Максимальное напряжение между коллекторными пластинами при конструкционной скорости, В

(40)

где 2р – число главных полюсов ТЭД (см. таблицу 2);

δ_вз – эффективный воздушный зазор под главным полюсом ТЭД, мм (для тепловозных ТЭД δ_вз=7,7-8,2 мм);

k_вз – коэффициент воздушного зазора (k_вз=1,25-1,35).

Для выбранного ТЭД должны выполняться следующие проверки условий нормальной коммутации:

е_ср ≤ [е_ср]; е_max ≤ [е_max],

где [е_ср], [е_max] – предельные допустимые величины напряжений между коллекторными пластинами ТЭД (см. таблицу 3).

 

Таблица 3.

Предельные допустимые величины межламельных напряжений
для некомпенсированных тяговых двигателей

 

	Толщина миканита между коллекторными пластинами
1,2 мм	1,5 мм
[еср], В
[еmax], В

Примечание: для компенсированных тяговых двигателей значения [е_ср], [е_max] можно увеличить на 2-3 В.

 

2.8. Реактивная ЭДС в якорной обмотке тягового двигателя при
движении тепловоза с конструкционной скоростью

Помимо межламельных напряжений е_ср и е_max, на условия коммутации ТЭД оказывает влияние и реактивная ЭДС в якорной обмотке е_р (В). Величину е_р (В), также как и значения е_ср и е_max, вычисляют при конструкционной скорости движения тепловоза. Для этого используют формулу [7]

(41)

где ξ – коэффициент рассеяния якорной обмотки (для тепловозных ТЭД ξ ≈ 4).

Для обеспечения нормальной коммутации ТЭД должна выполняться следующая проверка:

е_р ≤ [е_р],

где [е_р] – предельная допустимая величина реактивной ЭДС в якорной обмотке тягового электрического двигателя.

Для локомотивных тяговых двигателей [е_р]=6-8 В.

 

По итогам расчетов пункта 2 необходимо выбрать для локомотива серию ТЭД с известными техническими параметрами (D_a, L_a, 2p и др.), а также подобрать значения параметров, характеризующих режимы работы ТЭД на проектируемом тепловозе (V_{a max}, A_∞, K_д). При этом должны выполняться ограничения по тепловой напряженности якорной обмотки, по насыщению магнитной системы, а также по условиям нормальной коммутации ТЭД.

 

3. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
НА ПРОЕКТИРУЕМОМ ТЕПЛОВОЗЕ

 

3.1. Частота вращения якоря тягового двигателя в режиме
конструкционной скорости, об/мин

(42)

 

3.2. Частота вращения якоря тягового двигателя
в продолжительном режиме, об/мин

(43)

где δ – диапазон рабочих скоростей тепловоза.

 

3.3. Сила тока тягового двигателя в продолжительном режиме, А

(44)

где N – число проводников якорной обмотки ТЭД.

Для тепловозных ТЭД с простой петлевой обмоткой N=2^.К, где К – число коллекторных пластин ТЭД (см. таблицу 2).

 

3.4. Напряжение питания тягового двигателя
в продолжительном режиме, В

(45)

 

3.5. Магнитный поток возбуждения тягового двигателя
в продолжительном режиме, Вб

(46)

где С_е – электрическая постоянная ТЭД.

(47)

где р – число пар главных полюсов ТЭД;

а – число пар параллельных ветвей якорной обмотки ТЭД.

Для тяговых двигателей с петлевой обмоткой а=m^.p, где m – число заходов якорной обмотки (для тепловозных ТЭД m=1).

Примечание: в продолжительном режиме значение магнитного потока возбуждения тепловозного ТЭД составляет Ф_д∞ ≤ 0,10-0,12 Вб.

3.6. Максимальное напряжение питания тягового двигателя, В

(48)

Для выбранного ТЭД должна выполняться проверка

U_{д max} ≤ [U_д],

где [U_д] – предельное допустимое напряжение питания ТЭД, В.

(49)

где [е_ср] – предельное допустимое напряжение между коллекторными пластинами;

К – число коллекторных пластин выбранного ТЭД (см. таблицу 2).

 

3.7. Минимальная сила тока тягового двигателя при работе с номинальной мощностью, А

(50)

 

3.8. Максимальная сила тока тягового двигателя, А

По опыту проектирования электрических передач тепловозов, значение максимальной силы тока ТЭД I_{д max} (А) можно задавать на уровне

I_{д max} = (1,25÷1,35)^.I_д∞ . (51)

Для выбранного ТЭД должна выполняться проверка

I_{д max} ≤ [ I_д ],

где [ I_д ] – предельная допустимая сила тока тягового двигателя, А.

[ I_д ] = [ i_a ] ^. 2a, (52)

где [ i_a ] – предельная допустимая сила тока в параллельной ветви якорной обмотки;

2а – количество параллельных ветвей якорной обмотки ТЭД (для тепловозных ТЭД с простой петлевой обмоткой 2а = 2р).

Значение [ i_a ] для ТЭД проектируемого тепловоза можно задать на уровне:

Ø при изоляции якорной обмотки класса F [ i_a ] = 250 А;

Ø при изоляции якорной обмотки класса Н [ i_a ] = 310-315 А.

 

3.9. Минимальное напряжение питания тягового двигателя при работе с номинальной мощностью, В

(53)

3.10. Электрическая мощность тягового генератора, кВт

Ø для генератора постоянного тока

(54)

Ø для генератора переменного тока (тягового синхронного генератора)

(55)

где n_ос – число движущих осей секции тепловоза;

η_ву – к.п.д. выпрямительной установки на номинальном режиме (η_ву=0,98-0,99).

 

3.11. Напряжение и сила тока тягового генератора
в продолжительном режиме

Напряжение U_г∞ (В) и сила тока I_г∞ (А) тягового генератора зависят от схемы соединения тяговых двигателей в электрической передаче тепловоза.

(56)

(57)

где b – количество параллельно-соединенных групп тяговых двигателей в схеме электрической передачи проектируемого тепловоза.

У отечественных магистральных тепловозов обычно b=n_ос, то есть все тяговые двигатели соединены параллельно.

 

Результаты расчета режимов работы тяговых электрических машин следует оформить в виде графиков, приведенных на рисунке 1.

 

Рис.1. Режимы работы тягового электрического двигателя на проектируемом тепловозе