Проектування тягового електродвигуна

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати


Федеральне агентство залізничного транспорту

Уральський державний університет шляхів сполучення

Кафедра «Електрична тяга»

Курсовий проект

З дисципліни: «Тягові електричні машини і перетворювачі»

На тему: «Проектування тягового електродвигуна»

Виконав:

студент гр. Т-415

С.В. Абрамов

Єкатеринбург

2008

Зміст

Введення

Вихідні дані

1. Розрахунок параметрів зубчастої передачі та основних розмірів

2. Розрахунок активного шару якоря

2.1 Розрахунок параметрів обмотки

2.2 Параметри обмотки якоря

3. Розрахунок щітково-колекторного вузла

3.1 Вибір числа і розміру щіток

3.2 Визначення робочої довжини колектора

4. Розрахунок магнітного ланцюга

4.1 Сердечник якоря

4.2 Головні полюса

4.3 Остов

4.4 Ділянка сердечника якоря

4.5 Ділянка зубцевого шару якоря

4.6 Ділянка сердечника головного полюса

4.7 Ділянка стику полюса з кістяком

4.8 Ділянка виходу потоку з полюса в остов

4.9 Ярмо кістяка

4.10 Розрахунок повітряного зазору

4.11 Розрахунок конструкційних розмірів і параметрів котушки

головного полюса

5. Розрахунок стаціонарної комутації

6. Розрахунок додаткових полюсів

Список використаних джерел

Введення

В даний час вдосконалення електрорухомого складу є одним з головних напрямів в розвитку залізничного транспорту і залишається таким в найближчій перспективі. Розвиток засобів електроніки та мікропроцесорної техніки сприяє появі принципово нових за своїм технічним можливостям локомотивів з високим рівнем автоматизації процесів управління. Однак які б не були масштаби впровадження нових засобів автоматизованого контролю та управління технічними системами електричних локомотивів, їх реалізовані експлуатаційні якості завжди будуть визначатися технічними можливостями їх рушіїв - тягових електродвигунів (ТЕД).

У цих умовах винятково важлива роль відводиться процесу проектування тягових електродвигунів. У ході розробки нової конструкції доводитися неодноразово уточнювати і ретельно пов'язувати мужду собою безліч розмірів і параметрів машини для одночасного обліку та виконання численних конструкторських, технологічних, економічних вимог і обмежень.

У даному курсовому проекті основна увага приділена питанням розробки конструкції основних частин машини та їх взаємозв'язку в єдиній системі тягового двигуна. Необхідно відзначити, що у своїй основі методика проектування тягового електричного двигуна, спирається на традиційну методику проектування тягових машин, розроблену і використану в даний час колективами проектувальників вітчизняного електровозобудування.

Вихідні дані

Номінальна потужність двигуна P = 145 кВт;

Номінальна напруга живлення двигуна U = 1500 В;

Корпусне напруга U = 3000 В;

Номінальна швидкість руху локомотива V = 48 км / год;

Конструкційна швидкість руху локомотива V = 98 км / год;

Номінальний коефіцієнт регулювання збудження β = 0,43;

Діаметр бандажів провідних коліс D = 1,05 м;

Діаметр осі колісної пари d = 180 мм;

Вид гальмування рекуперативне;

Вид системи вентиляції машини самовентиляція;

Рід струму постійний;

Вид локомотива МВПС;

Тип підвішування двигуна опорно - рамне;

Клас ізоляції "B".

1 Розрахунок параметрів зубчастої передачі та основних розмірів

Попередньо з ряду параметрів, що забезпечують мінімум відходів при розкрою місця, вибираємо розмір діаметра якоря

D а = 423 мм. (1.1)

Виконуючи вимогу D к = (0,75 ... 0,9) · D а, розраховується діаметр колектора

D к @ 0,9 · D а, (1.2)

D к @ 0,9 · 423 = 380,7 мм.

Мінімальне число колекторних пластин розраховується за формулою

(1.3)

де 2р - Число колекторних полюсів. Приймаю 2р = 2;

D u к - середнє максимальне напруга. Приймаю D u к = 18 В.

Максимальне число колекторних пластин розраховується за формулою

(1.4)

де t до min - мінімальний крок по колектору. Приймаю t до min = 3,9 мм.

Приймаю К = 306 пластин.

