Курсовой проект Проектирование тяговых электрических машин постоянного и пульсирующего тока Пример расчёта шестиполюсного тягового двигателя с компенсационной обмоткой

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ

Расчет кривой намагничивания

Расчет характеристики намагничивания Ф=f(I_в) производится для номинального магнитного потока Ф_н и для 9/8∙Ф_н. Результаты расчета приведены в табл. 5.

Таблица5

Участок	Магнитная цепь		Ф = 0,106 Вб = Фн			Ф = 0,119 Вб = 9/8∙Ф_н
Участок	Сечение м²	Длина м	В т	Н А/м	F А	B т	H А/м	F А
Зазор	0,0877	0,004	0,965	-	4286	1086	-	4822
Зубцы якоря	0,03	0,0414	1,79	70000	2898	2,013	104	4140
Сердечник якоря	0,0425	0,137	1,26	1870	258	1,417	2100	290
Сердечник главного плюса	0,037	0,064	1,42	1893	121	1,6	5000	320
Зубцы компен-сационной обмотки	0,03	0,0392	1,8	5000	196	2	15000	588
Станина	0,038	0,224	1,4	1900	426	1,575	3800	852
Итого					8347			11194
Неплотности и неполная компенсация н.с. якоря					167			224
Сумма					8514			11418

Коэффициент насыщения магнитной цепи

К_н =∑F_н /F_δ = 8514/4448 = 1,91.

Расчет скоростной характеристики

А. При номинальном поле (U= 1300 В, β= 0,97)

Скоростная характеристика рассчитывается по формуле

n=(U-I∙∑R)/(к_n∙Ф)

При этом

к_n = (р/а)∙(N/60) = (3/3)∙(768/60) = 12,8.

Сопротивление цепи при 115 °С

∑R = [1 + α_θ(θ-θ_о)](R_aθ0 + R_sθ0+ R_kθ0+ R_wθ0) + R_щ = [1 + 0,004∙(115 - 20)]∙

∙(0,0318 + 0,028 + 0,0109 + 0,0126) + 2/1000 = 0,117 Ом.

Последняя составляющая R_щ представляет собой сопротивление щеточного контакта (падение напряжения под щеткой принимается постоянным и равным 2 В при всех значениях тока якоря).

Расчет скоростной характеристики при номинальном поле сведен в табл. 6.

Таблица 6

I A	I_В А	F A	Ф Вб	I∙∑R В	U- I∙∑R В	n об/мин
138	133,86	2194,2	0,025	16,146	1093,85	2278,8
275	266,75	4372,5	0,041	32,175	1077,82	1369,2
413	400,61	6566,7	0,0465	48,321	1061,67	1189,1
551	534,47	8760,9	0,051	64,467	1045,53	1067,7
689	668,33	10955,1	0,058	80,613	1029,38	924,3
826	801,22	13133,4	0,0635	96,642	1013,35	831,2

При максимальной скорости электровоза Vмах=100 км/ч, соответствующей частоте вращения якоря n_мах= 1696 об/мин, мощность двигателя должна быть не ниже 0,66 от номинальной, т. е.

Р_{n мах}= 0,66∙Р_Н = 0,66∙650 = 429 кВт.

Приняв к.п.д. равным η=0,95 в этом режиме, получим значение тока якоря

I=429∙10³/1300∙0,95 = 347А.

Реактивная э.д.с. при этом будет равна

e_Rnмах = e_Rн ∙(I/I _н)∙( n_мах / n_н )=4,21∙(347/532)∙(1696/916) = 5,084 В,

что позволяет ожидать искрение в пределах до 1 ¼ —1 ½балла.

Магнитный поток, соответствующий этому режиму:

Ф_{0 п} = (U-I∙ ∑R)/k_п∙ n_мах =(1300 – 360∙0,117)/19,2∙1696 = 0,0253 Вб,

что соответствует намагничивающей силе F= 2200 А по магнитной характеристике Ф(F) и току возбуждения Iв = F/w_s = 2200/16 = 137,5А.

При этом соотношение между магнитными потоками и токами возбуждения при ослабленном и полном поле будет

Ф_{0 п} /Ф_пп = 0,0253/0,0435= 0,581;

β_мин= I_в/I = 137,5/360 = 0,382.

Б. При ослабленном поле

(степень возбуждения β_мин = 0,377)

В связи с наличием компенсационной обмотки размагничивающее действие якоря не учитывается. При подключении параллельно обмотке возбуждения резистора (с целью ослабления магнитного поля) общее сопротивление якорной цепи уменьшается и составляет ∑R = 0,100Ом.

Расчет скоростной характеристики при ослабленном поле приведен в табл. 7.

Таблица 7

I,A	I_В, А	F, A	Ф, Вб	I∙∑R, В	U- I∙∑R, В	n, об/мин
360	137,5	2186,5	0,0253	36	1074	2211
413	157,7	2508,5	0,028	41,3	1068,7	1988
551	210,5	3346,6	0,0325	55,1	1054,9	1690,5
689	263,2	4184,8	0,037	68,9	1041,1	1465,5
826	315,5	5017	0,041	82,6	1027,4	1305
964	368,2	5855,2	0,0435	96,4	1013,6	1213,6

Расчет к.п.д.

Расчет к.п.д. производится для номинального (β = 0,97) и ослабленного (βмин = 0,382) полей. Потери в стали якоря пересчитываются относительно их значения P’Fe при номинальном токе якоря пропорционально (n/n_н)1.6 и (Ф/Ф_н)2. Потери в подшипниках и на трение о воздух принимаются пропорциональными (n/n_н)1.5. Потери от трения щеток принимаются пропорциональными n/n_н. Электрические потери на коллекторе не выделены: они входят в общие электрические потери.

К.п.д. η = P₂/P₁; Р₂= Р₁- ∑P; Р₁= U∙I; ∑P - потери. Результаты расчета магнитных потерь при номинальном поле приведены в табл. 8, результаты расчета к.п.д. - в табл. 9.

Таблица 8

I, A	n/n_н	(n/n_н)1,6	(Ф/Ф_н)2	(n/n_н)1,6∙(Ф/Ф_н)2	Р’_Fe, Вт	1+К_Fе	Р_Fe,Вт
138	2,13	3,35	0,24	0,804	4559,5	1,22	5562,6
275	1,23	1,39	0,64	0,889	5041,5	1,23	6201
413	1,11	1,18	0,83	0,979	5551,9	1,26	6995,4
551	1,0	1,0	1,0	1,0	5671	1,30	7372
689	0,86	0,78	1,29	1,006	5705	1,38	7872,9
826	0,77	0,65	1,55	1,007	5710,7	1,48	8451,8

Таблица 9

I,A	(n/n_н)1,5	P_мех, Вт	Р_кт, Вт	I₂∙∑R,Вт	Р_Fe,Вт	∑P,Вт	η, о.е.
138	3,1	4981,7	4870,1	2228,1	5562,6	17642,5	0,884
275	1,36	2185,5	2136,5	8848,1	6201	19371,1	0,936
413	1,16	1864,1	1822,4	19956,5	6995,4	30638,4	0,933
551	1,0	1607	1571	35521,3	7372	46071,3	0,924
689	0,79	1269,5	1241,1	55542,3	7872,9	65925,8	0,913
826	0,67	1076,7	1052,5	79826,3	8451,8	90407,3	0,901

Аналогичные результаты расчета при ослабленном поле приведены в табл. 10 и 11.

Таблица 10

I,A	n/n_н	(n/n_н)^1,6	(Ф/Ф_н)²	(n/n_н)^1,6∙(Ф/Ф_н)²	Р’_Fe,Вт	1+К_F_е	Р_Fe,Вт
360	2,06	3,17	0,246	0,779	4417,7	1,24	5477,9
413	1,85	2,67	0,301	0,803	4553,8	1,26	5737,7
551	1,58	2,07	0,406	0,840	4763,6	1,3	6192,7
689	1,37	1,65	0,526	0,868	4922,4	1,38	6793
826	1,22	1,37	0,646	0,875	4962,1	1,48	7344
964	1,13	1,21	0,727	0,889	5041,5	1,65	8318,5

Таб л ица 11

I,A	(n/n_н)^3/2	P_мех, Вт	Р_кт, Вт	I²∙∑R,Вт	Р_Fe,Вт	∑P,Вт	η, о.е.
360	2,95	4740,6	4634,5	12960	5477,9	27813	0,930
413	2,51	4033,5	3943,2	17056,9	5737,7	30771,3	0,932
551	1,98	3181,8	3110,6	30360,1	6192,7	42845,2	0,929
689	1,6	2571,2	2513,6	47472,1	6793	59349,9	0,922
826	1,34	2153,4	2105,1	68227,6	7344	79830,1	0,912
964	1,2	1928,4	1885,2	92929,6	8318,5	105061,7	0,901

Blog