Основные параметры электрической передачи. Основные параметры тягового генератора. Основные параметры электрического тормоза и построить область тормозных режимов тепловоза

Задание на курсовой проект

В курсовом проекте необходимо:

- определить основные параметры электрической передачи (расчетную скорость и силу тяги тепловоза);

- выбрать и описать силовую схему электрической передачи (схему соединения тяговых электродвигателей и тип передачи);

- определить основные параметры тягового генератора;

- построить внешнюю и регулировочные характеристики тягового генератора;

- выбрать и описать работу системы регулирования и возбуждения тягового генератора;

- определить основные параметры тягового электродвигателя;

- определить передаточное число тягового редуктора;

- рассчитать магнитную характеристику (холостого хода), используя универсальную процентную характеристику тягового электродвигателя;

- рассчитать и построить рабочие характеристики тягового электродвигателя;

- рассчитать и построить тяговую характеристику тепловоза по рабочим характеристикам тягового электродвигателя;

- определить основные параметры электрического тормоза и построить область тормозных режимов тепловоза;

- выбрать и описать работу силовой схемы электрического тормоза.

Исходные данные для выполнения курсового проекта:

Назначение и род работы тепловоза - маневровый;

N_е = 1,5 МВт - эффективная мощность дизеля;

n = 800 об/мин - номинальная частота вращения коленчатого вала дизеля;

P_сц = 1,8 МН - сцепной вес тепловоза;

D_к = 1,05 м - диаметр движущих колес;

С = 8 шт – число тяговых электродвигателей;

V_кон = 90 км/ч - максимальная (конструкционная) скорость тепловоза.

1 Определение основных параметров электрической передачи

Расчётная сила тяги определяется из условия реализации для тепловозов коэффициентов тяги на расчётном подъёме:

                                               (1)

где  – сцепной вес тепловоза, кН;

 – коэффициент тяги на расчётном подъёме.

Для тепловозов с электрической передачей расчётная сила тяги принимается равной длительной:

 или                                     (2)

Таким образом, на расчётном подъёме перегрузочная способность электрических машин не используется, и тепловоз может двигаться в данном режиме неограниченное время.

Величина расчетного коэффициента тяги принимается в зависимости от назначения и рода работы тепловоза.

Для маневровых тепловозов величина расчётного коэффициента тяги принимается:

Принимаем , тогда расчетная, как и длительная, сила тяги будет равна:

Маневровые тепловозы довольно часто работают при силе тяги выше длительной, но такие режимы также непродолжительны, что позволяет реализовать их за счет перегрузочной способности электрических машин.

Скорость тепловоза на расчетном подъеме определяется по формуле:

                                           (4)

где  – свободная мощность дизеля, передаваемая генератору, кВт;

 – КПД электрической передачи,

                                               (5)

где  - КПД тягового генератора при расчетном режиме, принимаем 0,96 [1];

 - КПД  тяговых электродвигателей при расчетном режиме, принимаем 0,89 [1];

 – КПД  зубчатой передачи тягового редуктора берется в пределах от 0,98 до 0,99, принимаем 0,98.

Свободная мощность дизеля, кВт:

                                            (6)

где  – мощность, потребляемая вспомогательными агрегатами тепловоза, кВт. Ориентировочно определяется в долях от эффективной мощности дизеля,

                                       (7)

Таким образом

Мощность на зажимах тягового тепловозного генератора (мощность, отдаваемая генератором тяговым электродвигателям), кВт:

                                               (8)

Подставляя численные значения, получим:

Максимальная мощность тепловозного генератора постоянного тока определяется коммутационными условиями и зависит от номинальной угловой скорости якоря; она ориентировочно может быть определена из соотношения:

                                 (9)

где  – номинальная частота вращения вала дизеля, об/мин.

Т. к. 1281,6×800 = 1,02×10⁶ < 2×10⁶, то для проектируемого тепловоза выбираем тепловозный генератор постоянного тока.

Мощность на зажимах тягового двигателя, кВт:

                                            (10)

где с - число тяговых электродвигателей.

Таким образом

Мощность на валу тягового электродвигателя, кВт:

                                               (12)

Из формулы (12) имеем:

2 Выбор схемы соединения тяговых электродвигателей

Основными факторами, определяющими выбор схемы соединения двигателей, являются схема управления их работой, коэффициент регулирования генератора  и максимальная скорость тепловоза при которой еще используется полная мощность его дизель-генератора :

                                         (13)

Скорость максимального использования мощности современных маневровых тепловозов:

Выбираем параллельно-последовательную схему соединения тяговых