², Н/кН. (6)

w₀^| = 1,9 + 0,01•42+ 0,0003•42² =2,83 Н/кН

Основное удельное сопротивление движению состава при заданном соотношении вагонов:

, Н/кН, (7)

w₀^|| =0,85*1,35+0,05*1,64+0,15*1,22=1,41 Н/кН,

где б_4р, б_4с, б₈ - весовые доли вагонов в составе, соответственно 4-х осных на подшипниках качения и скольжения, 8-ми осных вагонов w^||_04р, w^||_04c, w^||₀₈ - основные удельные сопротивления движению перечисленных типов вагонов, которые определяются по следующим формулам:

, Н/кН; (8)

Н/кН;

, Н/кН; (9)

Н/кН;

, Н/кН, (10)

Н/кН,

где q₀₄ и q₀₈ - нагрузка от оси на рельс соответствующего типа вагонов:

, т; , т,

где т_в4 и т_в8 - соответственно массы 4-х и 8-ми осных вагонов:

т; т,

В связи с тем, что при трогании поезда его сопротивление больше, чем при движении, рассчитанную по условиям движения на расчетном подъеме массу состава нужно проверить на трогание с места на станции по следующей формуле:

m_стр=(F_ктр / w_тр*g)=46635 т, (11)

где F_ктр - сила тяги электровоза при трогании с места, Н

w_тр - удельное сопротивление состава при трогании, Н/кН, которое определяется по формуле:

, Н/кН,

где w^р_тр - удельное сопротивление при трогании с места

состава на роликовых подшипниках, Н/кН;

w^с_тр - удельное сопротивление при трогании с

места состава на подшипниках скольжения, Н/кН.

Удельное сопротивление состава на роликовых подшипниках при трогании с места

, Н/кН,

где q₀ - нагрузка на ось вагона.

W^р_тр4 Н/кН

W^р_тр8 Н/кН

Удельное сопротивление состава на подшипниках скольжения при трогании с места:

Н/кН.

W^с_тр4 Н/кН.

Длину поезда c запасом определяют по следующей формуле:

l_п = l_э + l_с + 10, м, (12)

l_п = 33 + 967+ 10 = 1010 м,

где l_э - длина электровоза, м; l_с - длина состава, м:

l_с = l_в4(n_р4 + n_с4) + l_в8 n₈,

где l_в4 и l_в8 - длина 4-х и 8-ми осных вагонов, м (см. задание);

n_р4, n_с4 и n₈ - количество 4-х и 8-ми осных вагонов в составе:

; ;

; ;

; =4

3. Расчет удельных ускоряющих и замедляющих сил

3.1 Расчет удельных сил основного сопротивления движению состава и удельных ускоряющих сил в режиме тяги

Основное удельное сопротивление движению поезда при работе электровоза под током определяют по следующей формуле:

, Н/кН, (13)

где т = т_э + т_с, т - масса поезда.

Удельные силы тяги определяют делением силы тяги электровоза на вес поезда для тех же скоростей, что и w₀:

. (14)

Удельные ускоряющие силы при каждой скорости движения вычисляют как разность между удельными силами тяги и удельными силами сопротивления движению

f_у = f_к - w₀. (15)

Результаты расчета по формулам (13) - (15) ускоряющих сил сводим в таблицу 9.

Таблица 9 - Расчет удельных ускоряющих сил поезда

v, км/ч	w''0,Н/кН	w'0,Н/кН	w0,Н/кН	Fк, Н	fк, Н/кН	fу, Н/кН
0	0,95	1,9	0,99	706,32	15,43	14,44
10	1,01	2,03	1,05	609	13,31	12,26
20	1,11	2,22	1,16	571,92	12,5	11,34
30	1,24	2,47	1,29	548,18	11,98	10,69
40	1,39	2,78	1,45	529,35	11,57	10,12
41,5	1,42	2,83	1,48	525	11,47	9,99
47,5	1,53	3,05	1,6	512	11,19	9,59
60	1,79	3,58	1,87	497,96	10,88	9,01
70	2,03	4,07	2,12	210	4,59	2,47
80	2,29	4,62	2,39	153	3,34	0,95
90	2,59	5,23	2,7	120	2,62	-0,08
100	2,92	5,9	3,05	100	2,19	-0,86

3.2 Расчет удельных замедляющих сил в режимах выбега и торможения

Основное удельное сопротивление электровоза при движении без тока (в режиме выбега или механического торможения) вычисляют по формуле:

w_x = 2,4 + 0,011v + 0,00035v². (16)

Удельные замедляющие силы в режиме выбега определяют по следующей формуле:

. (17)

Результаты расчетов сводим в таблицу 10.

Таблица 10 - Удельные замедляющие силы при выбеге и служебном торможении

v, км/ч	wx,Н/кН	w''0,Н/кН	w0x,Н/кН	цк	0,5bт, Н/кН	fзс, Н/кН
0	2,4	0,95	2,34	0,27	44,55	46,89
10	2,545	1,01	2,48	0,198	32,67	35,15
20	2,76	1,11	2,69	0,162	26,73	29,42
30	3,045	1,24	2,97	0,14	23,1	26,07
40	3,4	1,39	3,31	0,126	20,79	24,1
41,5	3,459	1,42	3,37	0,124	20,46	23,83
47,5	3,712	1,53	3,62	0,118	19,47	23,09
60	4,32	1,79	4,21	0,108	17,82	22,03
70	4,885	2,03	4,76	0,102	16,83	21,59
80	5,52	2,29	5,38	0,097	16,01	21,39
90	6,225	2,59	6,07	0,093	15,35	21,42
100	7	2,92	6,83	0,09	14,85	21,68

Удельную тормозную силу при экстренном торможении вычисляют как произведение расчетного тормозного коэффициента х_р на расчетный коэффициент трения ц_кр

b_т = 1000 х_р ц_к. (18)

Расчетный тормозной коэффициент равен отношению суммы расчетных нажатий колодок на колесо к весу поезда. Минимальное значение расчетного тормозного коэффициента для грузовых поездов принимают равным 0,33. Расчетный коэффициент трения стандартной чугунной тормозной колодки о колесо определяем по формуле

. (19)

При торможении перед остановкой или местом снижения скорости используют служебное торможение, при котором для расчетов берут половину удельной тормозной силы при экстренном торможении: 0,5b_т.

Замедляющую силу при служебном торможении определяют для тех же скоростей движения, что и удельную силу при выбеге f_з по следующей формуле:

f_зс = 0,5b_т + w_0x. (20)

Результаты расчетов по формулам (18) - (20) удельных замедляющих сил при служебном торможении сводят в табл. 10.

4. Построение кривых движения

4.1 Построение кривых скорости в функции пути

После расчетов удельных ускоряющих и замедляющих сил можно приступать к решению (интегрированию) уравнения движения поезда. В наиболее простой форме это уравнение имеет вид:

dv/dt = о f_у,

где dv/dt - ускорение движения поезда, км/ч; о - ускорение движения поезда при действии удельной ускоряющей силы в 1 Н/кН с учетом инерции вращающихся частей, которое для грузовых и пассажирских поездов принимается равным 120 (км/ч)/(Н/кН); f_у - удельная ускоряющая (или замедляющая) сила, Н/кН.

4.2 Построение кривых времени в функции пути

Кривые t(S) строят на том же графике, где были построены кривые v(S). При графическом интегрировании уравнения движения поезда должно быть выдержано следующее равенство:

.

Техническую скорость поезда на заданном участке определяют по следующей формуле:

,

где S - общая протяженность заданного участка пути; Т - суммарное время хода поезда на этом участке.

Результаты сравнения времен хода и технических скоростей сводят в таблицу 11

Таблица 11 - Сравнение времен хода и технических скоростей

Участок	S, км	Т, мин	vтех, км/ч
		без ост.	с ост.	разница	без ост.	с ост.	разница
АБ	10,05	13	14,7	1,7	46,2	41	5,3
БВ	5,2	4,1	5,6	1,5	60	55	5
АВ	15,25	17,1	20,3	3,2	53,5	45,1	8,4

5. Решение тормозной задачи

Требуется определить максимальную длину тормозного пути при конструкционной скорости электровоза.

Аналитическим методом тормозная задача решается следующим образом. Длина тормозного пути определяется по формуле:

м,

S_т= 935,66 м.

где S_п - путь подготовки тормозов к действию, м; S_д - действительный тормозной путь, м.

м.

S_д1= 170,28 м,

S_д2= 151,57 м,

S_д3= 131,962 м,

S_д4= 111,9579 м,

S_д5= 92,01605 м,

УS_д= 657,7847 м.

В этом случае величина S_д рассчитывается поинтервально (интервал ДV?10 км/ч), а затем результаты расчетов суммируются, и общая длина тормозного пути S_т сопоставляется с допустимой (1000 м, 1200 м и т.д.).

Путь подготовки тормозов к действию определяется по формуле:

м,

S_п=277,87 м.

где V_н - скорость в начале торможения, км/ч; t_п - время подготовки тормозов к действию, которое определяется по одной из формул:

- грузовые составы длиной до 200 осей

- грузовые составы длиной от 200 до 300 осей

- грузовые составы длиной более 300 осей

Количество осей определим по формуле: n=n_p4*4+n_c4*4+n₈*8=248, следовательно t_п= 9,9955.

6. Построение кривых тока

Кривые тока строятся в произвольном масштабе, причем строятся две кривые:

- кривая активного тока электровоза - I_dа

для определения расхода электроэнергии за поездку

- кривая тока тягового электродвигателя - I_d

для определения температуры нагревания его обмоток.

Значения активного тока электровоза используют в тяговых расчетах для определения расхода электроэнергии.

Активный ток электровоза рассчитывают по формуле:

где I_э - полный ток, потребляемый электровозом; л_э - коэффициент мощности электровоза.

Полный ток электровоза:

где I_в = 8I_д - выпрямленный ток, равный сумме токов ТЭД, А; k_эф = 0,97 - коэффициент эффективности переменного тока.

Коэффициент трансформации находят по формулам:

где U_с=25000 В напряжение на токоприемнике электровоза; б - коэффициент уменьшения выпрямленного номинального напряжения соответственно для 5, 9, 13, 17 и 33 позиций контроллера машиниста принимают б = 0,2 0,3; 0,4; 0,5 и 1; U_вон = 1100 В-напряжение холостого хода преобразовательной установки.

Коэффициент мощности электровоза

где R_эк? - эквивалентное сопротивление цепи выпрямленной установки на ходовой ступени регулирования напряжения, приведенное к одному ТЭД, Ом; R_об - активное сопротивление трансформатора, приведенное ко вторичной обмотке сглаживающего реактора, Ом. Значение R_эк? и R_об приведены в таблице 12.

Таблица 12 - Величины сопротивлений трансформатора

Коэффициент уменьшения номинального напряжения, б	Эквивалентное сопротивление Rэк?, Ом	Активное сопротивление трансформатора Rоб, Ом
0,2 (5 позиция)	0,08 - 0,01	0,030 - 0,013
0,3 (9 позиция)	0,09 - 0,13	0,020 - 0,018
0,4 (13 позиция)	0,12 - 0,17	0,016 - 0,023
0,5 (17 позиция)	0,15 - 0,21	0,015 - 0,050
1,0 (33 позиция)	0,35 - 0,43	0,030 - 0,01

Результаты расчета величин I_dа и л для каждого значения скорости V заносим в таблицу13. При этом ток двигателя I_д для приведенных в табл. 14 значений V определяется из электромеханической характеристики ТЭД НБ-418К6 (приложение 1): v = 0 км/ч из 5 позиции; v = 10 км/ч из 9 позиции; v = 20 км/ч из 13 позиции; v с 30 км/ч до v точки С из позиции 17 и с v точки С до v = 100 км/ч из 33 позиции ОП1.

Таблица 13 - Значения активного тока электровоза

V, км/ч	Iд, А	Iв, А	Iэ, А	л	Ida
0	1300	10400	246,59	0,875	215,78
10	900	7200	170,72	0,877	149,67
20	800	6400	151,75	0,860	130,45
30	780	6240	147,95	0,841	124,43
40	500	4000	94,84	0,873	82,79
50	330	2640	62,60	0,892	55,86
54	300	2400	56,91	0,896	50,97
60	780	6240	147,95	0,719	106,38
70	590	4720	111,91	0,770	86,22
80	420	3360	79,67	0,816	65,04
90	320	2560	60,70	0,843	51,20
100	250	2000	47,42	0,862	40,89

По данным таблицы 13 строим токовые характеристики I_д (v) и I_dа (v), а затем на приведенном профиле пути по кривым v(S) строим кривые тока двигателя и активного тока электровоза I_д (S) и I_dа (S).

Рисунок 4 а - токовые характеристики I_д (v)



Рисунок 4 б - токовые характеристики I_dа (v)

7. Определение расхода электрической энергии за поездку

На основании построенной кривой активного тока электровоза и кривой времени определяется расход энергии на тягу поезда по формуле

,

где U_c - напряжение в контактной сети, В; I_da - среднее значение активного тока в рассматриваемом интервале, А; ?t - продолжительность рассматриваемого интервала, мин.

