Работа тягового электрического двигателя
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Содержание
Задание
1. Введение
2. Расчётная часть
2.1 Рассчитаем номинальный ток ТЭД
2.2 Рассчитаем ЭДС, индуктированную в обмотке якоря при номинальном режиме используя выражение
2.3 Определим магнитный поток ТЭД при номинальном режиме используя выражение
2.4 Получим кривую намагничивания ТЭД для заданного мне варианта
2.5 Из выражения (2) получим расчётную формулу для определения частоты вращения в зависимости от тока якоря
2.6 Найдём зависимость скорости движения поезда от частоты вращения якоря ТЭД
2.7 Рассчитаем конструктивную постоянную двигателя CM для вращающего момента
2.8 Рассчитаем конструктивную постоянную CF для вычисления силы тяги одного двигателя
Вывод
Литература
Задание
Целью данной работы является расчёт и анализ основных характеристик, определяющих работу тягового двигателя (ТЭД) в режиме тяги.
При использовании расчётных формул необходимо уяснить, как они были получены на основании трёх фундаментальных законов физики и какие существуют функциональные зависимости между частотой вращения якоря и скоростью электровоза, вращающим моментом ТЭД и силой тяги на ободе ведущей колёсной пары. Особое внимание необходимо обратить на взаимосвязь тока якоря и частоты его вращения.
Исходные данные:
ДК=1,25 м - диаметр колёс колёсной пары;
К=6 - число осей электровоза;
?ДН =0,94 - номинальный коэффициент полезного действия (КПД);
РДН=900 кВт - номинальная мощность;
UДН=950 В - номинальное напряжение;
nДН=1150 об/мин - номинальная частота вращения;
р=6 - число полюсов двигателя;
а=6 - число параллельных ветвей в обмотке якоря;
N=696 - проводников обмотки якоря;
?=2,64 - передаточное число зубчатой передачи.
1. Введение
Сила тяги, необходимая для движения поезда, при электрическом приводе формируется ТЭД в результате преобразования электрической энергии в механическую.
Для уяснения принципа действия электрической машины рассмотрим рис.1. Здесь показаны два полюса электромагнита, создающего магнитное поле. В магнитном поле помещён проводник длиной l (сечение которого изображено кружком), подключённый к внешнему источнику электрической энергии с напряжением U. Под действием подведённого напряжения по проводнику протекает ток i (направление тока показано стрелкой так, что виден конец стрелки). Физические процессы в данной системе определяются тремя фундаментальными законами физики.
а)б)
Рис.1. Электромагнит с помещённым в него проводником.
а) Магнитное поле полюсов при отсутствии тока;
б) Возникновение электромагнитной силы.
Основная часть.
Как я уже упомянул, физические процессы в данной системе (рис.1) определяются тремя фундаментальными законами физики.
Между электронами, проходящими по проводнику, и магнитным полем возникают электромагнитные силы, которые, складываясь образуют результирующую силу fЭ, стремящуюся вытолкнуть проводник из магнитного поля. Электромагнитная сила fЭ определяется законом Ампера - на проводник с током, находящийся в магнитном поле и расположенный перпендикулярно направлению поля действует сила, равная произведению силы тока i, индукции магнитного поля В и длины проводника l:
fЭ =i B l
Направление силы можно определить по правилу левой руки или как результат взаимодействия двух магнитных полей. На рис.1 (а) показано магнитное поле полюсов при отсутствии тока в проводнике. Как известно вокруг проводника с током возникает своё собственное круговое магнитное поле, направление которого определяется по правилу буравчика. При этом справа от проводника, где силовые линии поля проводника совпадают с силовыми линиями внешнего магнитного поля, происходит сгущение силовых линий, слева от проводника, где силовые линии поля проводника направлены навстречу линиям внешнего поля, происходит разрежение силовых линий. Магнитные силовые линии обладают свойством упругости, напоминающим свойства резиновых нитей. Стремясь сократиться по длине, они будут выталкивать проводник из области сгущения силовых линий в сторону их разрежения, т.е. справа на лево, рис.1 (б). В результате возникает электромагнитная сила fЭ.
Если поместить в магнитное поле не проводник, а виток с током и расположить его вертикально (рис.2 (а)), то применяя правило левой руки к верхней и нижней сторонам витка, получим, что электромагнитные силы fЭ, действующие на них, будут направлены в разные стороны. В результате действия этих двух сил возникает электромагнитный вращающий момент МЭ, который вызывает поворот витка, в данном случае по часовой стрелке.
МЭ= fЭ Д cos ?
где ? - угол между направлением внешнего поля и плоскостью витка;
Д - расстояние между сторонами витка.
Виток будет поворачиваться в магнитном поле до тех пор, пока он не займёт положение, перпендикулярное магнитным силовым линиям поля (?=90). При таком положении через виток будет проходить наибольший магнитный поток. Следовательно, виток или катушка с током, внесённые во внешнее магнитное поле, всегда стремятся занять такое положение, чтобы через виток проходил максимальный магнитный поток. Свойство катушки с током поворачиваться в магнитном поле и послужило основанием для создания электродвигателя. Когда проводник под действием внешней силы (у генератора) или под действием электромагнитно