148020 (692154), страница 2
Текст из файла (страница 2)
= (Pe - Pвсп) / Pe, (3.5)
= (2941 -353)/2941 = 0,88
КПД передачи мощности проектного тепловоза:
= сг.р*ву.р*ТЭД.р*зр (3.6)
п.р.= 0,96*0,991*0,915*0,975 = 0,849
где сг.р,ву.р,ТЭД.р,зр – значения КПД берутся для длительного режима работы по соответствующим техническим данным электрических машин [1.2].
Расчётная скорость движения тепловоза вычисляется по формуле:
Vкр.= (3,6* Pд*п.р) / Fк.р, км/ч (3.7)
Vкр.= 3,6*2588*0,849/299,9 = 26,4 км/ч
Мощность на выходе выпрямительной установки(ВУ):
Pd.p.= Pву.р.= Pд*сг.р*ву.р (3.8)
Pd.p.= Pву.р.= 2588*0,96*0,991= 2462 кВт
Входная мощность P1ТЭД.р и мощность на валу P2p.= PТЭД.р тягового электродвигателя равны:
P1ТЭД.р= Pd.p./m ,кВт P1ТЭД.р= 2462 /6 = 410,3 кВт (3.9.)
PТЭД.р= P1ТЭД.р*ТЭД.р.,кВт PТЭД.р= 410,3*0,915 = 375,4 кВт
где m = 6 – число ТЭД
Номинальная частота вращения якоря ТЭД:
nном = µЗ* Vкр / (0,1885*Dk), об/мин (3.10)
nном = 4,318*26,4/(0,1885*1,25) = 484 об/мин
где µЗ – передаточное отношение тягового редуктора.
Максимальная частота вращения якоря ТЭД:
nмакс= nном * Vk / Vкр, об/мин (3.11)
nмакс= 484 * 100/ 26,4 = 1833 об/мин
где Vk = 100 км/ч – конструкционная скорость движения тепловоза.
Касательная мощность локомотива в длительном режиме:
Pк.р.= (Fк.р.* Vк.р.)/ 3,6, кВт (3.12)
Pк.р.= (299,9*26,4)/ 3,6 = 2200 кВт
КПД тепловоза в расчетном режиме равен:
т.р.= 3600* Pк.р / Bч*Hи , о.е. (3.13)
т.р.= 3600*2200/614,6*42496 = 0,303
где Bч – часовой расход топлива дизелем, кг
Bч = ge*Pe, кг (3.14)
Bч = 0,209*2941 = 614,6 кг
где ge = 0,209 кг/(кВт*ч) – удельный расход дизельного топлива [1].
КПД дизеля можно определить как:
диз.=3600/ ge* Hи, о.е. (3.15)
диз.= 3600/ 0,209 *42496 = 0,405
Для проверки КПД тепловоза можно вычислить по формуле:
т.р1 = диз*п.р* (3.16)
т.р1 = 0,405*0,88*0,849 = 0,303
Коэффициент передачи мощности тепловоза:
fp = Pk.p./ Pe (3.17)
fp = 2200 / 2941 = 0.748
Удельная номинальная мощность тепловоза вычисляется:
Pн= Pk.p / Mсц ,кВт/т (3.18)
Pн= 2200 / 147 = 14, 97 кВт/т
4. Расчёт и построение тяговой характеристики тепловоза и его КПД
Расчёт производится по имеющимся электромеханическим характеристикам ТЭД заданных в табличной форме (табл.2), снятых при напряжении на ТЭД UТЭД при полном пп = 1,0 и двух ослабленных магнитных полях ТЭД 1 = 0,66 и 2 = 0,44.При этом необходимо стремиться, чтобы мощность на валу была равна мощности ТЭД проектного тепловоза.
Степень ослабления магнитного поля ТЭД выражается:
= Iв/ Iя (4.1)
где Iв – ток обмотки последовательного возбуждения, Iя – ток якоря.
Задаемся произвольно шестью значениями токов якоря из электромеханических характеристик ТЭД от IТЭД.мин = 600 А до IТЭД.макс.= 1200 А.
Значения токов заносим в сводную таблицу 3 расчёта тяговой характеристики тепловоза. Сюда же в колонку для полного поля = 1,0 вводим с таблицы 2 значения подводимого напряжения UТЭД, а с соответствующих графиков [1] зависимость КПД генератора сг от тока Id на выходе выпрямительной установки.
Ток на выходе ВУ равен:
Id = IТЭД*m (4.2)
где m = 6 число параллельно соединенных ТЭД.
4.1 Расчёт и построение внешней характеристики тягового генератора
Внешняя характеристика тягового генератора представляет собой зависимость выходного напряжения тягового генератора от тока нагрузки, т.е. Uг = f (Iг).
При наличии выпрямительной установки внешняя характеристика генератора строится на её выходе, т.е.
Ud = f (Id)
Для обеспечения постоянной загрузки вала дизеля внешняя характеристика генератора имеет вид гиперболы, т.е.
Pd = Ud *Id=const. (4.3)
Напряжение на выходе ВУ Ud при произвольных значениях токов на выходе ВУ Id (определяемых формулой (4.2)) определяеся по формуле:
UТЭД = Ud = (Pd*сг.р*ву.р*1000 ) / Id, В (4.4)
Здесь: КПД ВУ принимаем равные по значению в длительном режиме (ввиду его незначительного отклонения от тока нагрузки Id).
Результаты всех вычислений заносим в сводную табл. 3.
Определим основные параметры внешней характеристики генератора.
Номинальное напряжение на выходе ВУ (ориентировочно равное работе тепловоза в длительном режиме) можно определить:
Ud.н.= Ud.макс / Cr, В (4.5)
Ud.н.= 750 / 1,6 = 468,8 В
где Ud.макс. – максимальное напряжение на выходе ВУ. Оно должно быть не ниже напряжения UТЭД при минимальном токе IТЭД.
Номинальный ток на выходе равен:
Id.н.= Pd.p.*1000 / Ud.н.,А (4.6)
Id.н.= 2462*1000 / 468,8 = 5252 А
Минимальное значение тока на выходе ВУ:
Id.мин.= 1000* Pd*сг.р*ву.р / Ud.макс.,А (4.7)
где сг.р = 0,956 – значение КПД синхронного генератора при минимальном токе Id.o. = 3600А(Id.o. = 600*6 = 3600 А).
Id.мин.= 1000*2588*0,956*0,991 / 750 = 3270 А
Максимальное значение тока ВУ:
Id.макс.= Id.мин.*Cr1 (4.8)
Id.макс.= 3270*2.45 = 8012 А
Значение Id.макс. должно быть больше IТЭД*m
Id.макс.> 1200*6 = 7200 А.
Если Id.макс.< IТЭД*m, то следует увеличить коэффициент регулирования генератора по току Cr1 и наоборот.
Минимальное напряжение на выходе ВУ:
Ud.мин = 1000*Pd * сг.макс*ву.р / Ud.макс, В (4.9)
Ud.мин = 1000*2588*0,935*0,991 / 7200 = 333 В
где сг.макс – КПД генератора при максимальном токе.
По данным расчётным точкам, а также используя расчёты на ПЭВМ строим внешнюю характеристику тягового генератора Ud = f (Id).
4.2 Расчёт тяговой характеристики тепловоза и его КПД
Расчёт тяговой характеристики тепловоза Fk = f(Vk) производится по упрощенным формулам[1,2,3,], используемых в заводских расчётах.
Используемые электромеханические характеристики ТЭД снимаются при определенных значениях токов I и напряжений на ТЭД U’ТЭД. В проектных тепловозах мощность локомотива, а, следовательно, и мощность и напряжение ТЭД обычно отличаются от тех, при которых сняты электромеханические характеристики.
Поэтому, при расчёте скорости движения тепловоза Vk учитывается её изменение от изменения напряжения на ТЭД пропорционально изменению противо-ЭДС, т.е.
, (4.10)
где V – скорость движения тепловоза при напряжении на ТЭД U= UТЭД;
V’ – то же при напряжении U’= U’ТЭД, взятом из известных электромеханических характеристик ТЭД.
При расчёте момента ТЭД МТЭД (а, следовательно, и силы тяги FК.ТЭД) его изменение от подводимого напряжения не учитывается, т.к. расчёт МТЭД производится при одних и тех же токах, а
МЭМ.ТЭД= CМ*Ф*I, (4.11)
т.е. при одних и тех же токах электромагнитный момент МЭМ двигателя не меняется. А изменение момента на валу ТЭД от изменения магнитных и механических потерь в нем, не учитываем ввиду их малости.
Остальные расчетные параметры приведены ниже и сведены в табл. 3.
Расчет проводится по электромеханическим характеристикам ТЭД при полном поле = 1,0 и двух ослабленных магнитных полях 1=0,66 и 2= 0,44.
Суммарное сопротивление якорной цепи равно [1]:
Rc= Rя + *RГ.П. + RД, Ом (4.12)
где Rя, RГ.П., RД – активные сопротивления якорной цепи ТЭД, их величины взяты из [1.3] и приведены в исходных данных.
Rc= 0,012 + *0,0092 + 0,0078
При = 1,0; Rc= 0,029 Ом;
1= 0,66; Rc= 0,026 Ом;
2= 0,44; Rc= 0,024 Ом.
4.2.2 Суммарное сопротивление якорной цепи при прогретом до tГ =115 С ТЭД равно:
RСГ = Rс[1+ KГ*(tГ – tН)], (4.13)
где KГ = 0,004 Ом / С - температурный коэффициент сопротивления меди;
tН = 20 С - температура, при которой определялись сопротивления обмоток.
При = 1,0; Rc.г = 0,040 Ом;
1= 0,66; Rc.г. = 0,036 Ом;
2= 0,44; Rc.г. = 0,033 Ом.
Противо-ЭДС проектного тепловоза:
EТЭД = UТЭД – (IТЭД* RС.Г + Uщ), (4.14)
где Uщ = 2 В – падение напряжения на коллекторно-щеточном переходе ТЭД;
UТЭД – шесть значений напряжений ТЭД, определяемых формулой (4.4).
Заносим в расчётную табл.3 шесть значений напряжений
U’тэд – из имеющихся электромеханических характеристик ТЭД (табл. 2) при принятых токах ТЭД IТЭД (6 значений).
Противо-ЭДС ТЭД E’ТЭД, при которой сняты электромханические характеристики, вычисляется по формуле, аналогичной (4.14):
E’ТЭД = U’ТЭД – (IТЭД* RС.Г + Uщ), (4.15)
Из имеющихся электромеханических характеристик,заносим в сводную таблицу значения чисел оборотов ТЭД n’ТЭД и момента МТЭД при принятых значениях токов ТЭД IТЭД.
Частота вращения якоря ТЭД проектного (заданного) локомотива определяется:
nТЭД = n’ТЭД* ( EТЭД / E’ТЭД), (4.16)
Скорость движения локомотива равна [1]:
Vk = 0.1885*nТЭД*Dk / µз, км/ч (4.17)
где Dk = 1.25 м – диаметр колеса по кругу катания;
Сила тяги проектного локомотива определяется выражением:
Fk = 2*МТЭД*m*µз*з / Dk, Н (4.18)
Все параметры данной формулы приведены в исходных данных (табл. 1).
Касательная мощность Pk проектного локомотива:
Pk = Fk*Vk / 3.6, кВт. (4.19)
КПД тепловоза определяется формулой, аналогичной (3.13):
Т = 
, о.е. (4.20)
В табл. 4 приведены основные параметры тепловоза в длительном режиме.
Таблица 4
| Параметры | Fk, кН | Vk, км/ч | Pk, кВт | P1ТЭД, кВт | PТЭД,кВт | Pk,кВт | nдл, об/мин |
| Величины | 299,9 | 26,4 | 2200 | 410,3 | 375,4 | 2462 | 484 |
| Параметры | nмакс,об/мин | п,о.е. | fp, о.е. | ,о.е. | р,о.е. | т,о.е. | Pн,кВт |
| Величины | 1833 | 0,849 | 0,748 | 0,88 | 0,208 | 0,307 | 14,97 |
4.3 Расчёт касательной силы тяги тепловоза, ограниченной сцеплением колёс с рельсами
Касательная сила тяги определяется по формуле [1]:
Fк.сц = 9.81* Mсц*к., (4.21)
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
