методички / 4018 ЭИ
.pdf
при второй ступени ослабления поля (ОП2):
v ОП 2 |
1,2vP |
|
|
I ГН |
1,5 |
|
|
|
|
. |
(13) |
||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
min |
I Г |
|
|||
Промежуточную ступень ослабления возбуждения ТЭД (ОП1) применяют, чтобы избежать резких бросков тока в силовой цепи при переходах на ослабленное
возбуждение и снизить динамические воздействия на состав. |
|
|
|
||
На построенные графики токовой характеристики |
I Г |
f V наносят |
линию |
||
ограничения максимального тока генератора |
I Г max и |
точки перехода с |
полного |
||
возбуждения ТЭД на ослабленное возбуждение промежуточной и второй ступени. |
|||||
Скорости переходов: |
|
|
|
|
|
1,5 |
v2 v p |
C1,5ГU |
|
||
v1 v p CГU ; |
|
. |
(14) |
||
0,5 |
|||||
|
|
|
1 |
|
|
Далее стоят регулировочные характеристики ТГ по напряжению:
U Г |
Р |
Г |
103 |
|
||
|
|
|
. |
(15) |
||
|
|
I |
|
|||
|
|
|
Г |
|
||
Рис. 2. Регулировочные характеристики ЭПМ
Значения напряжения на зажимах ТГ могут быть взяты из табл. 1 для соответствующих значений тока.
21
Вычисления приводят в табл. 2.
Таблица 2
Расчет регулировочных характеристик ЭП
|
I Г ,А |
3000 |
4000 |
|
5000 |
6000 |
7000 |
8000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U Г , В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v , км/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОП1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОП2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам расчета на миллиметровой бумаге строятся регулировочные |
|||||||||
характеристики проектируемой ЭПМ (рис. 2). |
|
|
|
|
|
|||||
Построение тяговой характеристики тепловоза
В соответствии с построенными регулировочными характеристиками производят расчет и построение тяговой характеристики тепловоза, кН:
F |
|
3,6Nд эп |
. |
(16) |
|
||||
K |
|
v |
|
|
|
|
|
||
КПД ЭП эп можно определить |
по скоростной |
процентной характеристике |
||
тепловозного ТЭД (рис. 3). С этой целью для каждого значения скорости тепловоза по регулировочным характеристикам находят соответствующие значения тока генератора I Г .
Пересчет регулировочных характеристик в скоростные процентные может быть
произведен по формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v |
|
|
v 100 |
; |
|
I |
|
|
|
Iд 100 |
, |
(17) |
||||||
% |
v p |
% |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iдн |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где v% – скорость тепловоза по отношению к расчетной, %; |
|
|
||||||||||||||||
I% – ток якоря ТЭД от тока продолжительного режима Iдн , %. |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
U |
|
|
U Г |
; |
I |
|
|
|
I Г |
, |
|
(18) |
|||
|
|
|
д |
|
|
д |
п |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
где m – число последовательно соединенных ТЭД в одной цепи; n – число параллельных цепей.
22
Окончательно КПД ЭП определяется по графику (см рис. 3) в зависимости от процентных значений тока ТЭД по отношению к току продолжительного режима I% . Вычисления удобно свести в табл. 3.
