Анализ работы системы управления электровозом постоянного тока при разгоне грузового поезда

Расчёт скоростныххарактеристикэлектровоза

постоянноготока при реостатномрегулировании

табл. 3.1

1			2	3	4	5	6	7
Токдвигателя I,А			150	310	475	595	715	831
УдельнаяЭДС, СvФ,В/(км/ч)			15,6	24,7	29,8	32	33,2	34
Силатяги эл-за Fкд, кН			122	253	387	485	583	677
Позиция	Напряжениепитания UcВ	Сопротивлениецепи, отнесённоек двигателю,(Rn’+ rд), Ом	Скоростьдвижения V,км/ч
1	750	1,58	32,9	10,6	0,02	-6	11,4	16,6
2	750	1,32	35,4	13,8	4,12	-1,1	-5,8	10,2
3	750	1,06	37,9	17,1	8,3	3,7	-0,2	-3,8
4	750	0,82	40,3	20,2	12,2	8,4	5,1	2,3
5	750	0,56	42,7	23,3	16,2	13	10,5	8,4
6	750	0,34	44,8	26,1	19,7	17,1	15,3	13,7
7	750	0,12	47	29	23,3	21,2	20	19,1
8	1500	1,58	81	40,9	25,2	17,5	11,2	5,5
9	1500	1,06	86	47,4	33,4	27,2	22,4	18,2
10	1500	0,56	91	53,7	41,4	36,5	33,1	30,4
11	1500	0,12	95	59,2	48,4	44,6	42,6	41,2

									Табл.5.3
Численноезначениеинтерваласкорости	Интервалскорости V,км/ч	Vср, км/ч	DUср, км/ч	Fкср, км/ч	W0, Н/кН	W0ср, кН	Fкср=W0 ср, кН	Dt, c	t, c	DS, m	S, m
	0-10	5	10	470	1,13	47	423	27,6	27,6	38,3	38,3
	10-20	15	10	470	1,26	52	418	28,0	55,6	117	155,3
20-21,5	20-Д	20,75	1,5	470	1,4	56	414	4,2	59,8	24	179,3
21,5-30	Д-30	25,75	8,5	525	1,44	60	465	21,3	81,1	152,4	331,7
	30-40	35	10	525	1,62	68	457	25,6	106,7	249	580,7
40-44	40-А	42	4	525	1,77	72	453	10,3	117	120,2	701
44-53,5	А-В	48,75	9,5	476	1,9	80	396	28	145	379,2	1080
53,5-69	В-С	61,3	15,5	388	2,3	92	296	61	206	1040	2120
69-83		76	14	272	2,7	112	160	102	308	2155	4273
83-97		90	14	186	3,2	132	54	302	610	7550	11830

Российский Государственный Открытый Технический

Университет Путей Сообщения.

Курсоваяработа

подисциплине «Электрическиежелезные дороги»

натему: «Анализработы системыуправленияэлектровозомпостоянноготока при разгонегрузовогопоезда.»

Заданиена курсовуюработу :

Предлагаетсявыполнитьанализ работысистемы управленияэлектровозомпостоянноготока при разгонегрузовогопоезда.

Задачейанализа являетсяизучение принциповуправленияработой тяговыхэлектрическихдвигателейи техническойреализацииэтих принциповна электровозах

постоянноготока.

Исходныеданные:

Номинальнаямощность навалу тяговогодвигателя Рдн,

кВт . . . . . . . . . . . . . . . . . 670

Номинальнаяскорость движенияэлектровозаVn,

км/ч . . . . . . . . . . . . . 48,4

Руководящийподъём iр,%0 . . . . . . . 11

Номинальноенапряжениетяговогоэлектрическогодвигателя (ТЭД)Uдн,В . . . . . . . . . . . . 1500

НоминальныйКПД ТЭД hд . . . . . . 0,94

Коэффициентпотерь силытяги в процессереализациитягового усилияhF . . . . . . . . 0,95

Сопротивлениеобмоток ТЭДrд,Ом . . . . . 0,12

Напряжениев контактнойсети постоянного

токаUс,В . . . . . . . . . . 3000

Коэффициент1-й ступенирегулированиявозбужденияТЭД

b1, . . . . . . . . . . . . 0,62

Коэффициент2-й ступенирегулированиявозбужденияТЭД

b1, . . . . . . . . . . . 0,40

РАСЧЕТ:

Рассчитаемноминальныйток ТЭД Iн,А.

