Расчет тяговых характеристик электровоза постоянного тока

Принципы регулирования скорости движения электрического подвижного состава. Расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного тока. Расчет электромеханических характеристик тягового двигателя на ободе колеса электровоза при движении.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 16.02.2019
Размер файла 195,7 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/

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное общеобразовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения

(ОмГУПС (ОмИИТ))

Кафедра: «Подвижной состав электрических железных дорог»

Курсовая работа по дисциплине «Электрические железные дороги»

Расчет тяговых характеристик электровоза постоянного тока

Студент гр. Петровнин В.С.

Руководитель:

преподаватель кафедры ЭПС Шатохин А.П.

Омск 2015

Реферат

Объектом исследования курсовой работы является расчет тяговых характеристик электровоза на постоянном токе.

Цель работы - расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного тока и его анализ.

В процессе работы проводились знания о принципах регулирования скорости движения электрического подвижного состава.

Курсовой проект выполнен в текстовом редакторе Microsoft Word 2010.

Исходные данные

Учебный шифр

96

Род тока электровоза

постоянный

Тип тягового двигателя

ТЛ2К

Количество осей электровоза (Nо)

12

Масса на ось электровоза (mл.о),Т

25

Диаметр бандажа по кругу катания, м

1,25

Передаточное число зубчатой передачи, µ

3,905

Коэффициенты регулирования возбуждения (в1;в2)

0,77;0,65

Расчетный подъем (ip), ‰

10

Технические данные ТЛ2К

Номинальная мощность на валу Рн, кВт

670

Номинальное напряжение UД.Н, В

1500

Сопротивление всех обмоток ТД rД, Ом (при t = 100оС)

0,119

Коэффициент полезного действия (КПД) ?Д.Н

0,931

Число пар полюсов ТД р

3

Число пар параллельных ветвей обмотки якоря а

3

Число активных проводников обмотки якоря N

1050

Содержание

Введение

1. Расчет электромеханических характеристик на валу ТД

2. Расчёт электромеханических характеристик ТД на ободе колеса электровоза

3. Расчет тяговых характеристик электровоза

3.1 Общие сведения

3.2 Расчет тяговых характеристик электровоза постоянного тока

3.3 Расчет тяговых характеристик электровоза при ослаблении возбуждения ТД

4. Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению

5. Анализ тяговых свойств электровоза

5.1 Определение расчетной массы состава

5.2 Определение установившихся скоростей движения

Заключение

Библиографический список

Введение

Целью курсовой работы являются расчет и построение тяговых характеристик электровоза постоянного тока. В процессе первой части закрепляются знания о принципах регулирования скорости движения электрического подвижного состава, уяснение органических связей электромеханических характеристик с тяговыми, осмысливается ограничения области тяговых характеристик условиями сцепления колес с рельсами, а также конструктивной скоростью электровоза.

Во второй части курсовой работы выполняется анализ тяговых характеристик электровоза, оцениваются его тяговые возможности, также в работе следует научиться использовать тяговые характеристики для определения установившихся скоростей движения поездов различной массы на разных элементах профиля пути.

1. Расчет электромеханических характеристик на валу ТД

ЭМ характеристиками на валу ТД называют зависимости частоты вращения якоря и вращающего момента от тока двигателя.

Выполним расчет ЭМ характеристик ТД ТЛК2 при номинальном напряжении и нормальном возбуждении. Расчет выполняем в следующем порядке:

1) Определяем номинальный ток ТД по формуле:

(1.1)

где - номинальная мощность ТД, кВт;

- коэффициент полезного действия (КПД) ТД в номинальном режиме;

- номинальное напряжение на зажимах ТД.

2) Рассчитаем постоянный коэффициент ТД и по формулам:

, (1.2)

, (1.3)

где - число пар полюсов ТД;

- число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

- число активных проводников обмотки якоря.

3) Зададимся рядом значений тока двигателя ТЛК2 в пределах 100-800А с шагом 100 А в таблицу 1.1. В число значений включаем Iдн.

