Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов - Транспорт курсовая работа

Главная

Транспорт
Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов

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.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РФ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»
По предмету: «Электрические передачи локомотивов»
на тему: «РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОЗОВ С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ И ЭЛЕКТРОВОЗОВ»
1. Типы электрических передач локомотивов
1.1 Электрическая передача постоянного тока
1.2 Электрическая передача переменно-постоянного тока
1.3 Электрическая передача переменного тока
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
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
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 Р дн , кВт - 320
Передаточное число зубчатой передачи =4,21
Номинальная частота вращения двигателя n , об/мин - 575
Номинальное напряжение двигателя U дн , В - 480
Количество проводников якорной обмотки - 630
Конструкционная скорость V к , км/ч - 100
Типы электрических передач локомотивов
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).
Передача механической энергии от коленчатого вала дизеля к колесным парам тепловозов осуществляется с помощью самых разнообразных устройств, в которых реализуются различные принципы преобразования энергии.
Из всех выделяются основные четыре типа передач, которые в различной степени применяются на тепловозах: механическая, газовая, электрическая и гидромеханическая.
Механическая передача. Самый простой по устройству тип тяговой передачи. Характеризуется жесткой (рис. 1.) кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (ось колесной пары) звеньями. Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар.
Рис.1.1 Схема механической передачи локомотивов.
где Д - дизель; Мф - муфта; КПП - коробка передач; ОР - осевой редуктор; КП - колесная пара.
относительно малая стоимость изготовления;
высокий коэффициент полезного действия (КПД) - около 95%.
низкая эксплуатационная надежность, особенно при больших мощностях;
неполное использование мощности дизеля;
полная потеря силы тяги в процессе переключения ступеней скорости;
ступенчатое изменение силы тяги в функции скорости.
Механическая передача нашла свое применение в локомотивах малой (до 100 кВт) мощности, автомотрисах, мотовозах.
Электрическая передача. Данный тип получил широчайшее распространение на магистральных и маневровых тепловозах. При этом электрическая передача разделяется на три вида: постоянного, постоянно - переменного и переменного тока.
Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД).
Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
большой вес и габариты конструкций;
ограничение по мощности тягового генератора.
Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт.
1.2. Передача переменно - постоянного тока
Данная передача состоит из тягового генератора переменного тока (СГ), выпрямительной установки (ВУ) и тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД).
Рис 1. 3 Передача переменно-постоянного тока, Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; ПРУ - пуско - регулирующее устройство; ТЭД - тяговые электродвигатели; КП - колесные пары.
Достоинства электрической передачи переменно - постоянного тока:
снятие ограничения по мощности тягового генератора.
Недостатки электрической передачи постоянного тока:
уменьшение по сравнению с передачей постоянного тока общего КПД передачи.
Данным типом передачи оборудованы большинство серий современных магистральных тепловозов мощностью 1500 - 4500 кВт.
Рис.1. 4 Передача переменного тока, где Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; И - инвертор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; АД - асинхронный электродвигатель; КП - колесная пара.
простота устройства электрических машин;
высокая эксплуатационная надежность;
1.4 Тяговая характеристика тепловоза с гидравлической передачей мощности
Масса и скорость поезда -- важнейшие показатели работы железнодорожного транспорта. Тепловоз данной мощности может вести составы с различной скоростью в зависимости от их массы и профиля пути. Для определения весовых норм составов, скорости движения, времени хода и других целей служит тяговая характеристика тепловоза, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги от скорости (рис.1.5, характеристика построена для 8-й позиции контроллера). На рис.1.5 также приведена зависимость коэффициента полезного действия тепловоза от скорости его движения и показано ограничение силы тяги по сцепному весу тепловоза . Наибольшие и наименьшие значения силы тяги и коэффициента полезного действия приведены соответственно при наименьших и наибольших затратах мощности на собственные вспомогательные нужды тепловоза.
Кинематическая схема гидродинамической передачи мощности
2. Физические основы преобразования энергии в электрических машинах
2.1. Тяговые электродвигатели постоянного тока
Основные соотношения величин, которые характеризуют физические явления, лежащие в основе работы электрических машин (электродвигателя и генератора), можно получить на основании законов Ампера и Фарадея [1].
