Выбор числа, размеров щеток и установление рабочей

Число щеткодержателей принимается равным числу полюсов: 2 р _Щ = 2 р. Плотность тока под щеткой j_Щ принимается в пределах 11 – 15 А/см². Площадь соприкосновения одного щеткодержателя с коллектором, см²,

Задаваясь значением щеточного перекрытия γ = S_К + 0,5 определяются ширина и длина щётки, см:

где n_Щ - количество щёток в одном щеткодержателе.

Щётки ТЭД имеют ширину 10; 12,5; 16; 20 и 25 мм и длину 32, 40 и 50 мм. Количество щёток в одном щёткодержателе n_Щ выбирают в пределах 2–4.

По условиям прочности коллектор проверяется на максимальную окружную скорость, м/с:

Расчет магнитной системы выполняется для определения размеров магнитопровода и параметров катушек главных и дополнительных полюсов.

Магнитная цепь состоит из пяти участков: (сердечника (ярма) якоря, зубцового слоя якоря, воздушного зазора, сердечников главных полюсов и ярма (спинки) остова), соединенных последовательно, в каждом из которых магнитная индукция принимается постоянной по длине участка.

Активная длина железа якоря определяется из условия допустимой магнитной индукции B_Z_1/3 в самом напряженном участке магнитопровода, которым является зубцовый слой, м:

Магнитную индукцию в сечении зубца на 1/3 высоты паза выбирают по рис. 7.3. в зависимости от частоты перемагничивания зубца (f = p n _H/60).

Полученное значение l_Я не должно превышать 0,49-0,52 м для односторонней передачи и 0,42-0,45м – для двусторонней. Если значение l_Я выходит за указанные пределы, то необходимо увеличить B_Zl_/3, при этом увеличатся потери в стали и снизится КПД машины.

Вопрос о принятии одно или двусторонней передачи решается исходя из номинального крутящего момента на валу ТЭД, Н∙м:

где η_ТЭД – 0,9 – КПД тягового двигателя (предварительный).

Если М_Н ≤ 6800 Н∙м, принимают одностороннюю передачу, в противном случае (М_Н > 6800 Н∙м) рекомендуется двухсторонняя передача.

Длина стального пакета якоря l_Я проверяется по допустимой индукции в воздушном зазоре B_δ. которая не должна превышать 1,1 Тл (11000 Гс):

Если при определении l_Я не выполняется, хотя бы одно из условий (8.1), (8.3), необходимо расчёт якоря повторить, увеличив число проводников N в пределах допустимой линейной нагрузки

По окончательно принятой длине l_Я определяется сечение участков магнитопровода с учетом того, что общая длина ТЭД при односторонней зубчатой передаче не может быть больше 1,135-1,185 м, а при двусторонней – 1,05-1,10 м.

Сечение воздушного зазора, через который проходит магнитный поток, м²,

где В_Я = 1,4-1,6 Тл – допустимая индукция в железе якоря.

k_С = 0,97 – коэффициент заполнения сердечника сталью;

Сечение сердечника якоря (без учета зубцового слоя), м²,

где h_Я – активная высота сечения сердечника (ярма) якоря, м,

Сечение Q_Я загружено половинным значением Ф_О, так как магнитный поток полюса в сердечнике якоря разветвляется, замыкаясь на соседние полюса противоположной полярности.

Активная высота сердечника якоря увеличивается при наличии вентиляционных каналов диаметром d_K, которые расположены в п _к рядах в шахматном порядке. Расстояние между центрами вентиляционных каналов должно равняться (2,5 – 3,0) d_K. Диаметр каналов d_K принимают равным 0,02 м, число рядов п_К = 2.

