Расчет параметров тягового электродвигателя

Подставляя численные значения, получаем:

Каналы размещают в шахматном порядке с шагом внешнего ряда 9 см.

Внутренний диаметр сердечника якоря

(82)

Подставляя численные значения, получаем:

Так как Dа = 56 см, то, руководствуясь рекомендациями , втулку якоря не применяем.

Воздушный зазор под главными полюсами машины.

Этот размер оказывает большое влияние на эксплуатационные характеристики двигателя.

Воздушный зазор под серединой полюса

0 = (0,012 0,015)Da; (83)

Подставляя численные значения, получаем:

0 = 0,012560 = 8,4 мм.

При эксцентричном воздушном зазоре эквивалентный зазор э связан с зазорами под серединой полюса 0 и под краем кр зависимостью:

(84)

Задаёмся отношением откуда

кр = 28,4 = 16,8 мм,

Тогда подставляя численные значения, получаем:

Сердечник главного полюса.

Считаем, что действительная полюсная дуга bp равна расчётной b. Следовательно

bp = , (85)

Подставляя численные значения, получаем:

bp = 0,6244 = 27,3 мм.

Площадь сечения сердечника полюса

(86)

где Вт - индукция в сердечнике полюса, Вт = 1,7 Тл;

- коэффициент рассеивания поля главных полюсов, = 1,1.

Подставляя численные значения, получаем:

Ширина сердечника полюса

(87)

где Кс - коэффициент заполнения сердечника полюса сталью, Кс = 0,97;

Подставляя численные значения, получаем:

Для того, чтобы катушка главного полюса не касалась сердечника якоря, принимаем высоту выступа = 0,5 см.

Индукция в роге сердечника должна быть

Врог 2 2,2 Тл. (88)

(89)

где bc, ab - отрезки;;

Подставляя численные значения, получаем:

Ширина опорной полочки для катушки

bоп = (0,15 0,2)bт, (90)

Подставляя численные значения, получаем:

bоп = 0,218,3 = 3,7 см.

Высота сердечника полюса

hт = (0,2 0,25), (91)

Подставляя численные значения, получаем:

hт = 0,244 = 8,8 см.

Станина (остов) двигателя.

Принимаем восьмигранную форму остова. Наибольшая ширина остова

Вд max 2Ц - dо + 2tст - 1, (92)

где tст - подрез остова в месте расположения МОП, tст = 2,5 см;

Подставляя численные значения, получаем:

Вд max = 259 - 23,5 + 22,5 - 1 = 98,5 см.

Длина утолщённой части остова принимается наименьшей из значений

?ст = ?а +0,8, (93)

?ст = 2,3?а, (94)

Подставляя численные значения, получаем:

?ст = 44 + 0,844 = 79,2 см,

?ст = 2,344 = 101,2 см.

Принимаем ?ст = 79,2 см.

Площадь поперечного сечения станины

(95)

где Вст - индукция в станине, Вст = 1,55 Тл;

Подставляя численные значения, получаем:

Толщину станины в месте расположения главных полюсов hст делают больше, чем под добавочными - hст, так как по остову у главных полюсов замыкается не только основной поток, но и поток рассеяния.

Таким образом

(96)

Подставляя численные значения, получаем:

(97)

Подставляя численные значения, получаем:

Проверяем размер Вд.

Вд = Da + 2(010-1 + hт + hст), (98)

Подставляя численные значения, получаем:

Вд = 56 + 2(0,84 + 8,8 + 6) = 87,3 см.

Затылок сердечника полюса, стыкующийся с остовом, очерчивают радиусом, равным

(99)

Высоту приливов остова hт, растачиваемых под сердечником главных полюсов, принимаем равной 1 см. На внутренних гранях остова, расположенных под углом 45 к горизонтальной оси машины, размещаются добавочные полюса.

Ширина площадки для установки добавочных полюсов

С = (0,14 0,15)Вд, (100)

Подставляя численные значения, получаем:

С = 0,1487,3 = 13 см.

Таким образом, определены все размеры полюсного окна.