Рассмотрим действие однородного магнитного поля, созданного полюсами С и Ю, на проводник с током I. Вокруг проводника возникает магнитное поле, направление которого определяется по правилу буравчика (рис.2.1,а). Справа от проводника, где направления линий магнитного поля проводника и полюсов совпадают, происходит сгущение линий и, следовательно, увеличение магнитной индукции поля. Слева от проводника, где магнитные линии поля проводника и внешнего поля направлены навстречу друг другу, происходит разрежение магнитного поля (уменьшение магнитной индукции). Вследствие упругости, магнитные линии стремятся сократиться по длине и выталкивают проводник с током из области сгущения линий в область разрежения (рис.2.1,б).
Действие магнитного поля на проводник (а,б) и виток (в) с током
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
F=B . I . L. (2.1)
Из формулы (2.1) следует, что B=F/(I . 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.
В системе СИ единица измерения магнитной индукции В - тесла.
Направление действия электромагнитной силы F определяют по правилу левой руки: ладонь левой руки нужно расположить так, чтобы магнитные линии входили в нее, и четыре вытянутых пальца совместить с направлением тока; тогда расположенный под углом большой палец укажет направление действия силы F .
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). В результате действия этих двух сил возникает электромагнитный вращающий момент М на плече D . cos?
М=F . D . cos?, Н . м, (2.2)
где D - расстояние между сторонами витка;
? - угол между направлениями линий магнитного поля и плоскости витка.
Наибольший вращающий момент будет иметь место, когда виток с током пересекает линии магнитного поля (?=0 о ,180 о ), а наименьший - когда через площадь, ограниченную витком, проходит наибольший магнитный поток (?=90 о ,270 о ).
Свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле лежит в основе создания электродвигателей, преобразующих электрическую энергию в механическую.
При пересечении проводником магнитных силовых линий в нем возникает или индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Это явление носит название электромагнитной индукции.
ЭДС, действующая в проводнике, представляет собой разность потенциалов на его концах и, следовательно, измеряется в вольтах (В).
ЭДС индуцируется в проводнике независимо от того, включен ли он в замкнутую цепь или нет. При замыкании цепи проводника в нем потечет электрический ток, вызванный ЭДС.
Явление электромагнитной индукции лежит в основе создания генераторов - электрических машин для преобразования механической энергии в электрическую.
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 .
Направление ЭДС индукции определяют по правилу правой руки: если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец совместить с направлением движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной ЭДС.
В проводниках витка, движущихся в магнитном поле с постоянной окружной скоростью V, наводится ЭДС, переменная как по величине, так и по направлению (рис.2.2):
е=B . V . L . cos?, В, (2.3)
где ? - угол между направлениями линий магнитного поля и плоскости витка.
При ?=0 о ,180 о проводники I и II движутся перпендикулярно силовым линиям магнитного поля; в этом положении витка разность потенциалов на его концах А и Б, то есть ЭДС, максимальна. При ?=90 о ,270 о проводники I и II перемещаются вдоль силовых линий поля, поэтому ЭДС в витке равна нулю.
В момент прохождения углов ?=90 о ,270 о изменяются направления движения проводников I и II относительно линий магнитного поля. Поэтому, в соответствии с правилом правой руки, изменяется направление ЭДС в витке и, следовательно, полярность его концов А и Б (см. рис.2.2).
Рис.2.2. Электродвижущая сила в витке, вращающемся в магнитном поле
Таким образом, в витке с током, находящемся в переменном магнитном поле, возникает электродвижущая сила. Одновременно на проводники витка действуют электромагнитные силы. Эти процессы являются основой функционирования электрических машин, то есть устройств для взаимного преобразования электрической и механической энергий.
Неразрывная связь электромагнитных явлений, вызванных взаимодействием магнитных полей полюсов и витка с током, обусловливает свойство обратимости электрических машин постоянного тока . Оно заключается в том, что любая машина может работать как генератором, так и двигателем и может переходить из генераторного режима в двигательный и наоборот. Указанное свойство широко используется на локомотивах. Например, на тепловозах тяговый генератор работает в режиме двигателя (стартера) при запуске дизеля, а тяговый двигатель - в режиме генератора при электродинамическом торможении [2].
В связи с наличием у электрических машин постоянного тока свойства обратимости, принцип действия машины более подробно рассмотрим на примере электродвигателя.
Принцип действия и общее устройство электродвигателя постоянного тока
Электродвигатель - это электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую. Если двигатель получает питание напряжением постоянной полярности, то он называется двигателем постоянного тока .
Простейшая схема такого двигателя приведена на рис.2.3, где в двухполюсной магнитной системе расположена обмотка якоря (показаны два последовательно соединенных элементарных проводника, образующих виток, концы которого подключены к двум пластинам коллектора К 1 и К 2 ). Подвод напряжения к коллектору осуществляется щетками Щ 1 и Щ 2 .
Рис.2.3. Схема простейшего электродвигателя постоянного тока
Непрерывное взаимодействие магнитного поля, создаваемого полюсами С и Ю, и магнитного поля якоря, возникающего при протекании по его обмотке тока I д , обусловливает возникновение электромагнитных сил F 1 , F 2 и вращающего момента на валу якоря. Одновременно в якорной обмотке индуцируется ЭДС, которая направлена, в соответствии с правилом правой руки, навстречу подводимому к двигателю напряжению (эту ЭДС иногда называют противо-ЭДС двигателя ).
Таким образом, подводимое к электродвигателю напряжение стремится создать ток в обмотке якоря, чему препятствует индуцируемая ЭДС. Поэтому величина тока I д в обмотке якоря работающего электродвигателя будет определяться не подводимым к ней напряжением U д , а разностью между напряжением и наведенной в обмотке якоря ЭДС Е д :
I д =(U д -E д )/R д , А, (2.4)
где R д - суммарное сопротивление якорной цепи, Ом.
Из рис.2.3 видно, что ток I д в якорной обмотке направлен от коллекторной пластины К 1 (щетка Щ 1 «+») к коллекторной пластине К 2 (щетка Щ 2 «-»). При повороте витка на угол 180 о пластина К 1 переходит под щетку Щ 2 «-», а пластина К 2 - под щетку Щ 1 «+». Это приводит к изменению направления тока в витке на противоположное - от пластины К 2 к пластине К 1 . Одновременно в витке меняется направление ЭДС индукции (в соответствии с правилом правой руки). Такое переключение направления тока в витке якорной обмотки происходит при каждом переходе элементарного проводника из зоны действия северного полюса С в зону действия южного полюса Ю и наоборот. Процесс переключения, называемый коммутацией , осуществляется коллекторно-щеточным узлом.
Следовательно, коллектор электродвигателя преобразует постоянный ток внешней цепи в переменный ток якорной обмотки. Примечательно, что коллектор электрического генератора постоянного тока преобразует переменный ток якорной обмотки в постоянный ток внешней цепи, то есть служит механическим выпрямителем.
Количество коллекторных пластин зависит от характеристик обмотки якоря, которая состоит из множества витков, соединенных друг с другом и с пластинами коллектора по определенной схеме. К числу характеристик якорной обмотки относят [1]:
количество проводников якорной обмотки N;
число параллельных ветвей обмотки 2а.
Кроме того, конструкцию электрической машины постоянного тока характеризует такой параметр, как число главных полюсов 2р.
Главные полюсы обеспечивают создание рабочего магнитного поля в электромашине. Для усиления и регулирования магнитной индукции поля В в качестве главных полюсов используют электромагниты. Обмотки электромагнитов называют обмотками возбуждения , а ток, протекающий по ним, - током возбуждения . С увеличением тока возбуждения возрастает магнитная индукция поля В и магнитный поток возбуждения Ф (величины Ф и В прямо пропорциональны друг другу).
Помимо главных полюсов, в конструкции мощных электродвигателей предусмотрены добавочные полюса, действие которых улучшает процессы коммутации. Обмотки этих полюсов включают последовательно с якорной обмоткой.
Главные и добавочные полюсы, остов, якорь и воздушный зазор между якорем и полюсами образуют магнитную цепь двигателя (рис.2.4.).
В качестве тяговых электродвигателей на отечественных локомотивах обычно используют двигатели постоянного тока последовательного возбуждения . В двигателях этого типа обмотки главных, дополнительных полюсов и якоря соединены последовательно (рис.2.5, а). Иногда на электрических схемах обмотку якоря электродвигателя совмещают с обмоткой дополнительных полюсов (рис. 2.5, б).
Рис.2.4. Магнитная цепь электродвигателя постоянного тока. 1 - добавочный полюс; 2 - обмотка возбуждения добавочного полюса; 3 - главный полюс с обмоткой возбуждения; 4 - якорь с рабочей (якорной) обмоткой
Рис.2.5. Графическое изображение двигателей в электрических схемах
Я 1 -Д 2 - обмотка якоря и добавочных полюсов;
С 1 -С 2 - обмотка возбуждения главных полюсов
Реверсирование тягового двигателя , то есть изменение направления вращения его якоря, можно осуществить путем изменения направления тока в обмотках возбуждения I в либо в обмотке якоря I д . На локомотивах нашел применение первый из этих способов - изменением направления тока в обмотках возбуждения, которое осуществляют с помощью специального электрического аппарата - реверсора (рис.2.6).
Рис. 2.6. Схема реверсирования тягового двигателя локомотива
При одновременном изменении направления тока в обмотках якоря и главных полюсов направление вращения вала электродвигателя не меняется.
Основные параметры и показатели работы электрических двигателей
Одним из наиболее важных параметров электродвигателя является его мощность . Чем большую мощность развивает электродвигатель, тем больший ток проходит по его обмоткам и, в соответствии с законом Джоуля-Ленца, больше тепла выделяется в проводниках. В результате теплового действия тока обмотки и другие детали двигателя нагреваются, их температура становится выше температуры окружающей среды.
Предельно допустимые превышения температур частей электрических машин по отношению к температуре окружающей среды не должны превышать норм, регламентированных ГОСТом. В зависимости от времени, в течение которого части двигателя, работающего в условиях нормально действующей вентиляции, нагреваются до максимально допустимой температуры, ввели понятия продолжительной и часовой мощности [3].
Продолжительной называют наибольшую мощность, которую может развивать двигатель в течение неограниченного времени без повышения температуры частей двигателя сверх максимально допустимого значения.
Под часовой понимают наибольшую мощность, которую может развивать двигатель в течение одного часа без повышения температуры частей двигателя сверх максимально допустимого значения. При этом полагают, что температура частей двигателя в начале испытания равна температуре окружающей среды, которую считают равной 25 о С.
Параметры электрической машины: напряжение, сила тока, частота вращения вала якоря, к.п.д. - соответствующие работе при продолжительной мощности, называют длительными , а реализуемые при часовой мощности - часовыми . Обычно технические данные тяговых двигателей электровозов приводят для двух режимов: продолжительного и часового [3], а тяговых двигателей тепловозов - для одного режима: продолжительного [4]. Поэтому далее будем считать, что номинальным режимом работы тяговых электромашин тепловозов является продолжительный режим, а электровозов - часовой.
Мощность электрического двигателя, развиваемая на номинальном режиме
Р дн =U дн . I дн . ? дн . 10 -3 , кВт, (2.5)
где U дн ,I дн , ? дн - номинальные значения напряжения, силы тока и к.п.д. двигателя.
Значение к.п.д. ? дн , оценивающее потери энергии при работе машины, для локомотивных тяговых двигателей составляет 90-94%.
Различают три составляющие потерь энергии в электрической машине: электрические, магнитные и механические. Электрические потери в двигателе обусловлены сопротивлением обмоток якоря и полюсов, а также коллекторно-щеточного узла прохождению тока. Магнитные потери обусловлены возникновением вихревых токов Фуко в массивных деталях двигателя, сопротивлением магнитному потоку воздушных промежутков в магнитной цепи электродвигателя и гистерезисом. Механические потери связаны с трением в подшипниковых узлах и аэродинамическим сопротивлением, возникающими при вращении якоря.
Режим работы электродвигателя, при котором величина силы тока превышает допустимые значения, называется перегрузочным. Он ведет к сокращению срока службы электрической машины вследствие перегрева и снижения прочности изоляции ее обмоток.
В соответствии с формулой (2.4), значение силы тока в якорных обмотках двигателя I д взаимосвязано с режимами работы локомотива, а также характеристиками электродвигателя. Зависимость между напряжением U д , приложенным к двигателю, и силой тока I д определяется законами Ома и Кирхгофа:
U д =E д +I д . R д , В, (2.6)
где E д - ЭДС, индуцируемая в якорной обмотке, В;
I д . R д - падение напряжения в электродвигателе при прохождении по нему тока (составляет примерно 0,04 . U д) , В;
R д - суммарное сопротивление якорной цепи двигателя, Ом.
Фундаментальные законы физики: законы Ампера (2.1),(2.2) и Фарадея (2.3), - рассмотренные в п.2.1 применительно к отдельному витку (проводнику), для электрического двигателя со сложной якорной обмоткой имеют вид:
Е д = С е . Ф д . n д , В; (2.7)
М э =С м . Ф д . I д , Н . м, (2.8)
где М э - электромагнитный момент на валу двигателя (вращающий момент без учета механических потерь в двигателе);
Ф д - магнитный поток возбуждения двигателя, Вб;
n д - частота вращения вала якоря, об/мин;
С е ,С м - конструктивные постоянные двигателя для расчета ЭДС и вращающего момента соответственно.
С е =(p . N)/(60 . a); (2.9)
С м =(p . N)/(2 . p . a), (2.10)
где р - число пар главных полюсов двигателя;
N - количество проводников якорной обмотки;
а - число пар параллельных ветвей якорной обмотки.
Формулы (2.5)-(2.10) создают основу для расчетов рабочих характеристик электродвигателей (раздел 5).
Принцип действия асинхронного двигателя
Если к зажимам трехфазной статорной обмотки подвести трехфазное напряжение, то по статорной обмотке будет протекать трехфазный переменный ток, который создаст вращающееся магнитное поле статора. Это поле будет пересекать проводники роторной обмотки и индуцировать в них ЭДС. При этом в замкнутой роторной обмотке возникнут токи. Силы, действующие на эти токи со стороны поля статора, создадут вращательный момент и ротор начнет вращаться в сторону вращения поля статора. По мере разгона ротора уменьшается скорость относительного движения ротора и поля статора, уменьшаются токи в роторной обмотке и, как следствие, уменьшается вращающий момент. Если предположить, что частота вращения ротора достигнет частоты вращения поля статора, то поле статора и ротор окажутся неподвижны друг относительно друга и вращающий момент станет равным нулю, т.к. тока в роторной обмотке не будет. Следовательно, частота вращения ротора п будет всегда меньше частоты вращения поля статора п о . Т.е. ротор вращается с асинхронной скоростью, которая автоматически устанавливается такой, чтобы вращающий момент равнялся тормозному моменту, создаваемому механической нагрузкой на валу ротора. Чем больше тормозной момент, тем меньше частота вращения ротора, что приводит к увеличению тока в роторной обмотке и, как следствие, к увеличению вращающего момента до тех пор, пока вращающий момент не станет равным тормозному моменту. Число (обычно выраженное в процентах), показывающее, во сколько раз относительная частота вращения ротора, равная п о - п , меньше частоты вращения поля статора, называется скольжением и обозначается s . Таким образом:
, или в процентах 100% (7.2)
Отсюда (7.3)
Частота ЭДС, которая индуцируется вращающимся магнитным полем статора в обмотке ротора, зависит от скольжения и определяется по формуле
, (7.4)
где f 1 - частота напряжения питающей сети
2.2 Принцип действия синхронного генератора
Постоянный магнитный поток, создаваемый током в обмотке возбуждения ротора, замыкается через сердечник ротора, воздушный зазор и сердечник статора. При вращении ротора каким-либо приводом с некоторой частотой n с этой же частотой будет вращаться и магнитное поле ротора. Пересекая проводники трехфазной статорной обмотки, это поле индуцирует в ней трехфазную ЭДС, изменяющуюся с частотой:
, (7.7)
При подключении к обмотке статора трехфазной нагрузки проходящий по обмотке статора ток создает вращающееся магнитное поле статора, частота вращения которого определяется по формуле (7.1). Число пар полюсов ротора и число пар полюсов статорной обмотки одинаково, поэтому из сравнения формул (7.1) и (7.7) видно, что n 0 = n , т.е. частота вращения поля статора равна частоте вращения ротора. Поэтому машина называется синхронной.
Назначение и устройство. Трансформатором называется статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов , уменьшение - понижающих.
