4.2 Расчёт тяговой характеристики тепловоза и его КПД

Расчёт тяговой характеристики тепловоза F_k = f(V_k) производится по упрощенным формулам[1,2,3,], используемых в заводских расчётах.

Используемые электромеханические характеристики ТЭД снимаются при определенных значениях токов I и напряжений на ТЭД U_ТЭД. В проектных тепловозах мощность локомотива, а, следовательно, и мощность и напряжение ТЭД обычно отличаются от тех, при которых сняты электромеханические характеристики.

Поэтому, при расчёте скорости движения тепловоза V_k учитывается её изменение от изменения напряжения на ТЭД пропорционально изменению противо-ЭДС, т.е.

, (4.10)

где V - скорость движения тепловоза при напряжении на ТЭД U= U_ТЭД;

V - то же при напряжении U= U_ТЭД, взятом из известных электромеханических характеристик ТЭД.

При расчёте момента ТЭД М_ТЭД (а, следовательно, и силы тяги F_К.ТЭД) его изменение от подводимого напряжения не учитывается, т.к. расчёт М_ТЭД производится при одних и тех же токах, а

М_ЭМ.ТЭД= C_М*Ф*I, (4.11)

т.е. при одних и тех же токах электромагнитный момент М_ЭМ двигателя не меняется. А изменение момента на валу ТЭД от изменения магнитных и механических потерь в нем, не учитываем ввиду их малости.

Остальные расчетные параметры приведены ниже и сведены в табл. 3.

Расчет проводится по электромеханическим характеристикам ТЭД при полном поле = 1,0 и двух ослабленных магнитных полях ₁=0,66 и ₂= 0,44.

Суммарное сопротивление якорной цепи равно [1]:

R_c= R_я + *R_Г.П. + R_Д, Ом (4.12)

где R_я, R_Г.П., R_Д - активные сопротивления якорной цепи ТЭД, их величины взяты из [1.3] и приведены в исходных данных.

R_c= 0,012 + *0,0092 + 0,0078

При = 1,0; R_c= 0,029 Ом;

₁= 0,66; R_c= 0,026 Ом;

₂= 0,44; R_c= 0,024 Ом.

4.2.2 Суммарное сопротивление якорной цепи при прогретом до t_Г =115 С ТЭД равно:

R_СГ = R_с[1+ K_Г*(t_Г - t_Н)], (4.13)

где K_Г = 0,004 Ом / С - температурный коэффициент сопротивления меди;

t_Н = 20 С - температура, при которой определялись сопротивления обмоток.

При = 1,0; R_c.г = 0,040 Ом;

₁= 0,66; R_c.г. = 0,036 Ом;

₂= 0,44; R_c.г. = 0,033 Ом.

Противо-ЭДС проектного тепловоза:

E_ТЭД = U_ТЭД - (I_ТЭД* R_С.Г + U_щ), (4.14)

где U_щ = 2 В - падение напряжения на коллекторно-щеточном переходе ТЭД;

U_ТЭД - шесть значений напряжений ТЭД, определяемых формулой (4.4).

Заносим в расчётную табл.3 шесть значений напряжений

U_тэд - из имеющихся электромеханических характеристик ТЭД (табл. 2) при принятых токах ТЭД I_ТЭД (6 значений).

Противо-ЭДС ТЭД E_ТЭД, при которой сняты электромханические характеристики, вычисляется по формуле, аналогичной (4.14):

E_ТЭД = U_ТЭД - (I_ТЭД* R_С.Г + U_щ), (4.15)

Из имеющихся электромеханических характеристик,заносим в сводную таблицу значения чисел оборотов ТЭД n_ТЭД и момента М_ТЭД при принятых значениях токов ТЭД I_ТЭД.

Частота вращения якоря ТЭД проектного (заданного) локомотива определяется:

n_ТЭД = n_ТЭД* ( E_ТЭД / E_ТЭД), (4.16)

Скорость движения локомотива равна [1]:

V_k = 0.1885*n_ТЭД*D_k / µ_з, км/ч (4.17)

где D_k = 1.25 м - диаметр колеса по кругу катания;

Сила тяги проектного локомотива определяется выражением:

F_k = 2*М_ТЭД*m*µ_з*_з / D_k, Н (4.18)

Все параметры данной формулы приведены в исходных данных (табл. 1).

Касательная мощность P_k проектного локомотива:

P_k = F_k*V_k / 3.6, кВт. (4.19)

КПД тепловоза определяется формулой, аналогичной (3.13):

_Т = , о.е. (4.20)

В табл. 4 приведены основные параметры тепловоза в длительном режиме.

Таблица 4