Послеремонтные испытания тяговых электродвигателей тепловозов
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
откуда
(4.4)
Таким образом, частота вращения тягового электродвигателя при постоянных значениях подведенного напряжения Uд, сопротивления обмоток r и конструктивной постоянной С1 зависит от тока Iд и магнитного потока Ф. Магнитный поток тягового электродвигателя, не имеющего компенсационной обмотки, зависит от тока возбуждения Iв, тока якоря IЯ, конструкции двигателя и материалов магнитопровода.
Зависимость магнитного потока от тока возбуждения называют магнитной характеристикой тягового электродвигателя. На практике вместо магнитного потока используют пропорциональные ему величины С1Ф или Е/п в зависимости от тока возбуждения /в.
Если тяговый электродвигатель не имеет компенсационной обмотки, то ток якоря под действием реакции якоря вызывает снижение магнитного потока. Поэтому зависимость С1Ф от тока возбуждения Iв при разных токах якоря Iя представляет собой семейство кривых (рис. 4.3). При большем токе якоря Iя кривые С1Ф(IВ) располагаются ниже. Эти кривые называют магнитными характеристиками при нагрузке, или нагрузочными характеристиками. В зоне малых токов Iв кривые прямолинейны и магнитный поток возрастает пропорционально току. Затем из-за насыщения магнитной системы темп роста магнитного потока замедляется.
На рис. 4.3 показана штриховая линия С1Ф(IВ) при последовательном возбуждении машины, когда Iв = Iя. В тяговом электродвигателе компенсационная обмотка почти полностью компенсирует реакцию якоря, магнитный поток практически не зависит от тока якоря и определяется только током возбуждения. Его магнитная характеристика при полной компенсации потока якоря представляет одну кривую при токе Iя = 0.
Рис. 4.3. Нагрузочные характеристики тягового электродвигателя
Нагрузочные характеристики можно использовать для раiета и построения электромеханических характеристик на валу тягового электродвигателя n(Iд) по формуле (4.4), а также вращающего момента М(Iд). Зависимость вращающего момента (Н*м) от тока тягового электродвигателя Iд и магнитного потока Ф выражается формулой:
М = 9,55С1Ф/Л - AM,(4.5)
где ДМ - момент, возникающий вследствие механических и магнитных потерь в электродвигателе, Н-м:
(4.6)
здесь: ?РМЕХ и ?РМАГН - соответственно мощность механических и магнитных потерь, Вт; п - частота вращения, об/мин.
Вращающий момент без учета магнитных и механических потерь называют электромагнитным вращающим моментом:
Мэм = 9,55С1ФIД. (4.7)
Рис. 4.4 Электромеханические характеристики тягового электродвигателя последовательного возбуждения
Формулы (4.4)...(4.6) используют для раiета и построения кривых n(Iд) и М(Iд) при проектировании тяговых электродвигателей. Используя формулу (2.4), определяют частотувращения при заданном напряжении U и известных значениях конструктивной постоянной электродвигателя и сопротивления его обмоток для каждого тока Iд и соответствующего ему тока возбуждения Iв. Затем по формуле (4.6) и известным значениям механических и магнитных потерь вычисляют ?M для каждой скорости и тока Iд и вращающий момент М при каждом токе Iд. Обычно определяют 8... 10 точек и наносят на графики. На рис. 4.4 приведены для примера электромеханические характеристики на валу тягового электродвигателя последовательного возбуждения.
В тяговом электродвигателе происходит преобразование подведенной к нему электрической энергии в механическую, расходуемую на движение поезда. При этом часть энергии теряется. Общая мощность потерь ?Р, складывается из отдельных составляющих:
?РХ = ?РМ + ?РЩ + ?Рмех + ?Рмагн + ?Рдоб, (4.8)
где ?РМ - мощность потерь в меди обмоток; ?PЩ - переходные потери в месте контакта щеток; ?Рмех - механические потери; ?Рмагн - магнитные потери при холостом ходе; ?Ядо6 - добавочные потери при нагрузке.
Потери в меди обмоток ?РМ вызываются тепловым действием тока при его прохождении по проводникам обмоток якоря, главных и дополнительных полюсов и компенсационной обмотке:
?Рм=?I2ri
Где I - ток, проходящий по обмотке, A; ri - сопротивление i-й обмотки, Ом.
Переходные потери в щеточном контакте DРЩ возникают в местах контакта щеток. По ГОСТ 2582 - 81* эти потери определяют из раiета падения напряжения ?Uщ, равного 3 В для щеток положительной и отрицательной полярности, в том случае, когда у них нет гибких шунтов, и равного 2 В при использовании щеток с шунтами:
?Рщ = ?UщI.
За iет потерь в меди и местах контакта щеток, которые называют электрическими потерями, уменьшается числитель в формуле (4.4), и снижается частота вращения тягового электродвигателя. На значение вращающего момента эти потери не влияют.
Механические потери ?Рмех возникают из-за трения вала в моторно-якорных подшипниках, щеток о коллектор, якоря о воздух. У двигателей с самовентиляцией добавляются потери из-за вращения лопастей встроенного в машину вентилятора, прогоняющего охлаждающий воздух через электродвигатель. Эти потери возрастают с увеличением частоты вращения, а от нагрузки электродвигателя зависят незначительно.
Магнитные потери при холостом ходе ?Рмагн складываются из потерь на гистерезис и потерь от вихревых токов в сердечнике и зубцах якоря тягового электродвигателя. Они возрастают с увеличением магнитного потока и частоты вращения якоря, т.е. частоты перемагничивания стали.
Добавочные потери при нагрузке ?Рдоб добавляются к основным магнитным потерям. Они возникают вследств