2.4 Выбор активной длины якорной обмотки

Определяем магнитный поток главных полюсов:

где - число пар параллельных ветвей;

- частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

Найдем активную длину якорной обмотки:

где - коэффициент полюсного перекрытия ;

- полюсное деление по якорю

Тл - индукция в воздушном зазоре

.

2 Расчет основных параметров зубчатой

ПЕРЕДАЧИ

Вращающийся момент определяется:

где - частоту вращения якоря при часовом режиме работы двигателя.

кгс∙м.

Предварительно рассчитываем централь:

где – коэффициент централи [1, с. 69].

Передаточное отношение:

где - частота вращения оси колесной пары.

Определяем частоту вращения оси колесной пары:

где - заданный диаметр бандажей ведущих колесных пар;

V_н=40 км/ч - заданная номинальная скорость электровоза.

об/мин.

Найдем передаточное отношение:

Для определения числа зубьев большого зубчатого колеса и зубчатой шестерни z составляют и решают систему двух уравнений

Выразим из этой системы уравнений число зубьев зубчатой шестерни:

где т = 10 - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей;

- угол наклона зубьев при косозубой передаче.

Полученное расчетом число зубьев шестерни z не должно быть меньше 12÷14 для косозубых передач.

Найдем число зубьев шестерни:

Число зубьев большого зубчатого колеса найдем по формуле:

где - передаточное отношение.

Диаметр делительной окружности большого зубчатого колеса:

где т - модуль зубчатой передачи для электровозных двигателей.

мм.

Максимальное значение определяют из величины диаметра круга катания бандажей колесной пары и зазора между нижними точками кожуха редуктора и головки рельса:

Условие выполняется:

Уточняем передаточное отношение:

Уточняем частоту вращения якоря:

об/мин.

Уточняем максимальную окружную скорость якоря:

м/с.

3 Расчет обмотки, пазов и зубцов якоря. Определение магнитного потока и длины сердечника якоря

Сечение проводников обмотки якоря:

где - ток параллельной ветви обмотки якоря;

- плотность тока по обмоткам.

Найдем ток параллельной ветви обмотки якоря:

где - часовой ток нагрузки.

А.

Найдем плотность тока по обмоткам:

где - тепловой фактор, оценивающий нагревание обмотки якоря для изоляции класса F.

А/мм².

Сечение проводников обмотки якоря:

мм².

Выбираем проводник 2,44x9,3 с сечение .

Заполнение паза якоря:

Ширина:

Медь: 2,44x6=14,64

Витковая изоляция один слой стеклослюдинитовой лентой в полуперекрышу:

0,09x2 x6 =1,08 мм;

Корпусная изоляция четыре слоя микаленты в полуперекрышу:

0,05x4x2x2=0,8 мм;

Покровная изоляция один слой из стеклоленты полуперекрышу:

0,1x1x2=0,2 мм;

Зазор на укладку 0,25 мм;

Ширина паза в свету ;

Пропуск на штамповку 0,15 мм;

Ширина паза в штампе .

Высота:

Медь: 9,3x4= 37,2 мм;

Витковая изоляция один слой стеклослюдинитовой лентой в полуперекрышу:

0,09x2 x4 =0,72 мм;

Корпусная изоляция четыре слоя микаленты в полуперекрышу:

0,05x4x2x4=1,6 мм;

Покровная изоляция один слой из стеклоленты полуперекрышу с учетом двух пакетов: 0,1x1x2=0,2 мм;

Прокладки из электрокартона: 0,5x3=1,5 мм;

Клин 6 мм;

Высота паза в свету ;

Пропуск на штамповку 0,1 мм;

Высота паза в штампе .

Отношение лежит в рекомендованных пределах [1, стр. 77].

Активный слой якоря машин нагружен электрически – токами в проводниках обмотки, заложенных в пазах, и магнитно – потоками, замыкающимися через зубцы.

Зубцовый шаг по поверхности якоря:

где – число пазов якоря.

Ширина головки зубца по поверхности якоря, по низу и расчетная:

где – ширина паза якоря.

Найдем ширину головки зубца по поверхности якоря:

Зубцовый шаг по дну пазов:

где – высота паза якоря.

Найдем ширину головки зубца по низу:

Найдем зубцовый шаг в расчетном сечении:

мм.

Ширина зуба расчетная:

Вследствие того, что воздушный зазор между поверхностью сердечника якоря и наконечником главного полюса увеличивается по мере приближения к краям последнего, индукция в зазоре машины распределена равномерно. Опыт тягового электромашиностроения установил рациональные значения коэффициента полюсного перекрытия , которым задаются при проектировании машин. Согласно [1, с. 17] для машин без компенсационной обмоткой .

На рисунке 3.1 представлен эскиз паза якоря.

Длина сердечника якоря двигателя:

где – индукция в зубцах шихтованного пакета якоря [1, с. 81];

- коэффициент заполнения пакета сталью [1, с. 82].

Рисунок 3.1. Паз якоря.

Паз состоит из: 1 – проводник; 2 – витковая изоляция; 3 – корпусная изоляция; 4 – покровная изоляция; 5 – миканитовая прокладка.

Максимальная длина шихтованного пакета якоря двигателей с опорно-осевой подвеской при двусторонней передаче, согласно [1, с. 72] находится в пределах 400 440 мм.

Для создания необходимого крутящего момента на валу двигателя принимаем равным

Параметры обмотки якоря:

Примем шаг по коллекторным делениям для простой петлевой обмотки ;

Первый шаг по реальным пазам принимаем ;

Второй шаг по реальным пазам

Первый частичный шаг по элементарным пазам (в коллекторных

делениях) ;

Второй частичный шаг по элементарным пазам (в коллекторных делениях) .

Установим передний и задний вылеты обмоток якоря:

где - вылет косой части с передней стороны;

- вылет косой части с задней стороны;

- прямолинейный участок катушки при выходе из паза;

- прямолинейный участок концов проводников при прямом подходе к петушкам коллектора;

- прямолинейный участок у головок катушек;

- размер головки катушки.

,

где = 5 мм - внутренний радиус изгиба головки;

мм - высота головки катушки.

Вылет косой части с передней стороны и с задней равны:

где - шаг по зубцам, определенный по месту наиболее тесного

расположения катушек обмотки:

- угол, под которым расположены наклонные части катушек:

где - толщина катушки в пазовой части;

- наименьший возможный зазор между соседними катушками.

Передний и задний вылеты обмоток равны:

Суммарная длина лобовых вылетов обмотки якоря равна:

Так как верхняя и нижняя стороны катушек располагаются на разных диаметрах, то определяя их длины, зубцовый шаг и угол наклона будем измерять на диаметре, проходящем через середину паза:

Найдем длину лобовой части полувитка:

где - длина участка катушки в головке;

- наклонная часть переднего лобового соединения:

- наклонная часть заднего лобового соединения:

Длина лобовой катушки полувитка равна:

Средняя длина одного проводника (полувитка) обмотки якоря равна:

Сопротивление обмотки якоря при 20°С [1, с. 85]:

где – удельное сопротивление обмотки меди при 20° С.

Масса меди обмотки якоря, согласно равна [1, с. 85]:

Шаг уравнительных соединений:

Сечение уравнителя равно: