Электрический железнодорожный транспорт

Расчет номинального тока тягового электродвигателя, сопротивления секций реостата и шунтирующих резисторов. Скоростные и электротяговые характеристики электровоза постоянного тока. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне поезда.

Рубрика Транспорт
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 01.03.2014
Размер файла 22,2 K

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/

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 Рдн = 758 кВт,

2. Руководящий подъём iр = 11‰,

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

4. Номинальное напряжение ТЭД Uдн = 1500 В,

5. Номинальный КПД ТЭД зд = 0,94,

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

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

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

Расчетная часть

Вводный раздел.

Соотношение между СF и Сv:

pЧNЧ2мЧaЧ60ЧDk

СFv = 3,6, т.е. СF = 3,6ЧСv

aЧ2рЧDkЧ5,3ЧpЧNЧм

Выражение для Fкд через Сv:

Fкд = СFЧФЧIЧзF = 3,6ЧСVЧФЧIЧзF

1. Подготовка исходных характеристик.

1.1. Расчёт номинального тока ТЭД:

IH = PднЧ103/(UднЧзд) = 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.

СVФ = 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.

Fкд = 3,6ЧСVФЧIЧзFЧ10-3 = 3,6Ч14,4Ч135Ч0,95Ч10-3 = 6,65 кН,

Результаты остальных расчётов сводим в табл. 1.

Таблица 1.

Ток двигателя I, А

135

269

404

538

673

807

942

Удельная ЭДС СVФ, В/км/ч

14,4

22,9

28,0

31,0

32,8

33,9

34,55

Сила тяги ТЭД Fкд, кН

6,65

21,1

38,7

57,0

75,5

93,6

111,3

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:

rд = 0,12 Ом - сопротивление обмоток ТЭД.

Rтр = Uc/Iтр - 4Чrд = 3000/538 - 4Ч0,12 = 5,1 Ом - сопротивление при трогании.

Сопротивление секций реостата:

Rа = 0,18ЧRтр = 0,18Ч5,1 = 0,92 Ом;

Rб = 0,17ЧRтр = 0,17Ч5,1 = 0,87 Ом;

Rв = 0,15ЧRтр = 0,15Ч5,1 = 0,76 Ом.

2.2.2. Расчёт сопротивлений шунтирующих резисторов.

Rш2 = 2rвЧв2/(1 - в2) = 2Ч0,036Ч0,4/(1 - 0,4) = 0,048 Ом,

Rш1 + Rш2 = 2rвЧв1/(1 - в1) = 2Ч0,036Ч0,62/(1 - 0,62) = 0,117 Ом,

Rш1 = 0,117 - 0,048 = 0,069 Ом,

rв = 0,3Чrд = 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 + rд

На 1-ой позиции:

R'n + rд = R1/m + rд = 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.

Ток двигателя I, А

135

269

404

538

673

807

942

Удельная ЭДС СVФ, В/км/ч

14,4

22,9

28,0

31,0

32,8

33,9

34,55

Сила тяги электровоза Fк, кН

53,2

168,8

309,6

456

604

748,8

890,4

Поз.

U'с, В

(R'n + rд), Ом

Скорость движения V, км/ч

1

750

1,395

39,0

16,4

6,7

-0,02

-

-

-

2

750

1,165

41,2

19,1

10

4,0

-1,0

-

-

3

750

0,935

43,3

21,8

13,3

8,0

3,7

-

-

4

750

0,7175

45,4

24,3

16,4

11,7

8,2

5,1

2,2

5

750

0,5

47,4

26,9

19,6

15,5

12,6

10,2

8,1

6

750

0,31

49,2

29,1

22,3

18,8

16,5

14,7

13,3

7

750

0,12

51,0

31,4

25,1

22,1

20,4

19,3

18,4

8

1500

1,395

91,1

49,1

33,4

24,2

17,1

11,0

-

9

1500

0,935

95,4

54,5

40,1

32,2

26,6

22,0

17,9

10

1500

0,5

99,5

59,6

46,4

39,7

35,5

32,4

29,8

11

1500

0,12

103,1

64,1

51,8

46,3

43,3

41,4

40,2

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:

IB1 = в1ЧI = 0,62Ч269 = 167 A;

определяем СVФ = 16,9 В/км/ч.

Fкд = 3,6ЧСVФЧIЧзFЧ10-3 = 3,6Ч16,9Ч269Ч0,95Ч10-3 = 15,55 кН,

Fк = FкдЧNд = 15,55Ч8 = 124,4 кН,

V = (U'C - IЧrд)/СVФ = (1500 - 269Ч0,12)/16,9 = 86,8 км/ч

При в2 = 0,4:

IB2 = в2ЧI = 0,4Ч269 = 108 A; по рис. 1 определяем СVФ = 11,8 В/км/ч.

Fкд = 3,6ЧСVФЧIЧзFЧ10-3 = 3,6Ч11,8Ч269Ч0,95Ч10-3 = 10,85 кН,

Fк = FкдЧNд = 10,85Ч8 = 86,8 кН,

V = (U'C - IЧrд)/СVФ = (1500 - 269Ч0,12)/11,8 = 124,4 км/ч

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

Ток двигателя I, А

269

404

538

673

807

942

в1 = 0,62

Ток возбуждения IВ, А

167

250

334

417

500

584

Удельная ЭДС СVФ, В/км/ч

16,9

22,0

25,8

28,3

30,3

31,8

Сила тяги двигателя Fкд, кН

15,55

30,4

47,5

65,1

83,6

102,45

Сила тяги электровоза Fк, кН

124,4

243,2

380

520,8

668,8

819,6

Скорость движения V, км/ч

86,8

66,0

55,6

50,1

46,3

43,6

в2 = 0,4

Ток возбуждения IВ, А

108

162

215

269

323

377

Удельная ЭДС СVФ, В/км/ч

11,8

16,7

20,0

22,9

25,4

27,1

Сила тяги двигателя Fкд, кН

10,85

23,1

36,8

52,7

70,1

87,3

Сила тяги электровоза Fк, кН

86,8

184,8

294,4

421,6

560,8

698,4

Скорость движения V, км/ч

124,4

86,9

71,8

62,0

55,2

51,2

3.2.2. Заполняем расчётную табл. 3.

3.3. Построение пусковой диаграммы электровоза постоянного тока.

3.3.1. Показываем на графике ток переключения Iп, средний пусковой ток Iср1 для последовательного соединения и средний пусковой ток Iср2 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.

Точка

Iср, A

V, км/ч

Fк, кН

A

673

43,3

604

B

673

50,1

520

C

673

62,0

422

D

619

21,0

535

4. Расчёт массы поезда.

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

4.2. Расчёт основного удельного сопротивления движению при расчётной скорости.

wop = 1,08 + 0,01ЧVp + 1,52Ч10-4ЧV2p = 1,08 + 0,01Ч43,3+1,52Ч10-4Ч43,32 =1,798 Н/кН

4.3. Расчёт массы поезда:

М = (wop + 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:

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

Wo = woЧMЧ9,81Ч10-3 = 1,08Ч4800Ч9,81Ч10-3 = 50,9 кН,

Результаты расчётов сводим в табл. 5

Таблица 5.

V, км/ч

0

25

50

75

100

wo, Н/кН

1,08

1,425

1,96

2,685

3,6

Wo, кН

50,9

67,1

92,3

126,4

169,5

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

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

Дt = MЧДV/3.6/(Fкср - W0ср) = 4800Ч10/3,6/481,6 = 27,7 с;

Дs = VcpЧДt/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.

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

электровоз ток поезд сопротивление

Таблица 6. Расчёт времени и пути разгона поезда.

Интервал скорости V, км/ч

Численное значение V, км/ч

Vср, км/ч

ДV, км/ч

Fкср, кН

wо, Н/кН

Wоср, кН

Fкср- Wоср, кН

?t, c

t, c

?s, м

S, м

0ч10

5,0

10

535

1,134

53,4

481,6

-

27,7

-

38

10ч20

15,0

10

535

1,264

59,5

475,5

28

55,7

117

155

20чD

20ч21,0

20,5

1,0

535

1,349

63,5

471,5

2,8

58,5

16

171

Dч30

21,0ч30

25,5

9,0

604

1,434

67,5

536,5

22,4

80,9

159

330

30ч40

35,0

10

604

1,616

76,1

527,9

25,3

106,2

246

576

40чA

40ч43,3

41,65

3,3

604

1,761

82,9

521,1

8,7

114,9

101

677

AчB

43,3ч50,1

46,7

6,8

560

1,882

88,6

471,4

19,5

134,4

254

931

BчC

50,1ч62,0

56,05

11,9

465

2,123

100

365

43,5

177,9

680

1611

Cч(VC+Vk)/2

62,0ч78,6

70,3

16,6

310

2,537

119,5

190,5

114,8

292,7

2245

3856

(VC+Vk)/2чVk

78,6ч95

86,8

16,4

186

3,093

145,7

40,3

542,6

835,3

13083

16939

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


Подобные документы

  • Разработка системы автоматической стабилизации скорости электровоза однофазно-постоянного тока с тяговыми двигателями последовательного возбуждения в режиме тяги с управлением по напряжению. Расчет параметров эквивалентного тягового электродвигателя.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.08.2013

  • Упрощенная электрическая схема тягового электродвигателя постоянного тока. Сущность и параметры ТЭД последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. Универсальные характеристики и ограничения, накладываемые на тяговые характеристики поезда.

    презентация [386,1 K], добавлен 14.08.2013

  • Определение основного сопротивления движению поезда при различных видах тяги. Расчет средней скорости движения и времени хода поезда по участку. Определение расхода топлива тепловозом на тягу поездов и электроэнергии электровозом постоянного тока.

    курсовая работа [631,7 K], добавлен 20.12.2015

  • 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.

    контрольная работа [2,4 M], добавлен 10.11.2014

  • Тяговый расчет для грузового поезда с электровозом переменного тока, при спрямлении профиля пути. Определение массы поезда, скорости, времени хода по перегону, потребляемого тока. Расчет общего и удельного расхода электрической энергии на тягу поезда.

    курсовая работа [862,1 K], добавлен 09.11.2010

  • Характеристики тягового электродвигателя тепловоза. Расчет тока, касательной силы тяги и касательной мощности. Расчет основного удельного сопротивления при движении в режиме тяги и выбега. Оценка удельного сопротивления движению поезда на подъеме.

    контрольная работа [668,1 K], добавлен 19.11.2013

  • Современный городской электрический транспорт. Разработка требований к приводу. Разработка требований к системе управления тяговым приводом. Проверка двигателя по тягово-тормозной диаграмме. Расчет электромеханических характеристик тягового привода.

    курсовая работа [622,0 K], добавлен 10.07.2012

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.