Анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда

Расчёт скоростныххарактеристикэлектровоза

постоянноготока при реостатномрегулировании

табл. 3.1

Российский Государственный Открытый Технический

Университет Путей Сообщения.

Курсоваяработа

подисциплине «Электрическиежелезные дороги»

натему: «Анализработы системыуправленияэлектровозомпостоянноготока при разгонегрузовогопоезда.»

Заданиена курсовуюработу :

Предлагаетсявыполнитьанализ работысистемы управленияэлектровозомпостоянноготока при разгонегрузовогопоезда.

Задачейанализа являетсяизучение принциповуправленияработой тяговыхэлектрическихдвигателейи техническойреализацииэтих принциповна электровозах

постоянноготока.

Исходныеданные:

Номинальнаямощность навалу тяговогодвигателя Рдн,

кВт . . . . . . . . . . . . . . . . . 670

Номинальнаяскорость движенияэлектровозаVn,

км/ч . . . . . . . . . . . . . 48,4

Руководящийподъём iр,%0 . . . . . . . 11

Номинальноенапряжениетяговогоэлектрическогодвигателя (ТЭД)Uдн,В . . . . . . . . . . . . 1500

НоминальныйКПД ТЭД hд . . . . . . 0,94

Коэффициентпотерь силытяги в процессереализациитягового усилияhF . . . . . . . . 0,95

Сопротивлениеобмоток ТЭДrд,Ом . . . . . 0,12

Напряжениев контактнойсети постоянного

токаUс,В . . . . . . . . . . 3000

Коэффициент1-й ступенирегулированиявозбужденияТЭД

b1, . . . . . . . . . . . . 0,62

Коэффициент2-й ступенирегулированиявозбужденияТЭД

b1, . . . . . . . . . . . 0,40

РАСЧЕТ:

1. Рассчитаемноминальныйток ТЭД Iн,А.

Рдн 1000

Iн= Uднhд , где Рдн- мощность ТЭД

Uдн - напряжениеТЭД

hд- номинальныйКПД ТЭД

670000

Iн= 1500*0,94 = 475 , А

Номинальныйток ТЭД равен475 А.

2. Длярасчёта удельнойЭДС возьмёмтри значениятока от 150 А до475 А и три значенияот 475 А до 1,75*Iн.Расчеты представимв виде табл.1.1

1,75*Iн=1,75*475=831А

CVФ=35,5(1-е ) , где СvФ= Е удельнаяЭДС

V

Cv- конструкционнаяпостоянная

Ф - магнитныйпоток

IВ- ток ТЭД

СvФ=35,5(1-е )=15,56 , В/(км/ч)

Значения,полученныепри расчёте,представимв виде таблицы:

3. Рассчитаемсилу тяги ТЭД,соответствующуюпринятым токамс точностьюдо целых чисел,результатзанесём в

табл. 1.2

Fкд=3,6СvФнIhF*0,001, где Fкд- сила тягиэлектровоза,кН

СvФн- ЭДС, В/(км/ч)

I- ток двигателя,А

hF- коэффициентпотерь силытяги

Fкд=3,6*15,6*150*0,95*0,001=8 , кН

табл. 1.2

4. Построимпо данным таблицамграфики СvФ(I)и Fкд(I)

(приложение1).

2. Силоваяэлектрическаяцепь электровоза

постоянноготока.

1. Приведёмчертёж схемысиловой цепиэлектровоза:

ш3

ЛК Ш1 Rш1 Rш2

8

1 2 1 2

П1 А Б В М 6 4 2

В Б А

1 3 5

7 3 4 П2

3 4 Rш1 Rш2

Ш2

Ш4

1. Рассчитаемсопротивлениесекций реостатас точностьюдо двух знаковпосле запятой.

