напряжения = /„ах- Действующее фазное напряжение обмотки статора АД в длительном режиме

f/l=o=t/ol/lcc, (86)

где Uqi - фазное напряжение обмотки статора, отнесенное к единице частоты. Для тепловозных АД рекомендуется выбирать Uoi = 14-16 В.

Кажущаяся мощность на зажимах АД в длительном режиме (кВ-А)

5ioc = Я1ос/созф<, (87)

где cos фоо = 0,85-f-0,90 - коэффициент мощности АД. Ток фазы статора АД в длительном режиме

/ico = (Sico-103)/3t/ico. (88)

Напряжение и ток генератора на выходе звена постоянного тока в длительном режиме

UdocyU,; (89)

/dco = (Pdco-103)/t/rf. • (90)

Величину /dmax (зона ограничения тока генератора) выбирают на основании результатов расчета пускового режима АД. Расчет режима пуска АД состоит в определении пусковых значений момента Мл, частоты /in, магнитного потока Фц и силы тока /щ статора АД. Предельное значение пускового момента АД ограничено предельным значением силы тяги по сцеплению, допустимым ускорением при пуске и разгоне поезда и допустимым значением тока нагрузки элементов электропередачи. При предварительных расчетах величину Ма определяют из условия ограничения по сцеплению. В зависимости от рода службы тепловоза принимают отношение MJM = Рк, сц/коо для грузовых тепловозов равным 1,3-2,0; для пассажирских 2,5-3,5.

Величины /in и Фп выбирают по условиям оптимального режима пуска, который характеризуется тем, что при заданном значении MJMco частота /щ должна быть выбрана такой, при которой сила тока при пуске минимальна. Это позволяет улучшить условия работы оборудования.

Момент М зависит от силы тока /щ и магнитного потока Фц. Уменьшение /щ при том же значении Af,i может быть достигнуто в результате увеличения Фц. Увеличение величины Фд выше номинальной достигается соответствующим ростом напряжения. Каждому значению пускового момента соответствуют определенные значения магнитного потока и пусковой частоты, при которой сила тока статора минимальна. На рис. 186 приведены зависимости оптимальных значений магнитного потока, частоты и силы тока статора от крутящего момента.в режиме пуска для тепловоз-326

2,0 1,0

0,9 0,8

0,2 1,0

2,6 М„/М

Рис. 186. Пусковые характеристики асинхронного электродвигателя: / - магнитный поток Фц; 2 - ток статора / 3 - частота /j

« иг1ь)1ы.

Рис. 187. Универсальная меха» ническая характеристика асинхронного электродвигателя

ных АД. По кривым для принятого отношения Мп/М» находят оптимальные значения /in, /щ и Фп = Фшах- В соответствии с равенством (181) /(/max = Фгаах-

Реальная внешняя характеристика генератора по звену noj стоянного тока может быть получена при пересчете универсальной характеристики (см. рис. 182) по известным значениям /doo и f/doo-Тяговую характеристику тепловоза с электропередачей переменного тока строят на основании универсальной механической характеристики АД (рис. 187) по формулам (75) и (76) и известным значениям согоо и М.

Пример. Определить основные параметры электропередачи переменного тока и рассчитать характеристики тяговых электрических машин.

Исходные данные: Р, = 3700 кВт; = 34 км/ч; t>„ = 140 км/ч; D„ -= 1,2 м; п= 6; Р = 0,93. Принимаем пусковой момент АД УИ/УИ- 1,6; коэффициент перегрузки АД при v = К= \,% максимальную УГЛовую скорость АД «2 шах = 252 рад/с; коэффициент мощности и КПД АД в длительном режиме cos фс = 0,85; г,= 0,91; КПД инвертора в длительном режиме т, = 0,97; КПД генератора с учетом звена постоянного тока tj - 0,95. По°°кривым (см. рис. 184) определяем параметры режима пуска АД Фц/Фоо = = 1,245; /щ/хоо = З hn" Гц. Активная мощность генератора на выходе звена постоянного тока в длительном режиме по формуле (61)

Р. = 3700-0,93-0,95 = 3270 кВт.

Активная и кажущаяся мощность АД в длительном режиме по формулам (82) и (87)

= 582/0,85 = 684 кВА.

Угловая скорость и момент вращения АД в длительном режиме по формулам

«200 = 252-34/140= 61 рад/с; 582.10.0,91

Л1„ =

61,0

• = 8680 Н-м.

Частота тока АД в длительном режиме по формуле (83) / 3-61,0

" 2-3,14(1-0,03)

Максимальная частота тока по формуле (84)

fimax = 30-140/34 = 123,5 Гц.