Принцип действия. Принцип действия трансформатора, основанный на явлении взаимоиндукции, рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора (рис. 6.3). Если на первичную обмотку с числом витков W 1 подать переменное напряжение u 1 , то протекающий по обмотке переменный ток i 1 создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф , пронизывающий обе обмотки трансформатора и индуцирующий в них переменные ЭДС е 1 и е 2 . Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то под действием ЭДС е 2 в цепи вторичной обмотки будет протекать переменный ток i 2 . Отношение ЭДС, равное отношению числу витков первичной и вторичной обмоток называется коэффициентом трансформации трансформатора :
Пренебрегая незначительными падениями напряжения в обмотках, отношение ЭДС можно заменить отношением напряжений:
Следовательно, у повышающих трансформаторов k <1 , а у понижающих трансформаторов k >1 .
Преобразование энергии в трансформаторах происходит с незначительными потерями, и подводимая к трансформатору полная мощность приблизительно равна отдаваемой полной мощности . Откуда , т.е.
Следовательно, по обмотке ВН протекает ток примерно в k раз меньший, чем по обмотке НН.
Учитывая это, обмотку ВН, имеющую большее число витков, выполняют проводом меньшего сечения, чем обмотку НН
В локомотивах образование движущей силы (силы тяги) происходит вследствие взаимодействия колесных пар с рельсами за счет вращающего момента, создаваемого тяговым двигателем (рис.3.1). К колесной паре 1 приложен вращающий момент М к , который передается от двигателя 2 через зубчатый редуктор, состоящий из шестерни 3 и зубчатого колеса 4. Шестерня 3 закреплена на валу ТЭД, а зубчатое колесо 4 - на оси колесной пары.
Вращающий момент на колесной паре равен
М к =М д . ? . ? з , Н . м, (3.1)
где М д - момент на валу двигателя, Н . м;
? - передаточное число зубчатой передачи;
? з - коэффициент полезного действия зубчатой передачи.
Момент М к обычно представляют в виде пары сил F 1 и F 2 с плечом D к /2, одна из которых (F 1 ) приложена к ободу колеса в точке касания с рельсом (точка А), а другая (F 2 ) - к оси колесной пары. Поскольку силы F 1 и F 2 , действующие на колесную пару, равны по величине и противоположно направлены, то они уравновешивают друг друга и не вызывают поступательного движения колес.
Очевидно, что поступательное движение колесной пары будет возможно в том случае, если скомпенсировать действие силы F 1 какой-либо дополнительной силой и нарушить тем самым баланс сил F 1 и F 2 . Подобная ситуация возникает, когда колесная пара (далее для сокращения - колесо) контактирует с рельсом и прижата к нему силой тяжести G т .
Рис.3.1. Образование силы тяги. 1 - колесная пара; 2 - тяговый электродвигатель; 3 - шестерня; 4 - большое зубчатое колесо
Сила тяжести G т , приходящаяся на одну ос
Расчет тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей и электровозов курсовая работа. Транспорт.
Реферат Порядок Выполнения
Контрольная работа по теме Пожизненное лишение свободы
Одноатомные фенолы
Дипломная работа по теме Проектирование основных элементов узловой участковой станции
Контрольная работа по теме Разработка программы "Атамекен". Направление "Шапар"
Дипломная работа по теме Строительство и ремонт железных дорог
Реферат: Sojourner Truth Essay Research Paper If one
Короткое Сочинение На Тему Детективная История
Сочинение Взаимоотношения Лизы И Эраста
Дипломная Работа Косметолога Эстетиста
Доклад: Религиозная философия (Владимир Соловьев)
Реферат по теме Правовые проблемы регулирования деятелности хозяйственных обществ
Современный Педагог Какой Он Эссе
Темы Итогового Сочинения Слив
Курсовая работа по теме Разработка рекламной кампании БГТУ 'ВОЕНМЕХ'
Курсовая работа: Физическое воспитание умственно отсталых учащихся
Сочинение Воспитала Из Поэмы Песня Про Зубра
Курсовая работа по теме Управление основным капиталом корпорации
Контрольная работа по теме Історія прямого ефіру
Реферат по теме Политика и её функции
Модернізація дільниці по обробці круглої деревини на стрічкопилковому верстаті - Сельское, лесное хозяйство и землепользование дипломная работа
Принципы подключения к локальной сети - Программирование, компьютеры и кибернетика реферат
Система каталогов и картотек библиотеки - Педагогика контрольная работа