Таблица 3
Построение тяговой характеристики тепловоза
Параметры |
Ступени ослабления возбуждения |
|
|||
|
|
|
|
||
ПП ( 1) |
ОП1 ( 1 ) |
ОП2 ( 2 |
) |
||
|
|||||
|
|
|
|
|
|
v , км/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iд , А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
эп |
|
|
|
|
|
FK , кН |
|
|
|
|
|
Рис. 3. Скоростная процентная характеристика тепловозного тягового электродвигателя и КПД электропередачи
По результатам расчетов (см. табл. 1) строится тяговая характеристика FК f (v) , рис. 4, на график которой наносят:
а) кривую ограничения по сцеплению, рассчитываемую по формуле:
23
|
|
|
FKcц Pсц К , |
|
|
(19) |
||
где расчетный коэффициент сцепления: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
К |
0,25 |
8 |
; |
(20) |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
100 |
20v |
|
|
б) линию ограничения силы тяги по максимальному току ТГ (по условиям |
||||||||
коммутации ТЭД), соответствующую: |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
I ГН |
1,5 |
|
|
|
|
|
vОК |
|
|
|
(21) |
|
|
|
|
vP |
I Г max |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и определяемую по токовой регулировочной характеристике как скорость, при которой |
||||||||
I Г I Г max ; |
|
|
|
|
|
|
|
|
в) линию продолжительного режима (ограничение по нагреву ТЭД), |
||||||||
соответствующую FK Fp |
и v vp ; |
|
|
|
|
|
|
|
г) линию ограничения тяговой |
характеристики по |
конструкционной скорости |
||||||
v vmax . |
|
|
|
|
|
|
|
|
Fк, кН |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fp |
|
ПП |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОП1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОП2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0 |
vок |
vр |
v1 |
|
v2 |
vmax |
v, км/ч |
|
|
|
|||||||
|
|
Рис. 4. Тяговая характеристика тепловоза |
|
|||||
Если на первом этапе расчета выяснилось, что имеет место неравенство:
vmax |
4,9 , |
(22) |
|
||
vP |
|
|
24 |
|
|
то необходимо для обеспечения постоянства мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения применить оба способа расширения диапазона регулирования, т.е. переключения в схеме соединения ТЭД к генератору и ослабление возбуждения их главных полюсов. Обычно это необходимо для маневровых тепловозов, для которых задан высокий диапазон регулирования по скорости. Для этих тепловозов допускается снижение диапазона регулирования ЭП при постоянстве мощности дизеля. С учетом этого обстоятельства можно принять для маневровых тепловозов максимальную
скорость, при которой еще полностью используется мощность дизеля: v
max
для грузовых |
|
0,9 vmax . Регулировочные характеристики ТГ в результате |
vmax |
переключения пересчитываются в соответствии с новой схемой соединения ТЭД.
Порядок выполнения работы
1.Выполнить расчеты основных характеристик электрической передачи локомотивов.
2.Построить внешнюю и тяговую характеристики тепловоза.
3.Составить отчет.
Содержание отчета: название работы; цель работы; вычисления в соответствии с представленной методикой.
Контрольные вопросы
1.Что такое передача мощности?
2.Чем характеризуется степень регулирования ЭП по скорости?
3.Для чего применяют промежуточную степень ослабления ТЭД?
4.Что такое тяговая характеристика? Назовите ее ограничения.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 6
РАСЧЕТ КОЛЛЕКТОРА
Цель работы: определение числа коллекторных пластин, диаметра коллектора, радиальной высоты коллекторной пластины.
Краткие теоретические сведения
Тяговые электродвигатели большой мощности обычно имеют одновитковые секции якорной обмотки (w = 1), поэтому N = 2* К.
Число коллекторных пластин при 1 вычисляется из равенства: |
|
||
K |
N |
, |
(1) |
|
|||
2 |
|
|
|
25 |
|
|
|
а затем проверяется по допустимым величинам диаметра коллектора Dк и размеров коллекторного деления tк .
Найденное число коллекторных пластин К проверяется по допустимому среднему напряжению между ними (межламельному напряжению) при максимальном напряжении на зажимах ТЭД, В:
e |
|
|
2 p U д max |
15 19 . |
(2) |
к ср |
|
||||
|
|
K |
|
||
|
|
|
|
||
Далее предварительно оценивают диаметр коллектора Dк , мм: |
|
||||
Dк |
(0,8 0,81) Dя |
(3) |
|||
и определяют коллекторное деление tк , которое должно быть не менее 4 мм при изоляции между пластинами (0,8 1,0) мм
|
|
t |
к |
Dк . |
(4) |
|
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Диаметр коллектора округляется до целых сантиметров и проверяется на |
||||||
допустимую окружную скорость, м/с: |
|
|
|
|
|
|
v |
к max |
Dк nmax |
40 50 . |
(5) |
||
|
60 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Радиальная высота коллекторной пластины, см:
h 2,2 4 |
D |
к |
1. |
(6) |
к |
|
|
|
Порядок выполнения работы
1.Выполнить расчеты характеристик коллектора.
2.Составить отчет.
Содержание отчета: название работы; цель работы; расчеты в соответствии с методикой; выводы.
