Расчёт ступеней пускового резистора электровоза.

 

Ранее рассчитанные значения сопротивления пускового резистора относились к одному тяговому двигателю. Сопротивления ступеней, приходящихся в целом на электровоз, рассчитываются по формуле:

                                                                          

где,  и  – соответственно число последовательно соединенных двигателей и число параллельных ветвей двигателей на ( С, СП, П соединении тяговых двигателей );

для «С» соединения тяговых двигателей:

для «СП» соединения тяговых двигателей:

для «П» соединения тяговых двигателей:

Результаты расчётов сводим в таблицу 3.5.1

 

Таблица 3.5.1 – Сопротивление ступеней пускового резистора.

Группировка ТЭД	Вид ступени	Позиция КТМ	Сопротивление Ом
			на 1 ТЭД	на электровозе
С	Маневровые	1	3,24	19,44
		2	2,11	12,66
		3	1,55	9,3
		4	1,21	7,26
		5	0,98	5,88
	Разгонные	6	0,82	4,92
		7	0,69	4,14
		8	0,55	3,3
		9	0,42	2,52
		10	0,31	1,86
		11	0,21	1,26
		12	0,1	0,6
		13	0	0
СП	Дополнительные	14	1,33	1,995
		15	1,1	1,605
	Разгонные	16	0,89	1,335
		17	0,72	1,08
		18	0,56	0,84
		19	0,42	0,63
		20	0,3	0,45
		21	0,185	0,28
		22	0,08	0,12
		23	0	0
П	Дополнительные	24	1,45	0,97
		25	1,15	0,77
	Разгонные	26	0,87	0,58
		27	0,62	0,41
		28	0,39	0,26
		29	0,18	0,12
		30	0	0

4. Построение сетки скоростных резисторных характеристик

 

Каждому полученному значению сопротивления и каждой схеме соединения тяговых двигателей соответствует своя характеристика. Задача данного этапа – построить все эти скоростные характеристики. Их будет столько, сколько позиций контроллера машиниста получилось в расчёте. Построение ведётся для значений сопротивлений, приходящихся на двигатель.

На исходной характеристике (например,  для последовательной группировки двигателей) произвольно выбирают точки  соответствующим токам .В четвёртом квадранте откладывают величины  вычисление для этих токов по выражению:

                                                                     

Величину  находим в зависимости от вида соединения ТЭД.

результаты заносим в таблицу 4.1

Таблица 4.1

Значения R_oэ для каждой группировки тяговых двигателей.

Соединение
С	2,36	1,12	0,86	0,71
СП	4,86	2,36	1,86	1,56
П	7,36	3,61	2,86	2,41
	200	400	500	588

 

График скоростных характеристик строим на рисунке 4.1.

5. Построение пусковой диаграммы

 

На полученной сетке скоростных характеристик строится пусковая диаграмма. Пусковой диаграммой принято называть графическое изображение изменения тока двигателя и скорости движения в процессе пуска (переключения ступеней резисторов). Для построения пусковой диаграммы с выходом на высшую ходовую характеристику необходимо на сетку скоростных характеристик нанести ограничение тока по сцеплению, рассчитанное на этапе 3.2.1.

Пусковую диаграмму необходимо построить в области максимального и минимального значений пусковых токов, учитывая, что диаграмма изображает процесс резисторного пуска электровоза при условии перехода на следующую скоростную характеристику в момент достижения током двигателя значения минимального пускового тока.

6. Расчёт сопротивлений резисторов ослабления возбуждения

 

Принимаем 4 ступени ослабления возбуждения с коэффициентами регулирования . На последней ступени ослабления возбуждения в шунтирующей цепи остается только индуктивный шунт. Его сопротивление на основании закона Кирхгофа:

                                                                      

Величина сопротивления обмотки возбуждения ориентировочно принимается равной: .

Сопротивление резисторов других ступеней:

           

Если шунтируется ОВ сразу двух ТЭД, то величина  удваивается.

Рисунок 6.1 – Расчётная схема для двух тяговых двигателей.

Таблица 5

Замыкания контакторов ОВ и величины сопротивлений резисторов ОВ

Ступень ОВ	Контакторы				Ом для двух ТЭД	Ом для одного ТЭД
	1	2	3	4
1	+				0,244	0,122
2	+	+			0,1	0,05
3	+	+	+		0,062	0,031
4	+	+	+	+	0,046	0,023

7. Разработка схемы силовых и вспомогательных цепей

 

Разрабатываемая схема силовых цепей электровоза должна обеспечивать:

- пуск и разгон;

- регулирование скорости;

- реверсирование;

- работу электровоза в аварийных режимах (при отказе тягового двигателя);

- защиту тяговых двигателей и электрического оборудования от недопустимых режимов.

В разрабатываемом курсовом проекте электровоза для выполнения выше указанных задач устанавливаем следующее оборудование и аппараты. возьмем за основу электровоз ВЛ10 и рассмотрим путь тока на первой позиции: токоприемник, помехоподавляющий контур, быстродействующий выключатель (БВ), дифференциальное реле, две группы пусковых резисторов с контакторами, две группы по три тяговых двигателя с реле перегрузки, контактами отключения ТЭД реверсорами, и шунтировкой поля, через дифференциальное реле и на землю.

Для нормальной работы электровоза установлены следующие аппараты и соединяющие их вспомогательные цепи: мотор- вентилятор – для обдува ТЭД и пусковых сопротивлений, мотор- компрессор для создания необходимого запаса воздуха, электрические печи. В цепь включения входят пусковые сопротивления, реле дифференциальной защиты, контакторы включения, В цепь мотор вентиляторов дополнительно входит аппарат (ПШ) для переключения скорости вращения.

8. Выбор схемы защиты тяговых двигателей и электрического оборудования

 

Расчёт токов уставки защитных аппаратов. В силовой цепи электровоза необходимо предусмотреть основные виды защиты, в том числе:

1) от коротких замыканий в силовой цепи;

2) от замыканий силовой цепи на землю;

3) от перегрузок;

4) от боксования;

5) от атмосферных перенапряжений;

6) от помех радиоприёму.

Разработанную систему защиты целесообразно свести в таблицу, в которой указать:

- наименование аварийного режима;

- аппарат защиты;

- контролируемый параметр;

- уставка защиты;

- результат действия защиты.

Рассчитать ток уставки защиты для реле перегрузки, и быстродействующего выключателя, исходя из максимального допустимого по условиям коммутации тока тягового двигателя, который принимается равным (1,6÷1,8) I_ч.

Рассчитываем ток уставки реле перегрузки (РП) и быстродействующего выключателя (БВ):

Ток уставки БВ зависит от тока уставки РП и наибольшего числа параллельных ветвей тяговых двигателей.

Таблица 8.1 Системы защиты электрического оборудования

Наименование аварийного режима	Аппарат защиты	Контролируемый параметр	Уставка защиты	Результат действия защиты
Атмосферные перенапряжения	Рр1	U	12 кВ	При срабатывании пробивается на землю.
Короткое замыкание	БВ	I	2376 А	Разрывает силовую цепь тяговых двигателей.
Замыкание на «землю»	РДФ	Небаланс I	100 А	Блок-контактами воздействует на отключение БВ
Перегрузка тяговых двигателей	РП	I	792 А	Загорается сигнальная лампа на пульте. В режиме ОВ отключает контактора ОВ.
Боксование	РБ	Небаланс U	180 А	Загорается сигнальная лампа на пульте. Отключаются контактора ОВ. Вводятся пусковые резисторы.

9. Разработка узла схемы цепей управления

В данном проекте рассматривается конструкция и назначение быстродействующего выключателя (БВ).

БВ предназначен для защиты силовой цепи тяговых электродвигателей в тяговом режиме от токов короткого замыкания. Срабатывание БВ приводит к отключению тяговых электродвигателей от контактной сети. При размыкании его силовых контактов изменяют положение и блокировочные контакты. Линейные контакторы выключаются, облегчая БВ рвать дугу, что особенно необходимо при неисправности его дугогасительного устройства, загораются сигнальные лампы, сигнализируя об отключении БВ, загораются сигнальные лампы “АВР”, сигнализируя о наличии аварийного режима в схеме, катушка счётчика отключений БВ соединяется с землёй, и счётчик фиксирует отключение БВ.

Работа схемы:

Аппарат управляется двумя кнопками “БВ” и “Возврат БВ”. При включении кнопки “БВ” создаётся цепь:

пр.К71– блокировка БВ 51-1 – лампы БВ – G(лампы горят).

