Электрооборудование электроподвижного состава

Проектирование тягового двигателя. Определение диаметра якоря, параметра зубчатой передачи, размеров проводника обмотки. Магнитная характеристика машины. Скоростные характеристики двигателя, расчет КПД. Определение технико-экономических показателей.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Курсовая работа

по дисциплине: "Электрооборудование электроподвижного состава"

(тяговые электрические машины)

Содержание

тяговый двигатель зубчатая передача обмотка

Исходные данные

1. Предварительное определение диаметра якоря

2. Определение параметра зубчатой передачи

3. Расчет обмотки якоря

4. Определение размеров проводника обмотки, размеров пазов и зубцов

5. Определение магнитного потока машины и длины шихтованного пакета якоря

6. Выбор оптимальной геометрии зубцового слоя

7. Составление эскиза магнитной цепи

8. Определение намагничивающей силы главных полюсов и числа их витков

9. Расчет магнитной характеристики машины

10. Определение размеров коллектора и щеток

11. Расчет коммутации

12. Определение максимально допустимой степени ослабления поля

13. Расчет и построение скоростных характеристик тягового двигателя и

14. Расчет КПД двигателя

15. Расчет и построение характеристик вращающего момента на валу двигателя и тягового усилия на ободе колеса

16. Определение технико-экономических показателей спроектированного двигателя

Заключение

Библиографический список

Исходные данные

Величина напряжения на зажимах коллектора U_k= 1500 В

Мощность двигателя при часовом режиме P_Ч= 550 кВт

Диаметр бандажей колесных пар D_б= 1,2 м

Скорость электровоза в часовом режиме V_Ч= 46 км/ч

Максимальная скорость V_max= 86 км/ч

Тип электровоза постоянный

1. Предварительное определение диаметра якоря

Диаметр якоря тяговой машины определяется исходя из условия размещения необходимого количества пазов с проводниками якорной обмотки и получения зубцов такого поперечного сечения, при котором не было бы их чрезмерного нагрева при вращении в магнитном поле.

, мм.

где - эмпирический коэффициент для изоляции класса F.

Находим часовую окружную скорость якоря:

, км/ч, (1.1)

где - максимальная окружная скорость якоря по условиям механической прочности клинового крепления обмотки.

м/с

Диаметр якоря:

мм

Диаметра якоря принимаем равным Д_Я=560 мм (нормализованный ряд диаметров, при которых получается экономичный раскрой поставляемых промышленностью листов электротехнической стали).

2. Определение параметров зубчатой передачи

Параметрами передачи являются: передаточное отношение , модуль зацепления m, число зубьев большой и малой шестерен, соответственно Z_б и Z_м и централь Ц.

Поскольку часовая скорость движения электровоза и диаметр бандажей колесных пар D_б заданы, то тем самым задана скорость вращения колесной пары при часовом режиме

, об/мин. (2.1)

об/мин.

Скорость вращения якоря

об/мин. (2.2)

Передаточное отношение

(2.3)

Вращающий момент

кГм. (2.4)

После расчета вращающего момента ТЭМ необходимо принять число пар полюсов 2р. При выполнении курсового проекта можно принять 2р=6 для тяговых двигателей электровозов переменного тока; для тяговых двигателей электровозов постоянного тока 2р=4 при вращающем моменте в номинальном режиме менее 700800 кГ·м и 2р=6 при моменте более 700800 кГ·м.

Выбор модуля зацепления. Модуль m выбирается по кривой (рис.3.1) в зависимости от значения вращающего момента , передаваемого одним концом вала (=1 при односторонней и =2 при двусторонней передаче).

Двусторонняя передача обычно выбирается при М_ч>400 кГ·м.

Рис. 3.1. Выбор модуля зацепления

Расчет централи. При выборе централи, передаточного числа и числа зубьев шестерен необходимо учитывать ряд требований.

