Электрический железнодорожный транспорт

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кафедра «Электрическая тяга»

КУРСОВАЯ РАБОТА

предмет: «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ»

Выполнил:

Майоров К.

МОСКВА 2013 г.

Исходные данные

1. Номинальная мощность на валу тягового двигателя Р_дн = 758 кВт,

2. Руководящий подъём i_р = 11‰,

3. Номинальная скорость движения электровоза V_н = 47,7 км/ч,

4. Номинальное напряжение ТЭД U_дн = 1500 В,

5. Номинальный КПД ТЭД з_д = 0,94,

6. Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия з_F = 0,95,

7. Напряжение в контактной сети постоянного тока U_С = 3000 В;

8. Коэффициенты ступеней регулирования возбуждения ТЭД в₁ = 0,62 и в₂ = 0,4

Расчетная часть

Вводный раздел.

Соотношение между С_F и С_v:

pЧNЧ2мЧaЧ60ЧD_k

С_F/С_v = 3,6, т.е. С_F = 3,6ЧС_v

aЧ2рЧD_kЧ5,3ЧpЧNЧм

Выражение для F_кд через С_v:

F_кд = С_FЧФЧIЧз_F = 3,6ЧС_VЧФЧIЧз_F

1. Подготовка исходных характеристик.

1.1. Расчёт номинального тока ТЭД:

I_H = P_днЧ10³/(U_днЧз_д) = 758Ч10³/(1500Ч0,94) = 538 А

1.2. Расчёт шести значений токов якоря, соответствующих 0,25; 0,5; 0,75; 1,25; 1,5 и 1,75 номинального тока.

I = 0,25Ч538 = 135 А, результаты остальных расчётов сводим в табл. 1.

1.3. Расчёт удельной ЭДС для семи значений токов якоря.

С_VФ = 35,5Ч(1 - e^-Iв/260) = 35,5Ч(1 - е^-135/260) = 14,4 В/км/ч,

результаты остальных расчётов сводим в табл. 1.

1.4. Расчёт силы тяги ТЭД для принятых значений токов.

F_кд = 3,6ЧС_VФЧIЧз_FЧ10^-3 = 3,6Ч14,4Ч135Ч0,95Ч10^-3 = 6,65 кН,

Результаты остальных расчётов сводим в табл. 1.

Таблица 1.

2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока.

2.1. Схема силовой цепи электровоза постоянного тока.

2.2. Расчёт сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов.

2.2.1. Расчёт сопротивлений секций реостата:

r_д = 0,12 Ом - сопротивление обмоток ТЭД.

R_тр = U_c/I_тр - 4Чr_д = 3000/538 - 4Ч0,12 = 5,1 Ом - сопротивление при трогании.

Сопротивление секций реостата:

R_а = 0,18ЧR_тр = 0,18Ч5,1 = 0,92 Ом;

R_б = 0,17ЧR_тр = 0,17Ч5,1 = 0,87 Ом;

R_в = 0,15ЧR_тр = 0,15Ч5,1 = 0,76 Ом.

2.2.2. Расчёт сопротивлений шунтирующих резисторов.

R_ш2 = 2r_вЧв₂/(1 - в₂) = 2Ч0,036Ч0,4/(1 - 0,4) = 0,048 Ом,

R_ш1 + R_ш2 = 2r_вЧв₁/(1 - в₁) = 2Ч0,036Ч0,62/(1 - 0,62) = 0,117 Ом,

R_ш1 = 0,117 - 0,048 = 0,069 Ом,

r_в = 0,3Чr_д = 0,3Ч0,12 = 0,036 Ом.

3. Скоростные и электротяговые характеристики электровоза постоянного тока.

3.1. Расчёт и построение скоростных и электротяговых характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании на последовательном и параллельном соединениях ТЭД (позиции 1 - 11).

3.1.1. Расчётные формулы и расчёт R'_n + r_д

На 1-ой позиции:

R'_n + r_д = R₁/m + r_д = 5,1/4 + 0,12 = 1,395 Ом,

результаты остальных расчётов сводим в табл. 2.

3.1.2. Для каждого значения сопротивления силовой цепи (позиции регулирования) рассчитываем скорости движения, соответствующие токам, приведенным в первой строке табл. 2. Результаты расчётов сводим в табл. 2.

Для сокращения времени воспользуемся программой расчёта, приведенной в Приложении.

Таблица 2. Расчёт скоростных характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании.

3.2. Расчёт и построение скоростных и тяговых характеристик при регулировании возбуждения (позиции 12 и 13).

3.2.1. Расчётные формулы и расчёт одного значения для позиций регулирования возбуждения.

При в₁ = 0,62:

I_B1 = в₁ЧI = 0,62Ч269 = 167 A;

определяем С_VФ = 16,9 В/км/ч.

F_кд = 3,6ЧС_VФЧIЧз_FЧ10^-3 = 3,6Ч16,9Ч269Ч0,95Ч10^-3 = 15,55 кН,

F_к = F_кдЧN_д = 15,55Ч8 = 124,4 кН,

V = (U'_C - IЧr_д)/С_VФ = (1500 - 269Ч0,12)/16,9 = 86,8 км/ч

При в₂ = 0,4:

I_B2 = в₂ЧI = 0,4Ч269 = 108 A; по рис. 1 определяем С_VФ = 11,8 В/км/ч.

F_кд = 3,6ЧС_VФЧIЧз_FЧ10^-3 = 3,6Ч11,8Ч269Ч0,95Ч10^-3 = 10,85 кН,

F_к = F_кдЧN_д = 10,85Ч8 = 86,8 кН,

V = (U'_C - IЧr_д)/С_VФ = (1500 - 269Ч0,12)/11,8 = 124,4 км/ч

Таблица 3. Расчёт координат точек тяговых характеристик электровоза при регулировании возбуждения ТЭД.

3.2.2. Заполняем расчётную табл. 3.

3.3. Построение пусковой диаграммы электровоза постоянного тока.

3.3.1. Показываем на графике ток переключения I_п, средний пусковой ток I_ср1 для последовательного соединения и средний пусковой ток I_ср2 для параллельного соединения.

Графически определяем скорости, соответствующие средним токам для всех безреостатных скоростных характеристик.

3.3.2. Графически определим значения силы тяги, соответствующие средним токам для полного и ослабленного возбуждений.

Полученные значения сводим в табл. 4.

Таблица 4.

4. Расчёт массы поезда.

4.1. На основании результатов расчётов в разделе 3 определяем расчётное значение силы тяги F_кр = 604 кН и соответствующую ей расчётную скорость V_р = 43,3 км/ч.

4.2. Расчёт основного удельного сопротивления движению при расчётной скорости.

w_op = 1,08 + 0,01ЧV_p + 1,52Ч10^-4ЧV²_p = 1,08 + 0,01Ч43,3+1,52Ч10^-4Ч43,3² =1,798 Н/кН

4.3. Расчёт массы поезда:

М = (w_op + i)Ч9,81Ч10^-3 (1,798 + 11)Ч9,81Ч10^-3 = 4811 т

Полученное значение округляем до 4800 т.

5. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне поезда.

5.1. Расчёт времени и пути разгона поезда расчётной массы на прямом горизонтальном участке пути.

5.1.1. Рассчитаем и построим характеристику основного сопротивления движению для скоростей 0, 25, 50, 75 и 100 км/ч.

При V = 0 км/ч:

w_o = 1,08 + 0,01ЧV + 1,52Ч10^-4ЧV² = 1,08 + 0,01Ч0 + 1,52Ч10^-4Ч0² = 1,08 Н/кН;

W_o = w_oЧMЧ9,81Ч10^-3 = 1,08Ч4800Ч9,81Ч10^-3 = 50,9 кН,

Результаты расчётов сводим в табл. 5

Таблица 5.

5.1.3. Графически определяем конечную скорость разгона поезда V_к = 95,0 км/ч.

5.1.4. Заполняем таблицу расчёта времени и пути разгона поезда (табл. 6).

Дt = MЧДV/3.6/(F_кср - W_0ср) = 4800Ч10/3,6/481,6 = 27,7 с;

Дs = V_cpЧДt/3.6 = 5Ч27,7/3,6 = 38 м;

Результаты остальных расчётов сводим в табл. 6.

5.1.5. Выводы:

1). При увеличении пусковой силы тяги время разгона уменьшается и наоборот, при уменьшении пусковой силы тяги время разгона увеличивается.

2). На подъёме время разгона увеличивается, на спуске - уменьшается.

5.2. Управление электровозом при разгоне поезда.

5.2.1. Определим графически по рис. 3 максимально возможный ток переключения.

I_пmax = 520 А, так как при переходе с 10 на 11 позицию бросок тока достигает максимально допустимого значения I_max = 942 А.

электровоз ток поезд сопротивление

Таблица 6. Расчёт времени и пути разгона поезда.

Литература

1. Электрические железные дороги. Под ред. А.В. Плакса, В.Н. Пупынина - М.: Транспорт, 1993;

2. Правила тяговых расчётов для поездной работы. - М.: Транспорт, 1985.

Размещено на Allbest.ru