 |
Расчет нагревания тяговых двигателей
|
|
|
|
Целью расчета нагревания тяговых двигателей является определение превышения температуры обмоток двигателя над температурой окружающего воздуха при работе электровоза на участке. При этом максимальное превышение температуры обмоток двигателя не должно быть больше их допустимого значения.
Превышение температуры 
, 0С, обмоток двигателя определяют по выражению
= 
· 
/ T + 
(1 - / T) (8.1)
при соблюдении условия
/ T ≤ 0.1, (8.2)
где - i-й интервал времени;
- превышение температуры двигателя в начале интервала 
, 0С;
- превышение температуры двигателя в конце интервала 
, 0С;
- установившееся превышение температуры обмоток двигателя при работе двигателя со средним значением тока в интервале , 0С;
Т - постоянная времени процесса нагревания двигателя, мин.
Расчеты по выражению (8.1) выполняются для всех интервалов времени последовательно от начала участка до его конца, включая интервалы времени работы электровоза без тока (в последнем случае = 0).
Для каждого отрезка кривой тока двигателя определяется среднее значение тока и соответствующий ему интервал времени (по кривой времени), затем по тепловой характеристике двигателя для найденного среднего тока определяется соответствующее ему значение , после чего выполняется расчет 
по формуле (8.1) и т.д.
Результаты расчетов сведем в таблицу 9.1.
Расчет на нагрев ТЭД показал, что превышение температуры обмоток двигателя над температурой окружающего воздуха составило 57,23 0С, что не превышает допустимого значения 120 0С.
Расчет полного и удельного расхода электроэнергии
Полный расход электроэнергии А, кВт.ч, потребляемой электровозом из контактной сети при работе его на участке, складывается из расхода электроэнергии на собственные нужды Асн, кВт.ч, расхода электроэнергии на тягу поезда Ат, кВт.ч, и возврата электроэнергии при рекуперативном торможении Ар, кВт.ч:
|
|
|
А = Асн + Ат + Ар. (9.1)
Расход электроэнергии на собственные нужды определяется по выражению
Асн = асн · Туч / 60, (9.2)
где асн – удельный расход электроэнергии на собственные нужды, кВт.ч/мин;
Туч - время работы электровоза на участке, мин.
Расход электроэнергии в режиме тяги определяется по формуле
Ат = (Uс / 60) 
(Iт.ср.i · ), (9.3)
где Uc - напряжение контактной сети, кВ;
Iт.ср.i - среднее значение тока электровоза в режиме тяги на интервале времени , А;
n - количество отрезков пути (интервалов времени ), проходимых электровозом в режиме тяги.
Для электровозов постоянного тока: Uс = 3 кВ, Uр = 3.3 кВ.
Удельный расход электроэнергии а, кВт.ч/10 т.км брутто, определяется по выражению
а = А / (m · Lуч · 10-4), (9.5)
где m - масса поезда, т.
Lуч – длина участка.
А – расход электроэнергии на тягу.
а = 805,56 / (3750 · 35,3 · 10-4) = 60,854 кВт∙ч/10 т∙км брутто
Таблица 9.1 - Расчет нагрева тяговых двигателей, полного и удельного расхода электроэнергии.
