Расчет и построение кривых движения

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу: "Теория электрической тяги"



ОГЛАВЛЕНИЕ

1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ДВИЖЕНИЯ

1.1 Обработка профиля пути для производства тяговых расчетов

1.2 Графический способ построения кривых движения

1.3 Графо-аналитический способ построения кривых движения

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО КРИВЫМ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА АНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

4. ПРОВЕРКА МОЩНОСТИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ МЕТОДОМ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ТОКА

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ С РЕКУПЕРАТИВНЫМ ТОРМОЖЕНИЕМ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА



1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ДВИЖЕНИЯ

кривая движение поезд ток

1.1 Обработка профиля пути для производства тяговых расчетов

Главное назначение тяговых расчетов состоит в установлении характера движения поезда и зависимостей между основными параметрами движения, поэтому построение этих зависимостей, отображающих связь между скоростью движения , пройденным путем и временем движения поезда , сводится к интегрированию уравнений движения поезда.

Использовать подобный профиль для тяговых расчетов неудобно, т.к. частые изменения профиля пути приводят к большому числу элементов расчета. Для их уменьшения выполняют предварительную обработку продольного профиля, сокращая число элементов. Эта обработка распадается на две операции: спрямление, в результате которого элементы профиля с кривыми заменяются прямолинейными элементами; приведение профиля, в результате которого смежные и сходные по уклону и знаку элементы объединяются в один участок с однородным уклоном.

Спрямление кривого элемента профиля состоит в замене кривой некоторым фиктивным подъемом:

(7.1)

величина которого определяется сопротивлением движению кривой:

(7.2)

Для первого кривого элемента профиля:



Для второго кривого элемента профиля:

Для упрощения расчета следует значения основного удельного сопротивления движению принять одинаковым на всех участках и равным среднему значению :

(км/ч)

Таким образом, .

Эквивалентный уклон для заданного профиля пути:

(7.3)

В прямом направлении:

В обратом направлении:



1.2 Графический способ построения кривых движения

Наибольшее распространение получил графический способ построения кривой движения, рекомендованный МПС (Липеца-Лебедева), с последующим определением зависимости. В этом случае построение кривых движения наиболее тесно увязывается с профилем пути и позволяет легко учитывать условия движения поезда. Выбираем масштаб скорости , пути и рассчитываем масштаб силы:

(7.4)

= 2,5 мм/км/ч, = 0,5 мм/м

(мм/Н/кН)

Силы действующие на поезд в режиме тяги:

Силы действующие на поезд в режиме выбега:

Силы действующие на поезд в режиме электрического торможения:



Силы действующие на поезд в режиме механического торможения:

В режиме тяги:

, (7.5)

Для скорости V=10 км/ч

Для режима электрического торможения

Для режима механического торможения

Результаты расчета сведены в таблице 7.1 и отображены на рисунке 7.2

Таблица 7.1 - Действующие силы в различных режимах движения в зависимости от скорости поезда

V, км/ч	щ0, Н/кН	щ`0, Н/кН	Fт, кН	fт-щ0, Н/кН	bмех, Н/кН	bмех+w0`, Н/кН	bэл, кН	bэл+ щ0, Н/кН
0	4,5	5	73,7	69,2	15,6	20,6	132,7	137,2
10	4,8	5,3	73,7	68,9	14,7	20,0	132,7	137,5
20	5,6	6,2	73,7	68,1	13,9	20,1	132,7	138,3
30	7,0	7,8	57,4	50,4	13,2	21,0	132,7	139,7
40	9,0	10,0	38,9	29,9	12,5	22,5	132,7	141,7
50	11,5	12,8	25,2	13,7	12,0	24,8	132,7	144,2
60	14,6	16,2	16,9	2,3	11,4	27,6	132,7	147,3
70	18,2	20,2	11,2	-7,0	10,9	31,1	132,7	150,9
75	20,3	22,4	8,9	-11,4	10,7	33,1	97,0	117,3

Для построения характеристики t(l) необходимо принять масштаб и рассчитать полюсное расстояние Б.

(7.6)

1.3 Графо-аналитический способ построения кривых движения

Данным способом расчет ведется для пути, пройденного поездом в обратном направлении. Таким образом:

Расчет режима тяги:

Разбиваем характеристику Fд(v) на отрезки . В участках кривой, где значение силы изменяется не слишком значительно, , где сила изменяется значительно .

На участке пуска, действующая сила практически не изменяется, . Находим начальную скорость участка и конечную , , затем среднюю скорость на этом участке . По графику определяем среднюю действующую силу на данном участке . Учитывая уклон (спуск) .