Контрольные вопросы
1.Для чего предназначен коллектор?
2.Что такое межламельное напряжение?
26
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Проектирование тяговых электрических машин / под ред. М.Д. Находкина. – М.:
Транспорт, 1976. – 624 с.
2.Электрические машины и электрооборудование тепловозов / Е.Я. Гаккель, К.И. Рудая, И.Ф. Пушкарев и др. ; под ред. Е.Я. Гаккель. – М.: Транспорт, 1981. – 256 с.
3.Электропередачи тепловозов на переменно-постоянном токе. – М.: Транспорт,
1978. – 149 с.
4.Вилькович Б.И. Автоматическое управление электрической передачей и электрические схемы тепловозов. – М.: Транспорт, 1987. – 272 с.
5.Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭ3, ЧМЭ3Т. – М.: Транспорт, 1990. – 381 с.
6.Проектирование и расчет электрической передачи тепловозов / Е.Я. Гаккель, К.И. Рудая. – М.: Транспорт, 1972. – 152 с.
7.А.Д.Степанов, В.А. Васильев. Передачи мощности тепловозов. – М.: Транспорт,
1967. – 476 с.
8.Захарченко Д.Д., Ротанов Н.А. Тяговые электрические машины : учеб. для вузов ж/д. транспорта. – М.: Транспорт, 1991. – 343 с.
9.Стрекопытов В.В. Электрические передачи локомотивов : учебник для вузов ж/д транспорта. – М.: Маршрут, 2003. – 310 с.
27
ПРИЛОЖЕНИЕ
ТАБЛИЦЫ НАМАГНИЧИВАНИЯ
(усредненные величины напряженностей поля, А/см)
Якорь (электротехнические стали марок Э10, Э13)
В, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
3,3 |
3,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
3,4 |
3,4 |
3,5 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,7 |
3,8 |
3,8 |
3,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
4 |
4 |
4,1 |
4,1 |
4,2 |
4,2 |
4,3 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
4,8 |
4,8 |
4,9 |
5,0 |
5,1 |
5,2 |
5,3 |
5,4 |
5,5 |
5,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
5,7 |
5,8 |
5,9 |
6,0 |
6,2 |
6,3 |
6,5 |
6,7 |
6,9 |
7,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
7,2 |
7,4 |
7,5 |
7,6 |
7,7 |
8,0 |
8,2 |
8,5 |
8,7 |
8,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
9,3 |
9,6 |
9,9 |
10,1 |
10,5 |
11 |
11,3 |
11,6 |
11,9 |
12,3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
12,8 |
13,3 |
13,8 |
14,2 |
14,6 |
15 |
15,7 |
16,3 |
17 |
17,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
18,2 |
19 |
19,8 |
20,6 |
21,2 |
22 |
23,5 |
25 |
26,5 |
28 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
29 |
30 |
31 |
32,5 |
33,5 |
35 |
37 |
39 |
41 |
43 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
49 |
50 |
53 |
56 |
60 |
63 |
67 |
71 |
75 |
79 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,7 |
83 |
88 |
93 |
98 |
104 |
110 |
116 |
122 |
128 |
135 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
142 |
149 |
156 |
163 |
171 |
179 |
187 |
196 |
205 |
214 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,9 |
224 |
235 |
246 |
257 |
269 |
281 |
294 |
308 |
322 |
336 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
350 |
364 |
378 |
393 |
408 |
423 |
439 |
457 |
476 |
495 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
515 |
535 |
556 |
577 |
598 |
620 |
643 |
666 |
689 |
712 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
735 |
759 |
783 |
807 |
831 |
855 |
880 |
905 |
930 |
955 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,3 |
980 |
1006 |
1032 |
1258 |
1285 |
1110 |
1135 |
1165 |
1195 |
1230 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4 |
1270 |
1305 |
1340 |
1375 |
1415 |
1455 |
1495 |
1535 |
1570 |
1610 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 |
1650 |
1696 |
1730 |
1775 |
1820 |
1870 |
1920 |
1975 |
2030 |
2090 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28
Полюс (листовая сталь)
В, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
3 |
3 |
3 |
3,1 |
3,1 |
3,2 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
3,5 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,7 |
3,8 |
3,8 |
3,9 |
4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
4,1 |
4,1 |
4,2 |
4,2 |
4,3 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
4,7 |
4,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
4,8 |
4,9 |
4,95 |
5,05 |
5,1 |
5,2 |
5,3 |
5,4 |
5,5 |
5,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
5,7 |
5,82 |
5,95 |
6,07 |
6,15 |
6,3 |
6,42 |
6,55 |
6,65 |
6,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
6,9 |
7,03 |
7,2 |
7,31 |
7,48 |
7,6 |
7,75 |
7,9 |
8,08 |
8,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
8,45 |
8,6 |
8,8 |
9,0 |
9,2 |
9,4 |
9,6 |
9,92 |
10,15 |
10,45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
10,8 |
11,12 |
11,45 |
11,75 |
12,2 |
12,6 |
13 |
13,5 |
13,93 |
14,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
14,9 |
15,3 |
15,95 |
16,45 |
17 |
17,5 |
18,35 |
19,2 |
20,1 |
21,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
22,7 |
24,5 |
25,6 |
27,1 |
28,8 |
30,5 |
32 |
34 |
36,5 |
37,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
40 |
42,5 |
45 |
47,5 |
50 |
52,5 |
55,8 |
59,5 |
62,3 |
66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,7 |
70,5 |
75,3 |
79,5 |
84 |
88,5 |
93,2 |
98 |
103 |
108 |
114 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
119 |
124 |
130 |
135 |
141 |
148 |
156 |
162 |
170 |
178 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,9 |
188 |
197 |
207 |
215 |
226 |
235 |
245 |
256 |
265 |
275 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
290 |
302 |
315 |
328 |
342 |
361 |
380 |
400 |
420 |
445 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
470 |
495 |
520 |
550 |
580 |
610 |
640 |
665 |
695 |
730 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,2 |
775 |
810 |
850 |
885 |
920 |
960 |
1000 |
1045 |
1085 |
1130 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
Станина (стальное литье)
В, Тл |
0 |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 |
1,6 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,7 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
1,9 |
1,9 |
1,9 |
2 |
2 |
2 |
23 |
2,1 |
2,1 |
2,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,6 |
2,2 |
2,2 |
2,2 |
2,3 |
2,3 |
2,4 |
2,4 |
2,5 |
2,5 |
2,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7 |
2,6 |
2,7 |
2,7 |
2,8 |
2,8 |
2,9 |
2,9 |
3 |
3,0 |
3,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
3,2 |
3,2 |
3,3 |
3,4 |
3,5 |
3,6 |
3,7 |
3,8 |
3,9 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
4,1 |
4,2 |
4,4 |
4,5 |
4,6 |
4,8 |
5 |
5,1 |
5,3 |
5,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,0 |
5,6 |
5,8 |
6 |
6,2 |
6,4 |
6,6 |
6,8 |
7 |
7,2 |
7,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,1 |
7,6 |
7,9 |
8,2 |
8,4 |
8,7 |
9 |
9,3 |
9,6 |
9,9 |
10,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
10,5 |
10,8 |
11,1 |
11,5 |
11,8 |
12,2 |
12,6 |
13 |
13,4 |
13,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,3 |
14,2 |
14,7 |
15,2 |
15,8 |
16,4 |
17,0 |
17,6 |
18,2 |
18,8 |
19,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,4 |
20,1 |
20,9 |
21,7 |
22,5 |
23,4 |
24,3 |
25,3 |
26,5 |
27,7 |
29,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,5 |
30,5 |
31,8 |
33,4 |
35,2 |
37,1 |
39,0 |
41 |
43,5 |
46 |
48,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,6 |
51 |
53,5 |
56 |
59 |
62 |
65 |
68 |
71 |
74 |
78 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,7 |
81 |
84 |
88 |
91 |
95 |
99 |
102 |
106 |
110 |
114 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,8 |
118 |
122 |
126 |
130 |
134 |
139 |
143 |
148 |
152 |
157 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,9 |
162 |
169 |
177 |
184 |
193 |
200 |
209 |
218 |
227 |
236 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
245 |
257 |
269 |
281 |
293 |
307 |
320 |
335 |
352 |
370 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,1 |
387 |
406 |
425 |
450 |
485 |
515 |
560 |
605 |
655 |
705 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30