| Участок | Iэн, А | Iэк, А | Iэср, А | ∆t, мин | ∆ti / Т | Iдср, А | τ ∞ , 0С | τ, 0С | А, кВт∙ч | Ат, кВт∙ч | ||
| 1.-2. | 580 | 1020 | 800 | 0,5 | 0,011 | 510 | 350 | 15 | 20,45 | 20 | ||
| 2.-3. | 1020 | 1970 | 1495 | 0,9 | 0,02 | 470 | 300 | 20,83 | 67,73 | 67,28 | ||
| 3.-4. | 1970 | 1940 | 1955 | 0,4 | 0,01 | 487,5 | 340 | 23,73 | 39,55 | 39,1 | ||
| 4.-5. | 1940 | 1910 | 1925 | 0,4 | 0,01 | 480 | 315 | 26,38 | 38,95 | 38,5 | ||
| 5.-6. | 1910 | 2120 | 2015 | 0,18 | 0,00 | 502,5 | 355 | 27,72 | 18,59 | 18,14 | ||
| 6.-7. | 2120 | 2240 | 2180 | 0,12 | 0,00 | 545 | 450 | 28,87 | 13,53 | 13,08 | ||
| 7.-8. | 2240 | 1620 | 1930 | 0,1 | 0,00 | 478,8 | 315 | 29,52 | 10,10 | 9,65 | ||
| 8.-9. | 1620 | 1600 | 1610 | 0,3 | 0,01 | 402,5 | 185 | 30,58 | 24,60 | 24,15 | ||
| 9.-10. | 1600 | 1380 | 1490 | 0,25 | 0,01 | 372,5 | 155 | 31,29 | 19,08 | 18,63 | ||
| 10.-11. | 1380 | 1220 | 1300 | 0,25 | 0,01 | 325 | 110 | 31,74 | 16,70 | 16,25 | ||
| 11.-12. | 1220 | 1300 | 1260 | 0,6 | 0,01 | 315 | 105 | 32,74 | 38,25 | 37,8
| ||
| 12.-13. | 1300 | 1140 | 1220 | 0,3 | 0,01 | 305 | 100 | 33,20 | 18,75 | 18,3 | ||
| 13.-14. | 1140 | 1230 | 1185 | 0,4 | 0,01 | 295 | 80 | 33,63 | 24,15 | 23,7 | ||
| 14.-15. | 1230 | 2000 | 1615 | 0,5 | 0,01 | 402,5 | 185 | 35,35 | 40,83 | 40,38 | ||
| 15.-16. | 2000 | 2400 | 2200 | 0,5 | 0,01 | 550 | 460 | 40,18 | 55,45 | 55 | ||
| 16.-17. | 2400 | 2280 | 2340 | 0,5 | 0,01 | 585 | 540 | 45,86 | 58,95 | 58,5 | ||
| 17.-18. | 2280 | 1900 | 2090 | 0,1 | 0,00 | 522,5 | 395 | 46,65 | 10,90 | 10,45 | ||
| 18.-19. | 1900 | 1540 | 1720 | 0,4 | 0,01 | 430 | 230 | 48,32 | 34,85 | 34,4 | ||
| 19.-20. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,00 | 0 | 0 | 48,21 | 0,45 | 0 | ||
| 20.-21. | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,01 | 0 | 0 | 47,66 | 0,45 | 0 | ||
| 21.-22. | 0 | 0 | 0 | 0,5 | 0,01 | 0 | 0 | 47,12 | 0,45 | 0 | ||
| 22.-23. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,00 | 0 | 0 | 47,01 | 0,45 | 0 | ||
| 23.-24. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,01 | 0 | 0 | 46,80 | 0,45 | 0 | ||
| 24.-25. | 1900 | 1520 | 1710 | 0,2 | 0,01 | 427,5 | 228 | 47,62 | 17,55 | 17,1 | ||
| 25.-26. | 0 | 0 | 0 | 0,45 | 0,01 | 0 | 0 | 47,13 | 0,45 | 0 | ||
| 26.-27. | 1860 | 1500 | 1680 | 0,5 | 0,01 | 420 | 215 | 49,04 | 42,45 | 42 | ||
| 27.-28. | 1500 | 1180 | 1340 | 0,5 | 0,01 | 335 | 120 | 49,85 | 33,95 | 33,5 | ||
| 28.-29. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,01 | 0 | 0 | 49,62 | 0,45 | 0 | ||
