Методические указания к практическим и самостоятельным занятиям, контрольным заданиям, курсовой работе и лабораторным (стр. 7 из 9)
Характеристику КПД двигателя пересчитать по формуле:
,где η - значение КПД при токе I и напряжении U=U:ном;
U1 – пониженное напряжение.
Данные расчетов представить в виде таблиц.
Задача 4. Построить пусковую диаграмму ступенчатого реостатного пуска поезда (трамвая, троллейбуса), определить сопротивления ступеней пускового реостата и коэффициент неравномерности пуска по силе тяги Кf. Значение максимального пускового тока принять равным Iп.mах=1,2 Iч. Расчет пусковых сопротивлений произвести для схем без перегруппировки двигателей.
[1], гл. 7; [4], §6.1; [5], §5.1.
Методические указания
Пусковую диаграмму (рис.1) построить в выбранных масштабах скорости mv , тока mi, силы тяги mf, сопротивления mr . Рекомендуется принять следующие значения масштабов: mv = 4 мм/(км/ч), mi = 0,4 мм/А, mf = 0,004 мм/Н, mr = 80 мм/Ом.
Характеристики скорости V(I) и силы тяги Fк(I) построить по данным табл.4.
 |
Рис.1- Пусковая диаграмма ступенчатого реостатного пуска поезда
Значения среднего и минимального пускового тока рассчитать по формулам:
Iп=Iп.mах/(1+КI);
Iп.min=Iп(1-КI),
где КI- коэффициент неравномерности пуска по току, значения которого приведены в табл.4.
Порядок построения диаграммы следующий. Проводят вертикальные линии А`В` и С`Д` (см.рис.1), соответствующие токам Iпmin и Iпmax. Строят линии АВ и СД зависимости R(V), соответствующие токам Iпmin и Iпmax. При скорости V=0 значения сопротивления пускового реостата рассчитывают по формулам:
, Ом ; 
, Ом ,где Uд – напряжение на зажимах двигателя (см.табл.3);
r – сопротивление цепи якоря двигателя при 1150С;
m – число последовательно соединенных двигателей при пуске;
р – число параллельных цепей, в каждую из которых последовательно включено m двигателей.
Для четырехосных моторных трамвайных вагонов m=2, р=2.
Построение ломаной линии 1, 2,....7 внутри прямых АВ и СД удобно проводить в следующем порядке. Из точки Д проводят горизонтальную линию до пересечения с прямой АВ в точке 7, а из точки 7 - вертикальную линию до пересечения с прямой СД в точке 6, далее из точки 6 - следующую горизонтальную линию и т.д., как показано в левой части рис.1. Отрезки КО, 2Е, 4F и т.д. между вертикальными отрезками ломаной линии и осью ординат соответствуют в масштабе mR величинам сопротивлений ступеней реостата по позициям, а отрезки 1-2, 3-4 и т.д. - секциям реостата, которые нужно выводить для получения колебаний тока от Iпmin до Iпmax..
Для построения диаграммы изменения тока точки 1-2, 3-4,...7-Д на прямых АВи СД соединяют горизонтальными линиями и продолжают их до пересечения прямых А'В' и С`Д' в правой части рисунка. Далее, соединяя точки К`, 1`,..., Д` линиями, строят диаграмму тока. Линии К`-1`, 2`-3` и т.д. представляют собой части реостатных характеристик при пусковых сопротивлениях соответственно R1, R2, R3 и т.д., значения которых определяют по выражениям:
R1 = KO/mR,R2 = 2E/ mR,R3 = 4F/ mR и т.д.
Коэффициент неравномерности пуска по силе тяги определяют как отношение отклонения ΔFкп пусковой силы тяги от ее среднего значения Fкп (см.рис. 1):
KF = ΔFкп /Fкп .
Коэффициент КF>КI, так как колебания силы тяги, зависящей от произведения тока якоря и магнитного потока, несколько больше колебаний пускового тока.
Задача 5. Определить среднее пусковое ускорение ап поезда, коэффициент неравномерности пускового ускорения Ка и пусковой путь Lп при движении на прямолинейном подъеме с уклоном i=5‰. Значение среднего удельного основного сопротивления движению за время пуска определить для значения скорости V=0,7Vп по формулам:
для трамвая wo.cp = 5+0,005V2 = 5+0,005(0,7Vп)2 ;
для троллейбуса wo.cp = 12+0,004V2 = 12+0,004(0,7Vп)2 ,
где Vп - пусковая скорость, соответствующая пусковому току Iп (см.рис. 1). Вес трамвая принять равным 230 кН, троллейбуса - 160 кН. Коэффициент инерции вращающихся частей трамвая и троллейбуса принять равным 1,12.
[1], гл. 1,7; [4], §1.3, 6.1; [5], §2.1, 5.1.
Методические указания
Ускорение ап находят из уравнения движения поезда для режима пуска на прямолинейном подъеме. Расчетную формулу удобно записать в следующем виде:
, м/с2 ,где ZM – число тяговых двигателей в поезде;
Fкп – среднее значение пусковой силы тяги одного двигателя, Н (см.рис.1);
G – вес поезда, кН.
Коэффициент неравномерности пускового ускорения и пусковой путь находят по формулам:
; 
, м,где Vп - пусковая скорость (см.рис. 1), км/ч.
Задача 6. Проверить пусковую силу тяги поезда по условиям сцепления. Расчетные значения коэффициента сцепления ψ принять равными для трамвая 0,16, для троллейбуса 0,35.
[1], гл. 2; [4], §2.1; [5], §2.2.
Методические указания
Ограничение пусковой силы тяги по условиям сцепления проверяют по выражению: Fп mах ≤103 Gсцψ,
где Fп mах =ZмFкп.mах= ZмFкп. ( 1+КF) - максимальная пусковая сила тяги поез- да, Н;
Gсц - сцепной вес поезда (сумма сил нажатия на рельсы (дорогу) всех движущих осей в поезде), кН.
У четырехосного моторного трамвайного вагона все оси движущие, поэтому сцепной вес равен весу поезда: Gсц=G.
У троллейбуса ЗиУ-9 сцепной вес составляет 60% общего веса, так как ведущим является только задний мост троллейбуса. Следовательно, Gсц=0,6G.
Задача 7. Построить диаграмму изменения напряжения и ЭДС, а также диаграмму распределения мощностей во время реостатного пуска с неизменным пусковым током одного или нескольких двигателей, включенных в одну постоянную группу. Определить среднее значение коэффициента полезного действия за период пуска.
[1], гл. 7; [4], §6.1; [5], §5.1.
Методические указания
При построении диаграмм для упрощения не учитывают механические и магнитные потери в двигателе и принимают постоянным сопротивление движению поезда в течение всего периода пуска. В этих условиях ускорение поезда ап постоянно, скорость пропорциональна времени t, т.е. V=апt=Vп/tп, общее время пуска tп =Vп/ап, а уравнение электрического равновесия двигателя, в соответствии с которым производят построение диаграмм, принимает вид:
Uд = U + UR = Е + rIп + RIп = СVФп + rIп + RIп = СVпФп t/tп + rIп+ IпRо(1 - t/tп),
где r - полное сопротивление двигателя при температуре 115 СС, Ом;
R - пусковое сопротивление, приходящееся на один двигатель, Ом (для моторных четырехосных трамвайных вагонов, у которых двигатели соединены последовательно-параллельно, общее пусковое сопротивление численно равно сопротивлению, приходящемуся на один двигатель при U = Uкс/m,
где m - число последовательно соединенных двигателей);
Rо - начальное значение пускового сопротивления, соответствующее моменту трогания поезда (t=0, V=0) и определяемое по формуле:
.Построение диаграммы изменения напряжения и ЭДС показано на рис.2. Значение ЭДС двигателя пропорционально скорости V=апt, а следовательно, и времени и ее изменение представлено линией 1, проходящей через начало координат. Напряжение, подводимое к тяговому двигателю U=Е+rIп, изображается прямой линией 2, параллельной линии 1.
Напряжение Uд = Uкс/m представлено прямой линией 3, параллельной оси абсцисс. В конце пуска, т.е. в момент t=tп, когда заканчивается выведение пускового реостата, линия 2 пересекает линию 3, так как, начиная с этого момента, к двигателю подводится напряжение Uд = Uкс/m и он переходит на работу при постоянном напряжении.
| Рис.2- Диаграмма изменения напряжений и ЭДС при пуске | Рис.3- Диаграмма распределения мощности при пуске |
Разности ординат линий 3 и 2 соответствуют падению напряжения RIп в пусковом реостате. Так как пусковой ток Iп=соnst, эти же разности ординат представляют собой зависимость сопротивления пускового реостата от времени.
Умножив все значения ординат на пусковой ток Iп, получим диаграмму распределения мощностей во время реостатного пуска (рис.3). Здесь линия 1 характеризует изменение электромагнитной мощности двигателя ЕIп. Так как не учитываются механические и магнитные потери, эта же линия представляет собой изменение полезной мощности двигателя. Линией 2 представлена мощность UIп, подводимая к двигателю, линией 3-мощность Uд Iп, потребляемая из сети. Разность ординат линий 2 и 1 выражает мощность потерь rIп2 в двигателе, а разность ординат линии 3 и 2 - мощность потерь RIп2 в пусковом реостате.