Расчет параметров тягового электродвигателя 
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. = 0,12940 = 294 кВт.
Тогда подставляя численные значения в (2), получаем:
Nдг = 2940 - 294 = 2646 кВт.
п - к.п.д. электрической передачи, определяется по формуле:
п = гтдзп, (4)
г, тд, зп - к.п.д. соответственно генератора, тягового электро-
двигателей, зубчатой передачи, принимаем г = 0,95,
тд = 0,93, зп = 0,985.
Подставляя численные данные, получаем:
п = 0,950,930,985 = 0,87.
дл - длительная скорость тепловоза, дл = 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:
Ргnд <=2106, (6)
где Рг - мощность генератора, которую можно рассчитать по формуле:
Рг = Nдгд, (7)
Подставляя численные значения, получаем:
Рг = 26460,95 = 2514 кВт.
Тогда подставляя численные значения в (6), получаем:
25141100 = 2765400 > 2106.
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 - 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 = 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'г, (10)
Тогда
Р'г = 26460,97 кВт.
Тогда минимальный ток генератора будет:
Напряжение и ток при длительном режиме работы тепловоза:
(11)
(12)
где Рг.дл = Nдг'г = 26460,95 = 2514 кВт.
Тогда подставляя численные данные в (11) и (12), получаем:
Максимальный пусковой ток принимают, исходя из перегрузочной способности электрических машин, равным
Iг.max = (1,3…1,5)Iг.дл. (13)
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Iг.max = 1,44400 = 6160 А.
Минимальное напряжение генератора определяется по формуле:
(14)
где Р''г - мощность генератора при максимальном токе:
Р''г = Nдг''г = 26460,94 = 2487 кВт.
Тогда подставляя численные значения, получаем:
Максимально допустимый ток по условию коммутации рассчитывается по следующей формуле:
Iг.ком 2Iг.дл = 24400 = 8800 А.
Так как у меня в курсовом проекте 8 параллельно соединенных ТЭД, то:
Uд = Uг; Iд = Iг/8.
Длительная мощность электродвигателя определятся по формуле:
Рд.дл = Uд.длIд.дл10 -3. (15)
Подставляя численные значения, получаем:
Рд.дл = 57155010 -3 = 314 кВт.
1.4 Определение основных размеров тягового электродвигателя
Основные размеры электрических машин можно определить из выражения:
(16)
где Dа - диаметр якоря;
?а - длина сердечника якоря;
Рр - расчетная мощность;
- расчетный коэффициент полюсного перекрытия, принимаем = 0,6;
Кв - коэффициент формы паза;
Коб - обмоточный коэффициент обмотки статора;
А - линейная нагрузка якоря, принимаем А= 375 А/см;
В - магнитная индукция в воздушном зазоре, В = 0,98 Тл;
р - расчетная частота вращения.
Для тягового электродвигателя Рр = Рдл и р = д.дл , а частота вращения двигателя в свою очередь определяется по следующей формуле:
(17)
где а.max - максимально допустимая окружная скорость якоря, принимаем
а.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 КвКоб = 1, получаем:
(18)
Подставляя численные значения, получаем:
Выразим от сюда ?а = 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 и от индуктивного
сопротивления рассеяния.
Подставляя выражение (19) в формулу (16) и учитывая, что г.р = г.max, получим:
(20)
При расчете принимаем = 0,72; Кв = 1,11; Коб = 0,972; Вmax = 0,98 Тл; А = 600 А/см; cos = 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 - 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)
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
|
