Выбор типа электрической передачи, определение параметров генератора и тяговых электродвигателей

 

На современных тепловозах, эксплуатирующихся на железных дорогах России, применяются электрические передачи постоянного или переменно-постоянного тока. В электрическую цепь постоянного тока входят генератор постоянного тока с независимым возбуждением и тяговые электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. В передаче переменно-постоянного тока в тяговые электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением. В передаче переменно-постоянного тока в электрическую цепь входят синхронный генератор трехфазного переменного тока, выпрямительная установка и двигатели постоянного тока.

Ознакомившись с устройством и принципом действия электрических машин, вычерчиваем силовую электрическую схему тепловоза своей серии (упрощенную) с показом способа подсоединения двигателей к генератору, их реверсирования и шунтирования обмоток возбуждения.

После этого необходимо рассчитать параметры генератора и двигателей в длительном режиме: мощность, напряжение, силу тока, угловую скорость, вращающий момент.

Порядок расчета

Свободная мощность дизеля, передаваемая генератору, кВт:

,

 

где h _всп - коэффициент, учитывающий затраты мощности дизеля на

вспомогательные нужды. Примем h _всп = 0,9;

P_{е ном} - эффективная мощность дизеля, кВт.

Номинальная мощность на зажимах генератора (на выходе) постоянного тока в длительном режиме:

;

 

при наличии выпрямительной установки

.

 

При расчетах примем КПД генератора и выпрямительной установки равными: ; .

У большинства тяговых генераторов отношение максимального напряжения U_{г max} к напряжению длительного режима  равно 1,4 -1,5, тогда:

, В

 

Максимальное напряжение генератора:

ТЭ116 - 580 В

Длительная сила тока генератора, А

.

 

Длительная мощность тягового электродвигателя, кВт:

,

 

где m - число тяговых электродвигателей, подключенных к генератору.

Угловая скорость  вала электродвигателя в рад/c в длительном режиме находится из соотношения:

; ,

 

где v_max = v_к - конструкционная скорость, км/ч;

 - расчетная скорость в длительном режиме;

w _max - максимальная угловая скорость вала якоря двигателя,

обусловленная прочностью крепления обмоток в

пазах якоря.

Угловая скорость w, рад/с, связана с частотой вращения n, 1/с, соотношением:

.

 

При максимально допустимых частотах вращения якорей двигателей

  1/с

  рад/c.

 

Вращающий момент электродвигателя в длительном режиме, кН.м:

сила тока в длительном режиме, А,

,

 

где m' - число параллельных ветвей силовой цепи. Для тепловозов ТЭМ2, ТЭМ21 и ТЭМ8 m' = 2, для остальных m' = 6 или m' = 8 в зависимости от числа колесных пар.

Напряжение на зажимах двигателя

, В

 

где m» - число двигателей в параллельной цепи.

Если все m двигателей подключены к генератору параллельно, то m»=1, т.е. .