Таблица 1.1 - Электромеханические характеристики тягового двигателя

Ток двигателя Iд, А

Магнитный поток Ф, Вб

Частота вращающего якоря n, об/мин

Вращающий момент М, Н·м

Скорость движения , км/ч

Касательная сила тяги Fк.д, кН

1

2

3

4

5

6

100

0,060

1417,24

970,83

85,74

5,944

200

0,080

1054,43

2588,88

63,79

15,852

300

0,100

836,74

4854,14

50,62

29,722

400

0,110

754,49

7119,41

45,65

43,592

479,77

0,117

704,72

9082,60

42,64

55,613

500

0,120

685,95

9708,29

41,50

59,444

600

0,125

653,07

12135,36

39,51

74,305

700

0,130

622,73

14724,24

37,67

90,157

800

0,132

608,14

17086,59

39,79

104,622

4) Для каждого значения тока по магнитной характеристике соответствующего ТД находим величину магнитного потока Ф по графику и заносим таблицу 1.1

5) Рассчитаем частоту вращения n и вращающий момент M при номинальном напряжении Uдн.ТД ТЛК2 имеет последовательное возбуждение как показано на рис. 1.1 Расчет производим по формулам:

(1.4)

(1.5)

где - частота вращения якоря, об/мин;

- напряжение на зажимах ТД, В;

- сопротивление всех обмоток ТД, Ом (при t=100 оС);

- ток, потребляемый двигателем, А;

- магнитный поток, Вб;

- вращающий момент на валу, Н·м;

- коэффициент, учитывающий потери момента в ТД

и - постоянные коэффициенты, определяемые конструктивными параметрами ТД

Для тока якоря = 100 А:

Для остальных значений тока якоря расчет выполняем аналогично, и результаты заносим в таблицу 1.1

6) По данным таблицы 1.1 на рисунке 1 построим зависимость

2. Расчёт электромеханических характеристик ТД на ободе колеса электровоза

Электромеханическими характеристиками на ободе колеса называют зависимости скорости движения и касательной силы тяги от тока двигателя, которые рассчитываются по формулам:

(2.1)

(2.2)

где - скорость движения, км/ч;

- сила тяги ТД, кН;

- диаметр движущего колеса по кругу катания, м;

- передаточное число зубчатой передачи;

- коэффициент, учитывающий потери и тяговой зубчатой передаче;

= 0,98

Для остальных значений тока якоря расчет выполняем аналогично и результаты заносим в таблицу 1.1

3. Расчет тяговых характеристик электровоза

3.1 Общие сведения

Тяговые характеристика электровоза - зависимости касательной силы электровоза от скорости движения Вид естественной тяговой характеристики определяется электромеханическими характеристиками ТД на ободе колеса: каждому значению тока двигателя Iд1 соответствуют определенные величины силы тяги одного ТД Fк.д1 и скорости движения . Сила тяги электровоза кН,

(3.1)

тяговая характеристика электровоз

где - количество ТД.

На ЭПС постоянного тока используют три способа регулирования режимов работы ТД: изменением напряжения на зажимах двигателя путем применения различных схем соединения ТД между собой, включением последовательно в цепь двигателей реостата с возможностью ступенчатого изменения величины его сопротивления и изменением магнитного потока ТД путем шунтировки обмотки возбуждения резистором с возможным изменением его величины ступенями.

3.2 Расчет тяговых характеристик электровоза постоянного тока

Изменение напряжения на зажимах ТД на ЭПС постоянного тока осуществляют путем использования различных схем соединения между собой. В зависимости от количества ТД электровоза возможны разные варианты таких соединений.

На двенадцатиосных электровозах применяют четыре схемы соединения ТД, однако практически используют только три: последовательное (сериесное) - С; последовательно - параллельное - СП; параллельное - П (рис. 2).

Рисунок 2 - Схемы соединения ТД на электровозах постоянного тока

Каждой схеме соединения соответствуют определенные величины напряжения на зажимах двигателя, которые равны:

(3.2, 3.3, 3.4)

где = 3 кВ - напряжение в контактной сети;

, , - количество последовательно соединенных ТД на соединения С, СП, и П соответственно.

Скорость движения на каждом из соединений ТД рассчитывается:

(3.5)

где - напряжение на зажимах двигателя при соответствующем соединении ТД;

- индекс соединения (С, СП, П).

Количество характеристик, полученных путем изменения схемы соединения ТД, оказывается недостаточным для осуществления пуска и разгона электровоза. Поэтому на ЭПС постоянного тока в цепь ТД на период пуска дополнительно включают реостат, сопротивление которого можно изменять ступенями, такой реостат называется пусковым (ПР).

В данной курсовой работе необходимо рассчитать несколько реостатных характеристик для каждого соединения ТД при разных величинах сопротивления ПР в их цепи.

При включение в цепь ТД резисторе напряжение на его зажимах будет меньше, чем при , на величину падения напряжения на резисторе .

В результате этого получим формулу для расчёта скорости:

(3.6)

где - сопротивление ПР, приходящее на один ТД.

Из (3.6) следует, что напряжение на один ТД при =0 уравновешивается падение напряжения на его цепи, то есть:

(3.7)

откуда

(3.8)

Расчет электромеханических характеристик

1) Определение напряжения на зажимах:

2) Скорость движения на каждом из соединений на ТД:

3) Расчет скорости:

Результаты расчетов сводим в таблицу 3.1

3.3 Расчет тяговых характеристик электровоза при ослаблении возбуждения ТД

Ослабление возбуждения (ОВ) в качестве способа регулирования скорости используют как на электровозах постоянного, так и переменного тока. Его можно применить на всех безреостатных позициях у электровоза постоянного тока.

На отечественных электровозах предусмотрены две, три или четыре ступени ОВ. В курсовой работе необходимо рассчитать две тяговые характеристики с коэффициентами регулирования возбуждения в1 и в2 в соответствии с заданием для параллельного соединения ТД на электровозах постоянного тока.

Определение скорости и силы тяги электровоза постоянного тока при ОВ выполняют по формулам (2.1) и (2.2) расчет производим для принятых ранее значений тока двигателя, магнитный поток Ф находим с помощью магнитной характеристики ТД по току возбуждения при заданных значениях в:

(3.9)

4. Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению

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

(4.1)

где количество осей электровоза;

масса электровоза, приходящаяся на одну ось, т;

масса локомотива, т;

ускорение силы тяжести (ускорение свободного падения), м/с2;

коэффициент сцепления.

Расчетную величину коэффициента сцепления определяют по эмпирическим формулам:

(4.2)

где - скорость движения, км/ч.

Результаты расчетов вводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1 - Сила тяги по сцеплению

Скорость

10

20

30

40

50

60

70

80

Коэффициент сцепления

0,285

0,272

0,262

0,254

0,245

0,237

0,230

0,222

Сила тяги электровоза по сцеплению

837,28

799,51

771,41

746,14

722,08

698,67

675,62

652,81

Расчет ограничения силы тяги электровоза по сцеплению:

Расчетная величина коэффициента сцепления:

Максимальная сила тяги, которую может развить электровоз, ограниченная условиями сцепления колес с рельсами:

5. Анализ тяговых свойств электровоза

5.1 Определение расчетной массы состава

Тяговые возможности электровоза можно оценить массой состава, который он способен вести на различных крутых элементах профиля с установившейся скоростью. При этом сила тяги, развиваемая электровозом, равна сопротивлению движения поезда:

(5.1)

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. Это равенство записывают в развернутом виде:

(5.2)

где - расчетная сила тяги, кН

- масса электровоза, т

- ускорение свободного падения,

- удельное основное сопротивление движению электровоза, Н/кН

- расчетный подъем, %

- масса вагонов, т

- удельное основное сопротивление движению вагонов, Н/кН

Расчетная сила тяги определяется точкой пересечения тяговой характеристикой при и НВ с кривой ограничения по сцеплению .

Из (5.2) следует, что расчетная масса состава

(5.3)

Величины удельных сопротивлений рассчитывают по эмпирическим формулам при скорости :

для электровозов всех серий

(5.4)

для грузовых четырехосных вагонов на роликовых подшипниках -

(5.5)

где - масса приходящаяся на одну ось вагона, т (в курсовой работе принимать т);

- скорость, км/ч.

Определение расчетной массы состава:

Расчетная сила тяги:

Расчётная масса состава:

Величины удельных сопротивлений:

5.2 Определение установившихся скоростей движения

Для поезда некоторой массы установившиеся скорости движения находят по точкам пересечения тяговых характеристик с зависимостью полного сопротивления движению поезда , для которой выполняется условие (5.1).

В данной курсовой работе требуется определить установившиеся скорости движения для поезда расчетной массы при работе на ходовых позициях: для электровозов постоянного тока таковыми являются безреостатные позиции при НВ и ОВ.

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

Принимая скорость с интервалом , рассчитывают по (5.4) и (5.5), полное основное сопротивление движению поезда расчетной массы и дополнительное от подъема , кН

(5.6)

(5.7)

где i - величина подъема, которую можно выбрать произвольно при выполнении условия: 0<i<ip, %.

Результаты сводим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Сопротивление движению поезда

1

2

3

4

5

6

10

2,03

0,893

64,59

131,133519

201,72

20

2,22

0,973

70,37

207,50

30

2,47

1,075

77,81

214,95

40

2,78

1,200

86,93

224,06

50

3,15

1,348

97,71

234,85

60

3,58

1,518

110,16

247,30

70

4,07

1,711

124,28

261,42

80

4,62

1,927

140,07

277,21

90

5,23

2,166

157,53

294,66

100

5,90

2,427

176,65

313,78

Определение установившихся скоростей движения:

Полное основное сопротивление движению поезда расчетной массы и дополнительное от подъема:

Величины удельных сопротивлений:

По данным таблицы 3.1, таблицы 3.2, таблицы 4.1, таблицы 5.1 на рисунке 3 построим тяговые характеристики электровоза.

Заключение

В ходе расчета курсовой работы рассчитаны и построены тяговые характеристики электровоза постоянного тока и проведён их анализ. В процессе выполнения первой ее части закрепляются знания о принципах регулирования скорости движения электрического подвижного состава, уясняются связи электромеханических характеристик с тяговыми, осмысляются ограничения области тяговых характеристик условиями сцепления колес с рельсами, а также конструктивной скоростью электровоза.

Во второй части работы выполняется анализ тяговых характеристик электровоза, оценка его тяговых возможностей, также научился использовать тяговые характеристика для определения установившихся скоростей движения поездов различной массы на разных элементах профиля пути.

Тяговые свойства электровоза оцениваются его тяговыми характеристиками: зависимостями силы тяги от скорости движения, количество которых определяется комбинацией возможных способов регулирования режимов работы тяговых двигателей. 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.

Библиографический список

1. Медлин Р.Я. Электрические железные дороги. Методические указания к выполнению курсовой работы “Тяговые характеристики электровоза”. Омск. Омский ин-т инж.ж.-д. транспорта, 1985, с.40

2. Осипов С.И., Миронов К. А., Ревиг В.И. Основы электрической и тепловозной тяги.- М.: Транспорт. 1985.- 408 с.

3. Привалов В.В. Электрифицированные железные дороги - М.: ВЗИИТ. 1983.- 13 с.

4. Сидоров Н.И., Сидорова Н.Н. Как устроен и работает электровоз.- М.: Транспорт, 1988.- 223 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • 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

  • Электромеханические характеристики передачи на ободе колеса. Расчет тяговых и тормозных характеристик подвижного состава троллейбуса. Построение кривых движения и тока подвижного состава в прямом и обратном направлениях, определение тормозного пути.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.03.2012

  • 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

  • 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

  • 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

  • Построение силовых цепей современных электровозов переменного и постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями. Выходные силовые цепи тяговых преобразователей пассажирского локомотива. Особенности построения силовых тяговых цепей электровоза ЭП10.

    доклад [1,0 M], добавлен 22.09.2014

  • 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.

    контрольная работа [22,2 K], добавлен 01.03.2014

  • Схемы электровоза (силовые цепи), радиооборудования (радиостанций). Принципиальная силовая схема секции восьмиосного электровоза переменного тока с неуправляемыми выпрямителями. Основные параметры радиостанции. Замыкание контакторов главного контроллера.

    отчет по практике [3,5 M], добавлен 29.02.2016

  • 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.