Главная страница Случайная страница Разделы сайта АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Построение тягово-экономических характеристик тепловоза.
Скорость и силу тяги тепловоза определяем по формулам: , , где - к.п.д. редуктора; - передаточное отношение. . Коэффициент полезного действия тепловоза: . Касательная мощность тепловоза: . Коэффициент полезного действия передачи: . Все рассчитанные данные заносим в таблицу 19.
Часть II
Расчет электровоза 3. Электровоз переменного тока
Исходные данные Номинальная мощность тягового двигателя кВт; Нагрузка на ось П =220 кН; Количество осей – 6; Количество зон регулирования – 2; Вид торможения – рек.; Угол запаса δ =20 эл.град.; Номинальная скорость км/ч; Напряжение короткого замыкания %; Номинальное напряжение В.
Расчет основных параметров тягового двигателя при номинальном напряжении. Номинальный ток:
=0, 915- коэффициент полезного действия двигателя в номинальном режиме. Сила тяги на ободе колеса в номинальном режиме:
=0, 975 - коэффициент полезного действия зубчатой передачи. Суммарное сопротивление обмоток:
Распределение сопротивления по элементам цепи:
Удельная э.д.с.:
Рассчитываем значения характеристик тягового двигателя (на основе относительных характеристик, приведенных к ободу колеса, в долях от параметров номинального режима), приведенных к ободу колеса, в долях от параметров номинального режима. Результат сводим в таблицу 17.1. Таблица 17.1
Учитывая задание выбираем односекционный электровоз с числом осей т =6. В качестве выпрямительно-инверторного преобразователя берем за основу рис. 3.1 (двигательный режим) и рис. 3.2 (генераторный режим). Принципиальная схема силового канала рекуперативного тягового привода приведена на рис. 3.3. Рис. 3.3. Схема рекуперативного тягового привода В тяговом режиме контакты контакторов К1-К4, К9-К12, К17-К20 замкнуты на последовательные обмотки возбуждения двигателей, а балластные резисторы R1-R6 выведены из цепи. При переходе в режим рекуперации контакты контакторов К1-К4, К9-К12, К17-К20 замыкаются на балластные резисторы R1-R6, вводя их последовательно в цепь якоря двигателя. Одновременно с этим контакты контакторов К5-К8, К13-К16, К21-К24 соединяют обмотки возбуждения последовательно друг с другом (начало с концом, т.е. согласованно) и подключают к секции обмотки возбуждения трансформатора. Номинальная тяговая мощность трансформатора
=6 – число тяговых двигателей. Рассчитываем фондовую мощность трансформатора при мостовом выпрямителе с регулированием напряжения на вторичной стороне:
Рассчитаем теперь некоторые входные и выходные параметры трансформатора. Номинальное индуктивное сопротивление трансформатора:
Номинальное напряжение холостого хода вторичной обмотки трансформатора:
Активное сопротивление обмоток трансформатора:
- число параллельно включенных двигателей Номинальное индуктивное сопротивление обмоток трансформатора:
Приведенное эквивалентное сопротивление цепи выпрямленного тока в номинальном режиме:
Ом – сопротивление сглаживающего реактора. Расчетное значение полного напряжения на вторичной обмотке трансформатора в режиме холостого хода составит:
Расчетное число витков вторичной обмотки трансформатора:
В/виток – среднее значение напряжения в расчете на один виток трансформатора. Так как число зон регулирования равно двум, то принятое число витков вторичной обмотки трансформатора удовлетворяет следующему условию: он должно быть целым числом и без остатка делится на количество зон регулирования напряжения (52/2=26). Значение напряжения в расчете на один виток трансформатора:
Коэффициент трансформации трансформатора составит: Число витков в первичной обмотке трансформатора:
Схема тягового трансформатора с нанесенными на нее рассчитанными параметрами изображена на рис. 3.4. Рис. 3.4. Схема тягового трансформатора Расчетное значение индуктивности сглаживающего реактора
- 50 Гц - частота питающего напряжения; = 0, 25 - 0, 35 - коэффициент пульсации выпрямленного тока. В качестве силового преобразователя электрической энергии выбираем тиристорный преобразователь напряжения, выполненный по мостовой схеме. Схема преобразователя приведена на рис. 3.5. Рис. 3.5. Схема выпрямителя тяговой установки Схема работает следующим образом. В первой зоне регулирования включаются тиристоры VT3, VT8, VT5, VT10, VT4, VT7, VT6, VT9. При этом в один из полупериодов питающего напряжения выпрямленный ток замыкается по контуру: вывод обмотки трансформатора а (d), тиристор VT3 (VT5), тяговые двигатели, сглаживающий реактор, тиристор VT7 (VT9), вывод обмотки трансформатора b (e). В другой полупериод в работе участвуют тиристоры VT7 (VT9) и VT4 (VT6),. Все тиристоры отпираются с задержкой по отношению к началу полупериода на величину угла регулирования α, который по мере необходимости изменяется в интервале . При уменьшении α до 0 возможность регулирования.напряжения в первой зоне исчерпана, и дальнейшее увеличение напряжения на тяговых двигателях возможно при плавном добавлении к напряжению секции обмотки трансформатора а-b, напряжения секции b-с. Это достигается введением в работу вместо тиристоров VT7 (VT9) и VT8 (VT10) тиристоров VT11 (VT13) и VT12 (VT14). Алгоритм работы во второй зоне аналогичен алгоритму работы в первой зоне. Работу тиристоров в зависимости от зоны регулирования и полупериода питающего напряжения приведена показывает табл. 17.2. Таблица 17.2
Определим расчетное значение максимального выпрямленного тока для ЭПС:
- расчетный коэффициент сцепления колеса с рельсом при нулевой скорости движения. Определим расчетный ток для : А. В качестве тиристоров выбираем тиристоры типа Т500 со следующими параметрами: - Предельный ток А; - Ударный ток кА; - Повторяющееся напряжение В; - Прямое падение напряжения В; - Обратный ток мА. Количество параллельных цепочек тиристоров в плечах выпрямительно-инверторной установки с учетом параметров выбранных тиристоров определяет выражение: - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения тока между параллельными ветвями вентилей в плече выпрямителя; - коэффициент, учитывающий неравномерность охлаждения вентилей. Принимаем число параллельных ветвей . Количество последовательно соединенных вентилей в плечах ВИП будет зависеть от соотношения числа витков секций тяговой обмотки трансформатора. Для плеч, состоящих из тиристорных групп VT3-VT6 и VT11-VT14, число последовательно соединенных вентилей определяем из выражения: - коэффициент, учитывающий возможное повышение напряжения в контактной сети. Принимаем число последовательно соединенных тиристоров . Учитывая, что число витков в каждой из двух секций тяговых обмоток трансформатора взяты одинаковыми, то и для тиристорных групп VT7-VT10 число последовательно соединенных тиристоров . Схема одной тиристорной группы (например, VT3) выпрямительно-инверторного преобразователя с учетом перегрузочных способностей выбранных тиристоров по току и напряжению представлена на рис. 3.6. Другие тиристорные группы набираются аналогично VT3. Рис. 3.6. Схема тиристорной группы VT3 Максимальный ток возбуждения выбирают из условий нагревания обмоток тягового двигателя:
Тогда максимальное значение напряжения возбудителя составит:
= 6 - количество последовательно включенных обмоток возбуждения. При этом напряжение вторичной полуобмотки трансформатора, пренебрегая падением напряжения:
- минимальный угол регулирования, равный 20 эл.гр. В качестве тиристоров выбираем тиристоры типа Т500 со следующими параметрами: - Предельный ток А; - Ударный ток кА; - Повторяющееся напряжение В; - Прямое падение напряжения В; - Обратный ток мА. Количество параллельных ветвей тиристоров в каждом плече выпрямителя возбудителя будет: Принимаем число параллельных ветвей . Количество последовательно включенных тиристоров в каждой ветви плеча выпрямителя возбудителя определит выражение Принимаем число последовательно соединенных тиристоров . Схема обеих тиристорных групп возбудителя идентичны. Схема одной из таких групп приведена на рис. 3.7. Рис. 3.7. Схема тиристорной группы возбудителя Количество витков вторичной полуобмотки трансформатора, подключенной к возбудителю составит:
Принимаем число витков вторичной полуобмотки трансформатора . Учитывая одинаковое число витков всех секций тяговых обмоток, составим и заполним таблицу параметров секций тяговых обмоток трансформатора (табл. 13.3): Таблица 17.3
Индуктивное сопротивление каждой секции обмотки трансформатора:
Рассчитаем граничные режимы работы ВИП в каждой из зон регулирования. Граничный угол коммутации выпрямителя в номинальном режиме в первой зоне:
Граничный угол коммутации выпрямителя в номинальном режиме во второй зоне:
Угол коммутации инвертора в номинальном режиме в первой зоне:
Угол коммутации инвертора в номинальном режиме во второй зоне:
Углы коммутации в граничных режимах одинаковы для выпрямителя и одинаковы для инвертора. Это происходит потому, что принят трансформатор с одинаковым числом витков секций тяговых обмоток, следовательно, увеличение напряжения в каждой зоне сопровождается пропорциональным ему увеличением индуктивного сопротивления обмотки. Принимаем, что внешняя характеристика ВИП является прямой, следовательно, для ее построения необходимо знать координаты двух точек. В качестве этих точек берем режим холостого хода и граничный режим коммутации в каждой зоне. Напряжение холостого хода для выпрямителя в первой зоне:
Напряжение выпрямителя при номинальном токе и граничном угле коммутации в первой зоне:
Напряжение холостого хода при работе преобразователя в режиме инвертора в первой зоне:
Напряжение преобразователя при работе в режиме инвертора при номинальном токе и граничном угле коммутации в первой зоне:
Аналогичным образом производим расчет внешних характеристик ВИП при работе во второй зоне. Результаты расчетов сводим в табл. 17.4.
Таблица 17.4
По данным табл. 17.4 строим графики внешних характеристик выпрямительно-инверторного преобразователя. Диаграммы выпрямленного напряжения ВИП в обеих зонах регулирования построены с учетом понижения среднего значения выпрямленного напряжения по сравнению с синусоидальным на 10% в двухполупериодных мостовых схемах.
|