Расчет электротяговых характеристик

Расчет всех электромеханических характеристик выполняем для степеней возбуждения: номинальной и наименьшей .

Учитывая громоздкость расчета добавочных потерь при пульсирующем токе, характеристику к. п.д. двигателя рассчитываем, исходя из работы двигателя на постоянном токе, а снижение к.п.д. оценим только в номинальном режиме, рассчитав те виды пульсационных потерь, которые поддаются более или менее точному определению.

При изоляции обмоток класса F электромеханические характеристики строят для температуры меди обмотокt_н=155°С (коэффициент увеличения сопротивления меди равен ).

При расчете скоростной характеристики при номинальном возбуждении наиболее трудным является учет размагничивающего действия реакции якоря. Удобно рассчитывать скоростную характеристику сразу с учетом размагничивающего действия реакции якоря, по универсальной магнитной характеристике, предложенной М.Д. Находкиным и В.С. Хвостовым. Исходной величиной при этом служит полный коэффициент насыщения, равный отношению всей намагничивающей силы главных полюсов , включающей и прибавку на компенсацию размагничивающего действия реакции якоря, к магнитному напряжению воздушного зазора , так как эффект от действия реакции якоря соответствует увеличению насыщения. С учетом ранее упомянутого коэффициента запаса на возможные отклонения характеристик: расчетный коэффициент насыщения в номинальном режиме, согласно [1.с.270]:

Пользуясь универсальной характеристикой [1, с. 161], находим соответствующие относительные значения намагничивающей силы возбуждения и магнитного потока:

Абсолютные значения этих величин в номинальном режиме:

Устанавливаем масштабы, связывающие относительные и абсолютные значения намагничивающей силы возбуждения и магнитного потока:

для намагничивающей силы возбуждения:

le w:val="FontStyle17"/><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:spacing w:val="0"/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:fareast="EN-US"/></w:rPr><m:t>Рѕ.Рµ.</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

для магнитного потока:

Порядок расчета следующий. Для ряда точек универсальной характеристики берем их координаты в относительных единицах, а умножая их на соответствующие масштабы, переходим к величинам действительным. Данные сводим в таблицу 8.1 и строим по ним искомую магнитную характеристику (рисунок 8.1).

Расчет скоростных характеристик производим применительно к нужной величине напряжения и степени возбуждения , задаваясь рядом значений тока якоря в пределах , расчет ведем следующим образом, сводя результаты в таблицу 8.2.

Скорость электровоза:

где - частота вращения.

где – электродвижущая сила двигателя.

где – падение напряжения в двигателе.

 

Таблица 8.1

0,05	1565,195	0,15	0,018
0,1	3130,39	0,3	0,036
0,15	4695,585	0,45	0,054
0,2	6260,78	0,55	0,066
0,25	7825,975	0,63	0,0756
0,3	9391,17	0,68	0,0816
0,35	10956,37	0,73	0,0876
0,4	12521,56	0,77	0,0924
0,45	14086,76	0,8	0,096
0,5	15651,95	0,83	0,0996
0,55	17217,15	0,85	0,102
0,6	18782,34	0,887	0,10644
0,65	20347,54	0,89	0,1068
0,7	21912,73	0,91	0,1092
0,75	23477,93	0,93	0,1116
0,8	25043,12	0,95	0,114
0,85	26608,32	0,96	0,1152
0,9	28173,51	0,99	0,1188
0,95	29738,71	0,99	0,1188
	31303,9		0,12

 

Рисунок 8.1. Магнитная характеристика

 

Таблица 8.2

	1239,399	57,85093
	1236,992	57,7386
	1234,586	57,62627
	1232,179	57,51394
	1229,773	57,4016
	1227,366	57,28927
	1224,959	57,17694
	1222,553	57,06461
	1220,146	56,95228
	1217,74	56,83994
	1215,333	56,72761
	1213,645	56,76

По данным таблицы 8.2 строим скоростную характеристику, представленную на рисунке 8.2.

Рисунок 8.2. Скоростная характеристика

Коэффициент полезного действия на оси колесной пары получаем произведением к.п.д. двигателя на к.п.д. зубчатой передачи и моторно-осевых подшипников в зависимости от подводимой мощности:

Определяем суммарные потери при различных токах рабочего диапазона двигателя. Целесообразно принимать те же значения тока , что и при расчете скоростной характеристики.

Суммарные потери складываются:

- из потерь в стали при холостом ходе;

- из добавочных потерь при нагрузке;

- из омических потерь в обмотке для каждого из значений токов:

- из переходных потерь на коллекторе;

- из потерь на трение щеток в номинальном режиме;

- из механических потерь.

Для других нагрузок они изменяются пропорционально частоте вращения.
Сопоставляя потери при ослаблении возбуждения при номинальном

возбуждении, при одном и том же токе возбуждения и пренебрегая

разницей в добавочных потерях, можно принять, что в обоих режимах вследствие равенства частот вращения и магнитных потоков механические и магнитные потери одинаковы.

Расчет ведем по методу, предложенному М.П. Кутыловским. Результаты расчета сведены в таблицу 9.3.

Омические потери в обмотке возбуждения:

Омические потери в цепи якоря при токе и :

Подводимая мощность при ослаблении возбуждения:

Полная мощность:

Таблица 8.3

	88,25	27,93	249,1434	277,8234	0,996993
		111,72	996,5736	1373,794	0,992566
	794,25	251,37	2242,291	3200,411	0,988455
		446,88	3986,294	5757,674	0,984422
	2206,25	698,25	6228,585	9045,585	0,980421
		1005,48	8969,162	13064,14	0,976436
	4324,25	1368,57	12208,03	17813,35	0,972459
		1787,52	15945,18	23293,2	0,968489
	7148,25	2262,33	20180,62	29503,7	0,964522
			24914,34	36444,84	0,960558
	10678,25	3379,53	30146,35	44116,63	0,956595
	1213,645	3467,86	31876,65	47519,07	0,955635

По данным таблицы 8.3 строим зависимость коэффициента полезного действия, представленную на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3. Характеристика к.п.д.

>

Зависимость момента вала двигателя от тока якоря:

Результаты расчета сводим в таблицу 8.4 и строим зависимость , представленную на рисунке 8.4.

Таблица 9.4

	35,45346
	70,72939
	105,8606
	140,8461
	175,6852
	210,377
	244,9206
	279,3152
	313,5597
	347,6535
	381,5955
	405,3849

 

Рисунок 8.4 Зависимость момента от тока якоря

ВЫВОД

В ходе выполнения курсового проекта спроектирован тяговый двигатель постоянного тока электровоза. В ходе расчета были получены допустимые размеры электродвигателя, магнитные и электромеханические характеристики. Спроектирован данный электродвигатель в приложении 1.

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Проектирование тяговых электрических машин: под ред. Находкина

2. Тяговые электрические машины и трансформаторы: по ред. Д., Захарченко

3. Методические указания по проектированию тяговых электродвигателей постоянного и пульсирующего тока.