148005 (Расчет преобразователя для питания вспомогательных цепей электровоза), страница 2

Рассчитаем мощность двигателя компрессора:

, (в рад) (3.13)

где n – порядковый номер по списку, n = 16

Рассчитаем мощность двигателя вентилятора:

, (3.14)

Выбираем двигатель для компрессора типа 4ПФ200М с напряжением U_к = 440 В, который имеет следующие характеристики:

• Мощность – 55 кВт,

• Напряжения якоря – 440 В,

• Ток якоря – 144 А,

• КПД – 84,9 %,

• Номинальная частота вращения – 1000 об/мин,

• Максимальная частота вращения – 4000 об/мин.

Выбираем двигатель для вентилятора типа 4ПФ180М с напряжение U_в=440 В, который имеет следующие характеристики:

• Мощность – 37 кВт,

• Напряжения якоря – 440 В,

• Ток якоря – 97,6 А,

• КПД – 83 %,

• Номинальная частота вращения – 825 об/мин,

• Максимальная частота вращения – 4500 об/мин.

Выбор обусловлен тем, что данный тяговый электродвигатель имеет высокий КПД при максимальной скорости электровоза.

Выбираем пассажирский шестиосный электровоз постоянного тока ЧС2. Выбор обусловлен тем, что в отличие от грузовых поездов, вес которых достигает 5000-6000 т, а максимальная скорость движения не превышает 90 км/ч, пассажирские поезда с локомотивной тягой обычно имеет вес состава не более 1100 т, но скорость движения до 120 км/ч; на некоторых направлениях пассажирские поезда развивают скорость 140-160 км/ч.

Пассажирский локомотив должен обладать плавным ходом и лучшими динамическими качествами с тем, чтобы при высоких скоростях движения его воздействие на путь не превышало допустимых пределов. Поэтому в отличие от грузовых электровозов пассажирские строятся с меньшими нагрузками от колесных пар на рельсы и тяговыми двигателями, установленными на рамах тележек. Весь вес от двигателей на оси колесных пар при этом передается через рессоры, что уменьшает динамические нагрузки на путь и благоприятно влияет на работу самих двигателей.

Шестиосный электровоз ЧС2 предназначен для обслуживания пассажирских поездов на электрифицированных линиях постоянного тока с номинальном напряжением 3 кВ и снижении его до 2700 В.

Выбираем тяговый электродвигатель постоянного тока AL4846eT. Выбор обусловлен тем, что данный тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,78) при максимальной скорости электровоза.

Год начала выпуска: 1960

Напряжение контактной сети =3000 В;

Напряжение на зажимах двигателя =1500 В;

Коэффициент возбуждения, %

номинальная – 100%;

Масса двигателя (без зубчатой передачи) G=5250 кг;

Часовой режим

Мощность на валу Рч=700 кВт;

Ток =500 А;

Частота вращения =680 об/мин;

КПД на валу =94,3 %

Продолжительный режим

Мощность на валу =610 кВт;

Ток =435 А;

Частота вращения =720 об/мин;

КПД на валу =94,8 %;

Максимальная частота вращения =1185 об/мин;

Общее сопротивление обмоток двигателя , Ом:

при температуре 110ºС - Ом

Тогда найдем по формуле (3.12):

В, В.

ЭДС вторичных обмоток возбудителя двигателей компрессора и вентилятора.

Имея в виду, что обмотки возбуждения двигателей компрессора и вентилятора включены параллельно, напряжение на них обычно равно номинальному напряжению якорных обмоток, т.е. 440 В. Поэтому ЭДС определяется по выражению (3.12).

В, В.

ЭДС вторичных обмоток возбудителя тяговых двигателей.

Максимальное напряжение, необходимое для получения максимального тока в обмотках возбуждения, может быть найдено из выражения:

, (3.15)

где n_д – число двигателей электровоза (число осей);

n_д =6;

К_пер – коэффициент рабочей перегрузки тяговых двигателей;

К_пер=1,5;

I_ч – часовой ток тяговых двигателей (номинальный), А;

R_ов – сопротивление обмоток возбуждения тягового двигателя,

при максимальной температуре 110ºС,Ом.

.

Далее ЭДС каждой полуобмотки нулевого выпрямителя определяется по формуле (3.12).

ЭДС обмотки собственных нужд.

ЭДС этой обмотки должна компенсировать падение напряжения, связанного с коммутацией симистора, а также потери в выходном фильтре. Эти потери составят примерно 20%, поэтому ЭДС можно найти из выражения:

. (3.16)

3.2 Выбор вентилей вторичных цепей

Максимальное значение тока тиристора выпрямителя, питающего двигатель компрессора.

Максимальное значение выпрямленного тока, протекающего в якоре двигателя компрессора, определяется по формуле

, (3.15)

где Р_к - мощность выбранного типа двигателя компрессора, Вт;

К_пер – коэффициент перегрузки по току двигателя компрессора при пуске, К_пер = 1,2.

Максимальное значение тока тиристора выпрямителя, питающего двигатель вентилятора.

, (3.17)

где Р_в - мощность выбранного типа двигателя вентилятора, Вт;

К_пер – коэффициент перегрузки по току двигателя вентилятора при пуске, К_пер = 1,0.

Максимальные значения токов тиристоров возбудителя двигателей компрессора и вентилятора.

(3.18)

где - ток возбуждения двигателей компрессора и вентилятора, А;

К_пер – коэффициент перегрузки ток возбуждения в системе автоматического регулирования (САР) стабилизации тока, К_пер = 1,0.

Максимальное значение токов тиристоров возбудителя тяговых двигателей.

Значение максимального тока возбуждения тяговых двигателей находится по формуле:

(3.19)

Максимальное значение тока симистора в цепи собственных нужд.

Поскольку симистор работает без пауз, ток симистора равен току собственных нужд

(3.20)

где -ток собственных нужд электровоза;

=(50…100) А, (3.21)

А.

Среднее значение тока вентилей компрессорной обмотки

(3.22)

Среднее значение тока вентилей вентиляторной обмотки

(3.23)

Среднее значение тока вентилей третьей обмотки

(3.24)

Среднее значение тока вентилей четвертой обмотки

(3.25)

Действующее значение тока через симистор пятой обмотки

, (3.26)

Предварительный выбор типа тиристора по максимальному среднему (предельному) току.

Выбор типа тиристора определяется величиной среднего значения тока, а также условиями эксплуатации, в которые входит и частота.

Максимальное напряжение на тиристорах и выбор класса вентилей.

Максимальное напряжение на тиристорах будет при максимальном напряжении в контактной сети. При этом ЭДС на вторичных обмотках и соответственно на тиристорах определяется:

, (3.27)

где -максимальное значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора при максимальном рабочем напряжении в контактной сети, В;

-максимальное рабочее напряжение в контактной сети, В;

- номинальное значение напряжения в контактной сети, В.

Максимальное напряжение на вентилях компрессора:

, (3.28)

Максимальное напряжение на вентилях вентилятора

, (3.29)

Максимальное напряжение на вентилях третьей обмотки

, (3.30)

Максимальное напряжение на вентилях возбудителя тяговых двигателей

, (3.31)

Максимальное напряжение на симисторе

, (3.32)

По справочнику выбираем тиристоры и симистор:

1. 2ТБ161-80-8

2. ТЧ 50-8

3. 2Т112-10-8

4. ТБ 400-3

5. ТС 160-5

Таблица1- Выбор тиристоров и симистора

3.3 Расчет величины индуктивностей сглаживающих реакторов