Для построения тягово-скоростной диаграммы необходимо определить располагаемый момент ТЭД, а также необходимо построить механическую характеристику.

Располагаемый момент определяется по формуле:

где Mном - номинальный момент ТЭД, Н·м;

щном, щ- номинальная и текущая угловая скорость соответственно, рад/с.

Однако допускается следующее:

Определим номинальный момент ТЭД по формуле:

Определяем сопротивление якорной цепи по формуле:

,

где

Примем сопротивление якорной цепи

.

Определим номинальный момент ТЭД:

В пределах угловой скорости от нуля до номинальной граница зоны располагаемых значений момента будет представлять собой вертикальную прямую из точки со значением предельного момента (момент тяги и тормозной момент).

Располагаемый момент тяги будет равен:

Предельный тормозной момент будет меньше предельного момента тяги на величину суммарных потерь и приблизительно равен:

Для построения границы в диапазоне от номинальной до максимальной скорости воспользуемся формулой:

Подставляя в неё значения номинального момента, номинальной угловой скорости и значения текущих угловых скоростей в диапазоне от номинальной до максимальной. Результаты расчёта сведены в таблице 9.

Таблица 9- Значения располагаемых моментов в диапазоне угловых скоростей от номинальной до максимальной

Строим зону располагаемых значений момента ТЭД (рисунок 25) в диапазоне угловых скоростей от номинальной до максимальной.

Рисунок 25- Зона допустимых значений момента ТЭД

Проверка двигателя с учетом фактического значения его момента инерции

Проверим, влияет ли момент инерции выбранного двигателя на произведенные ранее расчеты. Определим приведенный момент инерции тягового привода:

электрический транспорт тяговый привод

Погрешность расчетов равна:

Т.к. погрешность менее 5%, то можно не производить пересчет параметров нагрузочной диаграммы.

Проверка выбранного двигателя по максимальной скорости

Для этого определим угловую скорость двигателя при максимальной скорости движения транспортного средства, она равна:

Угловую скорость двигателя при максимальной допустимой частоте вращения вала ТЭД определим по формуле:

где - максимальная частота вращения вала ТЭД.

Двигатель выбран правильно, так как выполняется условие:

6. Расчёт искусственных электромеханических и механических характеристик тягового привода

Естественной характеристикой называется такая характеристика двигателя, которая получается при отсутствии внешних резисторов в якорной цепи и номинальных значениях напряжения и магнитного потока двигателя.

Электромеханическая характеристика ТЭД представляет собой зависимость скорости электродвигателя от тока якоря .

Уравнение естественной электромеханической характеристики тягового электродвигателя имеет вид [2, стр. 49]:

где Uян - напряжение, подводимое к якорю, В;

Iя - ток якоря, А;

Цвн - магнитный поток двигателя, Вб;

с - конструктивная постоянная двигателя.

Механическая характеристика ТЭД представляет собой зависимость скорости электродвигателя от момента двигателя .

Уравнение естественной механической характеристики тягового электродвигателя имеет вид [2, стр. 50]:

где M -момент двигателя, Н·м.

Для получения искусственных характеристик двигателя независимого возбуждения с импульсным регулированием выделим две зоны регулирования угловой скорости:

- Диапазон изменения угловой скорости от нуля до номинальной.

Регулирование осуществляется изменением подводимого к якорю электродвигателя напряжения, при этом коэффициент изменения напряжения г будет находиться в диапазоне от 0,05 до 1.

- Диапазон изменения угловой скорости от номинальной до максимальной.

Регулирование осуществляется за счет изменения магнитного потока двигателя, при этом коэффициент изменения магнитного потока б будет находиться в диапазоне от 0,25 до 1.При этом в обоих случаях в диапазоне рассматриваемого коэффициента будем исследовать десять контрольных точек.

Искусственная характеристика при регулировании скорости изменением подводимого напряжения:

электромеханическая характеристика :

механическая характеристика :

.

Исходные данные для построения характеристик:

Ом; Н·м; А.

.

Т.к. характеристика двигателя независимого возбуждения линейна, то для её построения можно рассчитать две точки:

1т. При i(м) =0,

2т. При

Построение искусственных характеристик при регулировании скорости напряжением.

1т. При i(м) =0,

2т. При ,

Таблица 10 - Расчет искусственных характеристик при регулировании скорости напряжением

Построение искусственных характеристик при регулировании скорости потоком.

1т. При i(м) =0,

2т. При

Расчет этой характеристики произведем для следующих значений б:1;0,8;0,7;0,5;0,25;. Результаты расчета вносим в таблицу 11.

Таблица 11 - Расчет искусственных характеристик при регулировании скорости потоком

По данным таблиц 10 и 11 строим искусственные электромеханические и механические характеристики (рисунок 26 и рисунок 27).

Рисунок 26- Искусственные электромеханические характеристики ТЭД

Рисунок 27- Искусственные механические характеристики ТЭД

Построение тормозных характеристик

Для расчета характеристик при электродинамическом торможении определим значения добавочных сопротивлений.

Уравнение электромеханической характеристики:

Для расчета тормозной характеристики задаемся ;

;

Для обеспечения торможения с больших скоростей необходимо ослаблять поток возбуждения. При этом в фигуре зоны ограничения появляется для моментов участок гиперболической формы, ограничивающий предельный момент:

Рассчитаем щmax и сmax, при которых можно тормозить с максимальным током в цепи ТЭД и ослаблением потока возбуждения ц =0,5:

Рассчитаем щmax и сmax, при которых можно тормозить с максимальным током в цепи ТЭД и ослаблением потока возбуждения ц=0,25:

Таблица 12 - Данные для построения искусственной электромеханической тормозной характеристики

Искусственные электромеханические тормозные характеристики ТЭД показаны на рисунке 28.

