Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов

РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОЗОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ И ЭЛЕКТРОВОЗОВ» Выполнил студент Группы ТЛТ-451 Курохтин Д.Н. Проверил: Киселев В.И. Москва 2009 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение 1. Типы электрических передач локомотивов 1.1 Электрическая передача постоянного тока 1.2 Электрическая передача переменно-постоянного тока 1.3

Электрическая передача переменного тока 1.4 Описание с изображением основных узлов тяговой характеристики тепловозов с гидромеханической и гидравлической передачей мощности. 2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах. 2.1 В тяговом двигателе постоянного и переменного тока 2. В генераторах постоянного и переменного тока 3. В трансформаторах 3.

Создание силы тяги локомотива 4. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов 1. Назначение тяговых электродвигателей 2. Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза 5.Расчетная часть курсового проекта. 1. Определение параметров ТЭД на номинальном режиме 2. Расчет характеристики намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения 3.Расчет и построение

внешней характеристики тягового генератора тепловоза 4. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ 5. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений 6. Электроподвижной состав. 1. Электровозы постоянного тока 2. Электровозы переменного тока 6.3 Электропоезда 7. Выводы 8.Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ Целью курсовой работы является изучение физических процессов происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом. При выполнении работы решаются следующие задачи: определяются параметры

ТЭД на номинальном режиме работы; рассчитывается характеристика намагничивания ТЭД; строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения; рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза; строятся электромеханические и электротяговые характеристики ТЭД с учетом параметров КМБ; рассчитывается и строится тяговая и токовая характеристика локомотива с учетом ограничений. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ТЯГОВОГО

ДВИГАТЕЛЯ ТЕПЛОВОЗА: Номинальная мощность двигателя Рдн , кВт – 320 Число пар полюсов 2р=4 , 2а=4 Передаточное число зубчатой передачи =4,21 Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин – 575 Номинальное напряжение двигателя Uдн , В – 480 Количество проводников якорной обмотки – 630 Диаметр колеса , мм – 1050 Число осей nос 6 Осевая нагрузка 2П , т – 23

Конструкционная скорость Vк , км/ч - 100 Типы электрических передач локомотивов Назначение любого типа передач - создать дизелю постоянный режим работы, т.е. независимо от профиля пути дизель должен работать с одной и той же мощностью (не должно быть переходных режимов работы). Передача механической энергии от коленчатого вала дизеля к колесным парам тепловозов осуществляется с помощью самых разнообразных устройств, в которых реализуются различные принципы преобразования энергии.

Из всех выделяются основные четыре типа передач, которые в различной степени применяются на тепловозах: механическая, газовая, электрическая и гидромеханическая. Механическая передача. Самый простой по устройству тип тяговой передачи. Характеризуется жесткой (рис. 1.) кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (ось колесной пары) звеньями. Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый

редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар. мф Рис.1.1 Схема механической передачи локомотивов. где Д - дизель; Мф - муфта; КПП - коробка передач; ОР - осевой редуктор; КП - колесная пара. Достоинства механической передачи: компактность; малая масса; относительно малая стоимость изготовления; высокий коэффициент полезного действия (КПД) - около 95%.

Недостатки механической передачи: низкая эксплуатационная надежность, особенно при больших мощностях; неполное использование мощности дизеля; полная потеря силы тяги в процессе переключения ступеней скорости; ступенчатое изменение силы тяги в функции скорости. Механическая передача нашла свое применение в локомотивах малой (до 100 кВт) мощности, автомотрисах, мотовозах. Электрическая передача. Данный тип получил широчайшее распространение на магистральных и

маневровых тепловозах. При этом электрическая передача разделяется на три вида: постоянного, постоянно - переменного и переменного тока. 1. Передача постоянного тока Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД). Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура;

ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД. Недостатки электрической передачи постоянного тока: большой вес и габариты конструкций; ограничение по мощности тягового генератора. Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт. 2.Передача переменно - постоянного тока

Данная передача состоит из тягового генератора переменного тока (СГ), выпрямительной установки (ВУ) и тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД). Рис 1. 3 Передача переменно-постоянного тока, Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; ПРУ - пуско - регулирующее устройство; ТЭД - тяговые электродвигатели;

КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи переменно - постоянного тока: снятие ограничения по мощности тягового генератора. Недостатки электрической передачи постоянного тока: уменьшение по сравнению с передачей постоянного тока общего КПД передачи. Данным типом передачи оборудованы большинство серий современных магистральных тепловозов мощностью 1500 - 4500 кВт. 1.3.Передача переменного тока Рис.1. 4 Передача переменного тока, где

Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; И - инвертор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; АД - асинхронный электродвигатель; КП - колесная пара. Достоинства передачи: простота устройства электрических машин; высокая эксплуатационная надежность; хорошие весогабаритные показатели. 1.4 Тяговая характеристика тепловоза с гидравлической передачей

мощности Масса и скорость поезда — важнейшие показатели работы железнодорожного транспорта. Тепловоз данной мощности может вести составы с различной скоростью в зависимости от их массы и профиля пути. Для определения весовых норм составов, скорости движения, времени хода и других целей служит тяговая характеристика тепловоза, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги от скорости (рис.1.5, характеристика построена для 8-й позиции контроллера).

На рис.1.5 также приведена зависимость коэффициента полезного действия тепловоза от скорости его движения и показано ограничение силы тяги по сцепному весу тепловоза. Наибольшие и наименьшие значения силы тяги и коэффициента полезного действия приведены соответственно при наименьших и наибольших затратах мощности на собственные вспомогательные нужды тепловоза.