Расчет систем управления электрическим подвижным составом переменного тока: Методические указания к курсовому проекту

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра « Электрическая тяга »

А.В. Плакс, А.С. Мазнев, А.И. Чудаков

РАСЧЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОДВИЖНЫМ СОСТАВОМ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Методические указания к курсовому проекту

по дисциплине «Электрооборудование электрического подвижного состава»

Для студентов  специальности

«Электрический транспорт железных дорог»

Часть 1

Санкт-Петербург

2008

УДК  621.337.1.001.12.

В пособии рассмотрены вопросы построения схемы силовой цепи и расчета ступеней регулирования ЭПС переменного тока. Приведен метод расчета характеристик ЭПС на ЭВМ, а также способы определения параметров основного электрооборудования ЭПС.

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА

Цель курсового проекта по дисциплине «Электрооборудование электрического подвижного составом (ЭПС)» - привить студентам практические навыки по выбору основных параметров электрооборудования, расчету характеристик и разработке схем электрических цепей ЭПС.

Задание на проект содержит следующие исходные величины:

- род тока в контактной сети - переменный, номинальное напряжение на токоприемнике ЭПС  кВ, и частота  Гц;

- тип подвижного состава, число тяговых двигателей и нагрузка на ось ;

- номинальная (часовая) мощность , номинальное напряжение тягового двигателя ;

- скорость движения электровоза в номинальном режиме ;

- постоянный коэффициент ослабления возбуждения ;

- наименьший коэффициент ослабления возбуждения ;

- электрическое торможение - рекуперативное.

Принципиальные электрические схемы силовой цепи, цепей управления тяговыми двигателями и главным выключателем ЭПС выполняются по аналогии со схемами электровозов ВЛ85.

К пояснительной записке прилагают графики скоростных характеристик ЭПС и внешних характеристик преобразователя, а также другие необходимые эскизы и диаграммы.

Чертежи и графики вычерчиваются карандашом на миллиметровой бумаге стандартного формата.

Рекомендуются масштабы:  ед. величин/мм чертежа, где n – любое целое число.

На координатных осях графика через интервалы 2 – 5 см отмечают соответственные численные значения величин (круглые числа). В начале координат ставят ноль. На концах осей – над горизонтальной и справа у вертикальной – проставляют буквенные обозначения изображаемых величин, а с других сторон осей – единицы их измерения. Если по одной оси откладывают две или более различных величин, то для каждой указывают принятый для нее масштаб.

Точки, по которым построены линии графика, выделяют так, чтобы на кривых они были видны. Для удобства проверки отмечают точку номинального режима. Каждую кривую на графике поясняют обозначением или надписью.

Условные обозначения в электрических схемах вычерчивают по ГОСТ 2.701 – 76 и ГОСТ 2.759 – 81.

В расчетах следует применять международную систему единиц (СИ) по ГОСТ 9867 – 61.

2.            ПАРАМЕТРЫ ОСНОВНОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

2.1. Система управления тяговыми двигателями

грузовых электровозов переменного тока.

Упрощенная схема силовой цепи одной секции электровоза представлена на рис. 2.1.

Для регулирования напряжения на тяговых электродвигателях (ТЭД) применяется бесконтактная система зонно-фазового регулирования. В качестве преобразователя электроэнергии для регулирования режимов работы тяговых электродвигателей используется выпрямительно-инверторный преобразователь, позволяющий осуществлять плавное 4-х зонное регулирование напряжения на ТЭД в тяговом и тормозном режимах. Каждая секция электровоза оборудована тремя выпрямительно-инверторными преобразователями, к каждому из которых подключена группа из двух параллельных ветвей тяговых электродвигателей. С целью расширения диапазона регулирования скорости используется ступенчатое регулирование магнитного потока ТЭД, шунтированием их обмоток возбуждения.

В тяговом режиме возбуждение ТЭД – последовательное. В тормозном режиме – независимое. При этом обмотки возбуждения ТЭД двух секций электровоза соединены последовательно и получают питание от отдельной вторичной обмотки тягового трансформатора через управляемый выпрямитель, выполненный по схеме с нулевым выводом.

При выполнении курсового проекта разрабатывается электрическая схема силовой цепи электровоза.    

2.2. Характеристики тягового двигателя при номинальном напряжении

Номинальным называется режим работы, на который тяговый электродвигатель рассчитан заводом-изготовителем. Этот режим характеризуется номинальными значениями мощности , скорости , напряжения на двигателе , тока  и коэффициента регулирования возбуждения . Для тяговых двигателей электровозов переменного тока номинальным является режим полного возбуждения  = =0,96.

2.2.1. Номинальный (часовой) ток тягового двигателя

,                                                  (2.1)

где  – КПД тягового двигателя на его валу в номинальном режиме (таблица 2.1).

Таблица 2.1

, кВт	100	200	400	600	800
	0,85-0,91	0,87-0,92	0,91-0,93	0,92-0,94	0,93-0,94

2.2.2. Ток возбуждения тягового двигателя в номинальном режиме

                                                     (2.2)

2.2.3. Сила тяги двигателя в номинальном режиме

,                                                     (2.3)

где  – в Вт;  – в м/с;  – КПД движущего механизма с зубчатой передачей в номинальном режиме ().

2.2.4. Сопротивление обмоток тягового двигателя в номинальном режиме

,                                                  (2.4)

где  – относительное падение напряжения на обмотках тягового двигателя в номинальном режиме, определяемое по эмпирической формуле

,                                            (2.5)

где  – номинальная мощность тягового двигателя в кВт.

Зависимость  приведена на рис. 2.2.

6

Рис. 2.2

Для тяговых двигателей мощностью свыше 500 кВт  следует принимать равным 0,04. Сопротивление отдельных обмоток двигателя определяют по таблице 2.2.

Таблица 2.2

Наименование обмоток	Некомпенсированный двигатель	Компенсированный двигатель
Якорь                                         Дополнительные полюса   Главные полюса                     Компенсационная	0,45 0,2 0,35 -	0,4 0,1 0,25 0,25

Сопротивление обмоток тягового двигателя при полном возбуждении

.                                          (2.6)

2.2.5. Магнитный поток двигателя в номинальном режиме при нормальном возбуждении