Расчет основных технических параметров проектного тепловоза. Расчет вспомогательного оборудования проектного тепловоза

Требуемый расход охлаждающего воздуха исходя из уравнений теплового баланса

3.1 Для тягового генератора:

     (2.128);

    (2.129);

     (2.130)

3.2  Для тягового электродвигателя:

       (2.131)

   (2.132)

    (2.133)

3.3  Для выпрямительной установки:

    (2.134)

      (2.135)

    (2.136)

     (2.137)

4. Требуемое давление охлаждающего воздуха на входе в электрическую машину

4.1 Для тягового генератора:

    (2.138)

где  - динамический напор воздуха на выходе из    электрической машины .

4.2 Для тягового электродвигателя:

    (2.139)

4.3 Для выпрямительной установки::

 , - избыточное статическое давление воздуха перед ротором электрической машины, задаваемое заводом изготовителем, Па.

5. Мощность привода вентилятора

Требуемый напор вентилятора установки ЦВС определяют по максимальному значению среди следующих величин:

5.1 Напор для охлаждения тягового генератора:

      (2.140)

5.2 Напор для охлаждения тягового электродвигателя:

(2.141)

5.3 Напор для охлаждения выпрямительной установки:

(2.142)

Принимаем

5.4 Централизованная система охлаждения

 (2.143)                              

где:  - коэффициент запаса по расходу воздуха (1.05-1,1);

- коэффициент запаса по напору воздуха (1 – 1,05);

 - потери давления воздуха в воздуховодах и фильтрах (300-400 Па);

 - к.п.д. центробежного вентилятора (0,6-0,8).

2.6 РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ПРИВОДА ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ОЦЕНКА КОЭФФИЦИЕНТА ОТБОРА МОЩНОСТИ НА ПРИВОД ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. Разработка схемы приводов вспомогательного оборудования

Схема привода вспомогательного оборудования

Рис 2.6.1.1

ТСГ – тяговый синхронный генератор;

СГ – стартер-генератор;

ТК – тормозной компрессор;

ЦВС – вентилятор системы централизованного охлаждения;

СВ – синхронный подвозбудитель;

АМВ-75 – вентилятор охлаждающего устройства тепловоза.

механическая передача;

электрическая передача переменного тока.

2. Мощность привода вспомогательного оборудования

   (2.144)

где N_в=77 кВт – мощность вентилятора;

N_цвс – мощность вентилятора ЦВС, кВт;

N_вэм – мощность вспомогательных машин, кВт;

- средняя мощность тормозного компрессора, кВт;

 - кпд тягового синхронного генератора;

 - кпд механического привода;

 - кпд электрической передачи переменного тока.

(2.145)

  (2.146)

где N_тк=55 кВт – номинальная мощность тормозного компрессора.

3. Коэффициент отбора мощности на привод вспомогательного оборудования:

    (2.147)

3. ВЫБОР ТЯГОВО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПРОЕКТНОГО ТЕПЛОВОЗА

3.1 ВЫБОР ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

1. Электрическая мощность ТЭД

   (3.1)

где  - касательная мощность тепловоза, 1-й секции, кВт

        - число движущих осей секции

        - кпд двигателя в продолжительном режиме ()

        - кпд тягового зубчатого редуктора ()

2. Линейная токовая нагрузка ТЭД (по условию тепловой напряженности)

Изоляция класса H (ЭД-120,ЭД-121, ЭД-125, ЭД-126, ЭД-127, ЭДУ-133)

Диапазон рабочих скоростей тепловоза:

    (3.2)

Линейная скорость на поверхности якоря ТЭД в продолжительном режиме:

    (3.3)

где  - максимально допустимая линейная скорость на поверхности якоря ()

    (3.4)

3. Требуемый коэффициент регулирования напряжения ТЭД:

    (3.5)

    (3.6)

где  - минимальная степень ослабления возбуждения ТЭД ()

Коэффициент регулирования напряжения должен быть таким, чтобы обеспечить работу ТЭД и тепловоза с полной мощностью во всем диапазоне работы тепловоза.

    (3.7)

4. Минимально допустимый диаметр якоря по условиям нормальной коммутации

    (3.8)

    (3.9)

где  - коэффициент рассеяния якорной обмотки ТЭД ();

       - допустимая реактивная ЭДС в якорной обмотке ();

       - допустимое среднее напряжение между коллекторными пластинами ();

       - коэффициент полюсного перекрытия ТЭД ();

       - коэффициент насыщения магнитной системы ТЭД ();

       - магнитная индукция в воздушном  зазоре при продолжительном режиме работы ТЭД ();

5. Максимально допустимая длина сердечника якоря по условиям нормальной эксплуатации:

      (3.10)

где  - эффективный воздушный зазор между главным полюсом и сердечником якоря ();

        - коэффициент воздушного зазора ();

       - допустимое максимальное напряжение между коллекторными пластинами ();

      - число главных полюсов;

6. Минимально допустимая длина сердечника по тепловой напряженности и  электромагнитным нагрузкам

  (3.11)

где  - диаметр сердечника якоря, м

       - задать в диапазоне

Таблица 3.1

По данным таб.3.1 строим график зависимости  (рис.3.1.6.1), по которому выбираем тяговый электродвигатель ЭД-126.

3.2 ПАРАМЕТРЫ РАБОТЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО ТЕПЛОВОЗА

1. Частота вращения вала ТЭД в продолжительном режиме

     (3.12)

где  - частота вращения якоря ТЭД при движении с конструкционной скоростью

 - диапазон рабочих скоростей

     (3.13)

2. Сила тока ТЭД в продолжительном режиме:

    (3.14)

где  - число пар полюсов

       - число проводников якорной обмотки ТЭД.

Для тепловозных ТЭД с простой петлевой обмоткой якоря

где  - число коллекторных пластин, k=315

3. Напряжение ТЭД в продолжительном режиме:

    (3.15)

4. Магнитный поток в продолжительном режиме ТЭД:

(3.16)

где Се – электрическая постоянная ТЭД

    (3.17)

где  - число параллельных ветвей якорной обмотки;

        р – число пар главных полюсов.

Проверка по условию насыщения магнитной системы ТЭД:

где  - допустимое значение магнитного потока ТЭД в продолжительном режиме.

0,089<0,095 - верно

5. Максимальное напряжение ТЭД:

    (3.18)

Проверка по допустимому среднему напряжению между коллекторными пластинами:

     (3.19)

Для некомпенсированных ТЭД с толщиной миканита между коллекторными пластинами 1,5 мм (ЭД-120…ЭД-127)

870,8<918,75

6. Максимальная сила тока ТЭД:

 (3.20)

Проверка по допустимой тепловой напряженности якорной обмотки

        (3.21)

    (3.22)

где - число параллельных ветвей в якорной обмотке ТЭД

       - допустимая сила тока в одной параллельной ветви, А

Для двигателей с изоляцией якорной обмотки класса H: .

График режима работы ТЭД на проектируемом тепловозе представлен на рис. 3.2.6.1.

7. Электрическая мощность ТГ:

 Для синхронного генератора:

    (3.23)

где - кпд ВУ в продолжительном режиме

      .

8.  Ток и напряжение ТГ в продолжительном режиме:

Схема соединения ТЭД – 6 параллельно.

    (3.24)

    (3.25)

3.3 ВЫБОР ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Тяговый генератор выбирают по условию нормальной тепловой