Проектування електродвигуна тепловоза потужністю 1000 кВт

                                   D_я<1,15 Ц.                                     (5.15)

 

504<540.

D_я=493 мм.

 

Правильність прийнятого значення D_я перевіряють по допустимому максимальному значенні колової швидкості якоря v_яmax, що досягається при максимальній (конструкційній) швидкості руху локомотива

 

                       

м/с                       (5.16)

 

де  .

 об/хв.

 

 м/с.

 

Далі визначають висоту (ширину) корпуса двигуна в мм.

 

                             

,      (5.17)

 

 мм.

 

Відстань від корпуса  двигуна до головки рейки (рисунок 2.1) визначається

 

                                        ,                              (5.18)

де х – різниця за висотою осі колісної пари і ТЕД, х = 20÷40 мм.

х=30 мм;

 мм.

 

Ця відстань повинна  бути неменше 120 мм.

Остаточно визначають частоту  обертання якоря в тривалому  режимі в об/хв.,

                        ,                (5.19)

 об/хв. [1].

 

6 Розрахунок приведеного об'єму тягового електродвигуна

 

Приведений  об'єм якоря в сантиметрах кубічних, см³,

 

                                

                                     (6.1)

де  - довжина осердя якоря, см;

- потужність тягового електродвигуна, кВт;

 - номінальна частота обертання якоря тягового двигуна, хв^-1;

 - коефіцієнт полюсного перекриття;

- лінійне навантаження якоря струмом, А/см;

- розрахункова магнітна індукція в повітряному зазорі, Тл.

 

Для    тепловозних    тягових    електродвигунів    =0,67÷0,72; =450÷550 А/см; =0,95÷1,05 Тл.

Довжина осердя якоря в сантиметрах, см,

                                                                                    (6.2)

 

Для тепловозних  двигунів 45,0÷48,0 см.

 

Полюсний поділ якоря в сантиметрах,см,

                                    .                                              (6.3)

де 2р- число головних полюсів, 2р=4

Зазор під центром полюса,мм,

                                                                     (6.4)

Зазор під краєм полюса

[1].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Розрахунок обмотки якоря і розмірів паза

 

Застосовуємо просту петльову двошарову обмотку якоря і число головних полюсів . В цьому випадку число паралельних гілок обмотки якоря 2а рівне числу головних полюсів 2р, тобто .

Для петлевої обмотки  струм паралельної гілки двигуна i_a ,А визначається за формулою

                                                                                             (7.1)

 А

Число провідників (напівсекцій) N якорної обмотки визначається за формулою

                                                        

                                            (7.2)

де A –лінійне навантаження, A =450 ;

    i_a –струм паралельної гілки двигуна, А.

За формулою (4.2) визначаємо число провідників якорної обмотки

 

Число пазів якоря  визначається по залежності , приймаємо .

Слід врахувати, що число  пар пазів на пару полюсів  повинно бути непарним числом , а

       (7.3)

де y_Z –крок обмотки в реальних пазах;

    E_n – пазове скорочення обмотки, E_n=0,5.

Число провідників в пазу N_Z розраховується за формулою

                                                            (7.4)

                                                  

Уточнюємо кількість  проводників якорної обмотки  при 

                                                            (7.5)

                                                   

Число колекторних пластин  К розраховується за формулою

                                                               (7.6)

                                                 

Колекторне ділення t_K , мм розраховується за формулою

                                                       (7.7)

 мм

Середня максимальна  напруга U_ср, В розраховується за формулою

                                                                                 (7.8)

 В

Число колекторних пластин U_K розраховується за формулою

                                                                                                    (7.9)

Об’єм струму в пазу А  визначається за формулою

                                           

      (7.10)

 

Для визначення перетину провідника обмотки якоря  слід задатися величиною фактора нагріву, котрий є добутком лінійного навантаження на густину струму в провіднику ( ). 

Для тепловозних тягових машин 

                          ( ) = (2500÷4000)                                        (7.11)

Звідки

                                        ,

Для тягових двигунів тепловозів = (5÷7) .

                          ( ) = 2629,2 .     

 

Площа перетину провідника обмотки якоря g_я ,мм² визначається за формулою

                                                           

,                                                        (7.12)

де  –допустима густина струму в провіднику, =7 .

 мм²

     За стандартом приймаємо g_я = 19,5 мм²

Розміщення провідників  в пазу якоря та їх ізоляція виконується, як показано на рисунку 7.1. Розміри міді провідників повинні бути підібрані таким чином, щоб відношення висоти паза до ширини (h_п/b_п) лежало в межах 4÷5. Якщо висота провідника виходить більше 10÷12 мм, то для зменшення додаткових витрат приймається два провідники, що вкладаються по висоті один над одним і з'єднуються з однією колекторною пластиною.

Використовуємо широко розповсюджену в сучасних двигунах ізоляцію класу нагрівостійкості Р, яка допускає максимальне перевищення температури обмотки якоря над температурою охолоджуючого повітря 140°С. В цьому випадку обмотка якоря виконується з проводу 1 (рисунок 7.1) марки ПЕТВСД з емалеволокнистою витковою ізоляцією 2 двосторонньої товщини 0,37÷0,50мм.

Корпусна ізоляція 3 (рисунок 7.1) є основною і товщина її залежить від напруги по відношенню до корпуса машини, тобто від максимальної напруги тягового генератора. Ця ізоляція виготовляється склослюдянитовою стрічкою ЛСФЧ товщиною 0,07÷0,10 мм. При напрузі відносно корпуса до 750 В намотується три шари ізоляції в напівперекриття і в цьому випадку повна двостороння товщина корпусної ізоляції буде

 

0,1·3·2·2 = 1,2мм.

Покривна ізоляція 4 (рисунок 7.1) служить для захисту основної корпусної ізоляції від механічних пошкоджень. Незалежно від значення напруги її виконують із склострічки товщиною 0,10 мм одним шаром в напівперекриття або товщиною 0,15 мм встик.

 

1-провідник; 2-виткова  ізоляція; 3-корпусна ізоляція; 4-покровна  ізоляція;

5-мінанітова прокладка; 6-клин.

 

Рисунок 7.1 - Розташування провідників та їх ізоляція в пазу якоря

 

При визначені  місця, яке займається ізоляцією  за висотою паза, враховується ще прокладка 5 із міканіту товщиною 0,5 мм, що вкладається на дно паза, між верхньою та нижньою котушками, а також між верхньою котушкою та клином 6. Крім того передбачається місце для встановлення клина 6 за висотою 6÷8 мм, але не менше 5 мм. Зазор на укладення за висотою паза приймається рівним 0,15÷0,20 мм, за шириною 0,20÷0,30мм.

Таким чином, знаючи розміри провідників якірної обмотки та їх кількість, з урахуванням електричної ізоляції один від одного та від осердя якоря, визначається висота h_п та ширина b_п паза.

Висота зубця  приймається рівною висоті паза, тобто h_z= h_п.

Глибина паза (оріентувально) h_Z , мм визначається за формулою:

                                                         (7.13)

де τ – полюсний тиск.

Полюсний тиск τ визначається за формулою:

                                                            (7.14)

Ширина паза b_П вибирається із співвідношення:

Більш точно розміри h_Z і b_П встановлюються при розташуванні в пазу провідників з ізоляцією.

За вертикальної укладки кількість провідників в горизонтальному ряді дорівнює , і ширина паза b_П, мм визначається за формулою:

                                  ,          (7.15)

де b_ІЗ – сума товщини ізоляції по ширині паза, мм;

    b_УКЛ – зазор на укладку, b_УКЛ= 0,3 мм.

Глибина паза h_Z , мм визначається за формулою

         (7.16)

де h_из – сума товщин ізоляції за висотою паза;

     h_кл – товщина клина, h_кл=6 мм.

Ширина зубця  якірного осердя в основі

                                         

                                               (7.17)

          

Ширина зубця на висоті від його основи

                                              

                                  (7.18)             

 

Рисунок 7.2 - Зубцевий шар якоря та його розміри

 

 

Зубцеві кроки в міліметрах, мм:

 а) по зовнішньому діаметру якоря

                                                      

                                                   (7.19)

мм

б) по дну паза

                                                 

                                          (7.20)

   

          

 

в) на 1/3 висоти паза від основи

                                                  

                                          (7.21)

 

Для остаточного  висновку про правильність обраних  розмірів провідника і паза якоря слід визначити магнітну індукцію п перетині зубця, взятому на 1/3 висоти зубця, відраховуючи від основи. Розрахунковий перетин зубців для проходження магнітного потоку в метрах квадратних, м².

Переріз зубців , що приходиться  на один полюс, Q визначається за формулою

                                 ,                                               (7.22)

де = 0,97 - коефіцієнт, що враховує ізоляцію листів пакету заліза якоря із  електротехнічних  сталей   марок Э11,  Э12, Э1300, Э1ЗООА;

     α_δ – коефіціент полюсного перекриття, α_δ =0,62.

 м .

Магнітний потік машини Ф_о, Вб визначається за формулою:

                                                  (7.23)