Анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда


Примечание	файл 1 - расчет скоростных характеристик электровоза постоянного тока при реостатном регулировании файл 2 - таблица 5.3 файл 3 - титульный лист файл 4 - сама работа файл 5 - таблица замыкания контакторов электровоза постоянного тока ( табл. 2.1 )
	Загрузить архив:
	Файл: 240-1947.zip (144kb [zip], Скачиваний: 132) скачать

Задание на курсовую работу :

Предлагается выполнить анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда.

Задачей анализа является изучение принципов управления работой тяговых электрических двигателей и технической реализации этих принципов на электровозах

постоянного тока.

Исходные данные:

Номинальная мощность на валу тягового двигателяРдн,

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

Номинальная скорость движения электровоза Vn,

км/ч . . . . . . . . . . . . . 48,4

Руководящий подъём iр, %0 . . . . . . . 11

Номинальное напряжение тягового электрического двигателя (ТЭД) Uдн, В . . . . . . . . . . . . 1500

Номинальный КПД ТЭДhд . . . . . . 0,94

Коэффициент потерь силы тяги в процессе реализации тягового усилия hF . . . . . . . . 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

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

Коэффициент 2-й ступени регулирования возбуждения ТЭД

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

РАСЧЕТ:

1.1 Рассчитаем номинальный ток ТЭД Iн, А.

Рдн 1000

Iн= Uдн hд , где Рдн - мощность ТЭД

Uдн - напряжение ТЭД

hд - номинальный КПД ТЭД

670000

Iн= 1500*0,94 = 475 , А

Номинальный ток ТЭД равен 475 А.

1.2 Для расчёта удельной ЭДС возьмём три значения тока от 150 А до 475 А и три значения от 475 А до 1,75*Iн. Расчеты представим в виде табл. 1.1

1,75*Iн=1,75*475=831 А

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

Cv - конструкционная постоянная

Ф - магнитный поток

IВ - ток ТЭД

СvФ=35,5(1-е )=15,56 , В/(км/ч)

Значения, полученные при расчёте, представим в виде таблицы:

Ток якоря I, А	Удельная ЭДС, В/(км/ч)
150	15,6
310	24,7
475	29,8
595	32
715	33,2
831	34

1.3 Рассчитаем силу тяги ТЭД, соответствующую принятым токам с точностью до целых чисел, результат занесём в

табл. 1.2

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

СvФн -ЭДС, В/(км/ч)

I - ток двигателя, А

hF - коэффициент потерь силы тяги

Fкд= 3,6*15,6*150*0,95*0,001=8 , кН

табл. 1.2

Ток ТЭД, А	Номинальная ЭДС , В/(км/ч)	Сила 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	96,6

1.4 Построим по данным таблицам графики СvФ(I) и Fкд(I)

( приложение 1).

2. Силовая электрическая цепь электровоза

постоянного тока.

2.1.1 Приведём чертёж схемы силовой цепи электровоза:

ш3

ЛК Ш1 Rш1 Rш2

1 2 12

П1А Б В М 6 4 2

В Б А

1 3 5

7 3 4 П2

3 4 Rш1 Rш2

Ш2

Ш4

2.2.1 Рассчитаем сопротивление секций реостата с точностью до двух знаков после запятой.

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

троганья, Ом

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 = 5,84Ом

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 Рассчитаем сопротивление шунтирующих резисторов RШ1 и RШ2 с точностью до 2-х знаков

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

шунтирующих резисторов

b2 - 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

2.2.3 Запишем значения в схему.

2.3.1 Приведём таблицу замыкания контакторов.

2.3.2 Запишем в таблицу замыкания контакторов значения сопротивления реостата на каждой позиции.

3. Семейство скоростных характеристик электровоза и пусковая диаграмма. Электротяговая характеристика электровоза

3.1.1 Рассчитаем сопротивление силовой цепи, Ом , отнесённое к одному двигателю:

Rn’ + rд = m + rд,где Rn’ - сопротивление реостата на

n-ой позиции, отнесённое к ТЭД

rд - сопротивление ТЭД

m - число последовательно

соединёных двигателей.

Rn - сопротивление реостата на

n-ой позиции

Uc’ - Ii(Rn’ + rд )

Vni= СvФi , где СvФi- магнитный поток

на позиции

Uc’ - напряжение

питания ТЭД

Rn’ + 0,12= 1,46 + 0,12Ом

750- 150 (1,58)

Vni = 15,6 =32,9км/ч

3.1.2 Заполним расчётную таблицу.

3.1.3 Начертим семейство скоростныххарактеристик с 1 по 11 позицию и электротяговую характеристику.

Расчёт и построение характеристик ТЭД при

регулировке возбуждения .

3.2.1 Рассчитаем Fкд; Fк ; Vпри b1 иb2, заполним таблицу 3.2

Fкд = 3,6 | CVФ |bIдhF * 0,0001, где Fкд - сила тяги ТЭД, кН

| CVФ |b - ЭДС при

ступени регулирования

hF - коэффициент потерь

силы тяги = 0,95

Fк = Fкд * 8 , где 8 - число ТЭД

Uc’ - Irд

V= | CVФ |b ,где Uc’- напряжение питания

ТЭД

табл. 3.2

Ток ТЭД, А	310	475	595	715	831
Коэффициент регулировки b=0,62
Ток возбуждения Iв , А	192	295	369	443	515
Удельная ЭДС\| CVФ \|b,В/км/ч	18,4	24,1	26,9	29,2	30,7
Сила тяги ТЭД Fкд, кН	19,5	39,2	55	71	87
Сила тяги эл-за Fк ,кН	156	313	438	568	696
Скорость движения км/ч	80,3	60,8	54,1	50	47
Коэффициент регулировки b=0,4
Ток возбуждения Iв , А	124	190	238	286	332
Удельная ЭДС\| CVФ \|b,В/км/ч	14	18,4	21,2	23,6	25,5
Сила тяги ТЭД Fкд, кН	15	30	43	58	72
Сила тяги эл-за Fк ,кН	119	240	345	462	580
Скорость движения км/ч	106	80,2	69	62	57,2

| CVФ |b возьмём 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 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 последовательномсоединении Iср1 и на параллельном соединении Iср2, А.

Iср1 = 1,15 Iн=1,15* 475 = 546 А

Iср2 = 1,25 Iн=1,25 * 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 занесём в таблицу 3.3

таблица 3.3

Средний ток , А	546	594
позиция	7	11	12	13
Скорость V, км/ч	22	44	54	69
Сила тяги ТЭД Fкд, кН	58	65	55	43
Сила тяги эл-за Fк ,кН	470	525	440	345

4. Расчётмассы поезда.

4.1 Выберем и обоснуем, исходя из полного использования силы тяги электровоза, расчётное значение силы тяги Fкр и соответсвующую ей расчётную 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 подъёмов Wд , кН . Силе тяги Fк = 525 кН соответствует скорость 44 кмч.

4.2 Рассчитаем основное удельное сопротивление движениюw0р , кН.

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

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 подъём

Fкр - расчётная сила тяги

М = 4200 т

5. Анализ работы системы управления

электровозом при разгоне.

5.1.1 Построим тяговые характеристикидля 7; 11; 12; 13 позиции на рис. 2

5.1.2 Рассчитаем и построим характеристики основного сопротивления движения дляскоростей 0,25; 50; 75; 100 км/ч, результаты занесём 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, км/ч	0,25	50	75	100
Основное удельное сопротивление движению w0 , н/(кН)	1,08	1,96	2,69	3,6
Основное сопротивление движению W0 , кН	44,5	81	111	148

Построим по данным таблицы кривую на рис.2

5.1.3 Графическиопределим конечную скорость разгона поезда. Пересечение графиков W0 (V) и Fк(V) для 13-ой позиции даст численное значение конечной скорости разгона поезда Vк км/ч. Vк=97 км/ч.

5.1.4 Заполним таблицу расчёта времени и пути разгона поездатаблица 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. Приразгоне сила тяги больше силы сопротивления движению и вследствии этого поезд разгоняется - движение с положительным ускорением. На подъёме возрастает сила сопротивления движению и при равенстве её силе тяги электровоза ускорение будет равно нулю - наступит установившееся движение. Когда сила сопротивления будет больше силы тяги, то поезд начнёт замедляться ( ускорение будет отрицательным). Из-за этого на подъёме 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, возрастёт 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, путём реализации максимальной силы тягина безреостатных позициях при наличии максимальной массы поезда, рассчитанной по руковолящему подъёму. 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 расчётов.

4. Введение в теорию движения поезда и принцыпы управления электроподвижным составом.

5. Теория электрической тяги.

1.03.97 года