Уточнюємо діаметр колектора

, (1.5)

Уточнюємо межламельное напруга

, (1.6)

Для двигунів МВС, допустима максимальна частота обертання якоря зазвичай не виходить за межі 3000 об / хв.

Тоді максимальні оберти якоря

(1.7)

де - Максимальна окружна швидкість якоря.

Приймаю

Знаючи максимально можливі обертів якоря, можна знайти максимально можливе передавальне число редуктора μ

(1.8)

Номінальна частота обертання двигуна розраховується як

, (1.9)

Діаметр ділильного кола зубчатого колеса знаходиться за формулою

D z = D б - 2 · (b + D), (1.10)

де b - відстань від головки рейки до кожуха редуктора. b = 120 мм;

D - відстань від ділильної окружності великого зубчастого колеса

до зовнішньої нижньої точки кожуха редуктора. D = 20 мм.

D z = 1050 - 2 · (120 +20) = 770 мм.

Далі знаходиться діаметр ділильного кола малого зубчастого колеса

, (1.11)

Кількість зубів великого зубчастого колеса

, (1.12)

де y - кут нахилу зубів при прямозубой передачі. Приймаю y = 0 о;

m - модуль зубчастого зачеплення, прийнятий у залежності від

обертаючого моменту М і конструкції тягової передачі.

, (1.13)

За емпіричними формулами для прямозубих передач

(1.14)

де К - одностороння передача. Приймаю К = 1, згідно [1].

Приймаються m = 10.

Кількість зубів шестерні розраховується за формулою

, (1.15)

Тоді точне значення передаточного числа редуктора

, (1.16)

Діаметр кінця валу розраховується за формулою

(1.17)

де - При односторонній передачі. Приймаю = 10 МПа.

Перевірка по ширині шестерні. B ш (20 ... 25) мм

, (1.18)

Уточнюємо значення максимальної та номінальною частот обертання

, (1.19)

Уточнюємо значення максимальних окружних швидкостей якоря і колектора

, (1.20)

, (1.21)

Визначаємо величину централі двигуна

, (1.22)

Величина централі характеризує той простір, який відводиться для вписування габаритів проектованого двигуна. Але оскільки конструкційні розміри двигуна поки невідомі, можна тільки орієнтовно перевірити можливість такого вписування за співвідношенням централі і діаметра якоря - як основного параметра машини, що задає його зовнішні габарити.

При 2р = 2 і опорно-рамному підвішуванні

, (1.23)

2. Розрахунок активного шару якоря

2.1 Розрахунок параметрів обмотки

Загальне число провідників обмотки якоря

N = 2 · K, (2.1)

N = 2 · 306 = 612 провідників.

Струм якоря в номінальному режимі

(2.2)

де h н - ККД двигуна. Приймаю h н = 0,91, згідно [1].

Вибираємо просту петлеву обмотку якоря, у якої 2а = 2р.

Лінійна струмова навантаження якоря

, (2.3)

Струм паралельної гілки

(2.4)

При визначенні раціонального числа пазів Z враховується обмеження за умовами нагрівання пучка провідників у пазу якоря у вигляді величини обсягу струму в пазу

(2.5)

де N z - Число провідників в одному пазу. Приймаю N z = 2 u k = 12.

53,12 · 12 = 637,44 А

Нерівність (2.5) виконується.

Число пазів якоря знаходиться за формулою

(2.6)

де u k - число колекторних пластин на паз. Приймаю u k = 6.

Перший крок обмотки в реальних пазах повинен задовольняти умові

(2.7)

де - Вкорочення кроку обмотки якоря в реальних пазах.

= 0,5 паза за петлевий обмотці.

Зробимо остаточну ув'язку між собою числа пазів Z, провідників N і колекторних пластин К, яка повинна забезпечувати виконання вимоги внутрішньої симетрії обмотки якоря

, (2.8)

.

Знайдемо допустиме значення щільності струму в провідниках якоря

(2.9)

де W t max - допустима межа теплового фактора машини.

Приймаю W t max = 2050 згідно [1].

Розрахункова величина J a не повинна перевищувати (5 ... 6) А / мм 2.

Приймаю J a = 6 А / мм 2.

Визначимо площу поперечного перерізу активного провідника якоря

, (2.10)

За значенням q а намічаємо розміри провідника h пр × b пр.

