Электровоз модели: ЭП-1

 

 

Рисунок 3 – Силовая принципиальная электрическая схема зонно-фазного

регулирования

 

Таблица 5 – Последовательность включения обмоток трансформатора

по зонам

 

Ступени вторичной обмотки	Зоны регулирования
	I	II	III	IV
	х1-а1	х1-а2	(а1-а2)+(а2-х2)	(х1-а2)+(а2-х2)

 

В результате такого включения получим: первая зона регулирования  напряжения от 0 до ¼ U_xx; вторая – от ¼ U_xx до ½ U_xx ;третья – от ½ U_xx до ¾  U_xx и четвертая – от ¾ U_xx до U_xx , где U_xx – напряжение холостого хода всех трех обмоток (х1-а1)+(а1-а2)+(а2-х2) = U_xx, подключенных к одному ВИПу. Напряжение U_xx приближенно определяется по выражению |5| U_xx = _дн. Согласно исходным данным номинальное напряжение на ТЭД  U_дн = 1000 В, тогда U_xx = =1280В. Следовательно, благодаря изменению угла отпирания тиристоров напряжение на ТЭД в первой зоне будет возрастать от 0 до 320 В, во второй от 320 до 640 В, в третьей – до 960 В и в четвертой – до 1280 В. При этом в первой зоне работают плечи VT3, VT6, VT5, VT4; во второй – VT1, VT6, VT5, VT2; в третьей – VT3, VT8, VT7, VT4 и в четвертой – VT1, VT8, VT7, VT2. По схеме рисунка 3 рассмотреть процесс питания током двигателей М1 и М2 в каждый полупериод по зонам.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 1.3 Расчет и построение тяговых характеристик электровозов

 

Тяговой характеристикой  называют зависимость силы тяги электровоза  F_К от скорости его движения V: F_К(V). Скорость электровоза V, км/ч регулируют различными способами: изменением напряжения на тяговых двигателях U_Д , В ступенчато или плавно, изменением величины пусковых резисторов R_П, Ом и изменением магнитного потока возбуждения Ф, Вб; это видно из выражения для определения скорости движения электровоза

 

,  (1)

 

где I – ток двигателя, А; r_Д – активное сопротивление всех обмоток ТЭД,     С_v – постоянная величина для конкретного двигателя.

Чтобы построить  характеристику F_К (V), необходимо  иметь кривую намагничивания стали тягового электродвигателя С_V Ф(I_В) и электротяговые F_КД(I) и V(I) – характеристики при номинальном напряжении ТЭД. Зависимости С_V Ф(I_В); F_КД(I) и V(I) в относительных единицах представлены в таблице 6.

 

Таблица 6 – Характеристики тягового двигателя постоянного тока

в относительных единицах

 

Ток двигателя I/IH	0,25	0,50	0,75	1,00	1,50
Удельная ЭДС СVФ/ (СVФ)Н	0,50	0,76	0,96	1,00	1,11
Сила тяги FКД/ FКДН	0,13	0,38	0,67	1,00	1,66

 

Точки для построения характеристик электровоза получим, пересчитывая характеристики из относительных  единиц в абсолютные по формулам:

 

; ; .        

 

В выражениях (2) неизвестны значения номинального (часового) тока I_H, удельной ЭДС и силы тяги двигателя . Номинальный ток ТЭД I_H рассчитаем по номинальной мощности

 

, Вт,

 

Отсюда

 

, А,

 

где =1500 В и 1000 В согласно исходным данным

 – коэффициент полезного  действия ТЭД,  = 0,95.

Из выражения (1) определим номинальное значение удельной ЭДС тягового электродвигателя

 

,  ,

 

где V_н – номинальная скорость  движения электровоза; принимаем

 

V_н = V_p:

 

r_д – активное сопротивление всех обмоток ТЭД, рассчитываемое из условия, что при номинальном режиме падение напряжения на обмотках якоря, главных и дополнительных полюсов, компенсационной обмотке электродвигателя составляет (4…5) % от подведенного к тяговому двигателю напряжения, т.е. I_Я R_д=(0,04 – 0,05) U_дн, откуда

 

r_д = (0,04-0,05)U_дн  / I_н, Ом.

 

Определим значение номинальной силы тяги электродвигателя

 

, тс  (3)

 

где – коэффициент потери силы тяги в процессе преобразования электрической энергии в механическую: = 0,95.

Результаты расчетов сводим в таблицы 7 и 8 для  электровозов постоянного и однофазно-постоянного  тока

 

Таблица 7 – Расчетные точки характеристики двигателя электровоза

постоянного тока

 

Номера расчетных точек	1	2	3	4	5
Ток двигателя I, А
Удельная эдс СvФ,
Сила  тяги ТЭД Fкд, тс

 

Таблица 8 – Расчетные точки характеристик двигателя электровоза

однофазно-постоянного тока

 

Номера расчетных точек	1	2	3	4	5
Ток двигателя I, А
Удельная эдс СvФ,
Сила  тяги ТЭД Fкд, тс

 

Тяговые характеристики 8-осного электровоза строим по расчетным  данным таблицы 9.

 

Таблица 9 – Расчетные точки тяговых характеристик электровоза

постоянного тока

 

Сила тяги электровоза FК, кН
Скорость движения, V1 км/ч	Напряжение  B
	Напряжение  B
	Напряжение  B

 

В таблице 9 строку сила тяги электровоза заполняют, используя  данные таблицы 7, умножив эти значения на число осей электровозов m=8. Напряжение , и рассчитать в зависимости от числа ТЭД электровоза, соединенных сериесно (С”), сериес-параллельно (СП) и параллельно (П) (см. таблицу 2). Скорость движения рассчитывают по выражению (1)

 

  ,   ,

 

где – напряжение на ТЭД при соответствующем их соединении                         ( , и ), В.

 

Значения I, C_vФ используют  из таблицы 7 для каждого значения , и .

Для построения зависимости F_К (V) для электровоза однофазно-постоянного тока используем таблицу 10. В таблице 10 строку « сила тяги электровоза» заполняют по данным таблицы 8, в которой строку « сила тяги» умножают на число двигателей m = 8. Значения F_К в таблице 7 и 8 одинаковы, так как сила тяги не зависит от напряжения на ТЭД (см. выражение (3)). Значение напряжений U_д1 – U_д33 для таблицы 10 рассчитаны в таблице 3. Значения скорости рассчитать по (1), используя значения I, С_vФ из таблицы 8.

 

Таблица 10 – Расчетные точки тяговых характеристик электровоза

однофазно-постоянного тока со ступенчатым  регулированием напряжения

на тяговых двигателях

 

Сила тяги электровоза FК, кН
V1, км/ч	Uд1=  В
V5	Uд5=
V9	Uд9=
V13	Uд13=
V17	Uд17=
V21	Uд21=
V25	Uд25=
V29	Uд29=
V33	Uд33=

 

Таблица 11 – Расчетные точки тяговых характеристик электровоза

однофазно-постоянного тока с плавным  регулированием напряжения

на тяговых двигателях

 

Сила тяги электровоза FК, кН
V1, км/ч	Uд5=320 В
V2,км/ч	Uд9=640 В
V3,км/ч	Uд13=960 В
V4, км/ч	Uд17=1280 В

 

В таблице 11 строка «сила тяги электровоза» заполняется  так же, как и в таблице 10. Напряжение холостого хода тягового трансформатора на каждой из четырех зон у всех вариантов одинаково (см. таблицу 11), так как одинаково U_дн =1000 В для всех вариантов. Скорость движения электровоза V_1, V_2, V₃ и V₄ рассчитываем по выражению (1), используя значения I, С_vФ из таблицы 8. Величина r_д такая же, как и сопротивление обмоток ТЭД (r_д) электровоза со ступенчатым регулированием напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

  К сожалению, в последние годы объем перевозок значительно снизился, мощные ВЛ85 нередко работают с изрядной недогрузкой, что существенно удорожает стоимость доставки грузов по железной дороге. 
 
Как это часто бывает, пришлось воспользоваться рекомендациями специалистов, которые в 1970-е годы предлагали производить 6-осные двухкабинные электровозы переменного тока с тремя 2-осными тележками, наиболее подходящими для составов в 4–5 тысяч тонн. МПС заказало такой локомотив, обозначенный ВЛ65. В сочетании с ВЛ80 и ВЛ85 они должны обеспечить нормальный грузооборот на дорогах переменного тока. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список использованных  источников

1 Калинин В. К. "Электровозы и электропоезда."

2 Сидоров Н. И., Сидорова Н. Н. Как устроен и работает электровоз.— 5-е изд., перераб. и доп.— М.: Транспорт, 1988.— 223 с, ил., прилож.

3 http://www.poezdvl.com/books/rakov/rakov1_6.html.

4 http://traditio-ru.org/wiki/.