МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТУ УКРАЇНИ Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту

імені академіка В. Лазаряна

Кафедра „Електрорухомий склад залізниць”

ТЕОРІЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ТЯГИ Програмоване завдання на курсовий проект

Для студентів факультету безвідривної підготовки спеціальності 8.092202 (Електричний транспорт)

Укладач: Г. К. Гетьман

Дніпропетровськ 2003

РОЗДІЛ 1 ЗАВДАННЯ НА КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

1.1 Зміст курсового проекту

Курсовий проект з дисципліни "Теорія електричної тяги" передбачає виконання тягових розрахунків для вантажного поїзда. Система електричної тяги (змінного або постійного струму) вибирається студентом. За бажанням студента керівником може бути видане завдання на виконання тягових розрахунків для будь-якого виду електрорухомого складу (промисловий і міський електротранспорт, моторвагонний рухомий склад метрополітену та ін.).

До обсягу курсового проекту входить:

1)підготовка подовжнього профілю колії до виконання тягових розрахунків;

2)визначення характеристик тягового електрорухомого складу;

3)визначення маси поїзда;

4)розрахунок і побудова діаграм питомих значень сил, що діють на поїзд;

5)рішення гальмової задачі;

6)побудова кривих руху (швидкості та часу) із зупинками та без зупинок на проміжних зупинних пунктах;

7)побудова кривих струму електровоза (двигуна);

8)розрахунок нагрівання обмоток тягових двигунів;

9)визначення витрати електричної енергії на тягу;

10)визначення зниження витрати електроенергії при пропуску поїздів без зупинок на проміжних станціях.

1.2Вихідні дані

1. Тип електровоза і тягового двигуна, кількість рушійних осей n, маса електровоза Р, величина максимально припустимого струму тягових двигунів Imax, передаточне відношення редуктора µ, діаметр коліс Дк і середня потужність допоміжних машин електровоза Рвп вибираються за останньою цифрою навчального шифру з таблиць 1.1 і 1.2. Як приклад у таблиці 1.1 і далі жирним шрифтом виділені вихідні дані для шифру з двома останніми цифрами 27.

2. Дані, що характеризують состав (відсоток різних типів вагонів в составі, маса вагонів), і величина шляху гальмування вибираються з табл. 1.3 за двома останніми цифрами шифру.

2

Таблиця 1.1 – Тип і основні параметри електровоза постійного струму

Остання цифра шифру	0		1	2		3	4		5	6		7	8		9
Тип електровоза	ВЛ8			ВЛ11			ВЛ10			ВЛ		11	ДЕ1
Тип тягового двигуна	НБ-406			ТЛ-2К			ТЛ-2К			ТЛ-2К			ЕД141У
n		8			8			8			12		8
Р, т	184			184			184			276			184
µ	4,2		3,7	3,6		3,5	4,2		4,2	3,8		4,0	3,6		4,2
Дк, м	1,20		1,25	1,25		1,30	1,07		1,20	1,07		1,20	1,30		1,10
Iдmax, А	510		575	600		650	600		650	600		650	700		760
Довжина локомотива lл, м	28,0			33,0			33,0			46,5			33,0
Рвп, кВт г/хв	1,67				2,08					3,12			1,50
Таблиця 1.2 – Тип і основні параметри електровоза змінного струму
Остання цифра шифру	0		1	2		3	4		5	6		7	8		9
Тип електровоза	ВЛ		60к	2ВЛ		60к	ВЛ		80к	ВЛ		80с	ВЛ	80с
Тип тягового двигуна	НБ-412К			НБ-412К			НБ-418К			НБ-418К			НБ-418К
n		6			12			8			4		12
Р, т	138			276			184				92		276
µ	3,83		4,00	3,83		4,20	4,20		4,00	4,25		3,80	4,30		3,60
Дк, м	1,15		1,15	1,07		1,25	1,07		1,25	1,00		1,25	1,15		1,25
Iдmax, А	600		550	600		550	900		950	900		950	900		950
Довжина локомотива lл, м	21,0			42,0			33,0			16,5			49,5
Рвп, кВт г/хв	3,33			6,66			4,83			2,42			7,25