За ГОСТ 434-53, додаток А згідно [1], вибираю провідник з розмірами

h пр × b пр = 1,4 × 6,7 q пр = 9,165 мм 2. (2.11)

Уточнимо допустиме значення щільності струму в провідниках якоря

, (2.12)

Проведемо перевірку правильності вибору перерізу провідника

A · j a <2050 A, (2.13)

244,74 · 5,796 = 1418,51 А <2050 A.

Нерівність (2.13) виконується.

Висоту паза якоря знаходимо за висловом

, (2.14)

де D Прокл - товщина ізоляційних прокладок D Прокл = 0,5 мм;

n Прокл - число прокладок. n Прокл = 3;

h кл - висота клина. h кл = 4 мм;

n корп - кількість шарів корпусної ізоляції. n корп = 6;

D h м - товщина межвітковой ізоляції по висоті паза якоря;

D h до - товщина корпусної ізоляції по висоті паза якоря;

D h п - товщина покривної ізоляції по висоті паза якоря;

(0,2 ... 0,3) - зазор на укладання секцій у паз;

(0,15 ... 0,2) - різниця між розміром паза у просвіті та розміром паза в

штампі.

Приймаю: = 0,1 мм, = 0,1 мм, = 0,1 мм.

, (2.15)

, (2.16)

, (2.17)

Ширину паза якоря обчислюємо за формулою

, (2.18)

де D b м - товщина межвітковой ізоляції по ширині паза якоря;

D b к - товщина корпусної ізоляції по ширині паза якоря;

D b п - товщина покривної ізоляції по ширині паза якоря;

(0,2 ... 0,3) - зазор на укладання секцій у паз;

(0,15 ... 0,2) - різниця між розміром паза у просвіті та розміром паза.

, (2.19)

, (2.20)

, (2.21)

Знайдемо ширину паза якоря

b п = 6,7 + 0,4 + 2,4 + 0,4 + 0,2 + 0,2 = 10,3 мм.

Отримані розміри паза якоря повинні відповідати таким вимогам:

- B п = 10,3 - Задовольняє;

- H п = 33,1 - Задовольняє.

, (2.22)

Ширина зубця на поверхні якоря b z 1

, (2.23)

Крок по пазах у розрахунковому перерізі t z 1 / 3 (На висоті 1 / 3 h п )

, (2.24)

Ширина зубця в розрахунковому перерізі b z 1 / 3

, (2.25)

Крок по дну пазів

, (2.26)

Ширина зубця біля основи b z 2

, (2.27)

Необхідно проконтролювати, щоб виконувалася умова

b z 2 ³ 7 мм, для забезпечення достатньої механічної міцності зубця.

Магнітний потік знаходимо за висловом

, (2.28)

де k u - коефіцієнт, що враховує втрати напруги на внутрішніх

опорах обмоток двигуна.

, (2.29)

.

Далі визначаємо довжину шіхтованного пакету якоря

, (2.30)

де В z 1 / 3 - індукція в зубцях якоря. Приймаю У z 1 / 3 = 1,8 Тл;

a d - розрахунковий коефіцієнт полюсного перекриття, для машини без

компенсаційної обмоткою. Приймаю a d = 0,64;

К з - коефіцієнт заповнення пакету сталлю. Приймаю К з = 0,97.

l a 315 мм при опорно-рамному підвішуванні і односторонній зубчастої передачі, що задовольняє умові.

2.2 Параметри обмотки якоря

Вибравши тип обмотки і геометрію активного шару якоря, встановлюю кроки обмотки якоря.

Результуючий крок обмотки в елементарних пазах чи крок по колектору у колекторних поділках при простій петлевий обмотці

. (2.31)

Перший крок у колекторних поділках

, (2.32)

.

Другий крок у колекторних поділках для простої петлевий обмотки

, (2.33)

.

Скорочення обмотки в колекторних поділках

, (2.34)

.

Полюсний поділ по колу якоря

, (2.35)

Довжина передніх і задніх лобових ділянок якірних провідників

, (2.36)

.

Довжина полувітка обмотки якоря

, (2.37)

Загальна довжина провідників обмотки якоря

. (2.38)

Опір обмотки якоря при 20 ˚ С

, (2.39)

Маса міді обмотки якоря

, (2.40)

3 Розрахунок щітково-колекторного вузла

3.1 Вибір числа і розміру щіток

Струм, що протікає через щітку, знаходимо за формулою

, (3.1)

Визначимо необхідну площу щіткового контакту одного щіткотримача

, (3.2)

де j щ - щільність струму під щіткою.

Допустиму щільність струму призначаємо по обраній марці щіток, згідно [1]. Вибираю марку ЕГ51.

Приймаю j щ = 12 А / см 2.

Максимально допустима ширина щітки

, (3.3)

За ГОСТ 8611-57, згідно [1], вибираю ширину щітки і приймаю її рівною мм.

Далі розраховую довжину щіткового контакту

, (3.4)

Приймаю n щ = 1 - число елементарних щіток по довжині колектора.

, (3.5)

Орієнтуючись по ГОСТ 8611-57, згідно [1], вибираю складовою тип конструкції щіток і приймаю довжину однієї щітки l щ = 40 мм.

Остаточна величина площі щітки S щ

, (3.6)

Тоді точне значення щільності струму під щіткою

, (3.7)

3.2 Визначення робочої довжини колектора

Робочу довжину колектора знаходимо за формулою

, (3.8)

де b р б - Осьовий розбіг якірних підшипників. B РБ = 10 мм;

Δ щд - товщина стінки розділяє вікна щіткотримача. Δ щд = 5 мм;

r - розмір фасок країв робочої поверхні колектора. r = 2мм.

Достатність довжини робочої частини колектора по нагріванню можна оцінити за емпіричною формулою

, (3.9)

Далі визначаю питомі та поверхневі втрати на колекторі від тертя щіток за висловом

, (3.10)

де f тр - коефіцієнт тертя щіток про колектор. f тр = 0,23;

p щ - питомий тиск на щітку. Згідно з [1], p щ = 20 кПа;

V ku - окружна швидкість колектора при режимі випробувальної

частоти обертання. V ku = 1,35 · V kmax = 1,35 · 47,35 = 63,92 м / с;

- Сумарна площа всіх щіток на колекторі.

= 2 р · S щ · 100 = 2 · 10 · 100 = 2000 мм 2;

- Товщина межламельной ізоляції. Приймаю

.

З розрахунку видно, що питомі втрати потужності на колекторі не перевищують допустимі, які становлять 40 ... 50 кВт / м 2, значить розрахований щітково-колекторний апарат, буде функціонувати без небезпеки перегріву.

4. Розрахунок магнітного ланцюга

4.1 Сердечник якоря

Визначаємо висоту перерізу ярма якоря

, (4.1)

де - Індукція в сердечниках якоря. Приймаються = 1,8 Тл;

d к - діаметр вентиляційних каналів. Приймаються d к = 0,02 м;

n к - число рядів вентиляційних каналів. n к = 1.

Внутрішній діаметр сердечника якоря

, (4.2)

Діаметр валу двигуна в його середній частині при односторонній передачі

, (4.3)

Приймаю

Оскільки внутрішній діаметр D i не збігається з діаметром валу, вирішується питання про те, який елемент буде сполучають між шіхтованним тілом якоря і валом двигуна

, (4.4)

117,48 - 99,82 = 17,66 мм.

тобто встановлюють суцільну втулку якоря.

Ширина полюсного черевика

, (4.5)

Довжина сердечника полюса

(4.6)

4.2 Головні полюса

Площа поперечного перерізу осердя головного полюса

, (4.7)

де - Коефіцієнт розсіювання обмоток головних полюсів. = 1,05;

B m - індукція в сердечнику полюса. B m (1,4 ... 1,7) Тл.

Ширина осердя головного полюса

, (4.8)

де k m сm - коефіцієнт заповнення сталлю сердечника. k m сm = 0,97;

k ср - коефіцієнт підрізу кутів сердечника полюси для кращого

вписування котушки збудження. При намотуванні міді на широке

ребро k ср = 1.

Перетин а b в основі роги полюса має бути достатнім для проходження магнітного потоку до крайніх ділянках полюсного наконечника, для цього має виконуватися умова

, (4.9)

де - Індукція в повітряному зазорі;

B р - допустима індукція в підставі роги полюса;

ab, bc - розміри знімаються з ескізу з урахуванням масштабу зображення.

Визначимо індукцію в повітряному зазорі

(4.10)

Для цього знайдемо індукцію в повітряному зазорі

, (4.11)

За ескізом величина ab = 19 мм, bc = 46 мм.

Нерівність (4.10) виконується.

.

Нерівність (4.9) виконується.

На попередньому етапі висоту полюса h m приймемо

при 2р = 2, (4.12)

h m = 0,121 · 664,1 = 80,36 мм.

4.3 Остов

Для визначення розмірів кістяка спочатку розраховується площа перерізу ярма кістяка

, (4.13)

де - Індукція в кістяку. . Приймаю = 1,4 Тл.

Розрахункова довжина ярма кістяка в осьовому напрямку при чотиригранному кістяку знаходиться як найменший з розмірів.

, (4.14)

Приймаю

Середня товщина кістяка

, (4.15)

Товщина кістяка в місці розташування головних полюсів

, (4.16)

Товщина кістяка в місці розташування додаткових полюсів

, (4.17)

Зовнішній розмір кістяка

, (4.18)

де - Величина повітряного зазору. Приймаються = 6 мм.

Ширина припливу під додатковим полюсом

. (4.19)

Процедура вписування тягового двигуна в централь полягає у перевірці, а при необхідності в коректуванні попередньо знайдених розмірів магнітопровода з тим, щоб забезпечити виконання рівності

, (4.20)

де - Величина гарантійного зазору. = 40 мм;

- Підріз (приплив) кістяка з боку моторно-осьових підшипників.

, Приймаю f = - 24, 44

Завдання вписування габаритів двигуна по висоті полягає в знаходженні такої величини t перевищення осі двигуна над віссю колісної пари для вибраного значення просвіту С, щоб виконувалося наступне нерівність

, (4.21)

де з мм - гарантійний просвіт. Приймаються с = 150 мм;

t мм - Обмежена величина підведення валу двигуна

щодо осі колісної пари. Приймаються t = 20 мм.

4.4 Ділянка сердечника якоря

Площа поперечного перерізу ярма сердечника якоря

, (4.22)

Величина магнітної індукції розраховується за формулою

, (4.23)

За індукції = 1,8 Тл згідно [1], з Додатка «В» знаходимо напруженість 14200 А / м.

Довжину магнітної ліній знімаємо з урахуванням масштабу з ескізу магнітного ланцюга. L a = 0,1625 м.

Падіння магнітних потенціалів у сердечнику якоря

, (4.24)

Результати вищенаведених та подальших розрахунків зведені в таблицю 4.1.

4.5 Ділянка зубцевого шару якоря

Площа в розрахунковому перерізі зубцевого якоря

, (4.25)

Індукція в розрахунковому перерізі зубцевого якоря

, (4.26)

За індукції = 1,8 Тл, згідно [1], знаходимо напруженість магнітного поля, 14200 А / м.

Магнітне напруга зубців якоря

, (4.27)

4.6 Ділянка сердечника головного полюса

Площа перетину сердечника головного полюса

, (4.28)

Індукція в сердечнику головного полюса

, (4.29)

За індукції = 1,7 Тл, згідно [1], знаходимо напруженість Н m = 7050 А / м.

Падіння магнітних потенціалів у сердечнику головних полюсів

, (4.30)

де L m - довжина силової лінії з ескізу. L m = 0,12 м.

F m = 7050 · 0,12 = 846 А.

4.7 Ділянка стику полюса з кістяком

Магнітне напруга цієї ділянки F mj, оцінюють за наближеною емпіричною формулою

, (4.31)

4.8 Ділянка виходу потоку з полюса в остов

Площа перетину ділянки повороту магнітного потоку S j ', залежить від товщини кістяка в місці розташування головних полюсів

, (4.32)

Індукція на ділянці виходу потоку з полюса в остов

, (4.33)

Магнітне напруга на ділянці виходу потоку з полюса в остов

, (4.34)

де H j ' - Магнітна напруженість на ділянці переходу з полюса в остов,

згідно [1], H j '= 6800 А / м;

L j ' - Довжина силової лінії на ділянці повороту потоку в кістяку.

L j '= 0,08 м.

D F j '= 6800 ∙ 0,08 = 544 А.

4.9 Ярмо кістяка

Площа перерізу ярма кістяка

, (4.35)

S j = 0,06053 · 0,7234 = 0,043787 м 2.

Індукція в кістяку

, (4.36)

Магнітне напругу в ярмі кістяка

, (4.37)

де H j - магнітна напруженість в кістяку, згідно [1], H j = 2010 А / м;

L j - довжина силової лінії в ярмі кістяка, з ескізу магнітного ланцюга.

