6.4.Определение размеров паза якоря.

Размеры паза h_n ×b_n оказывают большое влияние на степень использования активного слоя якоря и двигателя в целом. Их можно определить, зная размеры проводника ,число слоев и толщину изоляции.

При большом количестве проводников ,расположенных в пазу рядом, много места занимает изоляция ,что ухудшает теплоотдачу от меди через обмотки боковым стенкам зубцов. Поэтому следует стремиться к уменьшению количества проводников в ряду ,выбирая соответствующим образом количество пазов z_{n .}

С целью определения сечения проводника якоря задаемся величиной фактора нагрева, являющегося произведением линейной нагрузки на плотность тока в проводнике. Для тепловозных электрических машин:

(А*j_я)=2500-4000 А/см * А/мм².

Отсюда

j_я =(А*j_я)/А

j_я = 315*6/345 = 6 А/мм².

Для тяговых двигателей тепловозов j_я =5-7 А/мм² .

Площадь сечения проводника обмотки якоря, мм² :

q_я =i_я /j_я

q_я = 193,7/6 =32,3

Сечение принимаем b/a = 11,3мм²/2,83мм². Это сечение дает возможность определить стороны проводника, где а -меньшая сторона сечения , а b -большая сторона сечения.

Размещение проводников в пазу якоря и их изоляция производится ,как показано на рис.7.

Изоляцию принимаем класса нагревостойкости F, допускающую максимальное превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждения воздуха 140⁰ С.

В заключении расчета активного слоя якоря необходимо определить размеры зубцового слоя якоря.

Ширина зубца у основания, мм:

b_z2=π*(D_я-2h_z)/z_n -b_n

b_z2= 3,14*(493-2*39,3)/46-11,3 =16,9 ,

где h_z -высота зубца(паза) якоря ,мм:

h_z = (D_я- D_к-20 )/2

h_z = (493-394,4-20)/2 =39,3.

Ширина зубца на высоте 1/3 h_z от его основания, мм:

b_z1/3 =(π*(D_я -1,33*h_z )/ z_n)-b_n

b_z1/3 =(3,14*(493-1,33*39,3)/46)-11,3 =18,7.

Зубцовые шаги:

по внешнему диаметру якоря, мм:

t_z1=π *D_я /z_n

t_z1= 3,14*493/46 =33,6 ;

по дну паза, мм:

t_z2 =( π*(D_я-2h_z))/z_n t_z2 =( 3,14*(493-2*39,3))/46=28,3 ;

на 1/3 высоты зубца от основания, мм:

t_z1/3 =( π*(D_я-1,33h_z))/z_n

t_z1/3 =(3,14*(493-1,33*39,3))/46 =30,08.

7. Расчет магнитной цепи двигателя.

Расчет магнитной цепи системы выполняется для определения размеров магнитопровода и параметров катушек главных и дополнительных полюсов.

Магнитная цепь состоит из пяти участков ,соединенных последовательно:

сердечника(ярма) якоря, зубцового якоря, воздушных зазоров, сердечников главных полюсов и ярма(спинки) остова, в каждом из которых магнитная индукция принимается постоянной по длине участка.

Магнитный поток одного полюса, Вб:

Ф_о = (60*Е*а) /( N*р*n_н)

Ф_о = (60*240*2,83)/(275,7*2*614,8) =0,08 ,

где U_дн -напряжение ТЭД в продолжительном(номинальном) режиме (определяется в соответствии со схемой присоединения ТЭД к ТГ),В

U_дн =U_гн/2 =500/2=250В ;

Е =0,96* U_{дн —} ЭДС ТЭД в продолжительном режиме, В

Е =0,96*250=240В;

n_{н —} частота вращения якоря в продолжительном режиме, об/мин.

Активная длина железа якоря определяется из условия допустимой магнитной индукции B_z1/3 в самом напряженном участке магнитопровода , которым является зубцовый слой , м

l_я = 2p*Ф_о / B_z1/3*b_z1/3*z_n*0,94*α

l_я = 4*0,08 /2,2*0,0187*46*0,94*0,7 =0,25.

Магнитную индукцию в сечении зубца на 1/3 высоты паза, Тл

B_z1/3 = Ф_о /Q_z1/3

B_z1/3 =2,2 ,

предварительно выбираем по рис.8 в зависимости от частоты перемагничивания зубца: f =pn_н/60 ; f =2*614,8/60=20,5,

где Q_z1/3 -расчетное сечение зубцов для прохождения магнитного потока,м² ;

α=0,7 — коэффициент полюсного перекрытия.

Р ис.8 Зависимость B_z1/3 от частоты перемагничивания f зуба.

Вопрос о принятии односторонней или двухсторонней передачи решается исходя из величины номинального крутящего момента на валу ТЭД, Н*м

M_н=9554*P_тэд/n_н*η_тэд

M_н=9554*348,6/614,8*0,9=4875,5 ,

где η_тэд =0,9- КПД тягового двигателя

Т.к. M_н ≤6800 Н*м, то принимаем одностороннюю передачу.

Длина стального пакета якоря l_я должна быть проверена по допустимой индукции в воздушном зазоре В_δ , которая не должна превышать 1,0 Тл

В_δ = Ф_о / α*τ*l_я

В_δ = 0,08/0,7*0,387*0,25=1 ,

где величина полюсного деления, см

τ =π *D_я /2p

τ =3,14*49,3/4=38,7