Рисунок 28 - Искусственные электромеханические тормозные характеристики ТЭД

Уравнение механической характеристики:

Таблица 13 - Данные для построения искусственной механической тормозной характеристики

Искусственные механические тормозные характеристики ТЭД показаны на рисунке 29.

Рисунок 29 - Искусственные механические тормозные характеристики ТЭД

7. Расчёт основных энергетических показателей

Для определения удельных показателей потребления электроэнергии необходимо мощность ТЭД при движении на горизонтальном участке при различных режимах движения (разгон, выбег, торможение, дотягивание). Расчёт мощности будем производить по формуле:

Поскольку разгон и торможение происходят при постоянном ускорении/замедлении и при воздействии постоянного момента тяги/тормозного момента, то значение тока для разгона и торможения будет тоже постоянным и равным максимальному значению для данного этапа движения. Изменение (увеличение/уменьшение) угловой скорости вращения якоря ТЭД осуществляется путём изменения питающего напряжения. Поскольку требуемая мощность изменяется только при разгоне и торможении, то будем рассматривать десять контрольных точек каждого из этих этапов движения. Напряжение в этих точках будет равно:

Получим:

Изменяя величину г в полученной формуле, рассчитаем мощность для каждого этапа движения трамвая на горизонтальном участке. Результаты расчёта приведены в таблице 12.

Таблица 14- Результаты расчёта мощности

По данным таблицы 12 построим график изменения мощности (рисунок 30).

Рисунок 30 - График изменения мощности

Расход электроэнергии определяем как сумму площадей фигур, расположенных под графиком изменения мощности. Допуская, что фигуры стороны фигур абсолютно прямые. Будем рассматривать четыре фигуры:

- треугольник с высотой hр=52,25 и основанием bр=8,3 (разгон);

- прямоугольник с высотой hуст=52,25 и шириной bуст=44,8 (установившееся движение);

- треугольник с высотой hт=52,25 и основанием bт=5,7 (торможение);

- прямоугольник с высотой hд=2,6 и шириной bд=5 (дотягивание).

С учётом вышесказанного потребляемая мощность будет равна:

Удельный расход электроэнергии будет равен:

где S = 500 - путь горизонтального участка, м;

m = 31,6 - полная масса троллейбуса, т.

Результат расчёта является удовлетворительным, не смотря на величины расходуемой энергии, так как тяговым электродвигателем приводиться в движение транспортное средство большой массы и разгон происходит с большим ускорением.

8. Проектирование принципиальной схемы силовой цепи и функциональной схемы управления тяговым электроприводом

Рисунок 31 - Схема силовой цепи

M1, M2, M3, M4 - обмотка якоря тяговых двигателей;

L - обмотка возбуждения тягового двигателя;

SF1 - автоматический выключатель включения аккумуляторной батареи;

SF3 - автоматический выключатель служащий для защиты ТЭД;

С1 - молекулярный накопитель;

K1- линейный контактор, служащий для включения молекулярного накопителя;

K2- линейный контактор, служащий для включения силовой цепи;

K3, К4- линейные контакторы, служащие для ослабления поля обмотки возбуждения;

R1- токоограничивающий резистор, служащий для первоначальной зарядки молекулярного накопителя;

R2, R3 - реостаты, служащие для ослабления поля обмотки возбуждения;

Rт - тормозной реостат;

VT1- VT4 - транзисторы хода;

VT5 - транзистор торможения;

VD1 - обратный диод зарядки молекулярного накопителя;

VD2, VD3, VD8, VD9, VD10- обратные диоды транзисторов VT1- VT5 соответственно;

VD4 - VD7-диодный мост питания обмотки возбуждения ТЭД;

VD11 - обратный диод тормозного реостата;

ЭБУ - электронный блок управления ТрИСУ ТЭП.

Заключение

В данной работе был подобран тяговый электродвигатель ДК-259 Г-3, для установки его на трамвай типа РВЗ. Установка этого ТЭД обусловлена потребной мощностью для движения по заданному маршруту с заданным профилем дороги.

Спроектирована принципиальная схема силовой цепи и функциональная схема управления ТЭД. Реализация функциональной схемы управления осуществляется с использованием транзисторной схемы управления, что упрощает функциональную схему и сводит к минимуму количество используемых электрических элементов, а следовательно к повышению надёжности и к уменьшению веса. ТЭД проверен по тягово-тормозной диаграмме, которая свидетельствует о том, что двигатель имеет запас по моменту и может эксплуатироваться в более суровых условиях движения транспортного средства без выхода из строя или перегрева. Предусмотрен режим рекуперации электрической энергии, что способствует уменьшения затрат электроэнергии при движении транспортного средства.

Преимущества полученного транспортного средства следующие: экономная эксплуатация, экологическая чистота, хорошие ходовые характеристики, сохранение и повторное использование энергии. Благодаря этому транспортное (трамвай) средство рекомендуется использовать для движения в городских условиях.

Список литературы

1. Справочник по электрическим машинам. Под редакцией И.П. Копылова. М., Энергоатомиздат, 1988 г. Т.2.

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. «Общий курс электропривода», М., Энергоиздат, 1981 г.

3. Конспект лекций по дисциплине «Тяговый электропривод».

Размещено на Allbest.ru