Расчет тягового двигателя

Расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного или переменного тока и их анализ. Электромеханические характеристики тягового двигателя. Расчет тяговых характеристик при различных способах регулирования режима работы двигателя.

Рубрика Транспорт
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 10.11.2014
Размер файла 2,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Омский государственный университет путей сообщения

ОмГУПС

Электрические железные дороги

Контрольная работа

Вариант 12

Омск

Содержание

Введение

1. Расчет электромеханических характеристик на валу ТД

2. Расчет электромеханических характеристик ТД на ободе колеса

3. Расчет тяговых характеристик при различных способах регулирования режима работы ТД

4. Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению

5. Анализ тяговых свойств электровоза

ВВЕДЕНИЕ

Тяговые свойства электровоза оцениваются его тяговыми характеристиками - зависимостями силы тяги от скорости движения FK (V), количество которых определяется комбинацией возможных способов регулирования режимов работы тяговых электродвигателей (ТД). Форма тяговой характеристики определяется видом электромеханических характеристик ТД на валу и на ободе колеса, который, в свою очередь, зависит от типа возбуждения, то есть от способа создания магнитного потока.

Целью курсовой работы являются расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного или переменного тока и их анализ. В процессе выполнения первой ее части студент закрепляет знания о принципах регулирования скорости, движения электрического подвижного состава (ЭПС), полученные при изучении дисциплины «Электрические железные дороги» в 1-м семестре, уясняет органическую связь электромеханических характеристик с тяговыми, осмысливает ограничения области тяговых характеристик условиями сцепления колес с рельсами, а также конструктивной скоростью электровоза.

Во второй части работы студент должен выполнить анализ тяговых характеристик электровоза, оценить его тяговые возможности, научиться использовать тяговые характеристики для определения установившихся скоростей движения поездов различной массы на разных элементах профиля пути.

Для расчета используем исходные данные выбранные в соответствии с номером варианта :

род тока электровоза - переменный

тип тягового двигателя - НБ-412К

количество осей электровоза No = 6

масса, приходящаяся на одну ось электровоза mл.о = 22 т;

диаметр бандажа Dб = 1,25 м;

передаточное число зубчатой передачи м =3,905

коэффициенты регулирования возбуждения в1 = 0,71 и в2 =0,54 ;

расчетный подъем участка iр=8 ‰.

Технические характеристики двигателя НБ-412К :

Номинальная мощность на валу Рн = 755 кВт;

Номинальное напряжение Uн = 1600 В;

КПД = 0,934

Сопротивление всех обмоток Rд = 0,122 Ом;

Число пар полюсов ТД р = 3

Число пар параллельных ветвей обмотки якоря а = 3

Число активных проводников обмотки якоря N = 1050

1. Расчет электромеханических характеристик на валу ТД

Определим номинальный ток ТД

(1.1)

где Рн - номинальная мощность ТД, кВт;

зд.н - коэффициент полезного действия (КПД) ТД в номинальном режиме.

А;

Постоянные коэффициенты ТД Сn и См по находят по формулам:

(1.2)

где р - числа пар полюсов двигателя

а - число пар параллельных ветвей

N - число активных проводников обмотки якоря

(1.3)

Зададимся рядом значений тока Iд в пределах 100 ... 800 А через 100 А - для ТД НБ-412К и занесем значения токов в табл. 1.1 в числе которых должна быть величина Iд.н

Для каждого значения тока по магнитной характеристике соответствующего ТД найдем величины магнитного потока Ф и занесем их в табл. 1.1.

По формулам (1.1) и (1.2) рассчитать частоту вращения и вращающий момент при Uд.н и НВ (Iв = Iя) для всех принятых значений тока, в числе которых должна быть его номинальная величина Iд.н.

