Контрольная
работа «Информатика».
Оглавление:
Задача
№0. 2
Задача
№1. 4
Задача
№2. 6
Задача
№3. 7
Задача
№4. 9
Задача
№5. 10
Задача
№6. 12
Задача
№7. 13
Задача
№8. 14
Задача
№9. 15
Задача №0.
Установившаяся скорость
движения электровоза на любом участке профиля практически прямо пропорциональна
величине напряжения у токоприемника Uэ, которое меньше напряжения на шинах
подстанции Uш на величину потери напряжения в тяговой сети ∆U. Потеря напряжения на основании
закона Ома равно произведению сопротивлению контактной сети, расположенной
между токоприемником и подстанцией, на ток:
∆U = RI
Для уменьшения потери напряжения
применяется двухстороннее питание, при котором к электровозу подводится
напряжение одновременно от 2 подстанций – А и В.
Задано, что напряжение на
шинах подстанции Uш равны и на участке находится один электровоз. В этом случае
напряжение у токоприемнрка
Uэ = Uш*R0*La*Ia, где
R0 –
сопротивление одного км тяговой сети, Ом;
La – расстояние
от подстанции А до электровоза, км;
Ia – ток,
протекающий от подстанции А к электровозу, А.
Ток электровоза Iэ связан с токами, поступающими от
подстанций А и В, соотношением:
Iэ = Iа*Lв/L и Iв = Iа*Lа/L
Расчётная формула имеет вид:
Uэ =
Uш-r0*lа*lи*Iэ/l
|
Исходные данные:
|
|
Uш =
|
3400
|
|
R0 =
|
0,044
|
|
L =
|
24
|
|
Iэ =
|
1400
|
На основе этой формулы,
пользуясь средствами Microsoft Excel составим таблицу зависимости,
изменяя и Lа и Lв.
|
Таблица
зависимости:
|
|
LA
|
LB
|
Uэ
|
|
1
|
1
|
3397,433
|
|
1
|
5
|
3387,167
|
|
1
|
9
|
3376,9
|
|
1
|
13
|
3366,633
|
|
1
|
17
|
3356,367
|
|
1
|
21
|
3346,1
|
|
5
|
1
|
3387,167
|
|
5
|
5
|
3335,833
|
|
5
|
9
|
3284,5
|
|
5
|
13
|
3233,167
|
|
5
|
17
|
3181,833
|
|
5
|
21
|
3130,5
|
|
9
|
1
|
3376,9
|
|
9
|
5
|
3284,5
|
|
9
|
9
|
3192,1
|
|
9
|
13
|
3099,7
|
|
9
|
17
|
3007,3
|
|
9
|
21
|
2914,9
|
|
13
|
1
|
3366,633
|
|
13
|
5
|
3233,167
|
|
13
|
9
|
3099,7
|
|
13
|
13
|
2966,233
|
|
13
|
17
|
2832,767
|
|
13
|
21
|
2699,3
|
|
17
|
1
|
3356,367
|
|
17
|
5
|
3181,833
|
|
17
|
9
|
3007,3
|
|
17
|
13
|
2832,767
|
|
17
|
17
|
2658,233
|
|
17
|
21
|
2483,7
|
|
21
|
1
|
3346,1
|
|
21
|
5
|
3130,5
|
|
21
|
9
|
2914,9
|
|
21
|
13
|
2699,3
|
|
21
|
17
|
2483,7
|
|
21
|
21
|
2268,1
|
Теперь, опираясь на
данные таблицы построим график:
Задача №1.
На электровозах
переменного тока напряжение, подводимое к тяговым двигателям, регулируется
числом витков обмотки трансформатора, которое задано для каждой позиции
регулирования. Однако при работе на любой из позиций напряжение на двигателе
снижается с увеличением тока за счет
потери напряжения в преобразовательной установке электровоза.
Зависимость напряжения на выходе преобразовательной установки Uд от тока якоря I называется внешней характеристикой
преобразовательной установки:
Uд=Uдхх-R*I, где
Uдхх – напряжение
холостого хода для позиции регулирования, В;
R – приведенное
сопротивление преобразовательной установки для позиции регулирования, Ом.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим график внешней характеристики преобразовательной установки:
|
Исходные
данные:
|
|
|
Uдхх
|
800
|
|
R
|
0,035
|
|
Imax
|
2800
|
|
Составим
таблицу зависимости:
|
|
I
|
Uд
|
|
0
|
800
|
|
400
|
786
|
|
800
|
772
|
|
1200
|
758
|
|
1600
|
744
|
|
2000
|
730
|
|
2400
|
716
|
|
2800
|
702
|
Таким образом, график
внешней характеристики представляет собой
убывающую прямую, что также видно из уравнения этой прямой.
Задача №2.
Зависимость скорости
движения электровоза от тока якоря можно рассчитать, используя законы Ома и
Фарадея:
U=(Uд-I*Rд)/(Cv*Ф), где
Uд – напряжение,
подводимое к тяговому двигателю, В;
I – ток якоря, А.
Rд –
сопротивление обмоток двигателя, Ом.
Cv = 284 –
конструктивная постоянная;
Ф – магнитный поток
главных полюсов, Вб;
Учитывая то, что на
электровозах, используются двигатели последовательного возбуждения, зависимость
между током якоря и магнитным потоком можно представить в виде:
Ф=(1-e-I/240)
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим график зависимости скорости электровоза от тока якоря:
|
Исходные
данные:
|
|
|
|
|
|
|
Uд
|
1800
|
|
|
|
|
|
Rд
|
0,07
|
|
|
|
|
|
Imax
|
800
|
|
|
|
|
|
Cv
|
284
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Построим
зависимость Ф от I
|
|
|
|
Построим
зависимость скорости от тока
|
|
|
I
|
Ф
|
|
|
I
|
U
|
|
0
|
0
|
|
|
0
|
0
|
|
100
|
0,340759
|
|
|
100
|
18,52739
|
|
200
|
0,565402
|
|
|
200
|
11,12259
|
|
300
|
0,713495
|
|
|
300
|
8,779435
|
|
400
|
0,811124
|
|
|
400
|
7,69233
|
|
500
|
0,875486
|
|
|
500
|
7,098677
|
|
600
|
0,917915
|
|
|
600
|
6,743697
|
|
700
|
0,945886
|
|
|
700
|
6,518218
|
|
800
|
0,964326
|
|
|
800
|
6,368018
|
И, наконец, построим
график зависимости скорости от тока
Задача №3.
Сила тяги любого
грузового электровоза ограничивается по сцеплению, т.е. той максимальной силой
трения (силой сцепления), которая может возникнуть в точке касания колеса и
рельса. Экспериментально полученные данные свидетельствуют о том, что сила
сцепления зависит от скорости движения электровоза и рассчитывается по формуле:
Fсц=ψСЦ * Mg
Где Fсц – в кН;
ψСЦ –
коэффициент сцепления, определяется на основании испытаний конкретного
электровоза.
М – масса электровоза,
тонн.
G – 9,81 м/с2.
Для электровоза
постоянного тока ВЛ10 расчетная формула
ψСЦ
= 0,28+3/(50+20V) - 0,0007V
V – скорость
электровоза.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим график зависимости силы сцепления от скорости:
|
Исходные
данные
|
|
|
Построим
таблицу зависимости
|
|
|
Vmax
|
90
|
|
V
|
Fсц
|
|
Mэ
|
200
|
|
0
|
667,08
|
|
|
|
10
|
559,17
|
|
|
|
20
|
534,972
|
|
|
|
30
|
517,2134
|
|
|
|
40
|
501,3487
|
|
|
|
50
|
486,2957
|
|
|
|
60
|
471,6648
|
|
|
|
70
|
457,2813
|
|
|
|
80
|
443,0553
|
|
|
|
90
|
428,9356
|
А теперь построим график:
Задача №4.
Рассчитать силу тяги
электровоза в зависимости от тока якоря, используя закон Ампера и кривую
намагничивания тягового двигателя. На основании закона Ампера можно получить
формулу, позволяющую определить касательную силу тяги движущей оси электровоза Fкд в зависимости от конструктивной
постоянной Cf, учитывающей параметры тягового двигателя и передачи, тока якоря I и магнитного потока Ф:
Fкд = Cf*Ф* I*η*0,001 , где
Fкд – в кН;
η – коэффициент,
учитывающий потери силы тяги.
Магнитный поток главных
полюсов связан с током якоря I зависимостью:
Ф=Фmax*(1-e-I/240),
где
Фmax – максимальный поток тягового
двигателя, Вб.
Касательная сила тяги
электровоза Fк равна
Fк= Fкд*m,
Где m – число движущих осей электровоза.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим графики:
|
Исходные
данные
|
|
|
|
|
|
|
|
Фmax
|
0,125
|
|
|
|
|
|
|
Imax
|
650
|
|
|
|
|
|
|
Cf
|
1300
|
|
|
|
|
|
|
m
|
8
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитаем
зависимость Fкд(I)
|
|
|
|
|
рассчитаем
зависимость Fк от I
|
|
|
I
|
Ф
|
Fкд
|
|
|
I
|
Fк
|
|
50
|
0,023508
|
1,528017
|
|
|
50
|
12,22414
|
|
150
|
0,058092
|
11,328
|
|
|
150
|
90,62402
|
|
250
|
0,080892
|
26,28982
|
|
|
250
|
210,3185
|
|
350
|
0,095922
|
43,64453
|
|
|
350
|
349,1562
|
|
450
|
0,105831
|
61,91092
|
|
|
450
|
495,2873
|
|
550
|
0,112363
|
80,33938
|
|
|
550
|
642,7151
|
|
650
|
0,116669
|
98,58533
|
|
|
650
|
788,6826
|
И, соответственно,
графики:
Задача №5.
Рассчитать силу
сопротивления, действующую на поезд, движущийся по прямому горизонтальному
участку пути – Wо (основное сопротивление движению) при различной скорости движения.