L j '= 0,644 м.

D F j = 2010 ∙ 0,644 = 1294,44 А.

4.10 Розрахунок повітряного зазору

Таблиця 4.1 - Розрахунок магнітних напруг і МДС порушення

Номер ділянки

Найменування ділянки

Магнітний потік, Вб

Перетин, м2

Індукція, Тл

Напруженість, А / м

Довжина силової лінії, м

Магнітне напруга, А

1

Сердечник якоря

0,058

0,032439

1,8

14200

0,1625

2307,5

2

Зубцова шару якоря

0,117

0,064876

1,8

14200

0,0331

470,02

3

Зубцова шар полюса

-

-

-

-

-

-

4

Сердечник полюса

0,123

0,072127

1,7

7050

0,12

846

5

Стик полюса з кістяком

-

-

-

-

-

136

6

Перехід з полюса в остов

0,061

0,036862

1,66

6800

0,08

544

7

Ярмо кістяка

0,061

0,043787

1,4

2010

0,644

1294,44

Сума магнітних напруг сталевих ділянок

5597,96

8

Повітряний зазор

0,117

0,001947

0,86

-

-

4248,19

МДС намагнічування

9846,15

МДС на компенсацію дії реакції якоря

918,3

МДС Збудження обмотки головного полюса

10764,45

Потрібна МДС повітряного зазору для забезпечення заданих властивостей двигуна

, (4.38)

де - Коефіцієнт використання потужності.

При , . Приймаю = 0,8;

- Коефіцієнт регульованості за швидкістю;

- Коефіцієнт магнітної стійкості;

- МДС поперечної реакції якоря.

, (4.39)

.

, (4.40)

У машинах без компенсаційної обмотки, для зниження впливу поперечної реакції якоря наконечникам головних полюсів надають особливу форму, так щоб зазор розходився б до країв полюса. Розбіжні повітряні зазори забезпечують наростання магнітного опору потоку поперечної реакції якоря відповідно зростанню її МДС від центру головного полюса. Очевидно, що ступінь спотворення магнітного поля головних полюсів, а значить, і величина максимальних межламельних напружень в цьому випадку залежать від форми і величини повітряного зазору. Тому коефіцієнт магнітної стійкості в некомпенсованих двигунах визначається спеціальним розрахунком з урахуванням індивідуальних особливостей проектованої машини.

Коефіцієнт максимального спотворення магнітного поля

, (4.41)

де - Максимальний рівень межламельного напруги.

Приймаю

Коефіцієнт розкриття повітряного зазору приймаю,

Тоді згідно з [1], малюнок 8.3

Відповідно до закону повного струму, сума падінь магнітних напруг в контурі повинна компенсуватися МДС намагнічування

, (4.42)

Реальне значення МДС порушення головних полюсів

, (4.43)

де - Поперечна складова реакції якоря.

Найбільш простим методом знаходження складової є її розрахунок через коефіцієнт реакції якоря

, (4.44)

У двигунах без компенсаційної коефіцієнт реакції якоря, визначається по діаграмі малюнка 8.4.

Для індукції Тл, приймаємо .

При цьому упевняємося в правильності вибору за формулою

, (4.45)

Так як число витків округлили, то необхідно уточнити потребную МДС повітряного зазору. Для цього уточнимо реальне значення МДС порушення головних полюсів.

, (4.46)

, (4.47)

, (4.48)

Для визначення точних геометричних розмірів повітряного зазору спочатку розрахуємо еквівалентний повітряний зазор

, (4.49)

де - Магнітна постійна. Гн / м.

м.

Зв'язок між конструкційними та еквівалентними повітряними зазорами встановлюється через коефіцієнт Картера з поверхні якоря, що враховує геометричні розміри зубцевого шару якоря

. (4.50)

Приймаю = 3,183 мм.

.

Знайдемо коефіцієнт Картера з поверхні полюси для ексцентричного зазору

, (4.51)

.

, (4.52)

4.11 Розрахунок конструкційних розмірів і параметрів котушки головного полюса

При знаходженні параметрів котушки головних полюсів, одним з вирішальних значень для вписування котушки, є перетин провідника обмотки збудження. Приймаю клас ізоляції «В» і щільність струму рівну

j в = 3,5 А / мм 2. (4.53)

Далі розраховую межі, в яких має знаходитися перетин провідника обмотки збудження.