Таблиця 1.3– Відсоток вагонів у составі (по масі), маса вагонів і гальмовий шлях

Відсоток вагонів у составі								Учбовий шифр (останні дві цифри)
4-вісні		6- вісні			8-вісні
80		10			10	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10
55		30			15	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
25		70			5	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
50		35			15	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
30		65			5	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50
45		45			10	51	52	53	54	55	56	57	58	59	60
75		10			15	61	62	63	64	65	66	67	68	69	70
60		30			10	71	72	73	74	75	76	77	78	79	80
15		75			10	81	82	83	84	85	86	87	88	89	90
40		10			50	91	92	93	94	95	96	97	98	99	00
Маса				4-вісних		64	80	100	72	96	76	92	84	68	88
				6-вісних		60	72	108	90	84	78	126	138	144	102
вагона, т
				8-вісних		80	120	96	100	128	104	136	168	120	184
Гальмовий шлях, м						1200	1100	1000	900	1200	1100	1000	900	1000	1100

3. Значення ухилів і довжини елементів профілю наведені в табл. 1.4 і 1.5.

3

Таблиця 1.4 – Довжини елементів профілю колії

		Довжина елементів профілю колії Si, м (за останньою цифрою
№ елементів	Станції					шифру)
профілю колії		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Ст. А1	800	950	750	850	1100	700	900	800	1000	650
2		650	900	1700	1050	800	900	1050	600	1100	700
3		1200	650	950	750	1100	1100	900	1100	700	1150
4		850	1250	800	1100	1000	700	1200	950	1350	1050
5		3550	3650	3400	3600	3200	3300	3500	3450	3700	3150
6		1700	1200	1250	750	1300	1200	850	1650	1150	1400
7		450	500	850	1200	900	950	1250	500	550	900
8		800	950	500	1250	850	650	1200	850	900	750
9	Ст. Б	1000	1200	1050	950	1050	1100	900	1150	1250	1050
10		650	750	1150	600	850	1350	650	700	650	850
11		1200	1150	450	950	1150	800	900	1200	1050	1100
12		3100	3300	3250	3150	2950	3050	3100	3200	3250	2900
13		900	550	1100	1500	500	400	1550	850	750	650
14		1000	1150	700	550	900	950	700	1050	1200	950
15		850	1000	600	450	800	1050	400	900	950	700
16		550	900	1150	1050	1300	700	1100	500	1000	1200
17	Ст. В	900	1150	850	900	1100	1050	850	950	1100	1050
18		800	850	1500	1200	700	900	1400	850	700	650
19		850	1050	450	600	1000	1400	650	750	1100	1050
20		1200	650	500	550	1250	550	750	1350	700	1)50
21		800	500	1450	1050	500	1350	1100	700	450	600
22		3350	3100	3150	3200	3000	3400	3250	3300	3050	3100
23		1000	1350	500	800	750	500	900	1000	1400	700
24		800	650	800	450	850	450	600	700	500	900
25	Ст. Г	900	1100	850	1000	900	1200	1050	1000	1200	950

1Вісь станції А розташувати на початку першого елемента. Осі проміжних станцій – посередині елементів

№9 і № 17. Вісь станції Г розташувати наприкінці елемента № 25.

4

Таблиця 1.5 – Ухили елементів профілю та параметри кривих колії

		Величина ухилу елементів профілю, i ‰					Дані, спільні для всіх
	№ елементів	(за останньою цифрою шифру)					варіантів
	профілю	0; 1	2; 6	3; 7	4; 8	5; 9	Радіус кривої R, м	Довжина
							або кут αº	кривої Sкр, м
	1	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція А
	2	+3,8	+4,2	+3,4	+6,6	+2,8	750
	3	+3,2	+7,9	+2,8	+5,8	+4,6	15°	600
	4	+2,8	+8,5	+8,9	+8,0	+3,6
	5	–1,0	+11,3	+0,8	+14,3	+3,0	1050	450
	6	–4,5	+4,6	+11,2	0,0	+8,0
								500
	7	+8,3	+1,0	+5,3	+1,8	+4,3
	8	+7,2	+11,6	+14,9	+6,3	+3,5	Станція Б
	9	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
	10	+3,0	–7,2	+4,2	+4,5	+6,1	900
	11	–9,2	+6,5	+9,1	+1,6	+7,9		300
	12	–12,2	+6,1	+14,6	+2,2	+10,7
	13	+11,6	+1,5	+6,4	+9,2	+6,1
	14	+5,1	+2,7	+7,3	+0,5	+1,0	25°
	15	+10,9	+3,5	+6,0	–11,9	–3,9	700	600
	16	+1,6	+1,9	–3,3	+14,8	+7,4
								400
	17	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція В
	18	+1,3	+4,1	+3,0	+1,6	+1,3
	19	+6,4	0,0	–1,0	+2,8	+11,5	600
	20	+5,2	+9,2	+2,8	+7,6	+10		450
	21	+6,6	+3,5	+2,5	0,0	+6,3
	22	+10,3	+11,3	+3,5	–3,3	–4,4	20°
	23	+1,7	+3,7	–2,0	+4,2	+5,3		400
	24	+6,7	–2,9	+5,0	+3,8	+11,1
	25	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	Станція Г
	Обмеження	50	50	40	50	40
	швидкості, км/г
	На елементі
	профілю колії	24	18	10	20	16
	№

4.Максимальну швидкість руху прийняти для електровоза – 100 км/год, для вантажного поїзда – 80 км/год.

