2. Определение основных параметров электрической передачи тепловоза

Мощность дизеля, отдаваемая на тягу, кВт,

, (2.1)

где ΔN = (0,08-0,15) N_e - расход мощности на привод вспомогательного оборудования тепловоза, кВт.

Электрическая мощность тягового генератора (ТГ), кВт,

, (2.2)

где (0,945-0,96)∙0,993 - КПД синхронного генератора и выпрямительной установки;

= 0,93 – 0,95 – КПД генератора постоянного тока.

Расчетная сила тяги определяется из условий реализации коэффициента сцепления (коэффициента тяги) на расчетном подъеме, кН:

, (2.3)

где Р_сц – сцепной вес тепловоза, кН;

ψ_кр – коэффициент сцепления (тяги) на расчетном подъеме.

При выполнении курсовой работы принимают значения ψ_кр для различных видов тепловозов следующие: для грузовых – 0,18 – 0,20; пассажирских – 0,10 – 0,15; маневровых – 0,14 – 0,16.

Для тепловозов различного рода службы скорость на расчетном подъеме (скорость продолжительного режима) определяется по формуле, км/ч:

, (2.4)

где η_Э.П = 0,84 – КПД электрической передачи.

Мощность, потребляемая каждым двигателем тепловоза, кВт,

, (2.5)

где m – количество ТЭД тепловоза.

Мощность, отдаваемая двигателем на колесную пару тепловоза, кВт,

, (2.6)

где η_ТЭД = 0,89-0,92 – КПД тягового двигателя.

3. Расчёт и построение регулировочных характеристик электропередачи

Регулировочные характеристики – это зависимости напряжения и тока якоря на зажимах тяговых электрических машин от скорости движения тепловоза. При курсовом проектировании пользуются относительными (процентными) характеристиками электропередачи, построенными в процентах по отно­шению к параметрам продолжительного режима.

Относительная скоростная (процентная) характеристика ТЭД при условии постоянства мощности на зажимах ТГ представлена на рис. 3.1.

Пересчет скоростных процентных характеристик в регулировочные производится по формулам:

; , (3.1)

где V – скорость тепловоза, км/ч;

V% – скорость тепловоза по отношению к расчетной, %;

V_р – расчетная скорость тепловоза, км/ч;

I_Д – ток якоря ТЭД, А;

I% – ток якоря ТЭД в процентах от тока продолжительного режима;

I_ДН – ток якоря ТЭД в продолжительном режиме, А.

Предварительно выбирают схему присоединения ТЭД к зажимам ТГ и диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току, которые характеризуются соответствующими коэффициентами регулирования.

; . (3.2)

Для магистральных тепловозов используется параллельное соединение ТЭД, при котором значительно улучшаются тяговые свойства тепловоза. Для маневровых тепловозов и поездных локомотивов средней мощности применяют последовательно-параллельное соединение ТЭД.

Для тепловоза с параллельным присоединением тяговых двигателей к тяговому генератору U_Гmax = 700 – 750 В, с последовательно-параллельным U_Гmax = 800 – 900 В.

Напряжение и ток тягового генератора в продолжительном режиме определяются по выражениям:

; . (3.3)

При регулировании по характеристике постоянства мощности минимальный ток ТГ, А,

; (3.4)

максимальный ток ТГ, А,

. (3.5)

Результаты расчета сводятся в табл. 3.1, и по ним строится внешняя характеристика тягового генератора (рис. 3.2.), ограниченная гиперболой P_Г = U_ГI_Г и прямыми U_{Г max} = const; I_{Г max} = const.

Таблица 3.1

Расчет параметров внешней характеристики ТГ

Параметры тягового генератора	Значения параметров тягового генератора
IГ, А	IГ min	IГ Н	IГ max
UГ, В	U Г max	UГ H	U Г min

Для обеспечения работы электропередачи с Р_Г = const при сохранении необходимого диапазона скоростей движения тепловоза достаточно использовать метод ослабления возбуждения ТЭД.

По условию обеспечения удовлетворительной коммутации при высоких скоростях движения минимальное значение коэффициента β₂ не должно быть

меньше 0,25. Если β _min < 0,5, применяют две ступени ослабления возбуждения, т.е. вводят промежуточную ступень, коэффициент которой определяется по формуле:

. (3.7)

Коэффициент ослабления возбуждения ТЭД определяется по формуле:

, (3.6)

где I_В - ток в обмотке возбуждения ТЭД, А.

Регулировочные характеристики ЭП строят по формулам:

при полном возбуждении (ПП) -

; (3.8)

при первой ступени ослабления возбуждения (ОП1) –

; (3.9)

при второй ступени ослабления возбуждения (ОП2) –

. (3.10)

Результаты расчетов по формулам (3.8) – (3.10) представляются в виде табл. 3.2, по результатам которой строят регулировочные характеристики электропередачи при постоянном соединении ТЭД (рис. 3.3.).

Скорости переходов определяются по формулам:

; (3.11)

Таблица 3.2

Расчет параметров регулировочных характеристик ЭП

Параметры		Расчетные значения параметров
IГ, А		IГ min	IГ Н	IГ max
UГ, В		U Г max	UГ H	U Г min
VТ, км/ч	ПП
	ОП1
	ОП2