Исходные данные
Эффективная мощность дизеля Ne=2090 кВт
Тип тепловоза Пассажирский
Сцепной вес тепловоза Рсц=1200 кН
Диаметр движущихся колес Дк=1050 мм
Скорость, v=100 км/ч
1. Определение основных параметров электрической передачи тепловоза
Мощность дизеля, отдаваемая на тягу (эффективная мощность дизеля за вычетом вспомогательных нужд), кВт:
Мощность на зажимах ТГ, кВт:
Где ΔN=(0,08÷0,11)Ne – мощность дизеля, затрачиваемая на привод вспомогательных агрегатов тепловоза;
ηг=0,93÷0,95 – КПД ТГ.
Принимаем ηг=0,95
Расчетная сила Fкр в кН определяется из условий реализации коэффициента тяги на расчетном подъеме:
кН
где Рсц - сцепной вес тепловоза, кН;
ψкр - коэффициент тяги на расчетном подъеме.
В курсовом проекте следует принять:
ψкр=0,18÷0,2 - для грузовых тепловозов;
Принимаем ψкр=0,15
Скорость на расчетном подъеме (скорость продолжительного режима - ограничение по нагреву ТЭД), км/ч:
км/ч
где ηэп=0,84 - КПД электрической передачи тепловоза (ЭПТ).
Мощность на зажимах ТЭД, кВт:
.
кВт
Мощность на валу ТЭД, кВт:
кВт
где ηд - 0,89÷0,92 - КПД тягового электродвигателя.
Принимаем ηд=0,9
2.Построение регулировочных характеристик электропередачи
Регулировочные характеристики - это зависимости напряжения на зажимах и тока якорей тяговых электрических машин от скорости движения тепловоза. Они строятся в соответствии со скоростными характеристиками ТЭД.
Скоростная характеристика тепловозных ТЭД в процентах по отношению к параметрам продолжительного режима при условии постоянства мощности на зажимах тягового генератора представлена на рис. 1. Эта зависимость соответствует формуле:
где v% - скорость тепловоза в процентах по отношению к расчетной (скорости продолжительного режима);
I% - ток якоря ТЭД в процентах от тока продолжительного режима.
Пересчет скоростных процентных характеристик в регулировочные производится по формулам:
где v – скорость тепловоза, км/ч;
vp – расчетная скорость тепловоза (скорость на расчетном подъеме), км/ч;
Iд – ток якоря ТЭД, А;
Iдн - ток якоря ТЭД в продолжительном (номинальном) режиме, А.
Рис. 1. Скоростная процентная характеристика тепловозного ТЭД и КПД ЭПЛ
2.1. Расчет внешней характеристики тг
На магистральных тепловозах используют, главным образом, постоянное параллельное соединение ТЭД, т.к. это улучшает тяговые свойства тепловоза. Для маневровых тепловозов и магистральных тепловозов средней мощности применяют постоянное последовательно-параллельное соединение ТЭД.
В курсовом проекте рекомендуется предварительно принять постоянное параллельное соединение ТЭД.
При таком соединении:
где IГ, Iд – ток якорей ТГ и ТЭД соответственно, А;
UГ, Uд – напряжение на зажимах ТГ и ТЭД соответственно, В.
Далее выбирают диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току, характеризующиеся соответствующими коэффициентами регулирования.
Коэффициент регулирования ТГ по напряжению и току:
,
где Uгmax, Iгmax – максимальное напряжение и ток на зажимах ТГ, В; А;
Uгн – напряжение продолжительного режима тягового генератора (номинальное напряжение),В;
Iгmin – минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства мощности, А.
Для тепловозов с параллельным присоединением ТЭД к ТГ UГmaх=700÷750В. Для тепловозов с последовательно-параллельной схемой присоединения ТЭД к ТГ UГmaх=750÷900В.
Коэффициенты регулирования ТГ по напряжению и току выбирают в следующих пределах:
СГU=1,4÷1,6; CГI=1,8÷2,4 .
Принимаем СГU=1,5; CГI=2 .
Далее определяются напряжения и ток ТГ в продолжительном режиме.
Номинальные значения тока и напряжения ТГ:
А
Минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства мощности:
А
Максимальный ток ТГ:
А
Минимальное напряжение ТГ;
В
По полученным данным строится внешняя характеристика ТГ, ограниченная гиперболой UГ·IГ=РГ и прямыми UГmax и IГmax (Приложение 1).