Пересчет тяговых и скоростных характеристик электровоза переменного тока.

Группа Э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 1.

Пересчет тяговых и скоростных характеристик электровоза переменного тока.

Цель работы: практически научиться выполнять пересчет тяговых и скоростных характеристик электровоза переменного тока, а также выполнять расчет ограничений и нанесение ограничений на скоростные и тяговые характеристики.

Ход работы.

1. Пересчет и построение тяговых характеристик электровоза переменного тока.

Результаты остальных расчетов сводим в таблицу № 1.

Таблица № 1.

IД, A	33 – НВ	33 – ОВ1	33 – ОВ2
FКД, кН	FК, кН	V, км/ч	FКД, кН	FК, кН	V, км/ч	FКД, кН	FК, кН	V, км/ч
33НВ	9НВ
	7,0				–	–	–	–	–	–
	10,0		96,5	25,5	8,0			–	–	–
	17,5		79,0		15,0		98,0	–	–	–
	25,0		69,5	17,0	22,0		82,0	18,0		98,0
	32,5		62,5	14,5	29,0		73,0	24,5		84,0
	41,0		58,0	13,0	36,0		65,5	31,5		75,5
	48,0		54,5	11,5	43,5		60,5	38,5		68,5
	56,5		51,5	10,5	51,0		56,5	46,0		63,5
	65,0		49,0	9,5	59,5		53,5	53,5		59,5
	73,0		47,0	8,5	68,0		51,0	61,5		56,0
	82,0		45,0	8,0	76,5		48,5	70,0		53,0
	90,5		43,0	7,0	85,0		47,0	78,0		50,5

 

По данным расчета из таблицы № 1 строим тяговые характеристики (см. рис. 2).

2. Расчет ограничивающих линий на тяговых и скоростных характеристиках.

где расчетный коэффициент сцепления электровоза.

Результаты расчета сводим в таблицу № 2.

По данным таблицы № 2 на носим ограничивающие линии на тяговые характеристики (см. рис. 2).

 

Таблица № 2.

V, км/ч
	0,360	0,327	0,310	0,292	0,279	0,270	0,261	0,254	0,247
кН	678,1	615,9	583,9	550,0	525,5	508,6	491,6	478,4	465,3
кН	–	–	–	–	–	559,4	540,8	526,3	511,8

 

3. Нанесение ограничивающих линий на скоростные характеристики (см. рис. 1).

Результаты графического построения и выделения точек перехода на ОВ с указанием скорости перехода (кривая см. рис. 1) сводим в таблицу № 3.

Таблица № 3.

Точка	V			IД
км/ч	кН	кН	А
А			84,8
			77,0
			73,0
			68,8
			65,8
			63,8
В			61,5
C			58.3
D			67.5
E			57.5
G			66.5

 

Вывод: В результате выполненной работы пересчитали тяговые и скоростные характеристики, а также выполнили расчет ограничений и нанесли их на скоростные и тяговые характеристики, В результате построения получили расчетные точки пусковой диаграммы.

 

Группа Э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 2.

Силовая электрическая схема электровоза переменного тока.

Цель работы: практически изучить силовую электрическую схему электровоза переменного тока и нанести путь тока на заданной позиции.

Ход работы.

Описание силовой схемы электровоза переменного тока.

Токоприемники электровозов пос­тоянного и переменного тока устрое­ны одинаково. На электровозах пере­менного тока устанавливают токо­приемники легкого типа, рассчитанные на длительный ток до 500 А, а на электровозах постоянного тока — тяжелого типа, рассчитанные на дли­тельный ток до 2200 А. Поэтому токо­приемники легкого типа вместо двух полозов имеют один, зато более вы­сокое напряжение контактной сети (25 кВ) приводит к необходимости применять более прочные в электри­ческом отношении изоляторы. Имеют­ся и некоторые другие конструктив­ные особенности.

Разъединитель в силовой цепи предназначен для тех же целей, что и на электровозах пос­тоянного тока, но его опорные изоля­торы рассчитаны на более высокое напряжение. Включение и выключе­ние разъединителя осуществляют так­же с помощью ручного привода. Да­лее в силовую цепь включен аппарат, осуществляющий, как и на электрово­зах постоянного тока, отключение си­ловой цепи от контактной сети при недопустимых перегрузках и коротких замыканиях. Но устройство и действие этого аппарата, называемого глав­ным выключателем, отличается от ус­тройства и действия быстродействую­щего выключателя электровозов по­стоянного тока.

Отличия главного выключателя (ГВ) от быстродействующего определяются следующим. Вследствие значительного индуктивного сопротивле­ния силовых цепей электровоза пере­менный ток при перегрузках и корот­ких замыканиях не возрастает так резко, как постоянный. Кроме того, переменный ток изменяется синусоидально и поэтому проходит через нулевые значения. Благодаря этому легче разорвать цепь тока и не требуется иметь такое высо­кое быстродействие выключателя, как, при постоянном токе.

В главных выключателях для га­шения электрической дуги чаще все­го используют сжатый воздух. При включенном выключателе ток от токоприемника через разъеди­нитель, неподвижный и подвижной контакты, стержень, размещенный внутри проходного изолятора, пой­дет в первичную обмотку тягового трансформатора. Стержень служит одновременно первичной обмоткой трансформатора тока. Вторичная об­мотка трансформатора тока соедине­на с катушкой электромагнита отклю­чения главного выключателя.

Трансформаторы. Как известно, трансформаторы способны повышать, или понижать подведенное напряже­ние переменного тока. Напомним, что на дорогах, электрифицированных на переменном токе, номинальное напря­жение в контактной сети равно 25 кВ, а тяговые двигатели работают при напряжении 900—1500 В. Поэтому тяговые трансформаторы электровозов понижают напряжение до значе­ния, наиболее благоприятного для работы тяговых двигателей.

Таким образом, выбирая необходи­мое соотношение между числом вит­ков первичной и вторичной обмоток, можно менять соотношение напряже­ний и тем самым регулировать час­тоту вращения якорей тяговых двига­телей. Это проще и экономичнее, чем регулировать ее, включая в цепь тя­говых двигателей пусковые резисто­ры и применяя различные группиро­вки двигателей. Следовательно, то или иное вторичное напряжение можно получить, изменяя число витков в первичной или вто­ричной обмотке. Какой же способ лучше?

Казалось бы удобней изменять число витков в первичной обмотке понижающего трансформатора, так как ток в ней меньше и поэтому будут легче коммутирующие аппараты. Од­нако регулировать таким способом на­пряжение в широких пределах трудно по следующей причине.

Если необходимо постепенно по­вышать напряжение на вторичной обмотке, то нужно, переключая со­ответствующие контакты, уменьшать число витков в первичной обмотке. Напряжение, приходящееся на один виток первич­ной обмотки, будет по мере выполне­ния переключений увеличиваться. Од­новременно магнитный поток в магнитопроводе трансформатора будет индуктировать ЭДС и в отключенных витках обмотки. Поэтому по мере уменьшения числа витков первичной обмотки общее напряжение между ее началом и концом будет возрастать. Если, например, число витков пос­ледней секции обмотки будет мень­ше числа витков всей обмотки в 5 раз, то при напряжении контактной сети 25 кВ напряжение между, началом и концом первичной обмотки составит 25 ∙ 5 = 125 кВ. На это напряжение должна быть рассчитана изоляция трансформатора. Понятно, что такой способ на электровозах, где требуется регулировать напряжение в широких пределах, не применяют.

Главный контроллер восьмиосного имеет тридцать кулачковых контакторов без дугогашения и четыре с дугогашением, кулачковые валы, а также электродвигатель, который назы­вают серводвигателем (serve — обслу­живать). Кинематическая схема глав­ного контроллера сложна.

Серводвигатель с помощью зубча­тых колес и червячного зацепления приводит во вращение через первый мальтийский механизм (мальтийский крест) и зубчатую передачу кулач­ковый вал контакторов с дугогашением, а через зубчатую передачу и вто­рой мальтийский крест — кулачко­вые валы контакторов переключения ступеней и контакторов переключения обмоток. Эти два вала связаны зуб­чатой передачей, обеспечивающей не­обходимую последовательность пере­ключения обмоток и секций.

Мальтийский механизм или маль­тийский крест (последнее название он получил из-за сходства ведомого диска с эмблемой духовно-рыцар­ского Мальтийского ордена) позволя­ет непрерывное вращение (в нашем случае червячного колеса) преобра­зовывать в движение с остановками кулачковых валов и тем самым вклю­чать или выключать на определенное время обмотки и контакторы. Вал мальтийского механизма начинает вращаться только тогда, когда пово­док (цевка) входит в паз мальтийско­го креста. Подбирая передаточные числа зубчатых передач, устанавливают по­ворот валов, обеспечивающий пра­вильную работу главного контроллера.

Вентильные преобразователи пред­ставляют собой устройства для преобразования электрического тока, на­пряжения, частоты с помощью элект­ронных или ионных вентилей.

Различают вентильные преобразо­ватели переменного тока в постоян­ный (выпрямители), постоянного то­ка в переменный (инверторы), пос­тоянного тока одного напряжения в постоянный ток другого напряжения, переменного тока одной частоты в пе­ременный ток другой частоты. Все эти возможности вентильных устано­вок используют в той или иной степе­ни на электроподвижном составе. По­ка на электровозах переменного тока наиболее широко вентили применяют для преобразования переменного тока в постоянный (пульсирующий).

Из вентилей, соединенных в опре­деленной последовательности, собира­ют выпрямительную установку (вы­прямитель). Конструкция выпрямите­ля зависит от напряжения переменно­го тока, который нужно преобразовать в постоянный, тока нагрузки и схемы подключения выпрямителя к обмотке трансформатора.

Выпрямители могут быть соеди­нены с обмоткой трансформатора различными способами.

Далее электрическая энергия поступает на тяговые двигатели, где преобразуется в механическую энергию движения. И электровоз начинает движение.

Вывод: в результате проделанной работы изучили принцип работы силовой электрической схемы электровоза переменного тока, основные элементы силовой цепи, показали путь тока на заданной позиции.

 

Группа Э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 3.

Ход работы.

1. Выбор расчетного подъема.

I_P = + 12,4 ‰; м;

 

2. Расчет основных удельных сопротивлений движению.

Расчет основного удельного сопротивления движению электровоза под током.

Расчет основного удельного сопротивления движению по соотношению вагонов различных типов:

3. Расчет массы состава.

Расчет массы поезда.

 

4. Проверка массы состава на возможность прохождения наиболее крутого подъема на ходу.

Выбор наиболее крутого подъема.

I_max = + 13,2 ‰; м.

1. Расчет пройденного пути за время изменения скорости от км/ч до км/ч.

Расчет средней скорости.

Определим значение силы тяги для скорости (по графику в практической работе № 1, см. рис 2).

Определим удельные основные сопротивления движению поезда.

Расчет удельной силы тяги.

Расчет пройденного пути за время изменения скорости от до .

2. Расчет пройденного пути за время изменения скорости от км/ч до км/ч.

Расчет средней скорости.

Определим значение силы тяги для скорости (по графику в практической работе № 1, см. рис 2).

Определим удельные основные сопротивления движению поезда.

Расчет удельной силы тяги.

Расчет пройденного пути за время изменения скорости от до .

 

Вывод по работе: В результате проделанной работы научились рассчитывать массу состава и проверили ее по условию прохождения наиболее крутого подъема , именно, Отсюда следует, что поезд данной массы проследует наиболее крутой подъем без нарушения тяговых норм.

Группа Э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 4.

Ход работы.

1. Расчет и построение удельных ускоряющих сил поезда (при ) в режиме тяги. Расчет выполняется в виде таблицы № 1 и 2.

Таблица № 1.

V
км/ч	Н/кН	Н/кН	Н/кН	Н/кН	Н/кН	Н/кН
	1,90	0,993	1,132	0,864	0,936	0,988
	2,03	1,021	1,200	0,933	0,991	1,046
	2,22	1,071	1,295	1,029	1,070	1,131
	2,47	1,140	1,416	1,152	1,174	1,244
	2,78	1,231	1,565	1,303	1,304	1,383
	3,15	1,341	1,741	1,481	1,458	1,548
	3,19	1,354	1,760	1,500	1,475	1,566
	3,32	1,391	1,818	1,560	1,527	1,622
	3,58	1,473	1,943	1,686	1,637	1,741
	3,82	1,546	2,055	1,799	1,736	1,847
	4,07	1,624	2,173	1,919	1,841	1,960
	4,34	1,708	2,298	2,046	1,953	2,080
	4,62	1,797	2,430	2,179	2,070	2,207
	4,92	1,890	2,568	2,320	2,194	2,340
	5,23	1,989	2,714	2,467	2,325	2,480
	5,56	2,093	2,866	2,621	2,461	2,626
	5,90	2,202	3,024	2,782	2,603	2,780
	6,26	2,317	3,190	2,950	2,752	2,939
	6,63	2,436	3,362	3,125	2,907	3,106

 

Расчетные формулы:

Таблица № 2.

Режим работы	Точка	V
		км/ч	Н/кН	Н	Н/кН
	А		0,988		18,23
			1,046		15,51
			1,131		14,46
Разгон			1,244		13,67
			1,383		13,07
	В		1,548		12,40
	С		1,566		11,64
			1,622		9,73
			1,741		6,59
НВ			1,847		4,90
			1,960		3,60
			2,080		2,51
			2,207		1,65
			2,340		0,95
			2,480		0,27
			2,626		-0,,25
			2,780		-0,71
	D		1,566		13,74
	E		1,622		11,42
			1,741		8,29
			1,847		6,46
ОВ – 1			1,960		5,18
			2,080		4,16
			2,207		3,10
			2,340		2,28
			2,480		1,57
			2,626		1,00
			2,780		0,51
			2,939		0,10
			3,106		-0,39
	G		1,622		13,46
			1,741		10,22
			1,847		8,13
ОВ – 2			1,960		6,43
			2,080		5,21
			2,207		4,11
			2,340		3,16
			2,480		2,42
			2,626		1,80
			2,780		1,25
			2,939		0,80
			3,106		0,30

 

Расчетные формулы:

Удельная ускоряющая сила:

Результаты остальных расчетов сводим в таблицу № 2.

По данным таблицы № 2 строим графики удельных ускоряющих сил.

2. Расчет и построение удельных замедляющих сил поезда в режимах выбега и торможения. Расчет выполняется в виде таблицы № 3.

Таблица № 3.

№ п/п	V
км/ч	Н/кН	Н/кН	Н/кН	–	Н/кН	Н/кН	Н/кН	Н/кН
		0,936	2,40	1,014	0,270	100,41	50,21	101,42	51,22
		0,991	2,55	1,074	0,198	73,64	36,82	74,71	37,89
		1,070	2,76	1,160	0,162	60,25	30,13	61,41	31,29
		1,174	3,05	1,274	0,140	52,07	26,04	53,34	27,31
		1,304	3,40	1,416	0,126	46,86	23,43	48,28	24,85
		1,458	3,83	1,585	0,116	43,14	21,57	44,73	23,16
		1,637	4,32	1,780	0,108	40,16	20,08	41,94	21,86
		1,841	4,89	2,004	0,102	37,93	18,97	39,93	20,97
		2,070	5,52	2,254	0,097	36,08	18,04	38,33	20,29
		2,325	6,23	2,533	0,093	34,59	17,30	37,12	19,83
		2,603	7,00	2,838	0,090	33,47	16,74	36,31	19,58
		2,907	7,85	3,171	0,087	32,36	16,18	35,53	19,35

 

Расчетные формулы:

Удельная замедляющая сила.

Основное удельное сопротивление движению электровоза в режиме выбега.

Удельная тормозная сила в режиме экстренного торможения.

Расчетный коэффициент трения тормозной колодки о колесо (для чугунных стандартных колодок).

Расчетный тормозной коэффициент.

Определим число осей в составе поезда.

Принимаем

Расчет удельных замедляющих сил при экстренном торможении.

Расчет удельных замедляющих сил при служебном торможении.

Результаты остальных расчетов сводим в таблицу № 3.

По данным таблицы № 3 строим графики удельных замедляющих сил.

Вывод: в результате проделанной работы мы рассчитали и построили графики удельных ускоряющих и замедляющих сил поезда.

Группа Э – 31

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 5.

ПОДГОТОВКА ПРОФИЛЯ ПУТИ. ПРИВЕДЕНИЕ И СПРЯМЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ ПУТИ.

Цель работы: практически научиться выполнять приведение и спрямление заданного профиля пути.

Спрямление и приведение профиля пути.

Таблица № 1. Расчет спрямления и приведения профиля пути.

Номер заданного элемента	Длина заданного элемента	Заданный уклон	Радиус кривой R, м	Длина кривой L, м	Длина спрямленного элемента	Спрямленный уклон	Фиктивный уклон от кривой	Приведенный уклон	Номер спрямленного элемента
-	м	‰	R, м	м	м	‰	‰	‰	–
		0,0	–	–		0,0	–	–
		+ 3,3
		+ 3,8				+ 3,50	+ 0,46	+ 3,96
		+ 12,4	–	–		+ 12,4	–	+ 12,4
		– 4,8				– 4,8	+ 0,56	– 4,24
		+ 2,3	–	–		+ 2,3	–	+ 2,3
		0,0	–	–		0,0	–	0,0
		+ 5,3				+ 5,3	+ 0,18	+ 5,48
		+ 1,9
		+ 1,8				+ 1,86	+ 0,47	+ 2,33
		+ 13,2	–	–		+ 13,2	–	+13,2
		– 2,4	–	–
		– 2,6	–	–
		– 2,3	–	–		– 2,45	–	– 2,45
		+ 4,6				+ 4,6	+ 0,42	+ 5,02
		– 10,6				– 10,6	+ 0,34	– 10,26
		0,0	–	–		0,0	–	0,0

 

Расчетные формулы:

Расчет спрямленного уклона.

‰;

‰;

‰.

Проверяем элементы на допустимость спрямления.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Условие выполнено.

Определим фиктивный подъем от кривых.

‰;

‰;

‰;

‰;

‰;

‰.

Определение окончательного подъема приведенного профиля.

‰;

‰.

Результаты остальных расчетов сводим в таблицу № 1.

Заполняем таблицу № 1.

Вывод: В результате проделанной работы мы практически произвели приведение и спрямление профиля пути.

 

 

Группа Э – 41

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 6.

Ход работы.

1. Решение тормозной задачи для уклонов ‰, ‰ и ‰,. Расчет времени подготовки тормозов.

Для уклона ‰:

для уклона ‰:

для уклона ‰:

Расчет подготовительного (предтормозного) пути.

Для уклона ‰:

для уклона ‰:

для уклона ‰:

2. Графическое решение тормозной задачи (см. рис.1).

Заданная длина тормозного пути

3. Построение графика ограничения скорости на спусках (см. рис. 2).

Масштабы для построения:

Скорости – 1 км/ч = 1 мм;

Силы – 1Н/кН = 1 мм;

Пути – 1 км = 120 мм.

 

Вывод: в результате проделанной работы мы выполнили решение тормозной задачи графико-аналитическим методом, в результате решения мы получили график ограничения скорости движения поезда на спусках по условию, что поезд на любом спуске должен быть остановлен в пределах заданного тормозного пути.

Группа Э – 41

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 7.

Построение кривых движения.

Цель работы: практически научиться выполнять построение кривых скорости и времени, определять техническую скорость участка.

Ход работы.

1. Построение кривой скорости. Определение длины поезда.

Число восьмиосных вагонов.

Число шестиосных вагонов.

Число четырехосных вагонов.

Определим длину поезда.

2. Построение кривой времени.

3. Определение технической скорости участка.

Отрезок пути	Длина участка	Время хода мин	Техническая скорость км/ч
АВ	29,300	29,6	59,39

 

 

Вывод по работе: В результате проделанной работы мы построили кривые скорости и времени, определили техническую скорость участка.

Группа Э – 41

Студент – Баринов Ф.В.

Практическая работа № 8.

Ход работы.

1. Расчет и построение токовых характеристик.

Расчет токовых характеристик выполним в форме таблицы.

 

Позиция и точки	км/ч	А	А	А		А
НВ	ОВ – 1	ОВ – 2
		–	–			97,8	0,885	86,5
	96,5		–			117,3	0,882	103,4
	79,0	98,0	–			156,4	0,875	137,0
	69,5	82,0	98,0			195,6	0,869	170,0
	62,5	73,0	84,0			234,7	0,863	202,6
	58,0	65,5	75,5			273,8	0,857	234,6
	54,5	60,5	68,5			312,9	0,851	266,2
	51,5	56,5	63,5			352,0	0,845	297,4
	49,0	53,5	59,5			391,1	0,839	328,0
	47,0	51,0	56,0			430,2	0,832	358,2
	45,0	49,0	53,0			469,3	0,826	387,8
	43,0	47,0	50,5			508,4	0,820	417,0
B		–	–			377,4	0,841	317,3
C		–	–			359,8	0,844	303,5
D	–		–			426,3	0,833	355,2
E	–		–			381,3	0,837	320,4
G	–	–				453,7	0,829	376,0
S	8,5	–	–			113,3	0,756	85,7

 

Расчетные формулы:

Расчет выпрямленного тока.

Расчет тока, потребляемого электровозом из контактной сети для питания тяговых двигателей.

Принимаем: – коэффициент эффективности переменного тока.

Расчет коэффициента трансформации главного трансформатора.

напряжение в контактной сети;