Расчётная формула:
Wo = (a+b*V+c*V*V)*9,81*M*0,001,
Где
Wo – основное
сопротивление движению, кН;
A, b, c, - экспериментально полученные
коэффициенты, зависящие от большого количества факторов;
V – скорость
движения, для которой рассчитывается сила сопротивления, км/ч;
М – масса поезда, т.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим графики
|
Исходные
данные
|
|
|
a
|
1,06
|
|
b
|
0,0055
|
|
c
|
0,00017
|
|
M
|
4500
|
|
Vmax
|
120
|
|
|
|
Расчётная
таблица
|
|
V
|
Wo
|
|
0
|
46,7937
|
|
10
|
49,97214
|
|
20
|
54,65151
|
|
30
|
60,83181
|
|
40
|
68,51304
|
|
50
|
77,6952
|
|
60
|
88,37829
|
|
70
|
100,5623
|
|
80
|
114,2473
|
|
90
|
129,4331
|
|
100
|
146,12
|
|
110
|
164,3077
|
|
120
|
183,9964
|
График зависимости:
Задача №6.
При движении поезда по
подъёму на него действует дополнительная сила сопротивления от подъёма Wi, которая рассчитывается по формуле:
Wi = i‰*M*9,81*0,001, где
Wi – в кН;
I – величина
подъёма в тысячных;
M – масса поезда,
тонн.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим графики
|
Исходные
данные
|
|
|
M
|
4000
|
|
imax
|
18
|
|
|
|
Составим
расчётную таблицу
|
|
i
|
Wi
|
|
0
|
0,00
|
|
2
|
78,48
|
|
4
|
156,96
|
|
6
|
235,44
|
|
8
|
313,92
|
|
10
|
392,40
|
|
12
|
470,88
|
|
14
|
549,36
|
|
16
|
627,84
|
|
18
|
706,32
|
А теперь построим график:
Задача №7.
С точки зрения
безопасности движения важно знать тормозную силу поезда, от которой зависит
тормозной путь. Тормозная сила поезда подсчитывается как произведение
расчётного коэффициента трения ψ, зависящего от скорости, на сумму
расчетных сил нажатия тормозных колодок - ∑К.
Ψ =
0,27*(V+100)/(5*V+100).
В груженом режиме для
грузового поезда расчетная сила нажатия колодок на ось – 70 кН, тогда
∑К = 70N,
где N – число тормозных осей поезда.
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим графики
|
Исходные
данные
|
|
|
N
|
360
|
|
Vmax
|
90
|
|
Составим
таблицу
|
|
|
V
|
F
|
|
0
|
6804
|
|
10
|
4989,6
|
|
20
|
4082,4
|
|
30
|
3538,08
|
|
40
|
3175,2
|
|
50
|
2916
|
|
60
|
2721,6
|
|
70
|
2570,4
|
|
80
|
2449,44
|
|
90
|
2350,473
|
Построим график:
Задача №8.
Задано, что участок тяговой
сети протяженностью l км питается от одной тяговой подстанции. Длина участка, ЭДС подстанции
Епдст, ее внутреннее сопротивление rпдст и сопротивление одного километра
контактной сети r0 заданы. Рассчитать ток короткого замыкания на различном расстоянии от
подстанции, принимая, что в месте короткого замыкания образуется электрическая
дуга, падение напряжения на которой равно 200 В.
Iкз = (Епдст-200)/( rпдст+ r0*l)
Составим, используя
средства Microsoft Excel таблицу, отображающую необходимую зависимость, а
затем построим графики
|
Исходные
данные
|
|
|
Епдст
|
3400
|
|
r0
|
0,044
|
|
L
|
14
|
|
rпдст
|
0,15
|
|
Составим
таблицу
|
|
L
|
Iкз
|
|
0
|
21333,33
|
|
2
|
13445,38
|
|
4
|
9815,951
|
|
6
|
7729,469
|
|
8
|
6374,502
|
|
10
|
5423,729
|
|
12
|
4719,764
|
|
14
|
4177,546
|
Построим график:
Задача №9
Рассчитать за какое время
электровоз с поездом заданной массы достигнет заданной скорости V и какой путь при этом будет пройден.
Так как при трогании и разгоне поезда машинист поддерживает силу тяги
электровоза F практически постоянной и основное сопротивление движению Wo при небольшом изменении скорости
можно также принять постоянным, то движение поезда будет равноускоренным.
Используя второй закон
Ньютона для этого случая,
F-W=M*a,
Можно определить
ускорение a.
Для равноускоренного
движения:
V=V0+a*t = V0+((F-Wo)/M)*t, при V0=0 V=((F-Wo)/M)*t, отсюда
T = V/((F-Wo)/M) = M*V/(F-W0)
S = T*T*(F-Wo)/2M
|
Исходные
данные
|
|
|
F
|
540
|
|
W0
|
58
|
|
M
|
3100
|
|
V
|
4
|
|
Построим
таблицу
|
|
|
T
|
S
|
|
0
|
0
|
|
5
|
1,943548
|
|
10
|
7,774194
|
|
15
|
17,49194
|
|
20
|
31,09677
|
|
25
|
48,58871
|
|
30
|
69,96774
|
Построим график:
