Проектування електродвигуна тепловоза потужністю 1000 кВт

Ширина наконечника полюса b _{д п} , мм визначається за формулою

       (9.36)

 мм

Перший повітряний зазор  під додатковим полюсом δ _П, мм визначається за формулою

,          (9.37)

де δ₀ – повітряний зазор під серединою головного полюса, мм.

 мм

Магнітна напруга першого  зазору  F_δ , А визначається за формулою

_,      (9.38)

де k _δ - коефіцієнт повітряного зазору.

 А

Коефіцієнт повітряного  зазору k _δ визначається за формулою

        (9.39)

Магнітний потік в  середині додаткового полюса Ф_m визначається за формулою

      (9.40)

де σ - коефіцієнт розсіювання потоку, σ =4.

Ширина осердя додаткового  полюса b_m , м визначається за формулою

,      (9.41)

де В_m - магнітна індукція в осерді для запобігання насичення осердя при перезавантаженнях машини, В_m = 0,6 Т.

     l_m - довжина осердя якоря, м.

 м

Магнітна напруга другого  зазору (між полюсом і станіною) F_δ-j , А визначається за формулою

         (9.42)

де δ_{j п} – товщина магнітної прокладки, δ_{j п} = 3 мм.

 А

Магніто рушійна сила, яка необхідна для компенсації  поперечного поля реакції якоря  в зоні комутації F_{Р Я} , А визначається за формулою

,       (9.43)

де AS_H – лінійне навантаження якоря;

     τ – полюсний  тиск.

 А

Магніто рушійна сила полюса F _П , А визначається за формулою:

      (9.44)

 А

Кількість витків котушки  додаткового полюса ω _П визначається за формулою:

          (9.45)

Переріз провідників q _П , мм² визначається за формулою

,          (9.46)

де j _П – щільність струму в провіднику, j _П =2,5 .

 мм

Опір котушки додаткового  полюса при нагріві до 100 ⁰С R _П , Ом визначається за формулою

,      (9.47)

     

Ом

де l _СР.ДЛ – середня довжина витка обмотки, м.

Середня довжина витка  обмотки l _СР.ДЛ , м визначається за формулою

     (9.48)

 м

Маса міді котушок  додаткових полюсів m _П , кг визначається за формулою

    (9.49)

               кг

Загальна довжина міді обмотки L _П , м визначається за формулою

      (9.50)

 м. [1].

     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10 Визначення коефіцієнта корисної  дії тягового двигуна 

           

К.К.Д. електродвигуна визначають за формулою:

 

    (10.1) 

  де - сумарні втрати в двигуні.

                                       P= Pмо+ Pсо+ Pдоб+ Pмех+ Pщ ,Вт (10.2)

 

               де Pмо-основні втрати в міді;

              Pсо- основні втрати в сталі;

               Pдоб- додаткові втрати при навантаженні;

                Pмех- механічні втрати;           

                 Pщ- втрати в перехідному контакті під щітками.

 

          Основні втрати в міді розраховують за формулою:  

 

                                          Pмо= ,Вт     (10.3)

 

 Основні втрати в сталі  розраховують за формулою:  

 

 

         Pсо =(2,7-3)( ,Вт   (10.4)

 

 

           де Gz та Gя- вага сталі зубцевого слою та осердя якоря, кг.

 

- питомі магнітні втрати на  гістерезис та віхрьові струми  в  зубцевому слої та оседі якоря,Вт/кг.

 

              Вага сталі зубцевого слою:

 

кг (10.5)

 

 

        де Z1 – ширина зубця по колу якоря:

 

Z1=t1-bn, (10.6)

 

( ширина паза.)

 

Z2- ширина зубця на рівні дна пазу:

 

 (10.7)

 

Вага сталі осердя якоря:

 

                             ,кг                          (10.8)

 

     де  - внутрішній діаметр заліза ;

            db- діаметр вентиляційних каналів;

 

nb-кількість вентиляційних каналів в залізі якорю.

 

Питомі магнітні втрати:

                                         

                                , (10.9)

 

                                                                         (10.10)

 

       де - частота перемагнічування :

 

,Гц (10.11)

 

        Bz1/3-Вz1/3 -магнітна індукція в зубцях та осерді якоря.

 

Додаткові втрати:

 

         , Вт (10.12)

 

  де кд- коефіцієнт додаткових втрат кд=0,3;0,22;0,23 відповідно номінальний, мінімальній, максимальний.

Механічні втрати :

 

,                                                             (10.13)

 

де - втрати від тертя щіток о колектор

 

, Вт (10.14)

 

де -загальна площа прилягання всіх щіток до колектору.

 

- питомий тиск на щітку  =0,4 кг/

              - коефіцієнт тертя щіток о колектор =0,27

- колова швидкість колектора,м/с.

 

Втрати на тертя в  підшипниках кочення приймаються  постійними при всіх режимах :

,Вт (10.15)

 

             Втрати в перехідному контакті під щітками:

 

, Вт                                              (10.16)

 

              Всі розрахунки зводимо до  таблиці 10.1

 

	n,хв./м	Pмо	Pсо	Pдоб	Pтщ	Pпод	Pщ	ηт.д.	ηз.п.	ηосн	P
362,7	360	4184,61	1728	380	1613	551,45	672	0,88	0,985	0,86	9130
512	570	10710	3113	994	2705	551,45	1076	0,92	0,985	0,9	19162
620	1060	20250	5906	1358	5054	551,45	1479	0,87	0,985	0,85	33121

Таблиця 10.1                                 

 

[1].

 

 

 

 

 

 

 

11 Розрахунок магнітної характеристики

 

Магнітною характеристикою машини називається залежність магнітного потоку Ф (чи пропорційній йому величині СФ) від намагнічуючої сили котушок головних полюсів (чи від пропорційного їй струму збудження .

Результати розрахунків  намагнічуючої сили для різних значень магнітного потоку на полюс (0,25; 0,5; 0,75; 1,15 Ф_Н) приведені в таблиці 10.1

 Графік СФ=f( ) приведений на рисунку

    

 

11.1 Магнітна характеристика (характеристика холостого ходу)

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 11.1 – Розрахунки намагнічуючої  сили

Дільниця	L, см	Ф=0,25ФН			Ф=0,5ФН			Ф=0,75ФН			Ф=ФН			Ф=1,15ФН
		0,035			0,07			0,105			0,14			0,161
		В, Тл	Н,	F, А	В, Тл	Н,	F, А	В, Тл	Н,	F, А	В, Тл	Н,	F, А	В, Тл	Н,	F, А
Повітряний зазор	0,42	0,25	2010	1540	0,51	4070	2734	0,76	6070	4074	1,01	8080	5305	1,16	9800	6458
Зубцовий шар якоря	4,2	0,53	2,4	9,7	1,04	4,9	19,6	1,58	1,7	71,4	2,11	163	684,6	2,42	556	2635
Спинка якоря	8,2	0,36	1,9	15,8	0,72	3,5	29,1	1,08	6,9	57,3	1,45	22	182	1,66	67	596
Осердя полюса	7,78	0,31	1,8	13,9	0,54	3,1	24	0,96	5,3	41	1,27	9,92	76,8	1,47	19,2	148,6
Ярмо остова	64,8	0,31	1,5	90,6	0,54	2,3	158,8	0,96	5	323,55	1,27	13	841	1,47	26,5	1894
				1535,7			2967,5			4567,2			7189,4			1097
				40,5			78,7			137			215,7			329,2
				80,8			176			273,5			430,5			657,1
СФ				0,245			0,474			0,696			0,808			1,06
				1378,2			3045,2			4704,2			7405,1			1830

 

 

 

 

          12 Розрахунок робочих характеристик

Е.Р.С. на за жимах двигуна  Е, В розраховується за формулою

                                                

,                                                    (12.1)

де  - напруга, яка підведена до двигуна, В;

             - падіння напруги в щітковому контакті, =2 В

                                                             

,                                            (12.2)

де  - опір обмотки якоря.

Опір обмотки якоря  , Ом  в нагрітому стані визначається з формулою

                                              

,                                         (12.3)

де L – розрахункова довжина одного провідника обмотки, м.

                                                                

                                                         (12.4)

                                                            

                                                         (12.5)

Швидкість обертання вала двигуна n, визначається за формулою

                                                            

                                                                (12.6)

Момент обертання М, Н визначається за формулою

                                                 

,                                                   (12.7)

де  - К.К.Д. двигуна, =0,9.

Швидкість локомотива V, визначається за формулою

                                                      

,                                            (12.8)

де  - діаметр бандажа колісної пари;

             - передаточне відношення редуктора двигуна.

Сила тяги , Н визначається за формулою

                                  

                 ,                                       (12.9)

де  - К.К.Д. редуктора двигуна, =0,985.

Результати розрахунків зведені  в таблицю 12.1

Таблицю 12.1- Розрахунок магнітної характеристики тягового двигуна

U, В	I, A	, A	СФ	, В	Е, В	n,	M, кГсм	V,	,	При-мітка
720 518,5 472,7	1917 3229,1 4438,7	336,3 538 739,8	0,76 0,99 1,03	12,2 19,5 29,9	805,8 491 343,8	1060 552 334	2286 4389 7253	47,4 24,7 15	16329 313552 51810	Β=1
720 518,5 472,7	1917 3229,1 4438,7	192,7 308,3 423,9	0,45 0,72 0,89	11,6 18,6 25,6	806,4 491,9 345,1	1792 883 479	1352 2744 5057	80,2 39,5 21,4	9658 19601 37930	β=0,57
720 518,5 472,7	1917 3229,1 4438,7	110,3   176,5 242,7	0,29 0,44 0,59	11,8 18,9 26	806,2 491,6 344,7	2123 1117 584	1141 2169 4148	95 50 26,1	8150 15494 29630	β=0,32