Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов (стр. 7 из 9)

где U_гн, I_гн - напряжение и ток ТГ на номинальном режиме;

б) определить максимальное напряжение ТГ

U_гmax=U_гн^.k_г, В (5.11)

и соответствующий ему минимальный ток ТГ

I_гmin=P_гн/U_гmax, А, (5.12)

где k_г - коэффициент регулирования напряжения ТГ.

Значение k_г выбирают из диапазона 1,4

1,8 так, чтобы величина напряжения U_гmax не превышала 800 В;

в) определить максимальную силу тока ТГ

I_гmax=(1,25

1,45)^.I_гн, А (5.13)

и соответствующее ей минимальное напряжение ТГ

U_гmin=P_гн/I_гmax, В; (5.14)

г) рассчитать гиперболический участок внешней характеристики ТГ.

Для этого необходимо выбрать 5-7 значений тока ТГ в диапазоне I_гmin≤ I_г≤ I_гmax и определить соответствующие им величины напряжения ТГ как U_г=P_гн/I_г, В. Результаты следует занести в две верхние строки таблицы 5.4.

В крайние колонки таблицы необходимо внести координаты точек, которые ограничивают гиперболический участок, то есть (I_гmin, U_гmax) и (I_гmax, U_гmin).

д) построить координатную сетку с осями I, U и в ней нанести точки с координатами (I_гmin,U_гmax), (I_гн,U_гн) и (I_гmax,U_гmin).

Через точку с координатами (I_гmin,U_гmax) провести горизонтальную линию, соответствующую ограничению по напряжению ТГ.

Через точку с координатами (I_гmax,U_гmin) провести вертикальную линию, соответствующую ограничению по току ТГ.

Гиперболический участок внешней характеристики можно построить по данным верхней части таблицы 5.4. Полученная кривая обязательно должна пройти через точку продолжительного режима работы ТГ с координатами (I_гн,U_гн) (рис. 3).

8) Построенные внешняя характеристика ТГ U_г=f(I_г) и кривые намагничивания ТЭД Ф_д=f(I_д) позволяют рассчитать электромеханические характеристики ТЭД тепловоза по формулам (5.1), (5.2) с использованием соотношений (5.8) и (5.9).

Результаты вычислений следует оформить в виде таблицы 5.4, две верхние строки которой содержат точки гиперболического участка внешней характеристики ТГ.

По данным таблицы 5.4 можно построить искомые графики скоростной n_д=f(I_д) (рис.4) и моментной M_д=f(I_д) (рис.5) характеристик ТЭД для различных режимов возбуждения.

Таблица 5.4

I_Г,А		2778	3000	3500	4000	4500	5000	5778
U_Г,В		768	711	609	533	474	426	369
I_д,А		463	500	583	666	750	833	963
ПП	Ф_д,Вб	0,066	0,067	0,07	0,073	0,075	0,077	0,08
	М_д,Нм	2310	2533	3085	3676	4253	4849	5824
	n_д,об/мин	1059	966	791	664	575	503	420
ОП1	Ф_д,Вб	0,047	0,05	0,054	0,057	0,061	0,064	0,067
	М_д,Нм	1645	1890	2380	2870	3459	4030	4878
	n_д,об/мин	1487	1294	1027	851	707	606	501
ОП2	Ф_д,Вб	0,033	0,035	0,037	0,04	0,043	0,046	0,05
	М_д,Нм	1155	1323	1630	2013	2438	2897	3640
	n_д,об/мин	2118	1848	1498	1213	1018	843	672

5.3. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ

Электротяговые характеристики F_кд=f(I_д) и V=f(I_д) отражают изменение механических параметров на ободе колеса. Поэтому они также называются электромеханическими характеристиками ТЭД, отнесенными к ободу колеса локомотива.

Зависимость силы тяги F_кд на ободе колеса, развиваемой двигателем, от тока якоря I_д можно рассчитать по известной моментной характеристике M_д=f(I_д) и параметрам колесно-моторного блока. При этом взаимная связь величин F_кд и М_д определяется соотношением

F_кд=2^.М_д^.μ^.η_з/D_к, Н, (5.15)

где D_к - диаметр колеса локомотива по кругу катания, м;

μ - передаточное число зубчатой передачи колесно-моторного блока;

η_з - к.п.д. зубчатой передачи, равный 0,975.

Значения параметров μ и D_к принимаются в соответствии с заданием к курсовой работе.

Скоростная характеристика V=f(I_д), отнесенная к ободу колеса, рассчитывается по электромеханической характеристике n_д=f(I_д) ТЭД с учетом того, что скорость движения локомотива принято выражать в км/ч:

V=0,188^.n_д^.D_к/μ, км/ч. (5.16)

Результаты расчетов следует занести в таблицу 5.5.

Полученные электромеханические характеристики ТЭД, отнесенные к ободу колеса, необходимы для построения тяговых характеристик локомотивов.

Табл. 5.5 Электротяговые характеристики тягового привода локомотива

I_д, A		463	500	583	666	750	833	963
ПП α=1,00	F_к_д, кН	18,5	20,3	24,7	29,4	34	38,8	46,6
ПП α=1,00	V, км/ч	48,5	44,2	36,2	30,4	26,3	23	19,2
ОП₁ α₁=0,54	F_к_д, кН	13,2	15,1	19	23	27,7	32,2	39
ОП₁ α₁=0,54	V, км/ч	68,1	59,3	47	39	32,4	27,8	23
ОП₂ α₂=0,3	F_к_д, кН	9,24	10,6	13	16,1	19,5	23,2	29,1
ОП₂ α₂=0,3	V, км/ч	97	84,6	68,6	55,6	49,4	38,6	30,8

5.4. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений

для обеспечения устойчивости локомотивов против боксования устанавливают так называемый расчетный коэффициент сцепления ψ_к, величина которого меньше потенциального ψ_о. При этом сила тяги по сцеплению составляет

F_ксц= ψ_к^.P_сц, кН. (5.17)

Расчетный (нормативный) коэффициент сцепления локомотива ψ_копределяют экспериментальным путем и задают так, чтобы обеспечить практически приемлемую надежность движения полновесных поездов (поездов расчетной массы) по тяжелым подъемам при плохих условиях сцепления.

В данной курсовой работе характеристики сцепления ψ_к=f(V) можно считать следующими:

для электровозов постоянного тока

ψ_к=0,28+3/(50+20^.V)-0,0007^.V; (5.18)

- для магистральных тепловозов

ψ_к=0,118+5/(V+27,5). (5.19)

Для построения тяговых характеристик локомотивов предварительно необходимо рассчитать силу тяги по сцеплению F_ксц при различной скорости движения локомотива. Полученные значения внести в таблицу 5.6.

Таблица 5.6.

Сила тяги локомотива по сцеплению

V, км/ч	0	10	20	30	40	50	60	70	80
ψ_к	0,3	0,251	0,223	0,204	0,192	0,183	0,175	0,168	0,165
F_ксц, кН	406,4	339,8	301,9	276,1	260	247,1	237,1	228,8	223,4

5.6 Построение тяговых и токовых характеристик локомотивов

Тяговой характеристикой локомотива называют графическую зависимость касательной силы тяги F_к от скорости движения V при установившихся режимах на разных позициях регулирования (позициях контроллера машиниста).

Токовая характеристика представляет графическую зависимость тока электровоза I_э или тока тягового генератора (ТГ) тепловоза I_г от скорости V при установившихся режимах на разных позициях контроллера машиниста.

На стадии проектирования локомотивов указанные зависимости F_к=f(V) и I=f(V) можно построить по электротяговым характеристикам. Для этого необходимо пересчитать данные таблицы 5.5, а именно:

а) определить значения тока локомотива по величинам тока ТЭД:

- ток тягового генератора тепловоза I_г - по формуле (5.9);

б) определить значения касательной силы тяги локомотива F_кпо величинам силы тяги ТЭД F_кд

Полученные результаты занести в таблицу 5.7.

Таблица 5.7.

Табл 5.7 Рабочие характеристики локомотива

I_г, A		2778	3000	3500	4000	4500	5000	5777
ПП α=1,00	F_к, кН	111	121,8	148,2	176,4	204	232,8	279,6
ПП α=1,00	V, км/ч	48,5	44,2	36,2	30,4	26,3	23	19,2
ОП₁α₁=0,54	F_к, кН	79,2	90,6	114	138	166,2	193,2	234
ОП₁α₁=0,54	V, км/ч	68,1	59,3	47	39	32,4	27,8	23
ОП₂α₂=0,3	F_к, кН	55,4	63,6	78	96,6	117	139,2	174,6
ОП₂α₂=0,3	V, км/ч	97	84,6	68,6	57,6	46,4	38,6	30,8

Порядок построения рабочих характеристик тепловоза заключается в следующем :