5.Електротягові і теплові характеристики тягових двигунів наведені в табл. 1.6–1.11.

6.При розрахунку тягових характеристик електровозів змінного струму по табл. 1.12 для 33-й і 9-й позицій контролера машиніста вибираються:

–напруга холостого ходу перетворювача струму Uво;

–еквівалентний опір електричного кола перетворювача Zе;

–загальний активний опір перетворювача струму Rоб .

5

Коефіцієнт ефективності змінного струму приймається рівним k = 0,97.

Таблиця 1.6 – Характеристики тягового двигуна НБ-412К (з урахуванням зовнішньої характеристики перетворювача) на 33-й (вища ступінь регулювання напруги) і на 9-й позиціях (µ = 3,826; D = 1250 мм; Uм = 25000

В; Uдн = 1600 В)

Iд, А	НЗ (β = 0,95)						Позиція 33
	Fкд2, кгс	v, км/год			ОЗ1 (β = 0,71)		ОЗ2 (β = 0,55)		ОЗ3 (β = 0,46)
		Поз.33			Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год
				Поз.9
200	1310	86,8		20,7	1150	103,0	–	–	–	–
300	2410	69,3		15,1	2050	80,0	1840	92,5	1750	100,0
400	3680	59,8		11,4	3210	66,8	2910	75,1	2730	82,0
500	5070	53,0		8,9	4480	58,4	4120	64,6	3920	69,4
600	6470	48,0		6,9	5860	52,9	5400	57,6	5140	61,3
700	7870	44,6		5,2	7190	48,8	6740	52,6	6420	56,6
800	9330	41,1		3,8	8590	45,2	8110	48,0	7700	52,6

Таблиця 1.7 – Характеристики тягового двигуна НБ-418К (з урахуванням зовнішньої характеристики перетворювача) на 33-й (вища ступінь регулювання напруги) і на 9-й позиціях (µ = 4,19; D = 1250 мм; Uм = 25000 В; Uдн = 950 В)

		НЗ (β = 0,96)					Позиція 33
	Iд, А	Позиція 33		Позиція 9	ОЗ1 (β = 0,7)		ОЗ2 (β = 0,52)		ОЗ3 (β = 0,43)
		Fкд, кгс	v,	v, км/год	Fкд, кгс	v,	Fкд, кгс	v,	Fкд, кгс	v,
			км/год			км/год		км/год		км/год
	300	1020	96,5	25,0	–	–	–	–	–	–
	400	1770	78,2	19,6	1480	97,1	–	–	–	–
	500	2520	68,5	16,7	2200	82,0	1777	98,2	–	–
	600	3300	62,4	14,6	2940	72,0	2482	84,1	2139	101,5
	800	4935	54,2	11,6	4460	60,0	3970	68,5	3595	77,4
	1000	6620	49,0	9,3	6070	53,5	5520	59,4	5040	65,0
	1200	8370	44,6	7,4	7770	48,2	7130	52,7	6550	57,6
	1400	10230	40,8	6,0	9550	43,8	8800	48,1	8160	52,4

2 Згідно з діючими Правилами тягових розрахунків для поїзної роботи використовуються одиниці сили кілограм-сила і тонна-сила.

6

Таблиця 1.8 – Характеристики тягового двигуна НБ-406 (µ = 3,9; Dк = 1200

мм; Uд = 1500 В)