Рдн 1000

Iн= Uднhд , где Рдн- мощность ТЭД

Uдн - напряжениеТЭД

hд- номинальныйКПД ТЭД

670000

Iн= 1500*0,94 = 475 , А

Номинальныйток ТЭД равен475 А.

Длярасчёта удельнойЭДС возьмёмтри значениятока от 150 А до475 А и три значенияот 475 А до 1,75*Iн.Расчеты представимв виде табл.1.1

1,75*Iн=1,75*475=831А

CVФ=35,5(1-е ) , где СvФ= Е удельнаяЭДС

Cv- конструкционнаяпостоянная

Ф - магнитныйпоток

IВ- ток ТЭД

СvФ=35,5(1-е )=15,56 , В/(км/ч)

Значения,полученныепри расчёте,представимв виде таблицы:

Токякоря I,А	УдельнаяЭДС, В/(км/ч)
150	15,6
310	24,7
475	29,8
595	32
715	33,2
831	34

Рассчитаемсилу тяги ТЭД,соответствующуюпринятым токамс точностьюдо целых чисел,результатзанесём в

табл. 1.2

Fкд=3,6СvФнIhF*0,001, где Fкд- сила тягиэлектровоза,кН

СvФн- ЭДС, В/(км/ч)

I- ток двигателя,А

hF- коэффициентпотерь силытяги

Fкд=3,6*15,6*150*0,95*0,001=8 , кН

табл. 1.2

Ток ТЭД, А	НоминальнаяЭДС , В/(км/ч)	Сила тяги,кН
150	15,6	8
310	24,7	26,2
475	29,8	48,4
595	32	65
715	33,2	81,2
831	34	96,6

Построимпо данным таблицамграфики СvФ(I)и Fкд(I)

(приложение1).

Силоваяэлектрическаяцепь электровоза

постоянноготока.

Приведёмчертёж схемысиловой цепиэлектровоза:

ш3

ЛК Ш1 Rш1 Rш2

1 2 1 2

П1 А Б В М 6 4 2

В Б А

1 3 5

7 3 4 П2

3 4 Rш1 Rш2

Ш2

Ш4

Рассчитаемсопротивлениесекций реостатас точностьюдо двух знаковпосле запятой.

Ra=0,18Rтр ; Rб=0,17Rтр ; Rв=0,15Rтр,где Rтр - сопротивление

троганья,Ом

Rтр= Iтр -4rд ,где Iтр - ток трогания,равен току Iн, А

rд- сопротивлениеобмоток ТЭД,Ом

Uc- напряжениев контактнойсети, В

3000

Rтр= 475 - 4 * 0.12 = 5,84 Ом

Ra=0,18* 5,84 = 1,05 Ом

Rб= 0,17 * 5,84 = 0,99 Ом

Rв= 0,15 * 5,84 = 0,88 Ом

2.2.2 РассчитаемсопротивлениешунтирующихрезисторовRШ1и RШ2с точностьюдо 2-х знаков

RШ2= 1- b2 * 2 * rв , где RШ- сопротивление

шунтирующихрезисторов

b2- коэффициентвозбуждения

rв- сопротивлениеобмотки

возбуждения,rв=0,3 * rд,где

rд- сопротивлениеобмоток

ТЭД,rв=0,036 Ом

0,4

RШ2= 1 - 0,4 * 2 * 0,036 = 0,6 Ом

0,62

RШ2+RШ1= 1 -0,62 * 2 * 0,036 = 0,12 Ом

RШ1=0,12 - 0,6 = 0,6 Ом

2.2.3 Запишем значенияв схему.

Приведёмтаблицу замыканияконтакторов.
Запишем втаблицу замыканияконтакторовзначениясопротивленияреостата накаждой позиции.

Семействоскоростныххарактеристикэлектровозаи пусковаядиаграмма.Электротяговаяхарактеристикаэлектровоза

Рассчитаемсопротивлениесиловой цепи,Ом , отнесённоек одному двигателю:

Rn’+ rд= m + rд , где Rn’- сопротивлениереостата на

n-ойпозиции, отнесённоек ТЭД

rд- сопротивлениеТЭД

m- число последовательно

соединёныхдвигателей.

Rn- сопротивлениереостата на

n-ойпозиции

Uc’- Ii(Rn’+ rд)

Vni= СvФi , гдеСvФi- магнитныйпоток

напозиции

Uc’- напряжение

питанияТЭД

Rn’+ 0,12 = 1,46 + 0,12 Ом

750- 150 (1,58)

Vni= 15,6 =32,9 км/ч

Заполнимрасчётнуютаблицу.
Начертимсемействоскоростных характеристикс 1 по 11 позициюи электротяговуюхарактеристику.

Расчёти построениехарактеристикТЭД при

регулировкевозбуждения.

3.2.1 РассчитаемFкд;Fк; Vпри b1 и b2,заполним таблицу3.2

Fкд= 3,6 |CVФ|bIдhF* 0,0001 , гдеFкд- сила тягиТЭД, кН

|CVФ|b- ЭДС при

ступенирегулирования

hF- коэффициентпотерь

силытяги = 0,95

Fк= Fкд* 8 , где 8 - число ТЭД

Uc’- Irд

V= |CVФ|b , гдеUc’-напряжениепитания

ТЭД

табл.3.2

ТокТЭД, А	310	475	595	715	831
Коэффициентрегулировки b=0,62
ТоквозбужденияIв, А	192	295	369	443	515
УдельнаяЭДС \|CVФ\|b,В/км/ч	18,4	24,1	26,9	29,2	30,7
Силатяги ТЭД Fкд,кН	19,5	39,2	55	71	87
Силатяги эл-за Fк,кН	156	313	438	568	696
Скоростьдвижения км/ч	80,3	60,8	54,1	50	47
Коэффициентрегулировки b=0,4
ТоквозбужденияIв, А	124	190	238	286	332
УдельнаяЭДС \|CVФ\|b,В/км/ч	14	18,4	21,2	23,6	25,5
Силатяги ТЭД Fкд,кН	15	30	43	58	72
Силатяги эл-за Fк,кН	119	240	345	462	580
Скоростьдвижения км/ч	106	80,2	69	62	57,2

|CVФ|bвозьмём из рис.1

Fкд,= 3,6 *18,4 *192 * 0,95 * 0,0001 = 12,1 кН

Fк= 12,1 * 8 = 96,8 кН

1500 - 192(0,12)

V= 18,4 = 80,3 км/ч

3.3 Построениепусковой диаграммыэлектровоза

постоянноготока.

3.3.1 На рис. 2 построимпусковую диаграммуэлектровоза

постоянноготока, при условиичто ток переключения

Iп= Iн= 475 А.

Рассчитаемсредний токТЭД на последовательном соединенииIср1и на параллельномсоединенииIср2,А.

Iср1= 1,15 Iн=1,15*475 = 546 А

Iср2= 1,25 Iн=1,25* 475 = 594 А

ТокиIср1и Iср2показаны награфике рис.2 вертикальными

линиями.Графическиопределимскорость движенияна безреостатныхпозициях ( 7; 11; 12;13 ), результатызанесём в таблицу3.3

таблица3.3

Среднийток , А	546	594
позиция	7	11	12	13
СкоростьV,км/ч	22	44	54	69
Силатяги ТЭД Fкд,кН	58	65	55	43
Силатяги эл-за Fк,кН	470	525	440	345

Расчёт массы поезда.

4.1Выберем и обоснуем , исходя из полногоиспользованиясилы тягиэлектровоза,расчётноезначение силытяги Fкри соответсвующуюей расчётнуюскорость Vр.Из табл. 3.3 выберемнаибольшеезначение Fкрпотому, чтонаибольшаясила , реализуемаяэлектровозом,необходимадля преодолениясил сопротивлениядвижению W, кН, котораяскладываетсяиз основногосопротивленияW0, кН исопротивлениядвижению откривых и подъёмовWд, кН . Силе тягиFк= 525 кН соответствуетскорость 44 км\ч.

Рассчитаемосновное удельноесопротивлениедвижению w0р, кН.

w0р= 1,08 + 0,01Vр+1,52 * 0,0001 * (Vр) , где Vр- расчётная

скоростьдвижения

w0р= 1,08 + 0,01 * 44 + 1,52 * 0,0001 * ( 44 * 44 ) = 1,8 кН

Рассчитаеммассу поездас округлениемдо 50 т.

Fкр

М= (w0р+ i) * 9,81 * 0,0001 , где М- масса поезда

i- руководящийподъём

Fкр- расчётнаясила тяги

М= 4200 т

Анализработы системыуправления

электровозомпри разгоне.

