- •Содержание
- •1. Задание и исходные данные
- •2. Характеристики и некоторые параметры тягового двигателя при номинальном напряжении
- •3. Схема силовых цепей электровоза
- •4. Тяговый трансформатор
- •4.1. Мощность трасформатора
- •5. Сглаживающий реактор
- •6. Преобразовательные установки
- •6.1. Выпрямитель с плавным межступенчатым регулированием напряжения
- •6.2. Выпрямительно-инверторный преобразователь
- •6.3. Преобразователь возбудителя
- •7. Характеристики преобразователя
- •7.1. Исходные данные
- •7.2. Коммутация токов в преобразователе
- •7.3. Напряжение и токи в элементах преобразователя
- •7.4. Внешние характеристики преобразователя
- •8. Тяговые характеристики электровоза
- •9. Ограничения тяговых характеристик
- •9.1. Ограничение по максимальной скорости
- •9.2. Ограничение по сцеплению колеса с рельсом
- •10. Тормозные характеристики
- •10.1. Тормозные характеристики резистивного тормоза
- •10.2. Тормозные характеристики рекуперативного тормоза
- •11. Содержание, оформление и порядок расчета параметров и характеристик
- •11.3. Тяговый трансформатор.
- •11.4. Сглаживающий реактор
- •11.6. Характеристики преобразователя.
- •12. Вопросы для подготовки к выполнению и защите курсового проекта
9. Ограничения тяговых характеристик
9.1. Ограничение по максимальной скорости
Максимальная
скорость
(см. задание) /3/. на рис.8.1 ограничение по
показано в виде горизонтальной линии.
9.2. Ограничение по сцеплению колеса с рельсом
Максимальная сила тяги по сцеплению в расчете на одну колесную пару /3/:
кН,
(9.1)
где П – нагрузка на ось(см. задание), кН;
ψ - коэффициент сцепления.
Коэффициент сцепления колеса с рельсом для электровозов переменного тока /3/:
(9.2)
где V – скорость движения, км/ч.
Задаются
рядом скоростей движения V,
для каждой из которых по (9.2) рассчитываются
значения ψ,
а затем по (9.1) определяются значения
.
Результаты расчетов удобно поместить в табл.9.1.
Таблица 9.1
Расчетные значения ограничения тяговых характеристик по сцеплению
V, км/ч |
0 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
Ψ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В
соответствии с найденными значениями
по рис.2.1 определяются и заносятся в
табл.9.1 соответствующие значения
максимальных токов при нормальном -
и ослабленном поле ШЗ -
.
Сила тяги электровоза складывается из
усилий каждого двигателя:
кН, (9.3)
где m – количество тяговых двигателей электровоза (см. задание). Результаты расчетов по (9.3) также заносятся в табл.9.1. По данным табл.9.1 на рис.8.1 наносятся ограничения по сцеплению.
10. Тормозные характеристики
Тормозной характеристикой называют зависимость тормозного усилия от скорости движения.
10.1. Тормозные характеристики резистивного тормоза
Использование управляемого выпрямителя как в тяговом режиме, так и в режиме резистивного тормоза для питания обмоток возбуждения возможно в схеме, показанной на рис.10.1, основанном на рис.3.2.
Как
видно из схемы рис.10.1 обмотки возбуждения
0B1-0B6
соединены последовательно и питаются
от выпрямителя с глубоким регулированием
первой зоны от обмотки трансформатора
аb
(рис.3.2). Якори тяговых двигателей замкнуты
на индивидуальные тормозные резисторы
.
Для восьмиосного и двенадцатиосного
электровозов схема резистивного
торможения будет зависеть от распределения
двигателей по секциям электровоза (см.
табл.3.1) и выбирается студентом
самостоятельно.
Рис.10.1. Схема резистивного торможения шестиосного электровоза.
В
зависимости от величины максимального
тока возбуждения
,
который рассчитывается из выражения
(6.8), минимальный угол регулирования
управляемого выпрямителя
будет найден из сопоставления напряжения
вторичной обмотки трансформатора аb
(см. рис.3.2 и ЮЛ) с тем напряжением, которое
должен обеспечить выпрямитель для
поддержания в обмотках возбуждения
тока
.
откуда
эл.гр.,
(10.1)
где - см.(2.1);
- см. табл.2.1;
- количество последовательно включенных обмоток возбуждения (см. рис.10.1 с учетом задания);
- напряжение
вторичной обмотки трансформатора (см.
табл.7.1, рис.3.2 и ЮЛ).
Величина
тормозного резистора
(см.
рис.10.1) зависит от мощности, которая в
виде тепла должна быть рассеяна в
тормозном резисторе. Принимается, что
эта мощность
при
максимальном тормозном токе /3/.
Откуда
Ом,
(10.2)
где
- см. задание, кВт;
- см. (2.1), А.
Тормозное
усилие и скорость электровоза в режиме
резистивного тормоза будут зависеть
от тормозного тока
и от тока возбуждения
.
Так как с помощью плавного регулирования
можно получить любое значение в интервале
,
то тормозные характеристики будут
представлять собой площадь в координатах
,
ограниченную некоторыми параметрами:
максимальной скоростью, мощностью
тормозных резисторов, сцеплением колеса
с рельсом. При каждом конкретном тормозном
токе ток возбуждения также не может
выходить за определенные пределы для
сохранения надежной коммутации тяговых
двигателей.
При этом считается допустимым /3/:
(10.3).
Так
как в соответствии с заданием
,
то из выражения (10.3) получим:
(10.4).
Именно для этого граничного условия и рассчитываются тормозные характеристики.
Скорость электровоза в режиме резистивного тормоза определяет выражение:
км/ч,
(10.5)
где - тормозной ток (ток якоря), А; , , - см. табл.2.1; - удельная ЭДС (см. рис.2.1), В/км/ч; - см.(10.2), Ом.
При
этом задаются
рядом токов
,
причем
в этом ряду должен быть ток
.
Затем для каждого из токов из выражения
(3.4) вычисляют
.
Для найденных токов
по рис.2.1 определяют удельную ЭДС
.
Результаты удобно поместить в табл.10.1.
По формуле (10.5) вычисляют скорость V и также заносят в табл.10.1. Тормозное усилие В с допущениями определит выражение:
кН,
(10.6)
где
-тормозной ток, А; остальные составляющие
см.(8.2).
Результаты расчетов по (10.6) заносят в табл.10.1. В соответствии с данными табл. 10.1 строятся тормозные характеристики для граничных по минимальному току возбуждения условий, вид которых показан на рис.10.2.
С
допущениями, пренебрегая реакцией
якоря тягового двигателя, зависимости
можно
представить в виде семейства прямых
линий для каждого тока возбуждения
проходящих
через начало координат. Координаты
другой точки каждой из линий находят в
табл.10.1.
Характеристики
при максимальном токе возбуждения
также
будут прямыми линиями, проходящими
через начало координат. Другие координаты
рассчитываются из выражений (10.5) и (10.6)
при
(10.7)
По
результатам расчетов строят зависимости
и
для
.
Рис.10.2. Вид тормозных характеристик электровоза с резистивным
торможением
Ограничение по максимальной скорости показано на рис.10.2 в виде горизонтальной линии.
Ограничение тормозного режима по сцеплению колеса с рельсом рассчитывается по формуле:
кН,
(10.8)
где П - нагрузка на ось (см. задание), кН;
m - количество тяговых двигателей (см. задание). для резистивного тормоза /3/:
(10.9)
Результаты расчета заносят в табл.10.2.
По
найденным (10.8) значениям
из выражения (10.6) при
,
соответствующем
,
определяют
и заносят в табл.10.2.
По данным табл.10.2 на рис.10.2 наносят ограничения по сцеплению.
Ограничение по мощности тормозного резистора рассчитывается из выражения /3/:
кН,
(10.10)
где
- см. задание, кВт;
- см.(8.2);
- скорость, км/ч; m
- количество
тяговых двигателей (см. задание).
Результаты расчета заносим в табл.10.3.
Таблица 10.2
Расчетные данные ограничения резистивного тормоза по сцеплению
V, км/ч |
0 |
5 |
10 |
20 |
40 |
80 |
120 |
, кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.3
Расчетные данные ограничения резистивного тормоза по мощности тормозного резистора
V, км/ч |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
, кН |
|
|
|
|
|
, А |
|
|
|
|
|
По найденным (10.10) значениям из выражения (10.6) при соответствующем определяют и заносят в табл.10.3. По данным табл.10.3 на рис.10.2 наносят ограничение по мощности тормозного резистора.
