Проектування електродвигуна тепловоза потужністю 1000 кВт

 

 

Таблиця 12.2 – Результати розрахунків регулювальних характеристик

 

	Іг, А	Uг, В	Ітд, А	Uтд, В	ПП (α=1)
					Ів, А	Ф, Вб	ІтдRя, В	птд, об/хв	v, км/год	М, Нм	Fк,кН
1	2575	800	455	800	479	0,089	9,19	1168	53	2,98	24,14
2	3886	650	623	650	623	0,115	11,95	727	33	5,05	40,97
3	4898	500	766	500	766	0,126	14,71	503	23	6,91	56,01
4	5323	450	872	450	862	0,129	16,55	440	20	8	64,85
5	5748	400	960	400	958	0,131	18,39	382	17	9,1	73,77

 

Продовження таблиці 12.2

 

	ОП1						ОП2
	Ів, А	Ф, Вб	птд, об/хв	v, км/год	М, Нм	Fк,кН	Ів, А	Ф, Вб	птд, об/хв	v, км/год	М, Нм	Fк,кН
1	291	0,054	1914	54	1,1	8,94	177	0,033	3132	88	0,41	3,32
2	378	0,07	1188	34	1,88	15,22	230	0,042	1978	56	0,68	5,55
3	465	0,086	735	21	2,87	23,27	283	0,051	1255	35	1,02	8,29
4	523	0,097	586	17	3,65	29,59	318	0,059	966	27	1,34	10,9
5	581	0,108	462	13	4,56	37,01	353	0,066	757	21	1,69	13,74

 

Примітка. Рядок 1 таблиці відповідає максимальному струму ТЕД (ТГ) (І_тдmax), рядок 2 – півсумі максимального і номінального струму ((І_тдmax+I_тд∞)/2), рядок 3 – номінальному струму (I_тд∞), рядок 4 – півсумі номінального і мінімального струму ((І_тд∞+I_тдmin)/2).

За даними таблиці 12.2 будуємо регулювальну характеристику (рисунок 12.1), електромеханічні (рисунок 12.2) та електротягові (рисунок 12.3) характеристики тягового електродвигуна. На основі електротягових характеристик ТЕД.         

 

 

Рис 12.1 Регулювальна характеристика передачі

 

 

 

Рис 12.2 Електромеханічні характеристика двигуна

 

 

Рис 12.3 Електротягові характеристики двигуна

 

 

Рисунок 12.4 - Тягова та потужніша характеристики тепловоза

 

 

12.1 Вибір схеми регулювання тягового генератора

 

Тепловоз  виконаний з електропередачею змінно - постійного струму. Змінна шестифазна напруга тягового генератора Г випрямляється установкою ВУ та подається на шість паралельно ввімкнених тягових електродвигуни, що приводять тепловоз у рух.

До тягового генератора електродвигуни підключаються  за допомогою шести електропневматичних  поїзних контакторів П1—П6, які дозволяють розривати кола електродвигунів, щоб не допустити самовільний рух тепловоза від залишкового магнетизму при роботі генератора на холостому ходу, а також швидко відключити несправний тяговий електродвигун. Крім того, тяговий генератор живить змінним струмом асинхронні двигуни вентиляторів охолодження.

Швидкість тепловоза  та тягове зусилля регулюється збудженням тягового генератора та зміною частоти обертання вала дизеля, що задається позицією контролера машиніста. Для розширення діапазону швидкостей тепловоза, при яких використовується повна потужність дизеля, існує дві ступені послаблення поля збудження тягового електродвигуна: на 60 та 37% (ОП-1 и ОП-2). Послаблення збудення відбувається підключенням резисторів СШ1—СШ6 паралельно обмоткам збудження тягових двигунів за допомогою групових контакторів ВШ 1 та ВШ2. Перехід на послаблене збудження та навпаки відбувається автоматично за допомогою реле переходу РП1 та РП2, вмикаючих та вимикаючих групові контактори ВШ I та ВШ2. Напрям руху тепловоза залежить від зміни напряму руху струму в обмотках збудження тягових електродвигунів переключенням реверсора ПР.

В якості джерела  збудження тягового генератора застосовано  однофазний синхронний генератор змінного струму СВ, напруга якого випрямляється в керованому випрямлячі УВВ та подається на обмотку збудження тягового генератора.

Випрямлена напруга регулюється в керованому випрямляючому мості УВВ зміною момента відкриття керованих вентилів (тиристорів), встановлених в двох плечах моста.

Регулюванням  струму збудження тягового генератора передбачається підтримання постійної  потужності в робочому діапазоні зовнішньої характеристики, а також обмеження струму та напруги тягового генератора при перевищенні максимально допустимих величин. Відбувається це об’єднаною роботою об’єднаного регулятора дизеля, тахометричного блока задання(БЗВ) , вузла оборотного зв’язку по струму та напрузі випрямляча ВУ генератора, селективного вузла СУ та блока керування збудженням БУВ.

Об’єднаний  регулятор дизеля підтримує встановлену  частоту обертання вала дизеля разом  з індуктивним датчиком ІД та тахометричним блоком БЗВ підтримує заданий по позиціям контролера рівень потужності. Вузол оборотного зв’язку по струму та напрузі випрямляча генератора складається з трансформаторів постійного струму ТПТ1-ТПТ4 та напруги ТПН з випряляючими мостами на виході.

