База знаний студента. Реферат, курсовая, контрольная, диплом на заказ

          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 двигателя  Рдн,

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 ТЭД  hд    .       .       .      .      .     .    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

                                                      V

                                          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

                                                                             8

              1         2               1            2                    

                

П1  А           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

           Uc

 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 = 5,84  Ом

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

 

                     b2          

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

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 + 0,12  Ом

                  750- 150 (1,58)

 Vni =                15,6               =32,9  км/ч

 

3.1.2     Заполним расчётную таблицу.

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

                    

                          Расчёт и построение характеристик ТЭД при 

                                   регулировке возбуждения .

3.2.1   Рассчитаем Fкд; Fк ; V при b1  и  b2, заполним таблицу 3.2

 Fкд = 3,6 | CVФ |b IдhF * 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 последовательном  соединении 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. Расчёт  массы 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 движению  w0р , кН.                    

                                                                                                                                           2 

  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 характеристики  для 7; 11; 12; 13 позиции на рис. 2

5.1.2 Рассчитаем и построим характеристики основного сопротивления  движения для  скоростей 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       Графически  определим 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 поезда  таблица 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. При  разгоне 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 тяги  на 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                              

          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 эле

 

• 14:21 05 Июля 2016
  Российско-китайский медуниверситет откроет магистерскую программу по TCM
• 01:21 05 Июля 2016
  На форуме МГУ Россия и Китай обсудят научно-образовательное сотрудничество
• 11:00 04 Июля 2016
  Реморенко: "ЕГЭ-туризм" в России сходит на нет
• 10:52 04 Июля 2016
  Летняя российско-австрийская школа откроется в Москве
• 15:31 01 Июля 2016
  В СПбГУ могут воссоздать географический факультет

Заказать уникальную работу