За интервалы принимают прямолинейные отрезки на кривых v(S). При этом среднее значение активного тока электровоза I_da на рассматриваемом интервале равно полусумме токов I_daн и I_daк в начале и конце этого интервала. Результаты расчетов расхода электроэнергии на тягу поездов для каждого интервала заносим в таблицу 14.

Таблица 14 - Расчет расхода электроэнергии на тягу

№ п/п	Idн, А	Idк, А	Id, А	?t, мин	ДАт, кВтч
0 - 1	1300	600	950	1,7	672
1 - 2	0	561	280,5	1,5	198

Расход электроэнергии за поездку

А_п = А_т + А_сн = А_т + б_сн Т,

где А_сн = б_сн Т - расход электроэнергии на собственные нужды; б_сн - среднее потребление энергии вспомогательными цепями электровоза за 1 мин (см. задание); Т - время хода поезда с остановкой и без остановки.

Расход электроэнергии на собственные нужды при движении без остановки:

А_сн = 6,7*17,1=114,57 кВтч

Расход электроэнергии на собственные нужды при движении с остановкой:

А_сн = 6,7*20,3=136,01 кВтч

Расход электроэнергии за поездку без остановки:

А_п = 672+198+114,57=984,57 кВтч

Расход электроэнергии за поездку с остановкой:

А_п = 672+198+136,01=1006,01 кВтч

Удельный расход электроэнергии

,,

где L - общая длина участка, км.

С остановкой:

,,

Без остановки:

,,

8. Определение температуры нагревания обмоток ТЭД

Мощность тягового электродвигателя электровоза ограничивается температурой нагревания его обмоток. Наиболее уязвимым узлом тягового электродвигателя является его якорь. Предельно допустимая температура нагревания ограничивается согласно ГОСТ классом изоляции (B, F, H). Для двигателя НБ - 418 К6 она равна

- для якорей 145° С

- для полюсов 150° С.

Температура нагревания определяется из выражения

t_н = ф + t_нв,

На участке АБ - 118,64° С

На участке АВ - 119,83° С

где ф - расчетная температура превышения температуры лимитирующих обмоток над температурой наружного воздуха; t_нв - температура наружного воздуха.

Расчетная температура ф определяется по формуле

.

При выключенном токе происходит остывание обмоток:

,

где ф₀ - начальная температура перегрева, принимать не ниже 15° С; ф_? - установившаяся температура перегрева при I_дср; ?t - рассматриваемый промежуток времени; Т - тепловая постоянная времени, мин.

Температура наружного воздуха определяется по данным метеостанции как средняя многолетняя (не менее 5 лет) по замерам в июне, июле и августе в 7, 13, 19 ч.

.

В курсовом проекте принимать не ниже 25° С.

Примечание. В расчетах для повышения точности результатов принимать .

Все результаты расчетов по нагреванию удобно производить в табличной форме.

Таблица 15 - Расчет температуры нагревания обмоток ТЭД

№ п/п	I'дн А	Iдк А	Iдср А	?t мин	ф?	Т мин			ф0			ф
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0-1	1300	600	950	1,7	150	13	0,131	19,62	90	0,869	78,2308	97,85
1-2	0	561	281	1,5	130	4,1	0,366	47,56	65	0,634	41,2195	88,78

Заключение

Масса состава будет равна 4665 тонны.

Максимальный тормозной путь при конструкционной скорости электровоза - 935,66 м.

Время хода по графику составило: без остановки - 17,1 мин. при скорости 46,2 км/ч и с остановкой - 20,03 мин. при скорости 60 км/ч.

Общий расход электроэнергии составил: без остановки - 984,57 кВтч и с остановкой - 1006,01 кВтч.

Удельный расход электроэнергии составил: без остановки - 13,84 кВтч и с остановкой - 14,14 кВтч.

Предельную температура нагревания электрических машин составила на участке АБ - 97,85° С, а на участке АВ - 88,78° С.

Использованная литература

1. Правила тяговых расчетов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985. 287 с.

2. Теория электрической тяги. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. - М.: Транспорт, 1995. 294 с.

3. Основы тяги поездов. Осипов С.И., Осипов С.С. - М.: УМК МПС, 2000. 592 с.

Размещено на Allbest.ru

...