(1.4)

где n - частота вращения якоря, об/мин;

Iя - ток, потребляемый двигателем, А;

Ф - магнитный поток, Вб;

(1.5)

где М - вращающий момент на валу, Нм;

- коэффициент, учитывающий потери момента в ТД, определить по формуле

(1.6)

Посчитаем вращающий момент на валу

Таблица 1.1 - Электромеханические характеристики тягового двигателя

Ток двигателя

Iд , А

Магнитный поток

Ф , Вб

Частота вращения якоря n, об/мин

Вращающий момент М, Нм

Скорость движения

V, км/ч

Касательная сила тяги

Fкд, кН

1

2

3

4

5

6

100

0,05

1814,6

811,27

5

43

200

0,069

1304,8

2239,11

17

137

300

0,083

1076,35

4040,13

31

250

400

0,093

953,12

6035,85

45

367

505,2

0,1

87,9

8197,07

52

418

600

0,107

815,38

10416,71

61

491

700

0,111

779,71

12607,14

76

614

800

0,115

746,53

14927,37

93

747

2. Расчет электромеханических характеристик ТД на ободе колеса

При наличии значений частоты вращения и вращающего момента, рассчитанных в разделе 1, определение величин V, км/ч и Fкд, кН удобнее производить по формулам:

(2.1)

где - Dк - диаметр движущего колеса по кругу катания, м;

м, - передаточное число зубчатой передачи;

(2.2)

где ззп - коэффициент, учитывающий потери в тяговой зубчатой передаче. В курсовой работе его величину можно принимать постоянной ззп = 0,98.

Определяем величины V и Fкд для тех же значений тока, что для n и М, результаты расчета заносим в столбцы 5 и 6 табл. 1.1.

CV и CF -постоянные, определяемые конструктивными параметрами ТД и колесно-моторного блока (КМБ);

(2.3)

(2.4)

где Dк - диаметр движущего колеса по кругу катания, м;

м, - передаточное число зубчатой передачи;

зF - коэффициент, учитывающий потери в КМБ, зF = 0,98.

Рассчитаем силу тяги электровоза:

а

Размещено на http://www.allbest.ru/

б

Рисунок 1.1 - Электромеханические характеристики ТД последовательного возбуждения

а - линия зависимости W = n(I)

б - линия зависимости Y = M(I)

3. Расчет тяговых характеристик при различных способах регулирования режима работы ТД

тяговый двигатель электровоз ток

Рис 3.1 Упрощенная принципиальная электрическая схема электровоза переменного тока с двухосной тележкой.

Определим напряжение холостого хода Uд0(10) по (3.1) и величину эквивалентного сопротивления Zэ(10) по (3.2) для 10-й позиции.

Uд0(10) = Uд.н. + 0,1Uд.н. = 1,1Uд.н. (3.1)

В;

(3.2)

Ом;

Рассчитаем величины Uд0(1) по формуле (3.4) и Zэ(1) пo формуле (3.5) для 1-й позиции.

Uд (1) = Iд.н. (Rд + Zэ(1)) (3.3)

В;

Uд0(1) = Iд.н.Zэ(1) + Uд(1) (3.4)

В

(3.5)

Ом;

Определим приращение напряжения ?U по (3.6), округлив до целых значений, и изменение эквивалентного сопротивления ?Zэ по (3.7).

(3.6)

где Nп=10 - количество позиции.

В;

(3.7)

Ом;

Последовательно вычитая величины ?U и ?Zэ соответственно из Uд0(10) и Zэ(10) для десятой позиции, найти значения Uд0(i) по (3.8) и Z(i)по (3.9) каждой позиции регулирования и занести их в табл. 3.3.

(3.8)

(3.9)

Принимая те же значения токов двигателя Iд, что и при расчете электромеханических характеристик (см. табл. 1.1), определим скорости движения по (3.10), силу тяги электровоза рассчитать по (3.11),используя величины Fкд из табл. 1.1, а результаты расчета занести в табл. 3.1.

(3.10)

Силу тяги электровоза рассчитываем по следующей формуле:

Fк =Nд Fкд, (3.11)

где Nд - количество ТД.

Таблица 3.1 - Скорость движения и сила тяги электровоза переменного тока по позициям.