Построимтяговые характеристики для 7; 11; 12; 13 позициина рис. 2
Рассчитаеми построимхарактеристикиосновногосопротивления движения для скоростей0,25; 50; 75; 100 км/ч, результатызанесём в таблицу5.1

W0= w0ґМґ9,81ґ0,001

W0= 1,08 * 4200 * 9,81 * 0,001 = 44,5 кН

табл.5.1

Скоростьдвижения V,км/ч	0,25	50	75	100
Основноеудельноесопротивлениедвижению w0, н/(кН)	1,08	1,96	2,69	3,6
Основноесопротивлениедвижению W0, кН	44,5	81	111	148

Построимпо данным таблицыкривую на рис.2

Графически определимконечную скоростьразгона поезда.Пересечениеграфиков W0(V)и Fк (V)для 13-ой позициидаст численноезначение конечнойскорости разгонапоезда Vккм/ч. Vк=97км/ч.

Заполнимтаблицу расчётавремени и путиразгона поезда таблица 5.3 .

Построимграфики скоростии времени впериод разгонапоезда на рис.3 .
Вывод :
Времяразщгона изменяетсяпропорциональнопри увеличенииили уменьшениисреднего значенияпусковой силытяги. Во сколькораз увеличитсясила тяги, востолько разуменьшитсявремя разгонапоезда и наоборот.
При разгоне силатяги большесилы сопротивлениядвижению ивследствииэтого поездразгоняется- движение сположительнымускорением.На подъёмевозрастаетсила сопротивлениядвижению и приравенстве еёсиле тягиэлектровозаускорениебудет равнонулю - наступитустановившеесядвижение. Когдасила сопротивлениябудет большесилы тяги, топоезд начнётзамедляться( ускорениебудет отрицательным).Из-за этого наподъёме времяразгона увеличится,а на спускеуменьшится.

Управлениеэлектровозомпри разгонепоезда.

Определимграфическимаксимальновозможный токпереключенияпо пусковойдиаграмме (рис.2 ) при параллельномсоединениедвигателей.Для работы ужевыбран максимальныйток переключения,равный 475 А. Привыборе большеготока на 11-й позициипроизойдетбросок токабольше значениямаксимальнодопустимогов 831 А, что, в своюочередь, вызоветсрабатываниеаппаратовзащиты.
При возможномувеличениитока переключенияувеличатсясредние токидля последовательногои параллельногосоединенияТЭД, возрастётсила тягиэлектровозаи его скорость.Графики V(S), t (S) на рис.3будут достигатьсвоих максимальныхзначении наменьшем расстояниипройденногопути.

Рациональноеведение поезда- достижениемаксимальныхскоростей заболее короткоевремя, путёмреализациимаксимальнойсилы тяги набезреостатныхпозициях приналичии максимальноймассы поезда,рассчитаннойпо руковолящемуподъёму. Технико-экономическийэффект - снижениесебистоимостиперевозокгрузов, экономияэлектроэнергии,эффективнаяэксплуатацияЭПС и вагонов.

Литература:

Конспектлекций.
Заданиена курсовуюработу с методическимиуказаниями.
Правилатяговых расчётов.
Введениев теорию движенияпоезда и принцыпыуправленияэлектроподвижнымсоставом.
Теорияэлектрическойтяги.

1.03.97года

Таблицазамыканияконтакторовэлектровозапостоянноготока

Табл.2.1

Позиция	Контакторы																Регулируемые параметры
	ЛК	М	П1	П2	1	2	3	4	5	6	7	8	Ш1	Ш2	Ш3	Ш4	Uc’,В	R,Ом	b
1	+	+	-	-	-	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	5,84	1,0
2	+	+	-	-	+	-	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	4,79	1,0
3	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	3,74	1,0
4	+	+	-	-	+	+	+	-	-	-	+	+	-	-	-	-	750	2,75	1,0
5	+	+	-	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	750	1,76	1,0
6	+	+	-	-	+	+	+	+	+	-	+	+	-	-	-	-	750	0,88	1,0
7	+	+	-	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	750	0	1,0
8	+	-	+	+	-	-	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1500	2,92	1,0
9	+	-	+	+	+	+	-	-	+	+	-	-	-	-	-	-	1500	1,87	1,0
10	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	-	-	1500	0,88	1,0
11	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	-	-	1500	0	1,0
12	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	-	-	1500	0,12	0,62
13	+	-	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	1500	0,6	0,4