, (4.54)

мм 2.

Котушки головних полюсів при 2р = 2 виконуються намотуванням провідників на широке ребро. Вибираю розміри провідника, згідно [1]

h пр × b пр = 25 × 1,81 q в = 44,6 мм 2. (4.55)

Приймемо: D мв = 0,5 мм, D розд = 1 мм, D вист = 0,5 мм.

Знайдемо розмір котушки по висоті h в до

, (4.56)

Розбиваємо загальне число витків на два шари

(4.57)

Тоді розміри котушки по ширині при намотуванні на широке ребро

, (4.58)

, (4.59)

Виходячи з отриманих розмірів котушки, розраховується середня довжина одного витка обмотки збудження для верхнього та нижнього шару

, (4.60)

, (4.61)

Загальна довжина міді обмоток збудження L в

, (4.62)

Опір обмотки збудження при 20 ° С

, (4.63)

де k подр - коефіцієнт, що враховує підріз котушки. k подр = 1.

Маса міді котушок головних полюсів m мв

, (4.64)

5 Розрахунок стаціонарної комутації

Метою даного розрахунку є знаходження середнього за період комутації значення реакції ЕРС. Розрахунок виконується на основі раніше отриманих параметрів активного шару, колектора і щіток. Необхідно забезпечити виконання обмеження по допустимій величині середньої реактивної ЕРС.

Розглянемо чотири характерні області замикання потоків пазової розсіювання

, (5.1)

де - Сумарний питомий коефіцієнт індуктивності;

- Магнітна провідність в пазу якоря над міддю;

- Те ж для частини паза, зайнятої міддю провідників;

- Те ж по коронкам зубців якоря;

- Те ж для лобових частин обмотки якоря.

Питома магнітна провідність частини паза, зайнятої міддю

, (5.2)

де - Висота частини паза, зайнятої міддю провідників;

- Коефіцієнт екрануючого ефекту від вихрових струмів.

Визначаю з повної висоти паза

, (5.3)

де - Одностороння товщина ізоляції якірної котушки;

- Висота клину;

- Загальна кількість прокладок на дні паза і під клином;

- Товщина прокладок.

Односторонню товщину ізоляції обчислюємо за формулою

, (5.4)

Розрахуємо наведену висоту елементарного провідника паза якоря

, (5.5)

де - Висота елементарного провідника в пазу якоря;

- Сумарна ширина міді в пазу;

- Кутова частота комутації одного паза;

- Питома провідність міді при очікуваній робочої

температурі. = 35 · 10 6 см / м.

Для цього знайдемо величину

, (5.6)

де - Окружна швидкість на поверхні колектора в

номінальному режимі;

- Коефіцієнт щіткового перекриття.

, (5.7)

, (5.8)

.

.

За діаграмою малюнка 9.2, згідно [1], знайдемо величину коефіцієнта демпфування. = 1.

Питома магнітна провідність частини паза над міддю

, (5.9)

де - Коефіцієнт, що враховує матеріал бандажа кріплення

якірної обмотки. При клиновому кріпленні з Стеклопласт

приймається = 1.

Знайдемо величину h 1

, (5.10)

Гн / м.

Питома магнітна провідність по коронкам зубців

, (5.11)

де - Коефіцієнт Картера для поверхні якоря під додатковим полюсом.

, (5.12)

Задамося величиною повітряного зазору між якорем і додатковим полюсом

, (5.13)

.

Розрахуємо ширину наконечника додаткового полюса

, (5.14)

мм.

Гн / м.

З урахуванням розпушена магнітний потік додаткового полюса повинен перекривати простір, який називається зоною комутації

, (5.15)

Питома магнітна провідність по лобовим частин при немагнітних бандажах кріплення лобових вильотів

, (5.16)

Знайдемо середнє за період комутації значення реактивної ЕРС

, (5.17)

З ростом середньої реактивної ЕРС збільшуються абсолютні небаланси між ступінчастою кривої реактивної ЕРС і плавною кривою розподілу коммутирующей ЕРС від потоку додаткових полюсів.

Тому встановлюється обмеження на значення середньої реактивної ЕРС в номінальному режимі

. (5.18)

1,74 (3,5 ... 4,0) В.