пр.К71– блокировка диф. реле 52-1(разомкнута)

пр.К71– R=300 Ом – пр.Н14 – бл. 51-1 БВ – катушка “возврат БВ” – G(вентиль не срабатывает).

пр.К71 – кнопка “Возврат БВ”.

Для включения аппарата необходимо кратковременно включить кнопку “Возврат БВ” при этом создаётся цепь:

пр.К71– кн.”Возврат БВ” – пр.Н130(131) – замк. К. Э. на “0” позиции КМЭ – пр.47 и далее:

пр.47 – кат. “Возврат БВ”, вентиль сработал и дал доступ воздуха в цилиндр пневмопривода БВ.

пр.47 – бл.51-1 – пр.Н14 – кат. 52-1 – G. Диф. реле включилось и замкнулась бл. 52-1 в цепи пр. Н 30 – Н 5 и создается цепь:

Н 30 – бл. 52-1 – Н 5 – удерживающая катушка БВ.

Удерживающая катушка БВ, получив питание, создает магнитный поток, способный удержать якорь в притянутом состоянии. В данный момент якорь будет подведен к сердечнику штоком пневмопривода через рабочий рычаг, но силовые контакты еще не замкнуты. Сработает блокировочное устройство и разомкнутся блокировки:

пр. 47 – Н 14 (в результате в цепь катушки диф. реле вводится R = 300 Ом для увеличения чувствительности к отключению).

К 71 – К 62 (гаснут лампы БВ).

Замкнется блокировка в цепи питания ЛК.

Для замыкания силовых контактов необходимо отпустить кнопку “Возврат БВ”: обесточивается пр. 47, вентиль пневмопривовода БВ сообщает пневмоцилиндр с атмосферой и за счет отключающих пружин произойдет поворот рычагов до замыкания соловых контактов.

10. Выбор основного электрического оборудования

 

Если какой-либо аппарат, выпускаемый промышленностью, годен для применения в разрабатываемой схеме по своим номинальным данным и по количеству контактов, то в таблице оборудования указываем тип этого аппарата. В противном случае в графе «тип аппарата» ставим прочерк. Тип аппаратов выбираем по /4/.

Выбираем БВ по току уставки, равному 2376 А. Этому значению соответствует БВ типа БВП-5 с пределами регулирования тока уставки от 2000 А до 3350 А и номинальным током 1800 А. Ток токоприёмника выбирается из расчёта того, что ток БВ протекает по одному токоприёмнику (второй резервный) и равен току БВ, что есть 1800 А, этому значению соответствует токоприёмник типа 9РР с номинальным током 2100 А.

Тяговые двигатели на заданный номинальный часовой ток не выпускаются промышленностью. Для данной схемы по количеству контакторов и позиций групповые переключатели выбрать невозможно. Реверсор выбираем для тока 440 А и числа контакторов – 6, этому соответствует реверсор типа РК8 с номинальным током 500 А. Отключатель двигателей выбираем стандартного типа ПКД-043-02 с номинальным током 500 А. Реле дифференциальной защиты выбираем стандартного типа РД3-068 с током уставки (небаланса) 100 А. Датчик боксования выбираем стандартного типа ДБ-018. Реле перегрузки выбираем стандартного типа РТ-502 с током уставки 792 А.

Обозначения на схеме	наименование оборудования	номинальные данные		количество	тип аппарата
		напряжение	ток
Ткп	токоприемник	3000	2100	2	9РР
БВ	быстродействующий выключатель	3000	2376	1	БВП5
ТЭД1-6	тяговые двигатели	1500	440	6	–-
ПКГ	групповой переключатель	3000	440	1	–-
ПКД	отключатель двигателей	3000	500	3	ПКД-043-02
ПКР, ПКС	реверсор режимный	3000	500	1	РК8
РБ	реле боксования	3000		3	ДБ-018
РП	реле перегрузки	3000	792	3	РТ-502
РДФ	дифференциальное реле	3000	100	2	РДЗ-068

Список литературы

1. Усов В.А Системы управления электрического подвижного состава. Методическое пособие. Екатеринбург, 1994.

2. Ротанов Н.А, Захарченко Д.Д., Плакс А.В., Некрасов В.И., Иньков Ю.М. Проектирование систем управления электроподвижным составом. М.:Транспорт, 1986.

3. Тихменёв Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрических железных дорог. М.:Транспорт,1980.

4. Тищенко А.И. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель поездам, Т.II.М.:Транспорт,1976.