Iд, А	Повне збудження						ОЗ1 (75%)		ОЗ2 (55%)		ОЗ3 (43%)
	Fкд, кгс		v, км/год				Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год
		С		СП		П		П		П		П
100	580	18,6		38,0		77,0	430	100	–	–	–	–
150	1180	14,5		29,9		60,9	1000	72,6	755	94,0	–	–
175	1510	13,4		27,8		56,7	1285	67,0	1030	83,6	840	100
200	1840	12,5		26,3		53,7	1595	62,3	1320	75,8	1090	90,0
250	2520	11,4		24,0		49,6	2220	56,5	1940	65,0	1645	76,0
300	3230	10,5		22,3		46,3	2880	52,4	2560	59,3	2240	67,7
350	3960	9,7		21,0		43,8	3550	49,5	3190	55,4	2850	62,4
400	4720	9,1		20,0		41,9	4260	47,0	3830	52,6	3430	58,9
450	5490	8,6		19,1		40,4	4970	45,2	4480	50,4	4060	56,0
500	6270	8,1		18,4		39,0	5680	43,6	5140	48,6	4690	53,7
600	7940	7,2		17,0		36,8	7160	41,0	6490	45,8	5900	50,5

Таблиця 1.9 – Характеристики тягового двигуна ТЛ-2К (µ = 3,83; Dк = 1250

мм; Uд = 1500 В)

	Iд, А		ПЗ		ОЗ1 (75%)		ОЗ2 (55%)		ОЗ3 (43%)
		Fкд, кгс	v, км/год		Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год
			СП	П		П		П		П
	150	810	45,1	87,5	–	–	–	–	–	–
	200	1400	35,4	70,6	1070	89,0	–	–	–	–
	250	2040	31,4	63,9	1620	76,2	1250	95,2	850	–
	300	2610	28,6	58,0	2200	67,2	1810	83,8	1400	98,1
	350	3300	26,7	54,5	2860	61,8	2400	74,3	2000	88,1
	400	3950	25,4	52,2	3540	57,3	3000	67,5	2580	78,9
	480	4970	23,8	48,7	4570	53,5	4000	60,2	3520	68,8
	550	5950	22,5	46,7	5530	50,5	4930	56,5	4400	62,9
	600	6650	21,8	45,4	6220	49,1	5560	54,7	5030	60,2
	700	8000	20,8	43,6	7570	46,4	6830	51,6	6250	55,9
	800	9360	19,8	41,8	8900	44,5	8120	48,8	7460	52,5

7

Таблиця 1.10 – Характеристики тягового двигуна ЕД 141У (µ = 3,865; Dк =

1250 мм; Uд = 1500 В)

Iд, А		ПЗ					ОЗ1 (75%)		ОЗ2 (55%)		ОЗ3 (43%)
	Fкд, кгс		v, км/год				Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год	Fкд, кгс	v, км/год
		С		СП		П		П		П		П
200	1160	20,8		43,4		89	860	103,6	–	–	–	–
250	1770	18,3		38,8		79,1	1410	90,8	980	101,6	–	–
300	2340	16,3		34,6		70,4	1980	79,5	1700	90,4	1500	100,6
350	2960	14,5		30,8		64,2	2590	71,6	2230	81,6	2020	90,4
400	3530	13,3		28,6		57,8	3140	66,4	2770	74,4	2570	81,0
450	4120	12,1		26,7		55,6	3710	62,9	3350	69,2	3160	74,4
500	4750	11,5		25,0		53,1	4300	59,8	3940	65,6	3730	69,3
520	5010	11,2		24,6		52,4	4570	58,5	4190	63,9	3980	67,2
550	5390	11,0		24,3		51,6	4920	57,0	4530	62,2	4320	65,2
565	5600	10,8		24,1		51,2	5120	56,4	4730	61,3	4510	64,3
582	5830	10,5		23,8		50,8	5350	55,6	4940	60,5	4710	63,3
600	6080	10,4		23,7		50,4	5580	55,0	5160	59,6	4920	62,4
650	6730	10,2		23,2		49,6	6240	53,3	5800	57,5	5230	60,6
700	7400	10,1		22,7		48,8	6890	52,4	6440	56,2	6100	59,0

Таблиця 1.11 – Теплові характеристики тягових двигунів

	Струм двигуна, А		Стале перевищення температури τ∞ , ºС
		НБ-412К	НБ-406	ТЛ-2К	НБ-418К	ЕД 141У
	100	20	20	16	9	15
	200	39	46	36	18	30
	300	62	91	60	29	45
	400	91	190	90	41	60
	500	128	350	139	56	95
	600	175	573	222	68	176
	700	244	–	355	87	326
	800	383	–	–	103	567
	900	–	–	–	124	–
	1000	–	–	–	130	–
	1200	–	–	–	225	–
	1400	–	–	–	425	–
	Лімітуюча	якоря	якоря	компенсаційна	якоря	головних
	обмотка					полюсів
	Постійна Т, хв	26,0	44,0	20,0	23,0	40,0

8