При указанном расположении вентиляционных каналов связь между конструктивной h^’_Я и активной h_Я высотами сечения сердечника якоря определяем формулой:

Окончательно в (8.6) подставляется значение h^’_Я и определяются сечение сердечника якоря и магнитная индукция в сердечнике, Тл:

Сечение полюсного сердечника Q _m определяется по допустимой индукции B _m Для тепловозных ТЭД принимают В _m = 1,5 – 1,7 Тл. Длина сердечника главного полюса l _m = l _Я, ширина b _m зависит от рассеяния магнитного потока, которое учитывается коэффициентом магнитного рассеяния σ = 1,15:

где 0,95 – коэффициент, учитывающий заполнение сердечника полюса сталью.

Окончательно сечение полюсного сердечника рассчитывается по выражению, м²:

Переход сердечника полюса в полюсный наконечник, образующий заплечики, на которые опирается катушка (точка "а" на рис. 8.1.), намечают так, чтобы расстояние Δ = 4 – 6 мм.

Высоту сердечника полюса h _m принимают предварительно равной (0,2 – 0,25)τ. Окончательно h _mопределяется по условию размещения на сердечнике катушки главного полюса, когда будут установлены ее размеры.

Выбрав значение индукции в станине B _S (для тепловозных тяговых электродвигателей B _S = 1,4 – 1,6 Тл), определяют сечение станины Q_S:

При выполнении эскиза магнитной цепи ТЭД (см. рис. 8.1.) проводят внешнюю окружность якоря диаметром D_Я, а по известным размерам паза и числу пазов – зубчатый слой.

Толщина остова у главного полюса определяется по формуле, м:

толщина круглого остова (шестиполюсный ТЭД) –

Для создания расчетного магнитного потока Ф_О необходима намагничивающая сила (н.с.) катушки полюса F, способная провести Ф_О по всему магнитопроводу. Вначале определяется н.с. каждого участка, а по рис. 8.1, который выполнен в масштабе, принимают длины магнитных линий для соответствующих пяти участков. По таблицам намагничивания (см. приложение) находят напряженность магнитного поля Н и, умножая ее на длины соответствующих участков L, определяют магнитные напряжения (н.с.):

где μ_О = 1,25 – магнитная проницаемость воздуха;

k_δ – коэффициент воздушного зазора, учитывающий увеличение пути магнитного потока вследствие зубчатого строения якоря;

Полная н.с. катушки ∑ F_X_._X, необходимую для проведения Ф_О при работе машины без нагрузки, определяется суммированием н.с. всех участков магнитной цепи, А:

При работе двигателя под нагрузкой на магнитный поток оказывает размагничивающее действие реакция якоря, поэтому н. с. полюсной катушки, А,

где k_p – коэффициент, учитывающий долю н. с. реакции якоря, воздействующей на главное поле машины (ориентировочно можно принять k_p = 0,12);

Число витков и сечение проводника катушки возбуждения определяются по току возбуждения, А:

где a_m – число параллельных ветвей обмотки возбуждения (рекомендуется при I _дн ≤ (700-750) А принимать а_m = 1, а при больших токах нагрузки –
а_m = 2).

Площадь сечения проводника определяется по допустимой плотности тока: q_B = i_B/j_B; j_B = 4,0 – 7,5 А/мм². Полученное значение сравнивается с табличными данными и округляется в большую сторону до одного из размеров.

Если нет требуемого сечения, следует найти соотношение сторон половинного (или 1/3, 1/4) сечения, а затем высоту проводника удвоить (утроить, учетверить).

Намотка катушки главного полюса осуществляется в два ряда плашмя (на широкую грань) так, чтобы оба вывода были снаружи катушки. Между витками находится миканитовая прокладка толщиной 2 мм.

Изоляция между витками осуществляется с помощью прокладок из асбестовой бумаги толщиной 0,35 мм, высота которых превышает высоту меди на 1 мм, что предупреждает перекрытие между витками. Сверху вся катушка имеет покровную изоляцию толщиной 0,15 мм, намотанную в один слой вполуперекрышу.

Размеры проводников и их расположение подбирают таким образом, чтобы расстояние между катушками главных и дополнительных полюсов было 12 – 15 мм.