По формуле определяем

(7.7)

Затем определяем

(7.8)

Расчет режима выбега:

,, ,

, учитывая уклон



Таблица 7.2 - Расчет кривых движения для режима тяги

?V, км/ч	Vн, км/ч	Vк, км/ч	Vc, км/ч	fдс, Н/кН	? l, м	? t, с	, м	, с
5	0	5	2,5	69,64	2,2	2,2	1,6	1,6
5	5	10	7,5	69,04	2,3	4,5	9,4	10,9
5	10	15	12,5	69,04	2,3	6,7	23,4	34,3
5	15	20	17,5	68,64	2,3	9,0	43,8	78,1
5	20	25	22,5	68,04	2,3	11,3	70,6	148,7
5	25	30	27,5	55,64	2,8	14,1	107,7	256,4
5	30	35	32,5	45,64	3,4	17,5	158,1	414,5
5	35	40	37,5	37,64	4,1	21,6	225,4	639,9
5	40	45	42,5	26,34	5,9	27,6	325,3	965,2
5	45	50	47,5	17,64	8,8	36,4	480,0	1445,1
5	50	55	52,5	11,34	13,7	50,1	730,6	2175,8
5	55	60	57,5	5,34	29,1	79,2	1265,8	3441,6
5	60	65	62,5	0,94	165,6	244,8	4250,6	7692,2

Расчет режима торможения:

, , ,

, с учетом уклона

Таблица 7.3 - Кривые движения поезда в режиме торможения

?V, км/ч	Vн, км/ч	Vк, км/ч	Vc, км/ч	fдс, Н/кН	? l, м	? t, с	, м	, с
5	0	5	2,5	137,0	1,14	1,1	0,8	0,8
5	5	10	7,5	137,0	1,14	2,3	4,7	5,5
5	10	15	12,5	137,0	1,14	3,4	11,8	17,4
5	15	20	17,5	137,7	1,13	4,5	22,1	39,4
5	20	25	22,5	138,4	1,12	5,7	35,4	74,8
5	25	30	27,5	139,7	1,11	6,8	51,8	126,6
5	30	35	32,5	140,0	1,11	7,9	71,2	197,9
5	35	40	37,5	141,0	1,1	9,0	93,7	291,6
5	40	45	42,5	142,0	1,1	10,1	119,1	410,7
5	45	50	47,5	143,0	1,09	11,2	147,5	558,3
5	50	55	52,5	144,4	1,08	12,3	178,8	737,0
5	55	60	57,5	146,4	1,06	13,3	212,8	949,8
5	60	65	62,5	147,7	1,05	14,4	249,6	1199,4

Таблица 7.4 - Расчет кривых движения в режиме выбега

?V, км/ч	Vн, км/ч	Vк, км/ч	Vc, км/ч	fдс, Н/кН	? l, м	? t, с	, м	, с
2	27,2	28,0	27,6	8,01	59,8	7,8	59,8	7,8

Далее, строим кривые движения, в масштабе и накладываем режим выбега, таким образом, чтобы путь пройденный в режиме выбега занимал 20-30% от всего пути.

Для прямого направления:

Для обратного направления:

(7.9)

Таблица 7.5 - Параметры движения поезда в прямом и обратном направлении

Направление	Tx, с	Vx, км/ч	aп, м/с2	aт, м/с2
Прямое	63,0	25,4	0,47	0,15
Обратное	23,5	68,2	0,13	0,11



(7.10)

(7.11)



2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО КРИВЫМ ПОТРЕБЛЕНИЯ ТОКА

Построение кривой потребления тока из сети поездом I(t) основывается на двух зависимостях: V(t) и V(I). Пусковая скорость, скорость выхода на характеристику полного поля . По графику V(t) определяем время пуска . Т.к. поезд оборудован импульсной системой управления, то ток из сети будет плавно нарастать от 0 до пускового тока двигателя за время . По скорости выхода на автоматическую характеристику ОП3 определяем время за которое осуществлялось регулирование скорости ослаблением поля. В этом периоде ток из сети оставался постоянным. Далее строим зависимость I(t) по характеристике V(I) и V(t) для ослабления поля 3.

, ,

(8.1)

Работа, затрачиваемая на движение поезда:

(8.2)

Удельные затраты энергии на движение поезда, отнесенные к единице веса поезда и единице пройденного пути:



(9.3)

Полные затраты энергии, с учетом кпд тяговой сети, тяговой подстанции и энергии затрачиваемой на собственные нужды:

(9.4)

КПД тяговой подстанции принимается равным ; КПД тяговой сети принимается равным

Мощность собственных нужд принимается средней для определенного вида ТС. Для троллейбуса

Средняя скорость принимается с учетом стоянки поезда на остановочном пункте. Время стоянки на стояночном пункте принимаем . Тогда:



3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА АНАЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

(9.1)

В данной формуле среднее основное сопротивление движению, принимается по характеристике w`(V) для скорости равной ,

=22,4Н/кН

- среднее КПД двигателя, принимаемый по характеристике КПД на (1-1,5)% меньше максимального значения. . Кп- коэффицент определяющий долю потерь в пусковом устройстве. В нашем случае КПД импульсного регулятора принимается ; Кп=1-=0,06

, ,

Определим относительную разницу получившихся результатов:

Относительная разница результатов, полученных при разных методах определения удельного расхода энергии оказалось равно 0,54%, что удовлетворят требованиям.



4. ПРОВЕРКА МОЩНОСТИ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ МЕТОДОМ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ТОКА

Определение длительного тока

(10.1)

Определение эффективного тока.

(10.2)

По графику тока двигателя от времени найдем средние токи в интервалах времени.

Таблица 11.1 - Средние токи и квадраты токов в интервалах времени в разных режимах работы двигателя.

, с	, А	, А2	, А2с
Режим тяги
3,5	450	202500	708750
1	405	164025	164025
1,5	380	144400	216600
1,3	400	160000	208000
2,7	320	102400	276480
2,6	275	75625	196625
2,7	250	62500	168750
2,5	232,5	54056,25	135140,63
2,5	220	48400	121000
2,5	212,5	45156,25	112890,63
2,5	207,5	43056,25	107640,63
2,5	203	41209	103022,5
2,5	199,5	39800,25	99500,63
2,5	196,5	18612,25	46530,63
Тормозной режим
2,5	224,5	50400,25	126000,63
0,5	226	51076	25538
0,7	288	82944	58060,8
4,2	350	122500	514500

на основании скоростной характеристики полного поля.

для двигателя с последовательным возбуждением

т.к. в данном курсовом проекте не оговорено о температуре окружающей среды

В параметрах двигателя допустимый длительный ток I=255 А.

Т.о. наш режим эксплуатации удовлетворяет параметрам двигателя.



5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ С РЕКУПЕРАТИВНЫМ ТОРМОЖЕНИЕМ

Количества электричества затраченного в режиме тяги:

Количества электричества отданного в сеть в режиме рекуперативного торможения:

Энергия затраченная на режим тяги:

Энергия отданная в сеть в режиме рекуперации:

Т.о. вычитая из одного другое получаем фактический расход энергии на движение поезда.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В курсовом проекте приведен тягово-энергетический расчет троллейбуса TROLZA 52643, с тяговым двигателем ДК211Б, на определенном перегоне длиной L=485 м.

Построены кривые движения для перегона в прямом направлении V(l), t(l), для перегона в обратном направлении V(l), V(t). По кривым движения определены все параметры движения, такие как время хода (Tx) по перегону, ходовая скорость, пусковое и тормозное ускорение. А также путь пройденный под током li, путь пройденный в режиме выбега и тормозной путь. Время хода в прямом направлении Tx=43,5 c, в обратном Tx=49,5 с. Ходовая скорость в прямом направлении Vx=40,1км/ч, в обратном Vx=35,3 км/ч. Пусковые ускорения - в режиме пуска - 1,55 м/с² и 1,63м/с², соответственно для прямого и обратного хода. Тормозные ускорения - 1,35 м/с² и 1,71 м/с².

Построена кривая потребления тока из тяговой сети поездом в режиме движения. По кривой определен удельный расход электрической энергии на движение поезда и на собственные нужды. Он составил .

Для сравнения приведен расчет удельного расхода электроэнергии аналитическим способом. Относительная разница двух результатов составила 0,5%, что удовлетворяет требованиям. Проведена проверка двигателя на нагрев, с помощью кривых токов, протекающих через двигатель в различные режимы движения (режим тяги и режим торможения). Длительный ток, который способствует нагреву двигателя в данных условиях эксплуатации составил Iд=247,2 А, что также удовлетворяет паспортным данным .

Допустимый длительный ток двигателя ДК211Б Iд=255 А.

Приведен анализ рекуперативного режима. Экономия электроэнергии в данном случае составила бы A=260,7 Вт ч.



Литература

Теория передач: Учебник для вузов / А. Г. Зюко, Д. Д. Кловский 2010.

Макаров А.А., Чиненков Л.А. Основы теории помехоустойчивости: Учеб. пособие.--Новосибирск, СибГАТИ, 2007.--42 с.

Макаров А.А. Методы повышения устойчивости систем.--Новосибирск, СИИС, 2011.--58 с.

Размещено на Allbest.ru