Анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда

Исходные данные Номинальная мощность на валу тягового двигателя Рдн, кВт 670 Номинальная скорость движения электровоза Vn, кмч 48,4 Руководящий подъм iр, 11 Номинальное напряжение тягового электрического двигателя ТЭД Uдн, В 1500 Номинальный КПД ТЭД д 0,94 Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия F 0,95 Сопротивление обмоток ТЭД rд, Ом 0,12

Напряжение в контактной сети постоянного тока Uс, В 3000 Коэффициент 1-й ступени регулирования возбуждения ТЭД 1 0,62 Коэффициент 2-й ступени регулирования возбуждения ТЭД 1 0,40 РАСЧЕТ 1.1 Рассчитаем номинальный ток ТЭД Iн, А. Рдн 1000 Iн Uдн д , где Рдн - мощность ТЭД Uдн - напряжение

ТЭД д - номинальный КПД ТЭД 670000 Iн 15000,94 475 , А Номинальный ток ТЭД равен 475 А. 1.2 Для расчта удельной ЭДС возьмм три значения тока от 150 А до 475 А и три значения от 475 А до 1,75Iн. Расчеты представим в виде табл. 1.1 1,75Iн1,75475831 А CVФ35,51-е , где СvФ Е удельная ЭДС V Cv - конструкционная постоянная

Ф - магнитный поток IВ - ток ТЭД СvФ35,51-е 15,56 , Вкмч Значения, полученные при расчте, представим в виде таблицы Ток якоря I, АУдельная ЭДС, Вкмч 150 15,6 310 24,7 475 29,8 595 32 715 33,1.3 Рассчитаем силу тяги ТЭД, соответствующую принятым токам с точностью до целых чисел, результат занесм в табл. 1.2 Fкд3,6 СvФнIF0,001 , где Fкд - сила тяги электровоза, кН

СvФн - ЭДС, Вкмч I - ток двигателя, А F - коэффициент потерь силы тяги Fкд 3,615,61500,950,0018 , кН табл. 1.2 Ток ТЭД, АНоминальная ЭДС , ВкмчСила тяги, кН 150 15,6 8 310 24,7 26,2 475 29,8 48,4 595 32 65 715 33,2 81,2 831 34 96,1.4 Построим по данным таблицам графики СvФI и FкдI приложение 2. Силовая электрическая цепь электровоза постоянного тока.

1.1 Приведм чертж схемы силовой цепи электровоза 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 Ш2.1 Рассчитаем сопротивление секций реостата с точностью до двух знаков после запятой. Ra0,18Rтр Rб0,17Rтр Rв0,15Rтр, где Rтр - сопротивление троганья, Ом Uc Rтр Iтр -4rд , где Iтр - ток трогания, равен току

Iн , А rд - сопротивление обмоток ТЭД, Ом Uc - напряжение в контактной сети, В 3000 Rтр 475 - 4 0.12 5,84 Ом Ra0,18 5,84 1,05 Ом Rб 0,17 5,84 0,99 Ом Rв 0,15 5,84 0,88 Ом 2.2 Рассчитаем сопротивление шунтирующих резисторов RШ1 и RШ2 с точностью до 2-х знаков 2 RШ2 1- 2 2 rв , где RШ - сопротивление шунтирующих резисторов 2 - коэффициент возбуждения rв - сопротивление обмотки возбуждения,

rв 0,3 rд, где rд - сопротивление обмоток 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 2.3 Запишем значения в схему. 3.1 Приведм таблицу замыкания контакторов. 3.2 Запишем в таблицу замыкания контакторов значения сопротивления реостата на каждой позиции.

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза 1.1 Рассчитаем сопротивление силовой цепи, Ом , отнеснное к одному двигателю Rn Rn rд m rд , где Rn - сопротивление реостата на n-ой позиции, отнеснное к ТЭД rд - сопротивление ТЭД m - число последовательно соединных двигателей.

Rn - сопротивление реостата на n-ой позиции Uc - IiRn rд Vni СvФi , где СvФi - магнитный поток на позиции Uc - напряжение питания ТЭД Rn 0,12 1,46 0,12 Ом 750- 150 1,58 Vni 15,6 32,9 кмч 1.2 Заполним расчтную таблицу. 1.3 Начертим семейство скоростных характеристик с 1 по 11 позицию и электротяговую характеристику. Расчт и построение характеристик ТЭД при регулировке возбуждения .

3.2.1 Рассчитаем Fкд Fк V при 1 и 2, заполним таблицу 3.2 Fкд 3,6 CVФ IдF 0,0001 , где Fкд - сила тяги ТЭД, кН CVФ - ЭДС при ступени регулирования F - коэффициент потерь силы тяги 0,95 Fк Fкд 8 , где 8 - число ТЭД Uc - Irд V CVФ , где Uc - напряжение питания ТЭД табл. 3.2 Ток ТЭД, А310475595715831 Коэффициент регулировки 0,62

Ток возбуждения Iв , А192295369443515Удельная ЭДС CVФ ,Вкмч 18,424,126,929,230,7Сила тяги ТЭД Fкд, кН19,539,2557187Сила тяги эл-за Fк ,кН156313438568696Скорость движения кмч80,360,854,15047 Коэффициент регулировки 0,4Ток возбуждения Iв , А124190238286332Удельная ЭДС CVФ ,Вкмч1418,421,223,625,5Сила тяги ТЭД Fкд, кН1530435872Сила тяги эл-за