Номер позиции i

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Напряжение Uд(i) , В

383

536

689

842

995

1148

1301

1454

1607

1760

Экриволентное сопротивление Zэ(i) ,Ом

0,127

0,148

0,169

0,19

0,211

0,232

0,253

0,274

0,295

0,316

Ток дви-гателя Iд , А

Магнии-тный поток Ф, Вб

Сила тяги

F, кН

Скорость движения V, км/ч

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

100

0,05

43

64

71

77

84

91

98

104

110

118

124

200

0,069

137

32

36

40

44

48

52

56

60

65

69

300

0,083

250

20

23

26

29

33

36

39

42

46

49

400

0,093

367

12

15

18

20

23

26

29

32

35

38

505.23

0,1

418

9

12

15

17

20

23

26

28

31

34

600

0,107

491

5

8

10

13

16

18

21

24

26

29

700

0,111

614

0

2

5

7

10

12

14

17

19

22

800

0,115

747

-5

-3

-1

1

4

6

8

10

13

15

Расчет тяговых характеристик электровоза при ослаблении возбуждения ТД

Рис 3.2 Схема ослабления возбуждения

На отечественных электровозах предусмотрены две, три или четыре ступени ОВ. В курсовой работе рассчитываем, две тяговые характеристики с коэффициентами регулирования возбуждения в1 и в2 для 10-й позиции на электровозах переменного тока.

Определение скорости и силы тяги электровоза переменного тока - по формулам (3.10), (2.5) и (3.11) для Uд0(10) при Zэ(10). Расчет производят для принятых ранее значений тока двигателя (тока якоря), магнитный поток Ф находят с помощью магнитной характеристики ТД по току возбуждения Iв при заданных величинах в:

Iв = вIя = вIд. (3.12)

Результаты расчетов сводят в табл. 3.2

Таблица 3.2 - Скорость и сила тяги при ОВ

Коэффициент в

в = 0,71

в = 0,54

Ток двигателя

Iд = Iя , А

Iв ,

А

Ф , Вб

V, км/ч

Fкд, кН

Fк, кН

Iв ,

А

Ф , Вб

V, км/ч

Fкд, кН

Fк, кН

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

100

71

0,028

178

4

30

120

0,021

237

3

22

200

142

0,051

86

14

108

240

0,041

107

11

87

300

213

0,065

59

26

207

360

0,054

71

21

172

400

284

0,076

43

40

323

480

0,065

53

34

276

505,2

358,7

0,079

38

46

370

528

0,068

48

40

318

600

426

0,082

32

55

305436

600

0,073

39

48

388

700

497

0,087

24

69

556

720

0,079

29

63

504

800

568

0,091

16

85

678

840

0,083

17

77

618

4. Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению

Максимальная сила тяги, кН, которую может развивать электровоз, ограничивается условиями сцепления колес с рельсами:

Fк. сц = mлgш = Nоmлоgш, (4.1)

где Nо - количество осей электровоза;

mло - масса электровоза, приходящаяся на одну ось, т;

mл -масса локомотива, т;

g = 9,81 - ускорение силы тяжести (ускорение свободного падения), м/с2;

ш - коэффициент сцепления.

Расчетную величину коэффициента сцепления для переменного тока

определяют по эмпирической формуле

(4.2)

Результаты, расчетов сводят в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Сила тяги по сцеплению

Скорость V , км/ч

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

Коэффициент сцепления

0,36

0,33

0,31

0,29

0,28

0,27

0,26

0,25

0,24

0,23

Сила тяги электровоза Fк.сц , кН

466

427

401

375

362

349

336

323

311

297

5. Анализ тяговых свойств электровоза Определение расчетной массы состава

Расчетную массу состава определяют из условия равномерного движения по расчетному подъему участка при номинальном напряжении и нормальном возбуждении ТД с максимальной по сцеплению силой тяги. Расчетным называют наибольший по крутизне и протяженности подъем на участке. Для этих условий равенство (5.1) записывают в развернутом виде:

Fкр =W=[mлg(щo' + ip) + mвg(щo'' + ip)]10-3, (5.1)

где Fкр - расчетная сила тяги, кН;

mл - масса электровоза, т;

g- ускорение свободного падения, м/с2;

щo' -удельное основное сопротивление движению электровоза, Н/кН;

ip - расчетный подъем, ‰;

mв - масса вагонов, т;

щo'' - удельное основное сопротивление движению вагонов, Н/кН.

