Расчет параметров тягового электродвигателя (стр. 2 из 8)
uа.max = 70 км/ч;
Dа – диаметр якоря двигателя, принимаем Dа = 0,56 м.
Подставляя это в выражение (16) и учитывая, что для машин постоянного тока Кв×Коб = 1, получаем:
(18)Подставляя численные значения, получаем:
Выразим от сюда ℓа = 0,44 м.
1.5 Определение главных размеров синхронного генератора
Расчетная электромагнитная мощность определяется по следующей формуле:
(19)где Ке – коэффициент зависящий от заданного cos jи от индуктивного
сопротивления рассеяния.
Подставляя выражение (19) в формулу (16) и учитывая, что wг.р = wг.max, получим:
(20)При расчете принимаем at = 0,72; Кв = 1,11; Коб = 0,972; Вdmax = 0,98 Тл; А = 600 А/см; cosj = 1,06.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Принимаем, что диаметр якоря генератора равен: 1,2 м, тогда выразив из (20) получаем, что длина якоря равна: 0,53 м.
1.6 Определение параметров зубчатой передачи
На современных тепловозах в основном применяется индивидуальный привод колесных пар, при котором каждая движущая ось через зубчатый редуктор связана со своим отдельным ТЭД.
Так как конструкционная скорость тепловоза равна 115 км/ч, то принимаем опорно-рамную подвеску ТЭД.
Передаточное отношение зубчатой передачи определим по формуле:
(21)где w - частота вращения оси колесной пары.
Подставляя численные значения, получаем:
Полученное передаточное отношение проверяем на возможность размещения зубчатой передачи.
Максимально возможное по условиям размещения передаточное отношение определяется по формуле:
(22)Минимальное число зубьев малой шестерни определяется по формуле:
(23)где dz.min – минимальный диаметр делительной окружности шестерни;
m – модуль зубчатой передачи.
Крутящий момент определяется по формуле:
(24)где wд.дл – частота вращения двигателя в длительном режиме, определяется
по следующей формуле:
Тогда подставляя численные значения, получаем:
По значению крутящего момента определяем: dz.min = 160 мм и m = 10.
Тогда подставляя численные значения в (23), получаем:
Максимально возможный диаметр делительной окружности зубчатого колеса определяется по формуле:
Dz.max = D – 2(b – b1), (25)
где b – расстояние между нижней точкой поверхности кожуха зубчатой
передачи и головки рельса, принимаем 150 мм;
b1 – минимальное расстояние между делительной окружностью зубчатого
колеса и нижней поверхностью кожуха, принимаем 17 мм.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Dz.max = 1,25 – 2(0,15 – 0,017) = 0,915 м.
Максимально возможное число зубьев большого колеса определяется по следующей формуле:
(26)Подставляя численные значения, получаем:
Тогда подставляя численные данные в (22), получаем, что:
Так как m <mmax, то окончательно принимаем передаточное отношение зубчатой передачи m = 5,75, а Z = 100 и z = 17.
Централь передачи определяется по следующей формуле:
(27)Подставляя численные значения, получаем:
1.7 Определение габаритных размеров
Длина тягового электродвигателя ограничивается расстоянием между внутренними гранями колесных пар, которое для железных дорог равно 1,44 м. Однако здесь же необходимо разместить зубчатую передачу, предусмотреть необходимые технологические зазоры.
Ширина (диаметр) остова ТЭД связана с диаметром якоря соотношением:
BD = KD×Da, (28)
где КD – коэффициент пропорциональности, принимаем 1,5.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
BD = 1,5×0,56 = 0,84 м.
Максимально возможная ширина (диаметр) остова ограничивается величиной централи передачи и необходимостью размещения полого вала колесной пары, т.е.:
(29)где d0 – диаметр полого вала, принимаем 315 мм.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Высота остова обычно равна ширине и не должна быть больше:
HD max = D – 2(a’ - D), (30)
где а’ – расстояние от нижней части станины двигателя до головки рельс,
принимаем 155 мм;
D - превышение оси вала электродвигателя над осью колесной пары,
принимаем 30 мм.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
HD max = 1250 – 2(155 – 30) = 1000 мм.
Максимально возможный диаметр якоря определяется по следующей формуле:
(31)Подставляя численные значения, получаем:
Наружный диаметр станины (статора) генератора определяется по формуле:
Dст = Кст×Dа, (32)
где Кст – коэффициент пропорциональности, принимаем 1,45.
Подставляя численные значения, получаем:
Dст = 1,45×1,2 = 1,74 м.
2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ТЭД
2.1 Выбор типа обмотки
Тип обмотки якоря определяется в основном величиной тока в параллельной ветви:
ia = Iд.дл/(2а) <=250 A. (33)
где Iд.дл – ток тягового двигателя в продолжительном режиме, 550 А;
а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря.
Для лучшей коммутационной стойкости ТЭД принимаем петлевую обмотку, тогда а = р = 2.
Тогда подставляя численные данные в (33), получаем:
ia = 550/(2×2) = 138 А < 250 A.
Число проводников обмотки определим по формуле:
Na = p×A×Da/ia, (34)
где А – линейная нагрузка якоря в продолжительном режиме, 375 А/см;
Da – диаметр якоря, 53 см.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Nа = 3,14×374×56/138 = 477.
Окончательно количество проводников уточним после определения числа пазов и активных проводников в пазу.
2.2 Расчет числа пазов, параметров обмотки якоря
Определяем, в зависимости от диаметра якоря, число пазов: Zп = 62.
Зубцовое деление определим по формуле:
t1 = p×Da/Zп . (35)
Подставляя численные значения, получаем:
t1 = 3,14×0,56/62 = 28 мм.
Число активных проводников в пазу определим по следующей формуле:
NZ = Na/Zп. (36)
Подставляя численные данные, получаем:
NZ = 477/62 = 7,7.
Число активных проводников в пазу округляем до четного числа: 8.
Число коллекторных пластин на паз определим по формуле:
uк = NZ/2. (37)
Тогда подставляя численные значения, получаем:
uк = 8/2 = 4.
При выборе числа пазов по условиям нагревания обмотки необходимо, чтобы объем тока в пазу:
ia×NZ <=1500…1800 A. (38)
Подставляя численные значения, получаем:
ia×NZ = 138×8 = 1014 А <1500…1800 А.
В соответствии с принятыми решениями уточненное число проводников обмотки и линейной нагрузки будут:
Na = NZ×Zп (39)
(40)Тогда подставляя численные значения, получаем:
Na = 8×82 = 496.
Так как полученное значение А практически не отличается (3,6%) от принятого при определении основных размеров ТЭД, то продолжаем дальнейший расчет.
Число коллекторных пластин определим по формуле:
(41)где wс – число витков в секции, равно 1;
ZЭ – число элементарных пазов.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Проверим величину среднего межламельного напряжения:
(42)Подставляя численные данные, получаем:
