Расчет параметров тягового электродвигателя

Длину сердечника добавочного полюса принимаем равной длине сердечника якоря, ?а = ?т.д. = 44 см.

Коммутирующая ЭДС как ЭДС вращения определяется по формуле:

ек = 2WcВк?aа.дл.10-2, (133)

где Вк - индукция в зоне коммутации.

Исходя из условия, что ек = еr.ср., определяем Вк:

(134)

Подставляя численные значения, получаем:

Магнитный поток в зоне коммутации определим по формуле:

Фк = Вк?аbд10-4, (135)

где bд - расчетная дуга наконечника добавочного полюса, определяется

по формуле:

bд = bд + 2…3д, (136)

bд - ширина наконечника добавочного полюса, принимаем

bд = 1,1…1,5t1 = 1,32,8 = 3,64 см.

д - воздушный зазор под добавочным полюсом со стороны якоря,

д = о +1…3 мм = 7 + 2 = 9 мм.

Подставляя численные значения в (136), получаем:

bд = 3,64 + 2,59 = 5,89 см.

Тогда магнитный поток в зоне коммутации будет:

Фк = 0,104445,8910-4 = 0,0027 Вб.

Магнитный поток в сердечнике полюса определим по формуле:

Фтд = Фк + Фд, (137)

где Фд - магнитный поток рассеяния добавочного полюса.

Коммутирующий магнитный поток Фк значительно меньше магнитного потока в сердечнике полюса

Фтд = дФк, (138)

где д - коэффициент рассеяния добавочного полюса, принимаем д = 3.

Подставляя численные значения, получаем:

Фтд = 30,027 = 0,081 Вб.

Тогда из выражения (137) выразим магнитный поток рассеяния добавочного полюса Фд:

Фд = Фтд - Фк = 0,081 - 0,027 = 0,054 Вб.

Индукцию в сердечнике полюса при номинальном токе продолжительного режима принимаем Втд = 0,6 Тл.

Ширина сердечника добавочного полюса будет:

(139)

Подставляя численные значения, получаем:

Для снижения вероятности возникновения кругового огня на коллекторе при резких бросках тока у добавочных полюсов предусматривают второй воздушный зазор со стороны, выполненный с помощью немагнитных прокладок. Величина этого зазора принимаем д' = 0,3…0,5д = 0,49 = 3,6 мм.

МДС на один полюс определим по следующей формуле:

(140)

Тогда подставляя численные значения, получаем:

Число витков катушки добавочного полюса определим по формуле:

(141)

Подставляя численные значения, получаем:

Степень компенсации поля реакции якоря будет:

(142)

Подставляя численные значения, получаем:

Площадь сечения проводника катушки добавочного полюса определим по следующей формуле:

(143)

где jд - допустимая плотность тока, принимаем jд = 5 А/мм2.

Подставляя численные значения, получаем:

2.7 Определение коэффициента полезного действия при

длительном режиме

Коэффициент полезного действия тягового двигателя в длительном режиме определяется по следующей формуле:

(144)

где Рд - сумма потерь в двигателе.

Потери в меди обмоток якоря, главных и добавочных полюсов определяют при температуре обмоток tг=115С по следующей формуле:

(145)

где rat, rгпt, rдпt - соответственно сопротивления обмоток якоря, главных и

добавочных полюсов при tг=115С, которые рассчитываются

по следующей формуле:

(146)

где rit - сопротивление i-той обмотки при температуре tг=115С;

rix - сопротивление i-той обмотки при температуре tг= 20С, берем по

двигателю-аналогу rаt = 0,013 Ом, rгпt = 0,0105 Ом, rдпt = 0,00821 Ом;

о - температурный коэффициент меди при 0С, принимаем о = 1/235.

Подставляя численные значения, получаем:

Основные потери в стали, состоят из потерь на гистерезис и вихревые токи, которые определяются по следующей формуле:

(147)

где кх - коэффициент потерь в стали, зависящий от ее марки, принимаем 2,3;

pZ, pa - соответственно удельные потери в зубцах и сердечнике якоря,

определяются по следующим формулам:

(148)

(149)

mZ, mа - соответственно масса стали зубцов и сердечника якоря, определяются

по следующим формулам:

(150)

(151)

где с - плотность стали, принимаем = 7,85 г/см3;

bZ Ѕ - ширина зубца на высоте Ѕ от основания, определяется по формуле:

Добавочные потери при нагрузке включают в себя: потери в меди и потери в стали, вызванные искажением магнитного поля реакцией якоря.

Добавочные потери при нагрузке определим по следующей формуле:

Рдоб = кдобРст, (152)

где кдоб - коэффициент добавочных потерь, принимаем по таблице 3.1 в

зависимости от тока двигателя по отношению к номинальному

значению. Так как Iд /Iд.дл = 1, то кдоб = 0,3.

Подставляя численные значения, получаем:

Рдоб = 0,3641 = 192,3 Вт.

Рщ = UIд,

где Uщ - падение напряжения в переходных контактах щеток, принимаем в

зависимости от марки щеток. Для щетки ЭГ74АФ: Uщ = 2,3 В.

Подставляя численные значения, получаем:

Рщ = 2,3550 = 1265 Вт.

Механические потери:

1)потери в подшипниках и на трение якоря о воздух определяется по следующей формуле:

(153)

2)потери на трение щеток с коллектором определяется по формуле:

Рк = 100SщFщfтрк2рщ, (154)

где Sщ - общая площадь прилегания щеток к коллектору;

Fщ - удельное давление на щетки, принимаем Fщ = 0,035 МПа;

fтр - коэффициент трения щеток по коллектору, принимаем fтр = 0,15;

к - окружная скорость коллектора.

Подставляя численные значения, получаем:

Рк = 10018,30,0351060,15534 = 2037 Вт.

Сумма потерь в двигателе будет:

Рд = Рм + Рст + Рдоб + Рщ + Ртр + Рк. (155)

Подставляя численные значения, получаем:

Рд = 12917+641+192,3+1265+0,63+2037 = 17053 Вт.

Тогда коэффициент полезного действия тягового двигателя будет:

3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ,

Внешняя характеристика генератора Uг = f(Iг) имеет вид гиперболы и строиться по трем точкам с координатами:

Iг.min, Uг.max; Iг.дл, Uг.дл; Iг.max, Uг.min.

Справа и сверху она ограничивается отрезками, соответствующими ограничениями по максимальному току и напряжению генератора.

Выполнение расчета магнитной цепи позволило определить значение МДС, необходимой для создания магнитного потока продолжительного режима.

Задаваясь и другими значениями магнитного потока (0,4Фд.дл; 0,6Фд.дл; 0,8Фд.дл; 1,15Фд.дл), определим МДС главных полюсов Fоi , необходимые для проведения указанных потоков по магнитной цепи двигателя.

Расчет сводим в таблицу 3

Построим в абсолютных единицах по нескольким точкам скоростную и моментную характеристики, как для полного поля, так и для ослабленного поля:

Вначале при постоянном напряжении на зажимах ТЭД, а затем - при напряжении, изменяющемся в соответствии с внешней характеристикой генератора.

Расчет производим по методике, указанной в и данные расчета сведем в таблицу 4.

3.4 Разгонные характеристики ТЭД

Для построения разгонных характеристик рассчитаем скорости переходов с ПП на ОП1, с ОП1 на ОП2. А также значение токов и напряжений при переходе.

Скорость на ободе колеса определяется по формуле:

(156)

1 = 0,71длКг1,5. (157)

Подставляя численные значения, получаем:

1 = 0,71301,41,5 = 35 км/ч.

(158)

Подставляя численные значения, получаем:

Значения токов и напряжений при полном и ослабленном полем определим по следующим эмпирическим формулам:

- полное поле

и (159)

- ослабленное поле 1

и (160)

- ослабленное поле 2

(161)

где - текущая скорость, при расчете разгонных характеристик она задается

в интервале от 0 до к

Тяговую характеристику тепловоза строим по данным таблицы 4. Для выбранных режимов ТЭД (ПП, ОП1, ОП2) берем из таблицы соответствующие определенным токам значения силы тяги, умножаем на число ТЭД, и скорости и отлаживаем их в координатах , Fк.

В результате для каждого из режимов работы получаем свою кривую Fк = ().

Тяговая характеристика ограничивается справа максимальной скоростью, а сверху - силой тяги по сцеплению. Кривая силы тяги по сцеплению строится в соответствии с формулой:

(162)

(163)

Задаваясь различными значениями , находим по формуле (163) - к и затем по формуле (162) - Fк.сц.

На тяговой характеристики наносим ограничения силы тяги по длительному току и максимальному току.

Построим также характеристику мощности тепловоза для каждого из режимов работы по формуле:

(164)

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА

Технико-экономические показатели позволяют делать укрепленную оценку расхода активных материалов на электрическую машину данного типа.

Масса тягового электродвигателя и синхронного генератора определяется по следующей формуле:

(165)

где Кm - коэффициент пропорциональности, принимаем для ТЭД Кm = 10,

для СГ Кm = 7.

Подставляя численные данные, получаем

(166)

(167)

Страницы: 1, 2, 3, 4