6 Розрахунок додаткових полюсів

З умови рівності реактивної та коммутирующей ЕРС розрахуємо необхідну індукцію в зоні комутації

, (6.1)

де - Окружна швидкість на поверхні якоря в номінальному режимі.

. (6.2)

м / с.

Тл.

Для забезпечення необхідного рівня магнітної індукції в зоні комутації необхідно створити коммутирующий потік

, (6.3)

Вб.

Повний потік додаткових полюсів

, (6.4)

де - Коефіцієнт розсіювання додаткового полюса;

= 3 - у машинах без компенсаційної обмотки.

Вб.

Щоб забезпечити лінійність магнітної характеристики додаткових полюсів у всьому робочому діапазоні струму якоря, включаючи і режим максимальної потужності, індукція в сердечнику полюса в номінальному режимі не повинна перевищувати

Тл. (6.5)

Приймаю .

Намети ширину сердечника додаткового полюса

, (6.6)

де - Довжина сердечника полюса. м;

- Коефіцієнт заповнення сердечника сталлю.

= 1.

мм.

Задамося значенням другого повітряного зазору

мм, (6.7)

мм.

Магнітне напруга першого повітряного зазору

, (6.8)

А.

Магнітне напруга другого повітряного зазору

, (6.9)

Знайдемо значення індукції в сердечнику додаткового полюса

, (6.10)

Тл.

А.

Повна МДС обмотки збудження додаткових полюсів

, (6.11)

А.

Число витків котушки додаткового полюса

, (6.12)

витка.

Так як число витків округляли, то необхідно уточнити значення МДС обмотки збудження додаткових полюсів

, (6.13)

А.

, (6.14)

А.

, (6.15)

А.

Скорегуємо розміри другого повітряного зазору

, (6.16)

м.

Оцінимо площа поперечного перерізу провідників обмотки

, (6.17)

де J - Максимально допустима щільність струму в провідниках обмотки, приймаю J = 3,5 А / мм

мм 2.

Укладання виробляємо на широке ребро в сім шарів по висоті тіла додаткового полюса.

За значенням q намічаємо розміри провідника обмотки збудження додаткових полюсів

h пр × b пр = 22 × 1,81, q д = 39,1 мм 2, (6.18)

Знайдемо розмір котушки по висоті в нашому випадку

, (6.19)

мм.

Тоді розміри чотирьох крайніх до остова верств котушки по ширині, за умови, що в них по 12 витків

, (6.20)

мм.

Середня довжина витка додаткового полюса

, (6.21)

м.

Опір ланцюгів обмоток додаткових полюсів 20 ° С

, (6.22)

Ом.

Маса міді котушок додаткових полюсів

, (6.23)

кг.

Список використаних джерел

1 Андросов М. М., Дурандін М.Г. Тягові електричні машини та перетворювачі: Методичний посібник до курсового проектування з дисципліни «Тягові електричні машини і перетворювачі» - УрГУПС, 2004 р.

2 Проектування тягових електричних машин.: Учеб. посібник для вузів ж.-д. трансп. / Под ред. М.Д. Находкін. - М.: Транспорт, 1967. - 536 с.

3 Костенко МЛ., Піотровський Л.М. Електричні машини.: Підручник для студентів вищ. техн. навч. закладів, Вид. 3-є, перероб. -Л.: Енергія, 1972.-544 с.

4 Захарченко Д.Д., Ротань Н.А. Тягові електричні машини.: Учеб. для вузів ж.д. трансп. - М.: Транспорт, 1991. - 343 с,

5 Алексєєв А.Є. Тягові електричні машини та перетворювачі. - Л.: Енергія, 1977. - 445 с.

6 Уткін В.Г., Соколов С.І., Сукач Е.І. Електропоез ЕР2 керівництво з експлуатації .- М.: Транспорт, 1974 .- 248с.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
189.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Розрахунок параметрів тягового електродвигуна
Проектування основних параметрів системи тягового електропостачання
Проектування валів електродвигуна
Проектування електродвигуна постійного струму
Проектування системи автоматичного регулювання кута повороту вала електродвигуна
Розрахунок системи тягового електропостачання залізничного транспорту
Розрахунок тягового зусилля і потужності приводу конвеєра
Характеристика електродвигуна
Характеристика електродвигуна
© Усі права захищені
написати до нас