5. Определение основных параметров тэд
В данном разделе следует вычертить принципиальную силовую схему тепловоза. На схеме должны быть показаны якори ТЭД, обмотки возбуждения их главных полюсов, силовые контакты поездных контакторов, силовые контакты контакторов и сопротивления ослабления поля ТЭД.
Далее необходимо разработать принципиальную схему регулирования мощности ТЭД и вычертить ее. На схеме следует показать основные агрегаты, аппараты и элементы системы регулирования мощности.
5.1. Расчет приведенного объема и длины якоря тэд
Приведенный объем якоря, см3:
см3
где
- длина сердечника якоря, см;
α=0,67÷0,72 - коэффициент полюсного перекрытия;
А= 450÷550 - линейная нагрузка якоря током, А/см;
Вδ= 0,95÷1,05 - расчетная магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл.
Принимаем α=0,7, А= 550, Вδ= 1,05
Длина сердечника якоря, см:
Для
тепловозных ТЭД
см.
Полюсное деление якоря, см:
где 2р=4 - число пар главных полюсов ТЭД.
Зазор под центром полюса, мм:
Принимаем
=8
мм
Зазор под краем полюса, мм:
Принимаем
=16
мм
5.2. Расчет обмотки якоря и размеров паза
Ток параллельной ветви обмотки:
где 2а=4 - число параллельных ветвей обмотки.
Число проводников обмотки якоря (предварительно):
Примем N=400
Так как при двухслойной обмотке с каждой коллекторной пластиной связаны два проводника обмотки якоря, то число коллекторных пластин:
Найденное число коллекторных пластин проверяются по допустимому среднему напряжению между ними при максимальном напряжении на зажимах ТЭД:
Диаметр коллектора (предварительно):
мм
Коллекторное деление:
Число
пазов якоря Z
выбирают
по кривой (рис. 6). По условиям симметрии,
отношение
должно быть целым числом, а для снижения
амплитуды пульсации магнитного потока
в воздушном зазоре ТЭД – нечетным.
Число
коллекторных пластин на паз должно быть
целым:
Число пазов уточняется проверкой объема
тока в пазу:
Выбираем Z=50
Принимаем
=4
Рис. 3. Зависимость числа пазов якоря от его диаметра
После
того как все условия будут удовлетворены,
определяется число проводников обмотки
якоря окончательно:
.
Линейная нагрузка (окончательно), А/см:
А/см
Для определения сечения проводника следует задаваться величиной фактора нагрева, являющегося произведением линейной нагрузки на плотность тока в проводнике (АΔя). Для тепловозных ТЭД:
Принимаем
Отсюда:
.
Для ТЭД Δя=5÷7 А/мм2.
Площадь сечения проводника обмотки якоря, мм2:
Полученное значение округляется до ближайшего значения.
Практическая площадь сечения проводника может быть получена комбинацией любых двух размеров: высоты hм и ширины bм обмоточной прямоугольной меди в таблице 3:
Таблица 4
|
|
hм, мм |
||||||
|
bм, мм |
0,90 |
1,56 |
2,63 |
4,40 |
6,90 |
10,8 |
16,0 |
|
1,01 |
1,68 |
2,83 |
4,70 |
7,00 |
11,0 |
16,8 |
|
|
1,08 |
1,81 |
3,05 |
5,10 |
7,40 |
11,6 |
18,0 |
|
|
1,16 |
1,95 |
3,28 |
5,50 |
8,00 |
12,5 |
19,5 |
|
|
1,25 |
2,10 |
3,53 |
5,90 |
8,60 |
13,5 |
22,0 |
|
|
1,35 |
2,26 |
3,80 |
6,40 |
9,30 |
14,5 |
25,0 |
|
|
1,45 |
2,44 |
4,10 |
6,50 |
10,0 |
15,6 |
28,0 |
|
Размещение проводников в пазу якоря и их изоляция делаются, как показано на рис. 7. Размеры меди проводников должны быть подобраны такими, чтобы отношение высоты паза к ширине лежало в пределах 3÷5. Если высота проводника больше 10÷12мм, то для уменьшения дополнительных потерь принимаются два проводника, укладываемых по высоте.
В курсовом проекте следует принимать изоляцию класса F, допускающую максимальное превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха 140оС, а провод марки ПЭТВСД с эмалеволокнистой витковой изоляцией двусторонней толщины – 0,37÷0,50 мм. Начертить эскиз размещения проводников и их изоляции в пазу якоря.
Ширину зубца у основания:
Ширина зубца на высоте 1/3 hz от его основания:
Зубцовые шаги:
— по внешнему диаметру якоря:
— по дну паза:
— на 1/3 высоты зубца от основания:
Полученные размеры указываем на эскизе паза
Рис.4. Зубцовый слой якоря и его размеры
Расчетное значение зубцов для прохождения магнитного потока:
где ku = 0,97 – коэффициент, учитывающий изоляцию листов пакета якоря из сталей Э11, Э12, Э1300, Э1300А.
м2.
Основной магнитный поток машины:
где Uдн – напряжение ТЭД в продолжительном (номинальном) режиме,
0,96 ∙ Uдн = Е– Э.Д.С. ТЭД в продолжительном режиме, магнитная индукция в сечение зубца на 1/3 высоты паза:
Вб.
Магнитная индукция в сечении зубца на 1/3 высоты паза:
Тл.
Сопротивление обмотки якоря при +100 оС:
Ом.
где
–
удельное
сопротивление обмоточной меди при 20°С,
.
l = lя + 1,3τ – длина проводника;
l = 0,471+ 1,3∙0,38 = 0,964 м.
qя – площадь сечения проводника обмотки, мм2.