Первое требование: величина централи, т.е. расстояние между центрами зубчатых колес, должно быть согласовано с поперечными размерами тяговой машины.

Практикой установлено /2, стр. 126/ для электровозных двигателей при опорно-осевой подвеске отношение

,

Величина Zм:

,

где - угол между направлением зуба и образующей делительной поверхности зубчатого колеса (так называемый угол наклона зуба), принимаемый в пределах .

Число зубьев большой шестерни

.

Второе требование: должна быть обеспечена прочность зуба и тела малой шестерни.

Толщина тела шестерни зависит от разности диаметров делительной окружности шестерни и вала якоря. Поскольку диаметр вала якоря зависит от момента, то минимальный по условиям прочности тела шестерни диаметр делительной окружности можно выразить графиком (рис.3.2). dм min=140-200 мм.

Рис. 3.2. Выбор диаметра делительной окружности

Условия прочности будут соблюдаться, если

. (3.11)

Третье требование: большое зубчатое колесо должно вписываться в габарит подвижного состава.

При слишком большом числе зубьев и принятом модуле зацепления не будет обеспечиваться необходимый по условиям безопасности движения зазор между кожухом большого зубчатого колеса и головкой рельса.

Максимально возможное число зубьев большого зубчатого колеса при косозубой передаче определяется по формуле

(3.12)

где - наибольший, по условиям вписывания в габарит подвижного состава, диаметр делительной окружности большого зубчатого колеса.

(3.13)

где - расстояние от нижней точки кожуха зубчатой передачи до головки рельса для магистральных железных дорог при новом бандаже: h=120 мм при опорно-осевом подвешивании и для первой группы передач при равном подвешивании; h=150170 мм для второй группы передач при равном подвешивании (/2/, стр. 59 );

- толщина кожуха, обычно ;

- высота головки зуба, обычно равная модулю m=10;

- зазор между кожухом и головками зубьев, =2025 мм /2, стр. 63/.

В случае, если какое-либо из перечисленных требований не соблюдается, то необходимо изменить передаточное отношение за счет изменения часовой скорости вращения якоря при сохранении неизменной (заданной) часовой скорости движения электровоза.

По полученным округленным значениям и Z_м корректируется значение и заново подсчитываются n_яч; v_яч и Ц, которые и используются в последующих расчетах.

3. Расчет обмотки якоря

Тип обмотки якоря выбирают в зависимости от часового тока двигателя , который равен

, А, (4.1)

где - КПД на валу; определяем его по кривой (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Определение КПД на валу тягового двигателя

Если ток двигателя , то подразделять его на число параллельных ветвей большее, чем 2а=2, не имеет смысла, и поэтому применяют простую волновую обмотку. При больших токах, которые протекают по обмоткам якорей ТЭД магистральных электровозов, из технологических соображений и для уменьшения реактивной ЭДС якоря переходят к простым петлевым обмоткам, для которых число параллельных ветвей 2а=2р. В нашем случае используем простую петлевую обмотку.

Обмотки тяговых машин обычно выполняются в виде отдельных одновитковых катушек (секций).

Число секций S определяется по числу коллекторных пластин К, которое рассчитывается по допустимому среднему межламельному напряжению .

(4.2)

Для того чтобы машина имела хорошие регулировочные свойства (допускала глубокое ослабление поля) без возникновения искрения потенциального характера , при наличии компенсационной обмотки, должно находиться в пределах .

Число коллекторных пластин К проверяется по величине коллекторного деления , которое по условиям прочности шлицованных петушков коллектора не должно быть менее = 4 мм.

(4.3)

где - диаметр коллектора, принимаемый ориентировочно:

.

При этом необходимо учитывать, что поскольку от числа р зависит число коллекторных пластин, то р должно быть выбрано так, чтобы можно было изготовить коллектор, т.е. .

Число активных проводников обмотки якоря (при одновитковых секциях, которые имеют все отечественные тяговые двигатели) равно удвоенному числу секций