Вихдні напруги вузла оборотного зв’язку подаються на потенціометри ССУ1 селективного вузла СУ . На потенціометри СИД індуктивного датчика ИД та ССУ2 селективного вузла СУ напруга подається від блока БЗВ . Напруга задання з потенціометрів ССУ2 та СИД зрівнюється в селективному вузлі з напругою вузла оборотного зв’язку потенціометра ССУ1 та подається у вигляді сигналу неузгодження в блок керування збудженням БУВ. Останній формує та подає керуючі імпульси на тиристори випрямляючого моста УВВ , визначаючи момент та тривалість відкриття моста, а тим самим і струм в обмотці збудження генератора.

 

Для компенсації падіння  напруги в колах обмотки збудження  при зростанні струма збудження  застосована схема підживлення  збуджувача струмом вузла корекції, що складається з трансформатора ТК та випрямляючого моста. При виході з ладу системи автоматичного регулювання збудження в електричній схемі передбачено аварійний режим, при якому перемикачем шунтуються тиристори керованого моста УВВ і він спрацьовує як некерований випряммлювальний міст.

Крім того, електричною схемою передбачено  для електрообладнання електропередачі  наступні системи захисту:

- випямлюючої  установки ВУ від струмів зовнішнього короткого замикання чи перевантаження в тяговому режимі;

- випямлюючої  установки ВУ від внутрішніх коротких замикань;

випрямляючої  установки та тягових електродвигунів  при виході з ладу електродвигунів  вентиляторів;

- комплексний  протибуксувальний пристрій для  захисту тягових двигунів при  буксуванні колісних пар. Він  дозволяє отримати жорсткі динамічні характеристики генератора, тобто незмінність його напруги при буксування однієї чи кількох колісних пар, а також своєчасне виявлення буксування та його припинення з найменшим втратами сили тяги тепловоза;

- електрообладнання  при пробої силового кола на корпус.[2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13 Розрахунок тягової характеристики тепловоза

 

Тягова характеристика тепловоза будується за робочими характеристиками двигуна. Тягова характеристика тепловоза приведена на рисунку 12.4

Сила тяги обмежена умовами  зчеплення коліс, які рухаються, з рейками

                                                    

                                                              (13.1)

Коефіцієнт зчеплення  дорівнює

                                                        

                                              (13.2)

Коефіцієнти зчеплення визначаємо при малих швидкостях руху (V=0;5;10;20;25км/год)

 

Таблиця 13.1

V	5	10	15	20	25	30	35
	0,314	0,311	0,309	0,307	0,305	0,303	0,301
Fсц	424,6	420,5	417,8	415,1	412,4	409,7	407

 

    [1].        

 

 

 

 

 

 

 

 

14 Гальмові характеристики електричної  передачі потужності тепловоза

При переведенні тягових  електродвигунів у гальмівний режим вони вимикаються від тягового генератора, їх якірні обмотки під’єднуються до гальмівних резисторів, а обмотки збудження до регульованого джерела живлення.

Такий двигун у гальмівному  режимі, так як і в тяговому режимі, має ряд обмежень, якими визначаються межі регулювання гальмівної сили, тому гальмівні характеристики поділяються на два види: граничні та регулювальні (часткові).

Граничні характеристики визначаються деякими максимально  допустимими параметрами системи  електричного гальмування, до яких відносяться:

1) максимальний струм  збудження тягового електродвигуна, допустимий за умовою нагрівання  котушок головних полюсів;

2) максимальний гальмівний  струм, який обмежений нагріванням  обмотки якоря двигуна та гальмівних  резисторів;

3) максимальна гальмівна сила за умовами зчеплення коліс з рейками;

4) максимальне значення  реактивної е.р.с. у секції обмотки  якоря. Цей параметр, який є  критерієм, може бути визначений  як добуток струму якоря тягового  електродвигуна на його частоту  обертання, тобто І_я n_тд.

В курсовому проекті  визначаємо граничні характеристики електричного гальма за першими трьома параметрами. Максимальний струм збудження та максимальний гальмівний струм (максимальний струм якоря) приймаємо рівними  струму тривалого режиму тягового двигуна:

                                                          B_max=F_кр.       (14.1)

 

B_max=188000 Н

 

     Максимальну гальмівну потужність отримуємо при умові

 

V_min=К_г V_р,      (14.2)

 

де К_г=1,4 1,6.

 

    Звичайно значення V_min приймаємо дещо менше вказаної величини:

 

V_min=(0,8 0,9) к_г V_р.     (14.3)

 

V_min=0,9·1,6·120=172,8 км/год

 

     Тоді лінія ОА (рисунок 13.1) описується рівнянням

 

      (14.4)

 

 

Лінія АD, що має форму гіперболи, в усіх точках якої гальмова потужність (добуток гальмівної сили на швидкість) незмінна, описується рівнянням

.      (14.5)

 

Гальмівна потужність, кВт

 

.    (14.6)

 

 кВт

 

Потужність системи електричного гальма тепловоза на затискачах тягових електродвигунів

.     (14.7)

 

 

    Напруга на гальмівному резисторі

 

.     (14.8)

 

 

    Еквівалентний опір гальмівного резистора

 

.     (14.9)