| 29.-30. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,00 | 0 | 0 | 49,51 | 0,45 | 0 | ||
| 30.-31. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,00 | 0 | 0 | 49,40 | 0,45 | 0 | ||
| 31.-32. | 0 | 0 | 0 | 0,3 | 0,01 | 0 | 0 | 49,06 | 0,45 | 0 | ||
| 32.-33. | 0 | 0 | 0 | 0,15 | 0,00 | 0 | 0 | 48,89 | 0,45 | 0 | ||
| 33.-34. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,01 | 0 | 0 | 48,67 | 0,45 | 0 | ||
| 34.-35. | 0 | 0 | 0 | 0,35 | 0,008 | 0 | 0 | 48,28 | 0,45 | 0 | ||
| 35.-36. | 1320 | 1950 | 1635 | 0,15 | 0,003 | 408,7 | 200 | 48,80 | 12,72 | 12,26 | ||
| 36.-37. | 1950 | 2400 | 2175 | 0,2 | 0,005 | 543,8 | 445 | 50,60 | 22,2 | 21,75 | ||
| 37.-38. | 2400 | 2080 | 2240 | 0,35 | 0,008 | 560 | 480 | 54,02 | 39,65 | 39,2 | ||
| 38.-39. | 2080 | 1900 | 1990 | 0,05 | 0,001 | 497,5 | 350 | 54,36 | 5,43 | 4,98 | ||
| 39.-40. | 1900 | 1530 | 1715 | 0,6 | 0,014 | 430 | 230 | 56,76 | 51,9 | 51,45 | ||
| 40.-41. | 1530 | 1520 | 1525 | 0,2 | 0,005 | 380 | 160 | 57,23 | 15,7 | 15,25 | ||
| 41.-42. | 0 | 0 | 0 | 0,25 | 0,006 | 0 | 0 | 56,90 | 0,45 | 0 | ||
| 42.-43. | 0 | 0 | 0 | 0,15 | 0,003 | 0 | 0 | 56,71 | 0,45 | 0 | ||
| 43.-44. | 0 | 0 | 0 | 0,38 | 0,009 | 0 | 0 | 56,22 | 0,45 | 0 | ||
| 44.-45. | 0 | 0 | 0 | 0,02 | 0 | 0 | 0 | 56,19 | 0,45 | 0 | ||
| 45.-46. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,002 | 0 | 0 | 56,06 | 0,45 | 0 | ||
| 46.-47. | 0 | 0 | 0 | 0,3 | 0,007 | 0 | 0 | 55,68 | 0,45 | 0 | ||
| 47.-48. | 0 | 0 | 0 | 0,25 | 0,006 | 0 | 0 | 55,36 | 0,45 | 0 | ||
| 48.-49. | 0 | 0 | 0 | 0,15 | 0,003 | 0 | 0 | 55,17 | 0,45 | 0 | ||
| 49.-50. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,005 | 0 | 0 | 54,92 | 0,45 | 0 | ||
| 50.-51. | 0 | 0 | 0 | 0,4 | 0,009 | 0 | 0 | 54,42 | 0,45 | 0 | ||
| 51.-52. | 0 | 0 | 0 | 0,6 | 0,014 | 0 | 0 | 53,68 | 0,45 | 0 | ||
| 52.-53. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,005 | 0 | 0 | 53,44 | 0,45 | 0 | ||
| 53.-54. | 0 | 0 | 0 | 0,2 | 0,007 | 0 | 0 | 53,08 | 0,45 | 0 | ||
| 54.-55. | 0 | 0 | 0 | 0,1 | 0,37 | 0 | 0 | 33,42 | 0,45 | 0 | ||
| 55.-56. | 0 | 0 | 0 | 0,3 | 0 | 0 | 0 | 33,42 | 0,45 | 0 | ||
| Итого |
|
|
| 16,3 |
|
|
| 57,23 | 805,56 |
|
Список использованных источников
1. Правила тяговых расчетов для поездной работы (ПТР). – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.
2. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров Н.Н. Теория электрической тяги. - М.: Транспорт, 1983. – 328 с.
3. Низов А.С., Пяткова А.Г. Основные требования к содержанию и оформлению дипломных проектов: Методические указания. – Екатеринбург, 2000. – 75 с.
|
|
|
|
|
|
