8. Определение коэффициента полезного действия тэд

КПД электродвигателя,

; (8.1)

,

где ∑ΔР – сумма потерь в электродвигателе, Вт.

Электрические потери в меди, Вт,

; (8.2)

.

Переходные потери в контакте между щетками и коллектором, Вт,

; (8.3)

,

где ΔU_Щ = 2 – 3 – падение напряжения под щетками обеих полярностей, В.

Потери в стали, Вт,

; (8.4)

,

где Δр_Я и Δр_Z – соответственно удельные потери в стали сердечника и зубцах якоря, Вт/кг;

G_Я и G_Z – массы соответственно сердечника и зубцов якоря, кг.

Удельные потери в стали сердечника и зубцах якоря, Вт/кг,

; (8.5)

;

; (8.6)

.

Массы соответственно сердечника и зубцов якоря, кг,

; (8.7)

;

; (8.8)

,

где m^’_K – количество вентиляционных каналов;

k_С =0,97– коэффициент заполнения сердечника сталью;

7,8∙10^-3 – плотность стали, кг/см³.

При расчёте ΔР_Z и ΔР_Я необходимо помнить о том, что удельные потери одновременно зависят от частоты перемагничивания стали и магнитной индукции зубцов и ярма.

Добавочные потери ΔР_ДОБ определяются в долях потерь в стали в зави­симости от тока двигателя по табл. 8.1.

Таблица 8.1

Таблица для определения добавочных потерь

IД/IДН	0,20	0,60	0,80	1,00	1,30	1,60	2,00
ΔPДОБ/ ΔPСТ	0,22	0,23	0,26	0,30	0,33	0,48	0,65

Механические потери,

; (8.9)

,

где ΔР_ТР.Щ – потери на трение щеток о коллектор, Вт,

; (8.10)

,

где Q_Щ – суммарная площадь соприкосновения щеток с коллектором;

V_K – окружная скорость коллектора;

ΔР_ПОДШ – потери на трение в подшипниках, Вт.

Потери на трение в подшипниках, Вт,

; (8.11)

.

Сумма потерь в ТЭД, Вт,

∑ΔP = ΔР_М + ΔР_ПЕР + ΔР_СТ + ΔР_ДОБ + Δ Р_МЕХ; (8.12)

∑ΔP =55192,3+1856,4+4558+1193,5+922,1=63668,4.

Мощность, получаемая ТЭД от ТГ, Вт,

; (8.13)

.

Мощность на валу ТЭД, Вт,

Р_Д = Р_ДП - ∑ΔP; (8.14)

Р_Д=397807,3-63668,4=334138,9.

9.Расчёт основных характеристик тэд

9.1.Характеристики намагничивания и нагрузочная

Магнитная характеристика (характеристика холостого хода) строится для нескольких значений магнитного потока Ф_О: 0,5; 0,8; 1,0; 1,15. При этом определяется намагничивающаяся сила, необходимая для проведения данного потока по магнитопроводу. Сечение участков магнитопровода и их длина выбирается из разд. 7. Расчеты оформляются в виде табл. 9.1.

По результатам табл. 9.1 строится характеристика холостого хода (рис. 9.1, кривая 1). Ток в обмотке якоря образует свое магнитное поле. Воздействие магнитного потока якоря на поток главных полюсов называется «реакцией якоря». Для двигателя последовательного возбуждения каждому значению магнитного потока соответствует совершенно определенное значение реакции якоря.

Построение нагрузочной характеристики ТЭД можно с достаточной степенью точности проводить, используя характеристику холостого хода. Расчет сводится к определению той добавочной н. с. главных полюсов, которая требуется для получения такой же ЭДС при нагрузке, что и при холостом ходе.

Размагничивающей машины является некоторая доля намагничивающей силы реакции якоря F^’_P.Я, значение которой зависит от степени магнитного насыщения сердечников главных полюсов:

, (9.1)

где k_Р – коэффициент размагничивания, который находится по графику, приведенному на рис. 9.2.

Таблица 9.1 Расчёт характеристики намагничивания
У часток	Длина L,м	Площадь Q, м2	Расчётные значения параметров при различных ФО по участкам магнитопровода
			0,5 ФО =0,05			0,8 ФО =0,08			ФО =0,01			1,15 ФО =0,115
			B	H	F	B	H	F	B	H	F	B	H	F
Воздушный зазор	0,00493	0,102	0,489	-	0,225	0,78	-	0,36	0,98	-	0,451	1,13	-	0,518
Зубцовый слой	0,085	0,041	1,08	9,6	0,816	1,72	93	7,91	2,15	620	52,7	2,47	1610	136,9
Якорь	0,103	0,039	0,64	3	0,309	1,03	6	0,618	1,29	9,9	1,02	1,48	28	2,88
Полюс	0,031	0,072	0,8	4,1	0,127	1,28	10,1	0,313	1,6	40	1,24	1,84	148	4,59
Станина	0,301	0,038	0,75	2,9	0,873	1,2	10,5	3,16	1,5	30,5	9,18	1,73	91	27,4
Суммарная намагничивающая сила ∑FX.X					2,35			12,4			64,6			172,2
Расчётная величина FВ =1,12 FX.X					2,63			13,8			72,3			192,9
Ток возбуждения iB = FB/ωГП, A					0,03			0,147			0,769			2,05

По оси абсцисс на графике магнитной характеристики (см. рис. 9.1.) F^’_P.Я откладывается вправо от соответствующего значения F_X.X при выбранном магнитном потоке; полученная точка принадлежит нагрузочной характеристике.

Напомним, что н.с, необходимая при нагрузке, F_В = ∑F_X.X + F^’_P.Я , но F^’_P.Я на этой стадии расчета не найдена. Расчеты оформляются в виде табл. 9.2.

Принимая некоторое значение F_В, находят k_Р на кривой, соответствующей индукции B_Z1/3 (см. рис. 9.1.). Для этого при значениях магнитного потока (0,5; 0,8; 1,0; 1,15) вычисляем F_P.Я, а затем – F_P.Я /F_B.

По (9.1) подсчитываем F^’_P.Я и определяем F_B – сопоставляем полученное при этом значение F_B с принятым ранее – для нахождения k_Р. При расхождении вычисленного и принятого значений F_B повторяем расчет k_Р, а следовательно, и вычисление F_B .

Нагрузочная характеристика при ослабленном возбуждении расположится несколько ниже, так как при одних и тех же значениях I_Д значения магнитного потока будут меньше.

Таблица 9.2 Расчёт нагрузочной характеристики
ФО, Вб	∑ FX.X,А	ВZ1/3, Тл	IД, А	FР.Я, А	FР.Я/FВ	kр	F’Р.Я, А	FВ, А
0,5ФО =0,05	2,35	1,08	1424,3	19,2	7,3	0,06	1,15	3,5
0,8ФО =0,08	12,4	1,72	892,3	12	0,87	0,16	1,93	14,3
ФО =0,1	64,6	2,15	719,1	9,71	0,134	0,26	2,52	67,1
1,15ФО =0,115	172,2	2,47	622,4	8,4	0,05	0,30	2,52	174,8

Ф₀

F_в

ƩF_хх

F_в

F_р.я^’

Рис. 9.1. Магнитная (1) и нагрузочная (2) характеристики

тягового электродвигателя