Расчет тягово-энергетических характеристик тепловоза 2ТЭ121

При наличии выпрямительной установки внешняя характеристика генератора строится на её выходе, т.е.

Ud = f (Id)

Для обеспечения постоянной загрузки вала дизеля внешняя характеристика генератора имеет вид гиперболы, т.е.

Pd = Ud *Id=const. (4.3)

Напряжение на выходе ВУ Ud при произвольных значениях токов на выходе ВУ Id (определяемых формулой (4.2)) определяеся по формуле:

UТЭ

Д = Ud = (Pd*hсг.р*hву.р*1000 ) / Id, В (4.4)

Здесь: КПД ВУ принимаем равные по значению в длительном режиме (ввиду его незначительного отклонения от тока нагрузки Id).

Результаты всех вычислений заносим в сводную табл. 3.

Определим основные параметры внешней характеристики генератора.

Номинальное напряжение на выходе ВУ (ориентировочно равное работе тепловоза в длительном режиме) можно определить:

Ud.н.= Ud.макс / Cr, В (4.5)

Ud.н.= 750 / 1,6 = 468,8 В

где Ud.макс. – максимальное напряжение на выходе ВУ. Оно должно быть не ниже напряжения UТЭД при минимальном токе IТЭД.

Номинальный ток на выходе равен:

Id.н.= Pd.p.*1000 / Ud.н.,А (4.6)

Id.н.= 2462*1000 / 468,8 = 5252 А

Минимальное значение тока на выходе ВУ:

Id.мин.= 1000* Pd*hсг.р*hву.р / Ud.макс.,А (4.7)

где hсг.р = 0,956 – значение КПД синхронного генератора при минимальном токе Id.o. = 3600А(Id.o. = 600*6 = 3600 А).

Id.мин.= 1000*2588*0,956*0,991 / 750 = 3270 А

Максимальное значение тока ВУ:

Id.макс.= Id.мин.*Cr1 (4.8)

Id.макс.= 3270*2.45 = 8012 А

Значение Id.макс. должно быть больше IТЭД*m

Id.макс.> 1200*6 = 7200 А.

Если Id.макс.< IТЭД*m, то следует увеличить коэффициент регулирования генератора по току Cr1 и наоборот.

Минимальное напряжение на выходе ВУ:

Ud.мин = 1000*Pd * hсг.макс*hву.р / Ud.макс, В (4.9)

Ud.мин = 1000*2588*0,935*0,991 / 7200 = 333 В

где hсг.макс – КПД генератора при максимальном токе.

По данным расчётным точкам, а также используя расчёты на ПЭВМ строим внешнюю характеристику тягового генератора Ud = f (Id).

4.2 Расчёт тяговой характеристики тепловоза и его КПД

Расчёт тяговой характеристики тепловоза Fk = f(Vk) производится по упрощенным формулам[1,2,3,], используемых в заводских расчётах.

Используемые электромеханические характеристики ТЭД снимаются при определенных значениях токов I и напряжений на ТЭД U’ТЭД. В проектных тепловозах мощность локомотива, а, следовательно, и мощность и напряжение ТЭД обычно отличаются от тех, при которых сняты электромеханические характеристики.

Поэтому, при расчёте скорости движения тепловоза Vk учитывается её изменение от изменения напряжения на ТЭД пропорционально изменению противо-ЭДС, т.е.

, (4.10)

где V – скорость движения тепловоза при напряжении на ТЭД U= UТЭД;

V’ – то же при напряжении U’= U’ТЭД, взятом из известных электромеханических характеристик ТЭД.

При расчёте момента ТЭД МТЭД (а, следовательно, и силы тяги FК.ТЭД) его изменение от подводимого напряжения не учитывается, т.к. расчёт МТЭД производится при одних и тех же токах, а

МЭМ.ТЭД= CМ*Ф*I, (4.11)

т.е. при одних и тех же токах электромагнитный момент МЭМ двигателя не меняется. А изменение момента на валу ТЭД от изменения магнитных и механических потерь в нем, не учитываем ввиду их малости.

Остальные расчетные параметры приведены ниже и сведены в табл. 3.

Расчет проводится по электромеханическим характеристикам ТЭД при полном поле a = 1,0 и двух ослабленных магнитных полях a1=0,66 и a2= 0,44.

Суммарное сопротивление якорной цепи равно [1]:

Rc= Rя + a*RГ.П. + RД, Ом (4.12)

где Rя, RГ.П., RД – активные сопротивления якорной цепи ТЭД, их величины взяты из [1.3] и приведены в исходных данных.

Rc= 0,012 + a*0,0092 + 0,0078

При a = 1,0; Rc= 0,029 Ом;

a1= 0,66; Rc= 0,026 Ом;

a2= 0,44; Rc= 0,024 Ом.

4.2.2 Суммарное сопротивление якорной цепи при прогретом до tГ =115° С ТЭД равно:

RСГ = Rс[1+ KГ*(tГ – tН)], (4.13)

где KГ = 0,004 Ом /° С - температурный коэффициент сопротивления меди;

tН = 20 ° С - температура, при которой определялись сопротивления обмоток.

При a = 1,0; Rc.г = 0,040 Ом;

a1= 0,66; Rc.г. = 0,036 Ом;

a2= 0,44; Rc.г. = 0,033 Ом.

Противо-ЭДС проектного тепловоза:

EТЭД = UТЭД – (IТЭД* RС.Г + DUщ), (4.14)

где DUщ = 2 В – падение напряжения на коллекторно-щеточном переходе ТЭД;

UТЭД – шесть значений напряжений ТЭД, определяемых формулой (4.4).

Заносим в расчётную табл.3 шесть значений напряжений

U’тэд – из имеющихся электромеханических характеристик ТЭД (табл. 2) при принятых токах ТЭД IТЭД (6 значений).

Противо-ЭДС ТЭД E’ТЭД, при которой сняты электромханические характеристики, вычисляется по формуле, аналогичной (4.14):

E’ТЭД = U’ТЭД – (IТЭД* RС.Г + DUщ), (4.15)

Из имеющихся электромеханических характеристик,заносим в сводную таблицу значения чисел оборотов ТЭД n’ТЭД и момента МТЭД при принятых значениях токов ТЭД IТЭД.

Частота вращения якоря ТЭД проектного (заданного) локомотива определяется:

nТЭД = n’ТЭД* ( EТЭД / E’ТЭД), (4.16)

Скорость движения локомотива равна [1]:

Vk = 0.1885*nТЭД*Dk / µз, км/ч (4.17)

где Dk = 1.25 м – диаметр колеса по кругу катания;

Сила тяги проектного локомотива определяется выражением:

Fk = 2*МТЭД*m*µз*hз / Dk, Н (4.18)

Все параметры данной формулы приведены в исходных данных (табл. 1).

Касательная мощность Pk проектного локомотива:

Pk = Fk*Vk / 3.6, кВт. (4.19)

КПД тепловоза определяется формулой, аналогичной (3.13):

hТ = , о.е. (4.20)

В табл. 4 приведены основные параметры тепловоза в длительном режиме.

Таблица 4

 Скачать реферат