Проектування електродвигуна тепловоза потужністю 1000 кВт

де  - напруга тягового двигуна в тривалому режимі (визначається відповідно до схеми з'єднання двигунів з тяговим генератором), В;

=Е - електрорушійна сила (ЕРС) машини в тривалому режимі, В;

 - частота обертання якоря в тривалому режимі, об/хв.

 

 Вб

Магнітна  індукція в перетині зубця на 1/3 висоти пази в теслах, Т,

                                                              (7.24)

.

Вона не повинна перевищувати 2,3 Т.

Опір обмотки якоря, яка нагріта до температури 20 ⁰С визначається за формулою

                                                   

                                              (7.25)

де  – довжини провідника, м ( ), =129,4 ;

     - питомий опір міді при +20 ⁰С, ;

g_я - площа перетину провідника обмотки якоря ,мм²

.

Опір обмотки якоря при +100 ⁰С

                                                   

                                              (7.26)

. [1].

8 Вибір числа і розмірів щіток і визначення робочої довжини колектора

Число щіткотримачів  приймається рівним числу головних полюсів ( ) .

Площа торкання щітки  одного щіткотримача до колектора Q_щ , см² визначається за формулою:

 

,                                                                (8.1)

              де – щільність струму під щіткою, =12 .

Ширина щітки b_щ, мм визначається за формулою:

,                                                             (8.2)

    де γ – щіточне перекриття , γ=2,5.

 мм.

Загальна довжина щіток  одного щіткотримача L_щ , см визначається за формулою:

                                                          (8.3)

Кількість щіток  в одному щіткотримачі вибирають в межах n_щ = 2÷4

 см.

Повна довжина колектора L_k , см визначається за формулою:

                                                     (8.4)

 мм

Остаточно

                                            

, см²;                                      (8.5)

 см². [1].

9 Розрахунок магнітного кола двигуна

Магнітне коло тягового двигуна складається із п'яти ділянок, з'єднаних послідовно: осердя (ярма) якоря, зубцевого шару якоря, повітряних зазорів, осердя головних полюсів і ярма (спинки) остова. На рисунку 9.1 наведений ескіз магнітного кола чотириполюсного двигуна з восьмигранним остовом.

 

Рисунок 9.1 - Ескіз магнітного кола тягового електродвигуна

Активна висота перетину осердя якоря h_а, м визначається за формулою:

 

,                                                      (9.1)

де В_я – магнітна індукція в осерді якоря, В_я=1,5 Т;

     k_C – коефіцієнт заповнення осердя сталлю, k_C=0,97.

 м

З урахуванням вентиляційних  каналів висота сердечника визначається за формулою:

, м                                               (9.2)

де d_к – діаметр каналів, d_к=0,02 м;

     n_к – кількість рядів каналів, n_к=2.

 м

Внутрішній діаметр  осердя якоря D_в , м визначається за формулою:

                                                 (9.3)

 м

 

Ширина осердя полюса b_m, м визначається за формулою:

                                                               ,                                                (9.4)

          де  σ – коефіцієнт розсіювання магнітного потоку головних полюсів, σ = 1,1.

 B_m – індукція в осерді полюса, B_m =1,4 Т.

                    - коефіцієнт заповнення осердя полюса сталлю, = 0,97.

Осьову довжину осердя полюса вибираємо рівну активній довжині якоря ( = )

                      – довжина осердя, l_m=420 мм;

         

 м

Висота осердя головного полюса h_m , м визначається за формулою:

      (9.5)

Еквівалентний зазор  δ_д, мм визначається за формулою:

       (9.6)

 мм

Зазор під серединою  полюса δ_КР , мм

       (9.7)

 мм

Діаметр внутрішньої  розточки остова під головні полюси D_C, м визначається за формулою:

     (9.8)

 мм

Переріз остова Q_C, м² визначається за формулою:

,      (9.9)

де σ – коефіцієнт розсіювання магнітного потоку;

     В_С – магнітна індукція в остові, В_С=1,4 Т.

 м

Товщина остова h_C, м визначається за формулою:

,       (9.10)

де  – довжина розрахункового перерізу остова, м.

Довжина розрахункового перерізу остова , м розраховується за формулою

         (9.11)

 м

 м

Ширина граненого остова В, м визначається за формулою:

       (9.12)

 м

Площа повітряного зазора під полюсом S_δ , м² визначається за формулою:

                                                    (9.13)

        

м

Розрахункова довжина  повітряного зазора L_δ, м визначається за формулою:

,      (9.14)

де k_δ – коефіціент, який враховує зубчасту будову осердя якоря.

Коефіцієнт повітряного зазору, який враховує зубчасту будову якоря k_δ визначається за формулою

,      (9.15)

де

       (9.16)

          (9.17)

 мм

Індукція в зазорі B_δ, Т визначається за формулою

          (9.18)

 Тл

Напруженість магнітного поля Н_δ, визначається за формулою

,          (9.19)

де μ₀ – магнітна стала, μ₀=1,25 .

 

Падіння магніторухомої сили в зазорі F_δ, А визначається за формулою

       (9.20)

 А

                                                                                                                    Таблиця 9.1

Найменування	Довжина L, см	Переріз Q, см2	Індукція В, Тл	Напруженість Н,	Магнітна напруга F, А
Зубців шар якоря	6,69	100	1,1	800	535,2
Спинка якоря	4,234	51,90	1,522	2900	1218
Осердя полюса	4,2	75,8	1,5	2270	953,4
Ярмо остова	7,74	158	1,4	2010	1556
Повітряний зазор	0,62	40,18	0,92	4800	2976

 

Повна намагнічуюча сила якоря F_βЯ, А визначається за формулою

      (9.21)

 А

Розмагнічуючи сила реакції  якоря F_p , А визначається за формулою

,       (9.22)

 А

Намагнічуюча сила котушки головного полюса F_В , А визначається за формулою

     (9.23)

 А

Число витків котушки ω_ГП визначається за формулою:

                                             

,   (8.16)     

де 1,02 – коефіцієнт запасу на виробничі  неточності.

Поперечний переріз  міді котушки q_B , мм² визначається за формулою

,       (9.24)

де j_ГП – щільність струму, при ізоляції класу В j_ГП = 2,5 .

 мм

Опір котушки головного  полюса, яка нагріта до температури 100 ⁰С R_ГП визначається за формулою

,        (9.25)

де l _ср – середня довжини витка, м;

     - питомий опір міді при 100 ⁰С, .

Орієнтовно середня  довжина витка l _ср , м визначається за формулою

          (9.26)

 м

 Ом

Маса міді котушек  головних полюсів m_ГП , кг визначається за формулою

,      (9.27)

де 8,9 – щільність міді, .

 кг

Загальна довжина міді обмотки збудження L₀ , м визначається за формулою

      (9.28)

 м

 

Ширина зони комутації b_К визначається за формулою

,     (9.29)

де γ – число  колекторних пластин, які перекриті  щітками;

     U_K – число колекторних пластин на паз;

     а – число  паралельних гілок обмоток якоря;

     р – число  пар полюсів машини;

     Е_К – укорочення обмотки в колекторних діленнях;

     t_K^/ - колекторне ділення, яке перераховане на окружність якоря.

Укорочення обмотки  в колекторних діленнях Е_К визначається за формулою

,         (9.30)

де  – кількість колекторних пластин машини;

     y_Z – крок обмотки в реальних пазах.

Колекторне ділення, яке  перераховане на окружність якоря t_K^/ визначається за формулою

       (9.31)

Реактивна ЕРС комутуючої сили е _р визначається за формулою

,       (9.32)

            

В

де ω_С – кількість витків в секції, ω_С =1;

     l _Я – довжина шихтованої частини якоря, м;

     V_Я – колова швидкість якоря, ;

    AS_H – лінійне навантаження, ;

     λ – питома  магнітна провідність витка секції, λ=4.

Магнітна індукція в  зоні комутації В_К , Тс визначається за формулою

      (9.33)

 Тс

Корисний (комутуючий) потік  додаткового полюса Ф_К , Вб визначається за формулою:

,        (9.34)

де b _δ – розрахункова довжина наконечника додаткового полюса, мм.

     

Вб

Розрахункова довжина наконечника  додаткового полюса b _δ-д , мм визначається за формулою

,       (9.35)

де b _П – ширина наконечника полюса, мм;

     δ  _П – перший повітряний зазор під додатковим полюсом, мм.

        

мм