Расчетная сила тяги определяется точкой пересечения тяговой характеристики при Uдн и НВ с кривой ограничения по сцеплению Fксц(V) (точка А на рис. 5.1). Абсцисса точки А является расчетной скоростью Vр,

(5.2)

Величины удельных сопротивлений рассчитываем по эмпирическим формулам при скорости Vр:

для электровозов всех серий

щo' = 1,9 + 0,01V + 0,0003V2; (5.3)

для грузовых четырехосных вагонов на роликовых подшипниках

(5.4)

Здесь mво - масса, приходящаяся на одну ось вагона, т (в контрольной работе принимать mво = 22 т).

Определение установившихся скоростей движения

В курсовой работе определяем установившиеся скорости движения для поезда расчетной массы при работе на ходовых позициях: для электровозов переменного тока условно принимаем ходовыми 5-, 8- и 10-ю позиции при НВ и ОВ.

Для определения указанных скоростей следует рассчитать зависимость W(V) по (5.2).

Принимая скорость V = 0 ... 100 км/ч с интервалом ?V =10 км/ч, рассчитывают щo' и щo" по (5.3) и (5.4), полное основное сопротивление движению поезда W0 расчетной массы и дополнительное от подъема Wi, кН

W0 = (mлщo' + mвщo'')g10-3 ; (5.5)

Wi = (mл + mв)g i10-3, (5.5)

где i - величина подъема, которую можно выбрать произвольно при выполнении условия: 0 < i < ip, ‰. . Результаты расчета сводят в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Сопротивление движению поезда

V , км/ч

щo' , Н/кН

щo" , Н/кН

W0 , кН

Wi , кН

W , кН

1

2

3

4

5

6

10

2,03

0,193182

12

314

326

20

2,22

0,272727

15

314

330

30

2,47

0,375

20

314

335

40

2,78

0,5

26

314

341

50

3,15

0,647727

33

314

348

60

3,58

0,818182

41

314

356

70

4,07

1,011364

51

314

365

80

4,62

1,227273

61

314

376

90

5,23

1,465909

72

314

387

100

5,9

1,727273

85

314

399

т

На основании проведенных расчетов можно сделать некоторые выводы: Электровоз может двигаться со скоростью до 125 км/ч на участках пути не круче 8 промилей. Максимальная масса поезда 6132 т.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Построение электротяговых характеристик электровоза. Расчет ограничивающих линий на тяговых и скоростных характеристиках, ограничения по сцеплению, массы состава. Нанесение ограничивающих линий на скоростные характеристики. Определение токов двигателя.

    контрольная работа [49,6 K], добавлен 14.03.2009

  • Электромеханические характеристики колесно-моторного блока. Расчет и построение тяговых характеристик электровоза, их ограничения. Подготовка профиля и плана пути для тяговых расчетов. Вес состава, его проверка. Расчет удельных сил, действующих на поезд.

    курсовая работа [151,4 K], добавлен 22.11.2016

  • Конструкция и принцип действия тягового двигателя. Технические данные двигателей ТЛ-2К1 и НБ-418К6 и их сравнительный анализ. Электрическая схема двигателя последовательного возбуждения с ее описанием и кривая намагничивания тягового двигателя Ф(Iя).

    лабораторная работа [976,3 K], добавлен 02.04.2011

  • Электрическая передача постоянного и переменного тока. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов. Построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений.

    курсовая работа [3,1 M], добавлен 05.04.2009

  • Преобразование механической энергии дизеля в переменный ток. Устройство синхронного тягового генератора. Основные технические данные тяговых генераторов и тяговых агрегатов отечественных тепловозов. Система автоматического регулирования возбуждения.

    реферат [1,0 M], добавлен 27.07.2013

  • Преимущества системы автоматического регулирования тягового привода автономного транспортного средства. Классификация автоматических систем на теплоэлектрическом подвижном составе: теплового двигателя, тягового генератора и тяговых электродвигателей.

    контрольная работа [548,4 K], добавлен 25.07.2013

  • Расчет сопротивления воды движению судна. Особенности выполнения проектировочного и проверочного расчетов движительного комплекса, принципы определения винтовых характеристик главного двигателя. Расчет и построение ходовых (тяговых) характеристик судна.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.