Расчет параметров тягового электродвигателя (стр. 7 из 8)

Подставляя численные значения, получаем:

2.7 Определение коэффициента полезного действия при

длительном режиме

Коэффициент полезного действия тягового двигателя в длительном режиме определяется по следующей формуле:

(144)

где åDР_д – сумма потерь в двигателе.

Потери в меди обмоток якоря, главных и добавочных полюсов определяют при температуре обмоток t_г^°=115°С по следующей формуле:

(145)

где r_at, r_гпt, r_дпt – соответственно сопротивления обмоток якоря, главных и

добавочных полюсов при t_г^°=115°С, которые рассчитываются

по следующей формуле:

(146)

где r_it – сопротивление i-той обмотки при температуре t_г^°=115°С;

r_ix – сопротивление i-той обмотки при температуре t_г^°= 20°С, берем по

двигателю-аналогу r_аt = 0,013 Ом, r_гпt = 0,0105 Ом, r_дпt = 0,00821 Ом;

a_о – температурный коэффициент меди при 0°С, принимаем a_о = 1/235.

Подставляя численные значения, получаем:

Тогда подставляя численные данные в (145), получаем:

Магнитные потери при холостом ходе (потери в стали).

Основные потери в стали, состоят из потерь на гистерезис и вихревые токи, которые определяются по следующей формуле:

(147)

где к_х – коэффициент потерь в стали, зависящий от ее марки, принимаем 2,3;

p_Z, p_a – соответственно удельные потери в зубцах и сердечнике якоря,

определяются по следующим формулам:

(148)

(149)

Подставляя численные значения, получаем:

m_Z, m_а – соответственно масса стали зубцов и сердечника якоря, определяются

по следующим формулам:

(150)

(151)

где g_с – плотность стали, принимаем g = 7,85 г/см³;

b_{Z ½} - ширина зубца на высоте ½ от основания, определяется по формуле:

Подставляя численные значения, получаем:

Тогда подставляя численные значения в (150) и (151), получаем:

Таким образом, магнитные потери в стали будут:

Добавочные потери при нагрузке включают в себя: потери в меди и потери в стали, вызванные искажением магнитного поля реакцией якоря.

Добавочные потери при нагрузке определим по следующей формуле:

DР_доб = к_доб×DР_ст, (152)

где к_доб – коэффициент добавочных потерь, принимаем по таблице 3.1 в

зависимости от тока двигателя по отношению к номинальному

значению. Так как I_д /I_д.дл = 1, то к_доб = 0,3.

Подставляя численные значения, получаем:

DР_доб = 0,3×641 = 192,3 Вт.

Потери в переходных контактах щеток определим по следующей формуле:

DР_щ = DU×I_д,

где DU_щ – падение напряжения в переходных контактах щеток, принимаем в

зависимости от марки щеток. Для щетки ЭГ74АФ: DU_щ = 2,3 В.

Подставляя численные значения, получаем:

DР_щ = 2,3×550 = 1265 Вт.

Механические потери:

1)потери в подшипниках и на трение якоря о воздух определяется по следующей формуле:

(153)

Подставляя численные значения, получаем:

2)потери на трение щеток с коллектором определяется по формуле:

DР_к = 100×åS_щ×F_щ×f_тр×u_к×2р_щ, (154)

где åS_щ – общая площадь прилегания щеток к коллектору;

F_щ – удельное давление на щетки, принимаем F_щ = 0,035 МПа;

f_тр – коэффициент трения щеток по коллектору, принимаем f_тр = 0,15;

u_к – окружная скорость коллектора.

Подставляя численные значения, получаем:

DР_к = 100×18,3×0,035×10⁶×0,15×53×4 = 2037 Вт.

Сумма потерь в двигателе будет:

åDР_д = DР_м + DР_ст + DР_доб + DР_щ + DР_тр + DР_к. (155)

Подставляя численные значения, получаем:

åDР_д = 12917+641+192,3+1265+0,63+2037 = 17053 Вт.

Тогда коэффициент полезного действия тягового двигателя будет:

3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ,

СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И ТЕПЛОВОЗА

3.1 Внешняя характеристика генератора

Внешняя характеристика генератора U_г = f(I_г) имеет вид гиперболы и строиться по трем точкам с координатами:

I_г.min, U_г.max; I_г.дл, U_г.дл; I_г.max, U_г.min.

Справа и сверху она ограничивается отрезками, соответствующими ограничениями по максимальному току и напряжению генератора.

3.2 Характеристика намагничивания ТЭД

Выполнение расчета магнитной цепи позволило определить значение МДС, необходимой для создания магнитного потока продолжительного режима.

Задаваясь и другими значениями магнитного потока (0,4Ф_д.дл; 0,6Ф_д.дл; 0,8Ф_д.дл; 1,15Ф_д.дл), определим МДС главных полюсов F_оi , необходимые для проведения указанных потоков по магнитной цепи двигателя.

Расчет сводим в таблицу 3

Таблица 3 – Расчет характеристики намагничивания

Участок магнитной цепи	Размер участка		Фд = 0,4×Фддл,Вб			Фд = 0,6×Фддл,Вб			Фд = 0,8×Фддл,Вб			Фд = 1,15×Фддл,Вб
	поперечное сечение, см2	длина, см	В, Тл	Н, А/см	F, А	В, Тл	Н, А/см	F, А	В, Тл	Н, А/см	F, А	В, Тл	Н, А/см	F, А
Воздушный зазор	0,12	0,84	0,396	3456	2903	0,594	5064	4355	0,792	6751	5806	1,14	9706	8347
Зубцовая зона	0,06	3,004	0,784	50	150	1,176	110	330	1,57	280	841	2,25	570	1712
Сердечник якоря	0,197	19,6	0,6	3,9	76	0,9	9,8	114	1,2	7,7	151	1,725	58	1137
Сердечник полюса	0,078	8,8	0,68	3,4	30	1,02	5,95	52	1,36	13	114	1,96	245	2156
Станина	4,26	30,8	0,62	2,2	68	0,93	4,5	139	1,24	11,8	163	1,78	110	3388
Суммарная намагничивающая сила F0i			3227			4990			7275			16740