Максимальное значение коэффициента регулирования частоты по фор-иуле (85)

123.5 , amax = -3Q-=4,l.

Ш кривым (см. рис. 185) для а„ах = 4,1 и = 1,2 находим i/ шах = 1,53.. Действующее фазное напряжение обмотки статора АД в длительном режиме по формуле (86)

t/l„ = 16-30= 480 В.

Напряжение генератора на выходе звена постоянного тока в длительном режиме по формуле (89)

/<гос=т1=480= 1020 В.

Ток генератора на выходе звена постоянного тока в длительном режиме по Лор. муле (90)

3270-10»

1020

= 3200 А.

Сила тока фазы АД в длительном режиме по формуле (88) 684.10»

3-480

= 475 А,

в режиме пуска

/in= 1,32-475 = 628 А.

Передаточное число зубчатой передачи по формуле (64) t/mx= 1.8-Ц:§ = 3,88.

Действительную внешнюю характеристику генератора на выходе звена постоянного тока получаем при пересчете универсальной характеристики (см. рис. 182) по формуле

Действительную механическую характеристику АД получаем путем пересчета его универсальной характеристики по формулам

«2=«2«2ос; Л1=МЛ4„. 328

В результате расчета находим следующие величины для построения внешней характеристики генератора.

id Ud

и величины для построения тяговой характеристики тепловоза

Скорость движения тепловоза рассчитываем по формуле (75), а силу тяги- по формуле (76) при КПД зубчатой передачи Т1„х = 0,98.

§ 5). ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОВОЗОВ

Параметры тягового оборудования электровоза определяют по известной величине касательной мощности локомотива. Длительная мощность на валу тягового электродвигателя электровоза

со=к»/гг1„,

где Z - количество тяговых электродвигателей; Tjn - КПД зубчатой передачи, Ца 0,98.

Мощность, потребляемая от сети в длительном режиме (кВт), для электровозов постоянного тока

ДЛЯ электровозов переменного тока

р Рк I Рвсп

11пдсх>11исх>1трсх> всп

где Рвсп - мощность, затрачиваемая на привод вспомогательных машин и механизмов; Г1иоо и тт.роо - КПД соответственно преобразователя и трансформатора.

Типовая мощность трансформатора (кВ-А)

Ртр = Росх>/С05фтроо,

где cos фтрсх; - коэффициент мощности трансформатора.

Тип тяговых электродвигателей и их электромеханические характеристики, а также типы трансформатора и выпрямителя в зависимости от мощности и рода службы электровоза выбирают по соответствующим каталогам и справочникам.

Методика определения передаточного числа зубчатой пары тягового привода и методика расчета и построения зависимостей касательной силы тяги f„ и касательной мощности от скорости движения V не отличаются от методики расчета тех же зависимостей для тепловоза с электрической передачей.

КПД электровоза

§ 52. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Методика расчета характеристик силы тяги в зоне ограничения по мощности теплового двигателя для автономных локомотивов с различными типами передачи мощности рассмотрены в § 47 и 49.

Сида тяги локомотива в зоне ограничения по сцеплению в соответствии с правилами производства тяговых расчетов

где - нагрузка от ведущих колес на рельс, Н; - расчетный коэффициент сцепления. *

Коэффициент в зависимости от скорости локомотива рассчитывается по формуле (в км/ч)

г;„ = 0,25 +

100 + 20У

Зависимость касательной мощности локомотива от скорости движения V строят на основании тяговой характеристики по формуле

Я„ = Fvimo.

КПД локомотива ЗбООРк

где Вч - часовой расход топлива, кг/ч; Qp„ - удельная теплота сгорания топлива, кДж/кг. Часовой расход топлива

В.ёеРеЛ-ёеЛ.,

rjkege и Ре - соответственно удельный расход топлива, кг/(кВт-ч) и мощность первичного двигателя локомотива, кВт; g. и Реп - то же, для двигателя, вспомогательных машин и механизмов.

Величины ge и geB определяют по графикам удельного расхода топлива ge (Ре) В соответствии с режимами работы двигателей. Для тепловоза с электрической передачей мощность первичного двигателя Ре в зависимости от режима его работы определяют 330

по тепловозной характеристике (см. кривую 3 на рис. 170). Для тепловоза с гидропередачей и приводом вспомогательных машин и механизмов от первичного двигателя

Pes -О

Ре--

(1-Рс)Р.

Если вспомогательные машины и механизмы приводятся от специального двигателя, то

Ре = /к/Лп.

На основании приведенных соотношений для каждого значения V определяют величины В,, и г) и строят экономические характеристики локомотива (и) и г) (и).