Тепловой расчет обмотки якоря

Приведенный периметр паза, см:

,                                    (9.1)

.

Расход охлаждающего воздуха выбираем из расчета 2,5 м³/мин на 1 КВт потерь (в продолжительном режиме), в данном случае принимаем, м³/мин:

,                     (9.2)

.

Эквивалентная скорость воздуха относительно поверхности якоря, м/с:

,                              (9.3)

.

Потери в меди, Вт:

,                                        (9.4)

.

Коммутационные потери определяются в следующем порядке.

Отношение неактивной длины проводника к активной:

,                                    (9.5)

.

Приведенная высота проводника, м:

,                            (9.6)

где  - угловая частота вращения якоря, с^-1:

,                            (9.7)

;

 =  Г/м;

 =  См/м – удельная проводимость электротехнической меди при ожидаемом превышении температуры обмотки 150^оС;

тогда .

Коэффициент по формуле:

,                              (9.8)

.

Коэффициент по формуле:

,                                              (9.9)

.

Коэффициент по формуле:

,                           (9.10)

где m – число элементарных проводников в пазу,

.

Коэффициент Фильда:

,                                   (9.11)

.

Коммутационные потери, Вт:

,                                 (9.12)

.

Потери от главного пазового поля, Вт:

,                       (9.13)

.

Добавочные пульсационные потери складываются из потерь от повышения действующего значения тока и потерь от вихревых токов. Их сумму определим в следующем порядке.

Приведенная высота проводника, м:

,                            (9.14)

где  - угловая частота вращения якоря при f = 100Гц, с^-1:

,                                   (9.15)

;

тогда .

Функции:

,                            (9.16)

;

,                                  (9.17)

.

Коэффициент Фильда:

,                 (9.18)

.

Отсюда, добавочные пульсационные потери, Вт:

,                            (9.19)

где  - коэффициент пульсации тока якоря равный 0,25;

.

Суммарные потери в меди, Вт:

,               (9.20)

.

Превышение температуры меди обмотки якоря над окружающим воздухом, ^оС:

,(9.21)

где  - удельная теплопроводность изоляции, Вт/(^оС см²):

,                                   (9.22)

где  - эффективная толщина изоляции, см:

                                                  ,                                   (9.23)

;

тогда ;

 - коэффициент теплоотдачи, равный 0,02 Вт/(^оС см²), выбран по рис. 3.6 из ;

 - среднее превышение температуры вентилирующего воздуха, равное 11^оС, принимаем по рис. 3.8 из ;

0,91 – коэффициент, учитывающий открытое исполнение лобовых частей обмотки якоря;

Итак,

.

Отсюда видно, что нагрев обмотки якоря не превышает допустимой величины 120^оС.

10 Механический расчет клина паза якоря

Клиновое крепление пазовой части обмотки якоря применяют при окружных скоростях якоря свыше 30 – 35 м/с. Материал клиньев тяговых двигателей – гетинакс, текстолит и стеклотекстолит.

Расчет клина проводят на изгиб, как балки, свободно лежащей на двух опорах с расстоянием между ними b_k., силой С, приложенной посередине.

Центробежная сила от обмотки с изоляцией, заложенной в паз на 1 см длины сердечника якоря, кгс:

,                           (10.1)

где  - масса обмотки с изоляцией в пазу, приходящаяся на 1 см его длины, кг:

,     (10.2)

где 8,9 – плотность меди, г/см³;

2 – плотность изоляции, г/см³;

;

 - диаметр центра тяжести содержимого паза, см:

,                             (10.3)

;

 - испытательная частота вращения, об/мин:

,                            (10.4)

;

тогда .

Наметку толщины клина выполним по формуле, мм:

,                           (10.5)

где b_k – расстояние между опорами по рис. 9.3 , мм:

,                                  (10.6)

;

 - допустимое напряжение на изгиб, равное 250 кгс/см²;

тогда .

Отсюда, h_k = 4мм.

Расчетное напряжение на изгиб, кгс/см²:

,                              (10.7)

;

что не превышает допустимой величины 250 кгс/см².

Расчетное напряжение на срез боковых опорных участков клина, кгс/см²:

,                         (10.8)

где  - выбираем по рис. 9.13 , равная 0,35 см;

;

что не превышает допустимой величины 150 кгс/см².

Заключение

После расчетов и сравнения полученных показателей проектируемого двигателя с серийными двигателями за прототип выбран ТЛ2К.

Расчетный КПД составляет 92,6 %. Предварительно принимали значение h = 94%. Поскольку предварительное значение КПД принимали приблизительно, то расчетное значение КПД можно считать приемлемым.

Сравним технико–экономические показатели спроектированного двигателя и двигателя – прототипа ТЛ2К.

Таблица 12-Технико – экономические показатели

Показатель	Проектируемый ТД	ТЛ2К
Номинальная мощность, кВт	650	670
Номинальный вращающий момент, кгс м	855	826
Масса двигателя, кг	4454,84	5000
Удельный показатель m//РН, кг/кВт	6,85	7,46
Удельный показатель m/МН,, кг/кгс м	5,21	6,05
Коэффициент использования мощности kи	0,756	0,77
Расчетный коэффициент полюсного перекрытия	0,72	0,7

Список использованной литературы

1. Медлин Р.Я. Тяговые электрические машины. – Методические указания к выполнению курсового проекта тягового электродвигателя. – Омск: ОмИИТ, 1983. – 70 с.

2. Проектирование тяговых электрических машин / Под ред. М.Д. Находкина. Учебное пособие для вузов ж.-д. транспорта. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Транспорт, 1976. – 624 с.

3. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизельпоездам. Том 1 / Под ред. А.И. Тищенко. – М.: Транспорт, 1976. – 431 с.