Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов (стр. 1 из 9)
1.4 Описание с изображением основных узлов тяговой характеристики тепловозов с гидромеханической и гидравлической передачей мощности.
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах.
2.1 В тяговом двигателе постоянного и переменного тока
2.2. В генераторах постоянного и переменного тока
2.3. В трансформаторах
3. Создание силы тяги локомотива
4. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов
4.1. Назначение тяговых электродвигателей
4.2. Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза
5.Расчетная часть курсового проекта.
5.1. Определение параметров ТЭД на номинальном режиме
5.2. Расчет характеристики намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения
5.3.Расчет и построение внешней характеристики тягового генератора тепловоза
5.4. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ
5.5. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений
6. Электроподвижной состав.
6.1. Электровозы постоянного тока
6.2. Электровозы переменного тока
8.Список используемой литературы
Целью курсовой работы является изучение физических процессов,, происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом.
При выполнении работы решаются следующие задачи:
определяются параметры ТЭД на номинальном режиме работы;
рассчитывается характеристика намагничивания ТЭД;
строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения;
рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза;
строятся электромеханические и электротяговые характеристики ТЭД с учетом параметров КМБ;
рассчитывается и строится тяговая и токовая характеристика локомотива с учетом ограничений.
Исходные данные тягового двигателя тепловоза:
Номинальная мощность двигателя Рдн , кВт – 320
Число пар полюсов 2р=4 , 2а=4
Передаточное число зубчатой передачи
Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин – 575
Номинальное напряжение двигателя Uдн , В – 480
Количество проводников якорной обмотки – 630
Диаметр колеса , мм – 1050
Число осей nос , - 6
Осевая нагрузка 2П , т – 23
Конструкционная скорость Vк , км/ч - 100
Типы электрических передач локомотивов
Назначение любого типа передач - создать дизелю постоянный режим работы, т.е. независимо от профиля пути дизель должен работать с одной и той же мощностью (не должно быть переходных режимов работы).
Передача механической энергии от коленчатого вала дизеля к колесным парам тепловозов осуществляется с помощью самых разнообразных устройств, в которых реализуются различные принципы преобразования энергии.
Из всех выделяются основные четыре типа передач, которые в различной степени применяются на тепловозах: механическая, газовая, электрическая и гидромеханическая.
Механическая передача. Самый простой по устройству тип тяговой передачи. Характеризуется жесткой (рис. 1.) кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (ось колесной пары) звеньями. Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар.
Рис.1.1 Схема механической передачи локомотивов.
где Д - дизель; Мф - муфта; КПП - коробка передач; ОР - осевой редуктор; КП - колесная пара.
Достоинства механической передачи:
относительно малая стоимость изготовления;
высокий коэффициент полезного действия (КПД) - около 95%.
Недостатки механической передачи:
низкая эксплуатационная надежность, особенно при больших мощностях;
неполное использование мощности дизеля;
полная потеря силы тяги в процессе переключения ступеней скорости;
ступенчатое изменение силы тяги в функции скорости.
Механическая передача нашла свое применение в локомотивах малой (до 100 кВт) мощности, автомотрисах, мотовозах.
Электрическая передача. Данный тип получил широчайшее распространение на магистральных и маневровых тепловозах. При этом электрическая передача разделяется на три вида: постоянного, постоянно - переменного и переменного тока.
1.1. Передача постоянного тока
Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД).
Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
большой вес и габариты конструкций;
ограничение по мощности тягового генератора.
Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт.
1.2.Передача переменно - постоянного тока
Данная передача состоит из тягового генератора переменного тока (СГ), выпрямительной установки (ВУ) и тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД).
Рис 1. 3 Передача переменно-постоянного тока, Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; ПРУ - пуско - регулирующее устройство; ТЭД - тяговые электродвигатели; КП - колесные пары.
Достоинства электрической передачи переменно - постоянного тока:
снятие ограничения по мощности тягового генератора.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
уменьшение по сравнению с передачей постоянного тока общего КПД передачи.
Данным типом передачи оборудованы большинство серий современных магистральных тепловозов мощностью 1500 - 4500 кВт.
1.3.Передача переменного тока
Рис.1. 4 Передача переменного тока, где Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; И - инвертор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; АД - асинхронный электродвигатель; КП - колесная пара.
простота устройства электрических машин;
высокая эксплуатационная надежность;
хорошие весогабаритные показатели.
1.4 Тяговая характеристика тепловоза с гидравлической передачей мощности
Масса и скорость поезда — важнейшие показатели работы железнодорожного транспорта. Тепловоз данной мощности может вести составы с различной скоростью в зависимости от их массы и профиля пути. Для определения весовых норм составов, скорости движения, времени хода и других целей служит тяговая характеристика тепловоза, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги от скорости (рис.1.5, характеристика построена для 8-й позиции контроллера). На рис.1.5 также приведена зависимость коэффициента полезного действия тепловоза от скорости его движения и показано ограничение силы тяги по сцепному весу тепловоза. Наибольшие и наименьшие значения силы тяги и коэффициента полезного действия приведены соответственно при наименьших и наибольших затратах мощности на собственные вспомогательные нужды тепловоза.