Fк ,кН119240345462580Скорость движения кмч10680,2696257,2 CVФ возьмм из рис. 1 Fкд, 3,6 18,4 192 0,95 0,0001 12,1 кН Fк 12,1 8 96,8 кН 1500 - 1920,12 V 18,4 80,3 кмч 3.3 Построение пусковой диаграммы электровоза постоянного тока. 3.3.1 На рис. 2 построим пусковую диаграмму электровоза постоянного тока, при условии что ток переключения

Iп Iн 475 А. 3.3.2 Рассчитаем средний ток ТЭД на последовательном соединении Iср1 и на параллельном соединении Iср2, А. Iср1 1,15 Iн1,15 475 546 А Iср2 1,25 Iн1,25 475 594 А Токи Iср1 и Iср2 показаны на графике рис. 2 вертикальными линиями. Графически определим скорость движения на безреостатных позициях 7 11 12 13 , результаты занесм в таблицу 3.3

таблица 3.3 Средний ток , А546594позиция7111213Скорость V, кмч22445469Сила тяги ТЭД Fкд, кН58655543Сила тяги эл-за Fк ,кН470525440345 4. Расчт массы поезда. 4.1 Выберем и обоснуем , исходя из полного использования силы тяги электровоза, расчтное значение силы тяги Fкр и соответсвующую ей расчтную скорость Vр. Из табл. 3.3 выберем наибольшее значение Fкр потому, что наибольшая сила , реализуемая электровозом,

необходима для преодоления сил сопротивления движению W , кН, которая складывается из основного сопротивления W0 , кН и сопротивления движению от кривых и подъмов Wд , кН . Силе тяги Fк 525 кН соответствует скорость 44 кмч. 4.2 Рассчитаем основное удельное сопротивление движению w0р , кН.

2 w0р 1,08 0,01Vр 1,52 0,0001 Vр , где Vр - расчтная скорость движения w0р 1,08 0,01 44 1,52 0,0001 44 44 1,8 кН 4.3 Рассчитаем массу поезда с округлением до 50 т. Fкр М w0р i 9,81 0,0001 , где М - масса поезда i - руководящий подъм Fкр - расчтная сила тяги М 4200 т 5. Анализ работы системы управления электровозом при разгоне. 5.1.1 Построим тяговые характеристики для 7 11 12 13 позиции на рис.

2 5.1.2 Рассчитаем и построим характеристики основного сопротивления движения для скоростей 0,25 50 75 100 кмч, результаты занесм в таблицу 5.1 W0 w0 М 9,81 0,001 W0 1,08 4200 9,81 0,001 44,5 кН табл. 5.1 Скорость движения V, кмч0,255075100Основное удельное сопротивление движению w0 , нкН1,081,962,693,6Основное сопротивление движению W0 , кН44,58148 Построим по данным таблицы кривую на рис.2 5.1.3

Графически определим конечную скорость разгона поезда. Пересечение графиков W0 V и Fк V для 13-ой позиции даст численное значение конечной скорости разгона поезда Vк кмч. Vк97 кмч. 5.1.4 Заполним таблицу расчта времени и пути разгона поезда таблица 5.3 . 5.1.5 Построим графики скорости и времени в период разгона поезда на рис. 3 . 5.1.6 Вывод 1. Время разщгона изменяется пропорционально при увеличении или уменьшении среднего

значения пусковой силы тяги. Во сколько раз увеличится сила тяги, во столько раз уменьшится время разгона поезда и наоборот. 2. При разгоне сила тяги больше силы сопротивления движению и вследствии этого поезд разгоняется - движение с положительным ускорением. На подъме возрастает сила сопротивления движению и при равенстве е силе тяги электровоза ускорение будет равно нулю - наступит установившееся движение. Когда сила сопротивления будет больше силы тяги, то поезд

начнт замедляться ускорение будет отрицательным. Из-за этого на подъме время разгона увеличится, а на спуске уменьшится. 5.2 Управление электровозом при разгоне поезда. 5.2.1 Определим графически максимально возможный ток переключения по пусковой диаграмме рис.2 при параллельном соединение двигателей. Для работы уже выбран максимальный ток переключения, равный 475 А. При выборе большего тока на 11-й позиции произойдет бросок тока больше значения максимально допустимого

в 831 А, что, в свою очередь, вызовет срабатывание аппаратов защиты. 5.2.2 При возможном увеличении тока переключения увеличатся средние токи для последовательного и параллельного соединения ТЭД, возрастт сила тяги электровоза и его скорость. Графики V S, t S на рис.3 будут достигать своих максимальных значении на меньшем расстоянии пройденного пути. Рациональное ведение поезда - достижение максимальных скоростей за более короткое время, путм

реализации максимальной силы тяги на безреостатных позициях при наличии максимальной массы поезда, рассчитанной по руковолящему подъму. Технико- экономический эффект - снижение себистоимости перевозок грузов, экономия электроэнергии, эффективная эксплуатация ЭПС и вагонов. Литература 1. Конспект лекций. 2. Задание на курсовую работу с методическими указаниями. 3. Правила тяговых расчтов. 4. Введение в теорию движения поезда и принцыпы управления электроподвижным

составом. 5. Теория электрической тяги. 1.03.97 года Таблица замыкания контакторов электровоза постоянного тока Табл. 2.1 Позиция Контакторы Регулируемые параметрыЛКМП1П212345678Ш1Ш2Ш3Ш4Uc ,ВR,Ом 1 7505,841,02 7504,791,03 7503,741,04 7502,751,05 7501,761,06 7500,881,07 75001,08 15002,921,09 15001,871,010 15000,881,011 150001,012 15000,120,6213-15000,60,4