При расчете размеров катушки необходимо учесть, что толщина пружинного фланца, крепящего катушку, у главных полюсов составляет 3 мм, у дополнительных – 2 мм; толщина немагнитных прокладок между сердечниками дополнительных полюсов и остовом – 3 – 4 мм.

По результатам компоновки катушки и главного полюса окончательно уточняется высота его сердечника h_m.

Параметры дополнительного полюса приближенно определяются по значению н.с. F_p_.я. Магнитный поток их должен компенсировать реакцию якоря и создавать коммутирующий поток для компенсации реактивной ЭДС коммутирующих секций якорной обмотки.

В результате н.с. дополнительного полюса определяют по формуле:

Учитывая последовательное соединение дополнительных полюсов между собой и с якорем, можно принять i_Д.П = I_Д, тогда число витков,

Площадь сечения проводника дополнительного полюса, мм²,

где Δ i _{Д. П} = 4,0 – 8,0 – плотность тока в проводнике катушки, А/мм².

Сечение меди катушки дополнительного полюса и ее изоляции можно принять такими же, что и для главного. Магнитная цепь дополнительного полюса состоит из сердечника полюса, якоря, остова и двух зазоров: между наконечником полюса и якорем и сердечником полюса и остовом. Второй зазор заполняют диамагнитными прокладками, которые позволяют изменять величину магнитного сопротивления а, следовательно, и коммутирующую э. д. с. Оптимальную величину второго зазора подбирают на основании результатов коммутационных испытаний тяговых электродвигателей. Намотка витков катушки обычно осуществляется «на ребро» (на узкую грань). Длина сердечника по оси машины принимается равной активной длине якоря: l_Д.П = l_Я. Ширина сердечника дополнительного полюса b_Д.П _m ≈ (1,1 – 1,5) t_Z. Воздушный зазор под дополнительным полюсом δ_Д.П = (1,5 – 2,1)δ.

Сопротивление обмотки главных полюсов определяют по формуле, Ом:

где l_В – средняя длина витка катушки главного полюса, м,

Сопротивление обмотки дополнительных полюсов рассчитывают по формуле, ОМ:

где

– средняя длина витка катушки дополнительного полюса, м.

Средняя длина витка катушки дополнительного полюса, м,

b _{К Д.П} = 30 – ширина катушки дополнительного полюса, мм;

l_ср = l_Я +1,3 τ – средняя длина одного проводника, включая лобовые части, м.

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ТЭ Д

где ∑Δ Р – сумма потерь в электродвигателе, Вт.

Переходные потери в контакте между щетками и коллектором, Вт,

где Δ U_Щ = 2 – 3 – падение напряжения под щетками обеих полярностей, В.

где Δ р_Я и Δ р_Z – соответственно удельные потери в стали сердечника и зубцах якоря, Вт/кг;

G_Я и G_Z – массы соответственно сердечника и зубцов якоря, кг.

Удельные потери в стали сердечника и зубцах якоря, Вт/кг,

Массы соответственно сердечника и зубцов якоря, кг,

где m^’_K – количество вентиляционных каналов;

k_С =0,97– коэффициент заполнения сердечника сталью;

При расчёте Δ Р_Z и Δ Р_Я необходимо помнить о том, что удельные потери одновременно зависят от частоты перемагничивания стали и магнитной индукции зубцов и ярма.

Добавочные потери Δ Р_ДОБ определяются в долях потерь в стали в зависимости от тока двигателя по табл. 9.1.

где Δ Р_ТР.Щ – потери на трение щеток о коллектор, Вт,

где Q_Щ – суммарная площадь соприкосновения щеток с коллектором;

Δ Р_ПОДШ – потери на трение в подшипниках, Вт.

∑ΔP = ΔР_М + ΔР_ПЕР + ΔР_СТ + ΔР_ДОБ + Δ Р_МЕХ. (9.12)

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: