Основные параметры тяговых двигателей (стр. 1 из 4)

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Иркутский государственный университет путей сообщения

Кафедра: Электроподвижной состав

Дисциплина: САПР локомотивов

Лабораторная работа № 1

Основные параметры тяговых двигателей

Выполнил

Студент

Группы ЭПС-09-2-1

И-09-ЭПС-554К

Спиридонов М.В.

Проверил

ассистент

Чупраков Е.В

г. Иркутск 2011 г.

Оглавление

1. Принцип действия тягового двигателя

2. Описание назначения тягового двигателя и выражение вращающего момента электродвигателя

3. Конструкция тягового двигателя

4. Электрическая схема двигателя последовательного возбуждения с ее описанием и кривая намагничивания тягового двигателя Ф(Iя)

5. Основные технические данные двигателей ТЛ-2К1 и НБ-418К6 и их сравнительный анализ

5.1. Основные технические данные тягового электродвигателя пульсирующего тока НБ-418К6

5.2. Основные технические данные тягового электродвигателя ТЛ-2К1

5.3. Сравнительный анализ двигателей ТЛ-2К1 и НБ-418К6

6. Список литературы

1. Принцип действия тягового двигателя

Электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, называются электродвигателями. Подведем к рассмотренному ранее простейшему генератору питание от постороннего источника электрической энергии (рис. 1).

Рис. 1. Схема простейшего электродвигателя

При положении рамки, показанном на этом рисунке, ток проходит по стороне А и по стороне Б. Известно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, направление которой определяется по правилу левой руки: если держать ладонь левой руки так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а вытянутые четыре пальца были обращены по направлению тока в проводнике, то отогнутый большой палец укажет направление действия этой силы. Применив правило левой руки для рассматриваемого случая, определим, что на сторону рамки В действует сила F1 направленная вверх, а на сторону рамки А—сила F2 направленная вниз. Силы F1 и F2, действующие на рамку, называются парой сил. Под действием вращающего момента, создаваемого этой парой сил, рамка поворачивается против часовой стрелки.

Дойдя до вертикального положения, рамка по инерции повернется дальше. Теперь щетка Щ1 касается уже коллекторной пластины К2, а щетка Щ2 — коллекторной пластины К1. Благодаря этому направление тока в рамке изменяется и образуется пара сил, под действием которой рамка продолжает поворачиваться против часовой стрелки. Таким образом, рамка, получая электрическую энергию, будет непрерывно вращаться. Рамка может приводить в движение любой механизм, т. е. в данном случае работает в качестве электродвигателя.

Следовательно, машина постоянного тока обладает свойством обратимости и может работать как в качестве генератора, так и в качестве электродвигателя. Поэтому генераторы и электродвигатели имеют в принципе одинаковую конструкцию. Основными частями электрического двигателя постоянного тока являются якорь с обмоткой и коллектором и магнитная система, состоящая из остова двигателя и полюсов с катушками обмоток возбуждения. Подвод электрического тока к коллектору двигателя осуществляется электрографитными щетками, установленными в щеткодержателях. Если требуется изменить направление вращения якоря, то необходимо пересоединить обмотки электродвигателя так, чтобы ток изменил свое направление в обмотке якоря или в обмотке возбуждения. При одновременном изменении направления тока в обмотках якоря и возбуждения направление вращения не изменится. В этом легко убедиться, использовав правило левой руки.

В электродвигателе при его работе возникает ряд явлений, подобных процессам, происходящим в генераторе. Ведь витки обмотки якоря пересекают магнитный поток полюсов электродвигателя, и в соответствии с законом электромагнитной индукции в них возникает электродвижущая сила.

Индуктируемую в якоре двигателя э. д. с. иногда называют противоэлектродвижущей силой потому, что она направлена навстречу подводимому к двигателю напряжению.

Величина э. д. с. Е двигателя прямо пропорциональна магнитному потоку Ф, частоте вращения якоря n и определяется по такой же формуле, что и величина э. д. с. генератора: Е=СФn, где С — постоянный коэффициент, который учитывает число пар полюсов, число витков якоря и другие постоянные для данного электродвигателя величины.

Подводимое к электродвигателю напряжение стремится создать ток в обмотке якоря. Индуктируемая э. д. с. препятствует этому. Ток в обмотке якоря работающего электродвигателя будет определяться не подводимым напряжением, а разностью между напряжением и наведенной в обмотке якоря э. д. с.

Разделив эту разность на сопротивление цепи якоря Rя, мы получим ток Iя, проходящий по обмотке якоря

При увеличении механической нагрузки на валу электродвигателя частота вращения его якоря замедляется, индуктируемая э. д. с. уменьшается, увеличивается разность между подводимым напряжением и э. д. с. и, следовательно, ток якоря возрастает.

При уменьшении механической нагрузки картина будет обратной. Таким образом, ток якоря зависит как от подводимого напряжения, так и от механической нагрузки электродвигателя. Вот почему, например, при движении тепловоза на подъеме, когда уменьшаются скорость движения и частота вращения якорей тяговых электродвигателей, ток в двигателях увеличивается, а при увеличении скорости движения — уменьшается.

2. Описание назначения тягового двигателя и выражение вращающего момента электродвигателя

Тяговый электродвигатель пульсирующего тока (в дальнейшем именуемый как тяговый двигатель) предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую, передаваемую с вала двигателя на колесную пару электровоза. Индивидуальный привод каждой колесной пары электровоза имеет двустороннюю косозубую передачу. Малые шестерни смонтированы на концах вала двигателя, а большие — на оси колесной пары. Передаточное отношение равно 88:21, торцовый модуль -- 11.

Механическая работа электродвигателей характеризуется вращающим моментом и частотой вращения его якоря. Силы, создающие вращающий момент электродвигателя, возникают в результате взаимодействия тока якоря и магнитного потока полюсов. Поэтому вращающий момент электродвигателя будет пропорционален величинам тока Iя якоря и магнитного потока Ф

где К — постоянный для данного электродвигателя коэффициент, зависящий от диаметра якоря, числа проводников обмотки и других конструктивных особенностей двигателя. Вращающий момент электродвигателя не есть величина заданная, постоянная, а зависит от механической нагрузки, или, как говорят, момента сопротивления, который преодолевает вал электродвигателя при вращении. Чем больше момент сопротивления, тем больше вращающий момент электродвигателя, так как только в этом случае электродвигатель сможет работать, преодолевая сопротивление. Из формулы для определения э.д.с. двигателя можно получить зависимость для вычисления частоты вращения якоря, подставив в нее значение э. д. с. Е = U — InRя

Следовательно, частота вращения якоря электродвигателя пропорциональна подводимому напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку, а также уменьшается с увеличением внутренних потерь напряжения IzRя в цепи якоря.

Чем больше напряжение, подводимое к двигателю, тем больше ток в обмотке якоря и вращающий момент. Якорь, преодолевая момент сопротивления внешней нагрузки, начинает вращаться быстрее. С увеличением же магнитного потока при прочих равных условиях увеличивается э.д.с., индуктируемая в обмотке якоря. При этом уменьшается ток в якоре, а значит, снижается вращающий момент и частота его вращения.

тяговый двигатель конструкция

3. Конструкция тягового двигателя

Рисунки продольного и поперечного разрезов тягового электродвигателя постоянного тока (рисунок 1.1. и рисунок 1.2. с обозначением на них основных узлов: остова, якоря, главного и добавочно полюсов, коллектора, щеткодержателя и др. элементов.)

Конструкция тягового электродвигателя спроектирована для работы на пульсирующем токе от выпрямительной установки с включением последовательно в цепь каждого тягового двигателя индуктивного сглаживающего реактора. Двигатель представляет собой шестиполюсную электрическую машину с последовательным возбуждением и независимой системой охлаждения. Охлаждающий воздух подается в тяговый двигатель через патрубок со стороны коллектора и выбрасывается через патрубок, расположенный со стороны, противоположной коллектору. Тяговый двигатель состоит из остова, траверсы, якоря, подшипниковых щитов, моторно-осевых подшипников. На тяговом двигателе укреплены кожуха зубчатой передачи. (Рисунок 1.1)

Рисунок 1.1 Продольный разрез тягового двигателя

1- щит подшипниковый;

2–поворотная траверса щеткодержателей;

3–остов;

4 – якорь;

5 – щит подшипниковый.

Остов тягового двигателя стальной, цилиндрической формы, является одновременно магнитопроводом. На нем укреплены шесть главных и шесть добавочных полюсов, поворотная траверса с шестью щеткодержателями, поворотный механизм траверсы, три обоймы с двумя накладками и фиксатором и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь тягового двигателя. В пазах наконечников главных полюсов размещена компенсационная обмотка. С наружной стороны остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив для подвески двигателя, предохранительные приливы, прилив для коробки выводов. На остове расположены рымы для транспортировки двигателя и кантования остова при монтаже и демонтаже. С коллекторной стороны имеются два люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора, и один вентиляционный люк для входа воздуха. Схема электрических соединений полюсных катушек в остове приведена на рисунке 1.2.