Ra=0,18Rтр ; Rб=0,17Rтр ; Rв=0,15Rтр,где Rтр - сопротивление

троганья,Ом

Uc

Rтр= Iтр -4rд ,где Iтр - ток трогания,равен току Iн, А

rд- сопротивлениеобмоток ТЭД,Ом

Uc- напряжениев контактнойсети, В

3000

Rтр= 475 - 4 * 0.12 = 5,84 Ом

Ra=0,18* 5,84 = 1,05 Ом

Rб= 0,17 * 5,84 = 0,99 Ом

Rв= 0,15 * 5,84 = 0,88 Ом

2.2.2 РассчитаемсопротивлениешунтирующихрезисторовRШ1и RШ2с точностьюдо 2-х знаков

b2

RШ2= 1- b2 * 2 * rв , где RШ- сопротивление

шунтирующихрезисторов

b2- коэффициентвозбуждения

rв- сопротивлениеобмотки

возбуждения,rв=0,3 * rд,где

rд- сопротивлениеобмоток

ТЭД,rв=0,036 Ом

0,4

RШ2= 1 - 0,4 * 2 * 0,036 = 0,6 Ом

0,62

RШ2+RШ1= 1 -0,62 * 2 * 0,036 = 0,12 Ом

RШ1=0,12 - 0,6 = 0,6 Ом

2.2.3 Запишем значенияв схему.

1. Приведёмтаблицу замыканияконтакторов.

2. Запишем втаблицу замыканияконтакторовзначениясопротивленияреостата накаждой позиции.

3. Семействоскоростныххарактеристикэлектровозаи пусковаядиаграмма.Электротяговаяхарактеристикаэлектровоза

1. Рассчитаемсопротивлениесиловой цепи,Ом , отнесённоек одному двигателю:

Rn

Rn’+ rд= m + rд , где Rn’- сопротивлениереостата на

n-ойпозиции, отнесённоек ТЭД

rд- сопротивлениеТЭД

m- число последовательно

соединёныхдвигателей.

Rn- сопротивлениереостата на

n-ойпозиции

Uc’- Ii(Rn’+ rд)

Vni= СvФi , гдеСvФi- магнитныйпоток

напозиции

Uc’- напряжение

питанияТЭД

Rn’+ 0,12 = 1,46 + 0,12 Ом

750- 150 (1,58)

Vni= 15,6 =32,9 км/ч

2. Заполнимрасчётнуютаблицу.

3. Начертимсемействоскоростных характеристикс 1 по 11 позициюи электротяговуюхарактеристику.

Расчёти построениехарактеристикТЭД при

регулировкевозбуждения.

3.2.1 РассчитаемFкд;Fк; Vпри b1 и b2,заполним таблицу3.2

Fкд= 3,6 |CVФ|bIдhF* 0,0001 , гдеFкд- сила тягиТЭД, кН

|CVФ|b- ЭДС при

ступенирегулирования

hF- коэффициентпотерь

силытяги = 0,95

Fк= Fкд* 8 , где 8 - число ТЭД

Uc’- Irд

V= |CVФ|b , гдеUc’-напряжениепитания

ТЭД

табл.3.2

|CVФ|bвозьмём из рис.1

Fкд,= 3,6 *18,4 *192 * 0,95 * 0,0001 = 12,1 кН

Fк= 12,1 * 8 = 96,8 кН

1500 - 192(0,12)

V= 18,4 = 80,3 км/ч

3.3 Построениепусковой диаграммыэлектровоза

постоянноготока.

3.3.1 На рис. 2 построимпусковую диаграммуэлектровоза

постоянноготока, при условиичто ток переключения

Iп= Iн= 475 А.

2. Рассчитаемсредний токТЭД на последовательном соединенииIср1и на параллельномсоединенииIср2,А.

Iср1= 1,15 Iн=1,15*475 = 546 А

Iср2= 1,25 Iн=1,25* 475 = 594 А

ТокиIср1и Iср2показаны награфике рис.2 вертикальными

линиями.Графическиопределимскорость движенияна безреостатныхпозициях ( 7; 11; 12;13 ), результатызанесём в таблицу3.3

таблица3.3

4. Расчёт массы поезда.

4.1Выберем и обоснуем , исходя из полногоиспользованиясилы тягиэлектровоза,расчётноезначение силытяги Fкри соответсвующуюей расчётнуюскорость Vр.Из табл. 3.3 выберемнаибольшеезначение Fкрпотому, чтонаибольшаясила , реализуемаяэлектровозом,необходимадля преодолениясил сопротивлениядвижению W, кН, котораяскладываетсяиз основногосопротивленияW0, кН исопротивлениядвижению откривых и подъёмовWд, кН . Силе тягиFк= 525 кН соответствуетскорость 44 кмч.

2. Рассчитаемосновное удельноесопротивлениедвижению w0р, кН.

2

w0р= 1,08 + 0,01Vр+1,52 * 0,0001 * (Vр) , где Vр- расчётная

скоростьдвижения

w0р= 1,08 + 0,01 * 44 + 1,52 * 0,0001 * ( 44 * 44 ) = 1,8 кН

3. Рассчитаеммассу поездас округлениемдо 50 т.

Fкр

М= (w0р+ i) * 9,81 * 0,0001 , где М- масса поезда

i- руководящийподъём

Fкр- расчётнаясила тяги

М= 4200 т

5. Анализработы системыуправления

электровозомпри разгоне.

1. Построимтяговые характеристики для 7; 11; 12; 13 позициина рис. 2

2. Рассчитаеми построимхарактеристикиосновногосопротивления движения для скоростей0,25; 50; 75; 100 км/ч, результатызанесём в таблицу5.1

W0= w0ґМґ9,81ґ0,001

W0= 1,08 * 4200 * 9,81 * 0,001 = 44,5 кН

табл.5.1

Построимпо данным таблицыкривую на рис.2

3. Графически определимконечную скоростьразгона поезда.Пересечениеграфиков W0(V)и Fк (V)для 13-ой позициидаст численноезначение конечнойскорости разгонапоезда Vккм/ч. Vк=97км/ч.

4. Заполнимтаблицу расчётавремени и путиразгона поезда таблица 5.3 .

5. Построимграфики скоростии времени впериод разгонапоезда на рис.3 .

   
   

6. Вывод :

7. Времяразщгона изменяетсяпропорциональнопри увеличенииили уменьшениисреднего значенияпусковой силытяги. Во сколькораз увеличитсясила тяги, востолько разуменьшитсявремя разгонапоезда и наоборот.

8. При разгоне силатяги большесилы сопротивлениядвижению ивследствииэтого поездразгоняется- движение сположительнымускорением.На подъёмевозрастаетсила сопротивлениядвижению и приравенстве еёсиле тягиэлектровозаускорениебудет равнонулю - наступитустановившеесядвижение. Когдасила сопротивлениябудет большесилы тяги, топоезд начнётзамедляться( ускорениебудет отрицательным).Из-за этого наподъёме времяразгона увеличится,а на спускеуменьшится.

2. Управлениеэлектровозомпри разгонепоезда.

1. Определимграфическимаксимальновозможный токпереключенияпо пусковойдиаграмме (рис.2 ) при параллельномсоединениедвигателей.Для работы ужевыбран максимальныйток переключения,равный 475 А. Привыборе большеготока на 11-й позициипроизойдетбросок токабольше значениямаксимальнодопустимогов 831 А, что, в своюочередь, вызоветсрабатываниеаппаратовзащиты.

   
   

2. При возможномувеличениитока переключенияувеличатсясредние токидля последовательногои параллельногосоединенияТЭД, возрастётсила тягиэлектровозаи его скорость.Графики V(S), t (S) на рис.3будут достигатьсвоих максимальныхзначении наменьшем расстояниипройденногопути.

Рациональноеведение поезда- достижениемаксимальныхскоростей заболее короткоевремя, путёмреализациимаксимальнойсилы тяги набезреостатныхпозициях приналичии максимальноймассы поезда,рассчитаннойпо руковолящемуподъёму. Технико-экономическийэффект - снижениесебистоимостиперевозокгрузов, экономияэлектроэнергии,эффективнаяэксплуатацияЭПС и вагонов.

Литература:

1. Конспектлекций.

2. Заданиена курсовуюработу с методическимиуказаниями.

3. Правилатяговых расчётов.

4. Введениев теорию движенияпоезда и принцыпыуправленияэлектроподвижнымсоставом.

5. Теорияэлектрическойтяги.

1.03.97года

Таблицазамыканияконтакторовэлектровозапостоянноготока

Табл.2.1