Электрическая передача постоянного и переменного тока. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов. Построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений.
Аннотация к работе
Целью курсовой работы является изучение физических процессов,, происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом. При выполнении работы решаются следующие задачи: определяются параметры ТЭД на номинальном режиме работы; строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения; рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза;Назначение любого типа передач - создать дизелю постоянный режим работы, т.е. независимо от профиля пути дизель должен работать с одной и той же мощностью (не должно быть переходных режимов работы). Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар. мф Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД). Данная передача состоит из тягового генератора переменного тока (СГ), выпрямительной установки (ВУ) и тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД). 3 Передача переменно-постоянного тока, Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; ПРУ - пуско - регулирующее устройство; ТЭД - тяговые электродвигатели; КП - колесные пары.Справа от проводника, где направления линий магнитного поля проводника и полюсов совпадают, происходит сгущение линий и, следовательно, увеличение магнитной индукции поля. Результирующая электромагнитная сила F, действующая на проводник, определяется законом Ампера: электромагнитная сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле и расположенный перпендикулярно направлению поля, равна произведению силы тока I, индукции магнитного поля B и длины проводника L Таким образом, магнитная индукция, количественно характеризующая интенсивность магнитного поля, равна максимальной силе, действующей в магнитном поле на участок единичной длины проводника, по которому течет ток силой 1 А. Если вместо проводника поместить в магнитное поле виток с током и применить к нему правило левой руки, получим, что электромагнитные силы F, действующие на нижнюю и верхнюю стороны витка, будут направлены в разные стороны (рис.2.1,в). Значение ЭДС, индуцированной в проводнике, определяется законом электромагнитной индукции Фарадея: ЭДС, наведенная в проводнике, прямо пропорциональна индукции магнитного поля В, длине проводника L и скорости его перемещения в направлении, перпендикулярном силовым линиям.В локомотивах образование движущей силы (силы тяги) происходит вследствие взаимодействия колесных пар с рельсами за счет вращающего момента, создаваемого тяговым двигателем (рис.3.1). Момент Мк обычно представляют в виде пары сил F1 и F2 с плечом Dk/2, одна из которых (F1) приложена к ободу колеса в точке касания с рельсом (точка А), а другая (F2) - к оси колесной пары. Поскольку силы F1 и F2, действующие на колесную пару, равны по величине и противоположно направлены, то они уравновешивают друг друга и не вызывают поступательного движения колес. В горизонтальной плоскости к ободу колеса приложена сила F1, которая, как и сила тяжести Gt, через точку контакта А действует на рельс (сила F1 направлена вдоль поверхности рельсов, поэтому в случае их ненадежного крепления имеет место явление, известное как "угон пути"). реакция Fp, будучи по природе силой трения, возникает при наличии контакта колеса с рельсом и силы, прижимающей их друг к другу (силы тяжести); уровень силы Fp не может превосходить некоторой максимальной величины, которую называют силой сцепления колес с рельсами Fсц.Тяговый электродвигатель (ТЭД) локомотива предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесной пары. Источником электроэнергии для движения тепловоза - автономного локомотива - служит дизель-генераторная установка (рис.3.1). Электрическая энергия от генератора поступает в тяговые электрические двигатели ТЭД, которые кинематически связаны с движущими колесными парами КП и приводят их во вращение. На неавтономных локомотивах, которыми являются электровозы, для питания тяговых двигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях и передаваемая ТЭД по линиям электропередачи через тяговые подстанции и контактную сеть.ТЭД постоянного тока состоит из неподвижного статора: остова с расположенными на его внутренней поверхности главными и добавочными полюсами - и вращающегося якоря (ротора). Конструктивно двигатель образован следующими сборочными единицами: магнитная система (в корпусе которой также закреплены щеткодержатели со щетками), якорь, подшипниковые щиты с якорными подшипниками, моторно-осевые подшипники и
1.4 Описание с изображением основных узлов тяговой характеристики тепловозов с гидромеханической и гидравлической передачей мощности.
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах.
2.1 В тяговом двигателе постоянного и переменного тока
2.2. В генераторах постоянного и переменного тока
2.3. В трансформаторах
3. Создание силы тяги локомотива
4. Назначение и конструкция тяговых электродвигателей тепловозов
4.1. Назначение тяговых электродвигателей
4.2. Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза
5.Расчетная часть курсового проекта.
5.1. Определение параметров ТЭД на номинальном режиме
5.2. Расчет характеристики намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения
5.3.Расчет и построение внешней характеристики тягового генератора тепловоза
5.4. Расчет и построение электромеханических и электрических тяговых характеристик ТЭД с учетом параметров КМБ
5.5. Расчет и построение тяговой и токовой характеристик с учетом ограничений
6. Электроподвижной состав.
6.1. Электровозы постоянного тока
6.2. Электровозы переменного тока
6.3 Электропоезда
7. Выводы
8.Список используемой литературы
Введение
Целью курсовой работы является изучение физических процессов,, происходящих в колесно-моторном блоке (КМБ) тепловоза при преобразовании электрической энергии в механическую, и создании силы тяги. На основании рассчитанных параметров тягового электродвигателя (ТЭД) строится тяговая характеристика тепловоза с нанесением на ней ограничений по конструктивным параметрам и условиям сцепления колеса с рельсом.
При выполнении работы решаются следующие задачи: определяются параметры ТЭД на номинальном режиме работы;
рассчитывается характеристика намагничивания ТЭД;
строятся кривые намагничивания ТЭД при различных режимах нагрузки и возбуждения;
рассчитываются и строится внешняя характеристика тягового генератора тепловоза;
строятся электромеханические и электротяговые характеристики ТЭД с учетом параметров КМБ;
рассчитывается и строится тяговая и токовая характеристика локомотива с учетом ограничений.
Исходные данные тягового двигателя тепловоза: Номинальная мощность двигателя Рдн , КВТ - 320
Число пар полюсов 2р=4 , 2а=4
Передаточное число зубчатой передачи =4,21
Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин - 575