2.5 Расчёт магнитных напряжений участков магнитной цепи

Воздушный зазор. Выбору размеров и формы воздушного зазора под главным полюсом придаётся при проектировании особое значение. От правильности этого выбора зависят потенциальная и коммутационная устойчивость двигателя, вероятность возникновения кругового огня на коллекторе, электромеханические характеристики, габариты, масса ТЭД и др.

Повышенная потенциальная напряжённость, т. е. наличие больших межламельных напряжений, - одна из причин возникновения круговых огней на коллекторе. Величина допустимого максимального напряжения (при толщине изоляции между пластинами из = (0,8 1,2) мм)

ек max (35 40)В , (101)

Задаёмся ек max = 35 В. Потенциальную устойчивость ТЭД следует обеспечить при самом тяжёлом режиме работы, соответствующем конструкционной скорости Vmax, максимальному напряжению на двигателе Uд max и минимальному коэффициенту ослабления возбуждения min. При этом режиме искажающее действие поперечной реакции якоря на распределение индукции под главными полюсами максимально. Снизить неравномерность этого распределения можно путём увеличения воздушного зазора, однако при этом для сохранения требуемого магнитного потока возрастает МДС обмотки главных полюсов. Более рациональное решение - это выполнить воздушный зазор, расходящимся от центра полюсного наконечника к его краю. Тем самым увеличивается магнитное сопротивление по мере приближения к краю полюсного наконечника.

Так как поперечная реакция якоря нарастает от середины полюса к его краям, то увеличение зазора, а следовательно, и магнитного сопротивления по мере приближения к краю полюса, будет ослаблять искажающее действие реакции якоря.

Из технологических соображений чаще используют эксцентричный зазор, при котором радиус расточки наконечников полюсов выбирают больше радиуса якоря.

Такой зазор характеризуется соотношением размеров зазора у края полюса кр и под его серединой 0.

Максимально допустимый коэффициент искажения поля

(102)

Подставляя численные значения, получаем:

По графику 2.6, находим значение коэффициента устойчивости поля Ку = 0,7.

Определяем МДС в воздушном зазоре

(103)

где Кv - коэффициент регулирования скорости тепловоза при полном использова-

ния мощности тепловоза;

(104)

Подставляя численные значения, получаем:

Тогда

Определяем эквивалентный воздушный зазор с учётом коэффициента воздушного зазора Кэ , учитывающего зубчатое строение якоря:

(105)

Подставляя численные значения, получаем:

Находим действительный эквивалентный воздушный зазор э, учитывая, что он связан с полученным расчётным значением э соотношением

э = Кээ, (106)

где Кэ - коэффициент воздушного зазора;

(107)

где

bz1 = t1 + bп , (108)

Подставляя численные значения, получаем:

bz1 = 28 -12,2 = 15,8 мм,

Подставив выражение (107) в (106), получим

(109)

Отсюда приходим к квадратному уравнению относительно э:

(110)

корни которого равны

(111)

Подставляя численные значения, получаем:

Определяем зазор под центром сердечника

(112)

Коэффициент Кэ определяем по графику 2.5 в функции кр / 0 , Кэ = 1,52.

Определяем зазор под краем сердечника полюса

(113)

Подставляя численные значения, получаем:

Площадь воздушного зазора

(114)

Подставляя численные значения, получаем:

Зубцовая зона. Расчёт выполняем по магнитной индукции, определяемой в расчётном сечении зубца, отстоящем от его основания на 1/3 высоты:

(115)

где bZ 1/3 - ширина зубца на высоте 1/3 от его основания, которая определяется

по формуле:

(116)

Подставляя численные значения, получаем:

Подставляя численные значения в (115), получаем:

Так как = 2 Тл > 1,8 Тл, то считается, что магнитный поток проходит как по зубцам, так и частично по пазам. Полученная в этом случае индукция является кажущейся, а действительное ее значение определяется с учетом ответвления магнитного потока в паз. Величина этого ответвления зависит от насыщения зубцового слоя и от соотношения размеров по ширине зубца и паза, что определяется коэффициентом формы зубца якоря:

(117)

Подставляя численные значения, получаем:

Тогда действительная индукция в зубце будет:

(118)

где 0 - магнитная постоянная, 0 = 1,25 Гн/см.

определяют по полученному ранее значению индукции по кривой намагничивания для выбранной марки электротехнической стали, которая представлена в табличной форме в приложении 4, , = 400 А/см.

Тогда

Находим магнитное напряжение в зубце

(119)

Подставляя численные значения, получаем:

Площадь сечения зубцового слоя

(120)

Подставляя численные значения, получаем:

Сердечник якоря. Для принятого ранее значения индукции в сердечнике якоря Ва по кривым намагничивания, приведенным в приложении 4, , находим напряжённость магнитного поля На.

Магнитное напряжение в сердечнике якоря

Fa = HaLa, (121)

где La - длина средней силовой линии в сердечнике якоря, определяется по

формуле:

(122)

Подставляя численные значения, получаем:

По приложению 4, , для стали 1312 находим На = 14 А/см. Тогда

Fa = 1419,6 = 274,4 А.

Сердечник главного полюса обычно изготавливают наборным из штампованных листов малоуглеродистой стали Ст2.

Для принятого ранее значения индукции в сердечнике полюса по кривым намагничивания (приложение 4 ) находим напряженность магнитного поля Нт = 70,5 А/см.

Магнитное напряжение в сердечнике полюса определяется по формуле:

Fт = Нтhт, (123)

где hт - предварительно принятая ранее высота полюса, 8,8 см.

Тогда подставляя численные значения, получаем:

Fт = 70,58,8 = 620,4 А.

Станина двигателя обычно выполняют литым из стали 25 Л.

Для принятого ранее значения индукции в станине Вст по кривым намагничивания (приложение 4 ) находим напряженность магнитного поля Нст = 39 А/см.

Магнитное напряжение в сердечнике полюса определим по следующей формуле:

Fст = НстLст, (124)

где Lст - длина средней силовой магнитной линии в станине, определяется

по формуле:

Lст = 0,65…0,75. (125)

Подставляя численные значения, получаем:

Lст = 0,744 = 30,8 см.

Тогда подставляя численные значения в (124), получаем:

Fст = 3930,8 = 1201,2 А.

Общая МДС магнитной цепи определяется по формуле:

Fо.дл. = F + Fz + Fa + Fт + Fст. (126)

Подставляя численные значения, получаем:

Fо.дл. = 1216+274,4+620,4+1201,2+7258 = 10600 А.

В правильно рассчитанном двигателе коэффициент насыщения в продолжительном режиме должен быть:

кн = Fо.дл. /F = 1,5…2,0. (127)

Подставляя численные значения, получаем:

кн = 10600/7258 = 1,5.

Расчет размагничивающего действия реакции якоря производим по методу А.Б.Иоффе.

Для компенсации размагничивающего действия реакции якоря соответствующая МДС определяется по формуле:

=крFря, (128)

где кр - коэффициент размагничивания, кр = 0,15;

Fря - реакция якоря, определяется по следующей формуле:

(129)

Подставляя численные значения, получаем:

Результаты расчета магнитной цепи для продолжительного режима целесообразно свести в таблицу 2.

Таблица 2 - Расчет магнитной цепи для продолжительного режима

Wв = Fвдл. /Iвдл. (130)

Подставляя численные значения, получаем:

Wв = 11884/550 = 22.

Поперечное сечение меди катушки определим по следующей формуле:

Sв = Iв.дл./jв, (131)

где jв - плотность тока в проводниках обмотки, принимаем 6 А/мм2.

Тогда подставляя численные значения, получаем:

Sв = 550/6 = 92 мм2.

Средняя величина реактивной ЭДС за цикл коммутации в продолжительном режиме определяется по формуле:

er.ср. = 2WcA?aа.дл.п10-6. (132)

Подставляя численные значения, получаем:

er.ср. = 2138944182,6810-6 = 1,65 В < 6 В.

Страницы: 1, 2, 3, 4