Расчет параметров тягового электродвигателя

СОДЕРЖАНИЕ

1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОЗА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.1 Выбор расчетных сил тяги и скорости тепловоза

1.2 Выбор типа электрической передачи и схемы соединения ТЭД

1.3 Определение основных расчетных параметров электрических машин

1.4 Определение основных размеров ТЭД

1.5 Определение главных размеров синхронного генератора

1.6 Определение параметров зубчатой передачи

1.7 Определение габаритных размеров

2 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ТЭД

2.1 Выбор типа обмотки

2.2 Расчет числа пазов, параметров обмотки якоря

2.3 Расчет коллекторно-щеточного узла

2.4 Разборка эскиза магнитной цепи

2.5 Расчет магнитных напряжений участков магнитной цепи

2.6 Расчет главных полюсов, коммутации и добавочных полюсов

2.7 Определение к.п.д. при длительном режиме работы

3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЭД, СГ И ТЕПЛОВОЗА

3.1 Внешняя характеристика генератора

3.2 Характеристика намагничивания

3.3 Электромеханические характеристики ТЭД

3.4 Разгонные характеристики ТЭД

3.5. Тяговая характеристика тепловоза

4 РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЭД И СГ

ЛИТЕРАТУРА

1 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОЗА И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

1.1 Выбор расчетных сил тяги и скорости тепловоза

Длительная сила тяги и скорость определяют массу поезда и среднюю техническую скорость локомотива, а в конечном итоге, его производительность, поэтому нахождение оптимальных значений этих величин является одной из важнейших задач.

Длительная сила тяги тепловоза определяется по формуле:

(1)

где Nдг. – свободная мощность тепловоза, передаваемая генератору, рассчи-

тывается по формуле:

Nдг. = Ne – Nвсп., (2)

Nвсп. – мощность, расходуемая на привод вспомогательных агрегатов

тепловоза, определяется по формуле:

Nвсп. = (0,08…0,15)Ne, (3)

Подставляя численные значения, получаем:

Nвсп. = 0,1×2940 = 294 кВт.

Тогда подставляя численные значения в (2), получаем:

Nдг = 2940 – 294 = 2646 кВт.

hп – к.п.д. электрической передачи, определяется по формуле:

hп = hг×hтд×hзп, (4)

hг, hтд, hзп – к.п.д. соответственно генератора, тягового электро-

двигателей, зубчатой передачи, принимаем hг = 0,95,

hтд = 0,93, hзп = 0,985.

Подставляя численные данные, получаем:

hп = 0,95×0,93×0,985 = 0,87.

uдл – длительная скорость тепловоза, uдл = 30 км/ч.

Тогда подставляя численные значения в (1), получаем:

Определим коэффициент тяги на расчетном подъеме по следующей формуле:

(5)

Подставляя численные значения, получаем:

Полученный коэффициент тяги входит в рекомендуемый предел значения коэффициента тяги для грузового тепловоза.

1.2 Выбор типа электрической передачи и схемы соединения ТЭД

Предельная мощность тепловозного генератора постоянного тока определяется из условий удовлетворительной коммутации критерием Касьянова, который соответствует выражению:

Рг×nд <=2×106, (6)

где Рг – мощность генератора, которую можно рассчитать по формуле:

Рг = Nдг×hд, (7)

Подставляя численные значения, получаем:

Рг = 2646×0,95 = 2514 кВт.

Тогда подставляя численные значения в (6), получаем:

2514×1100 = 2765400 > 2×106.

Так как критерий Касьянова не выполняется, то выбираем передачу переменно-постоянного тока.

Схема соединения электродвигателей выбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимые тяговые свойства тепловоза. На выбор электрической схемы соединений ТЭД оказывает влияние максимальная скорость тепловоза , при которой должна использоваться полная мощность силовой установки. Скорость максимального использования мощности для грузовых тепловозов принимается . При выборе схемы соединения ТЭД необходимо последовательно исследовать возможность применения различных вариантов в порядке возрастания их сложности. Критерием применимости той или иной схемы является величина скорости полного использования мощности силовой установки тепловоза. Если схема обеспечивает достижение тепловозом скорости , равной или большой заданной, то она может быть применена. В противном случае необходимо исследовать следующий по сложности вариант. Таким образом, задача сводиться в определении скорости .

Для начала рассчитаем постоянную схему соединений ТЭД с ослаблением поля:

Максимальную скорость полного использования мощности тепловоза в этом случаем, определим по формуле:

(8)

где a - коэффициент ослабления возбуждения;

К2г.дл – коэффициент регулирования генератора;

Кгоп – степень насыщения магнитной системы электродвигателей при

длительном режиме по сравнению с режимом ослабленного поля

при скорости .

Задаваясь коэффициентом ослабления a = 0,28 и выбирая две ступени ослабления, определяем коэффициент Кг.дл =1,4.

Степень насыщения определяем с помощью кривой намагничивания:

Кгоп = АС/АЕ=1,8.

Тогда подставляя численные данные в (8), получаем:

Так как скорость , то, следовательно, эта схема соединения ТЭД нам подходит. Значит, мы выбираем схему соединения ТЭД с ослабленным полем.

1.3 Определение основных расчетных параметров электрических машин

Максимальное напряжение тепловозного генератора принимаем следующим: Uг.max = 800 В.

Максимальному напряжению генератора соответствует минимальный ток генератора, при котором еще полностью используется мощность дизеля, определяется по формуле:

(9)

где Р’г – мощность генератора при минимальном токе Iг.min:

Р’г = Nдг×h’г, (10)

Тогда

Р’г = 2646×0,97 кВт.

Тогда минимальный ток генератора будет:

Напряжение и ток при длительном режиме работы тепловоза:

(11)

(12)

где Рг.дл = Nдг×h’г = 2646×0,95 = 2514 кВт.

Тогда подставляя численные данные в (11) и (12), получаем:

Максимальный пусковой ток принимают, исходя из перегрузочной способности электрических машин, равным