Теория подвижного состава. Тягово-скоростные свойства

няются тяговые электродвигатели последовательного и смешанного возбуждения) также ведется с использованием их паспортных данных. Однако алгоритм расчета таких электродвигателей значительно проще, чем асинхронных, да и дополнительно необходимо подсчитать только сопротивления обмотки и самого двигателя. Кроме того, алгоритм расчета характеристик электродвигателей последовательного и смешанного возбуждения практически одинаков.

Расчеты и построения характеристик ЭД переменного и постоянного токов рекомендуется выполнять с использованием MS Excel.

Рассмотрим примеры использования изложенных выше алгоритмов для расчета и построения характеристик электродвигателей переменного и постоянного токов.

Пример 2.3. Рассчитать и построить механические характеристики тягового асинхронного ЭД ДТА-6У1, применяемого на троллейбусах. Техническая характеристика ЭД представлена в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Параметры асинхронного электродвигателя ДТА-6У1

131

Р е ш е н и е

Для построения механических характеристик асинхронного электродвигателя рассчитываем на основе паспортных данных (табл. 2.3) дополнительные параметры электродвигателя. Рассчитанные с использованием формул (2.10)–(2.33) дополнительные параметры электродвигателя приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Рассчитанные дополнительные параметры ЭД ДТА-6У1

По формулам (2.10) и (2.31) рассчитываем текущие синхронные обороты электродвигателя n0 fi и критические скольжения sкр.fi для

выбранных значений частот источника питания от 10 Гц до 130 Гц. Результаты расчета сводим в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Синхронные частоты вращения и скольжения при заданных частотах источника питания электродвигателя

По полученным расчетным данным строим соответствующие графические характеристики при различных значениях частоты от 10 Гц до 130 Гц источника питания (рис. 2.18–2.20).

Рис. 2.18. Зависимость вращающего момента электродвигателя от частоты вращения ротора при максимальном моменте

133

Рис. 2.19. Зависимость вращающего момента электродвигателя от частоты вращения ротора при номинальном моменте

Рис. 2.20. Зависимость вращающего момента электродвигателя ДТА-6У1 от частоты вращения ротора при различных моментах:

1 – изменение вращающего момента электродвигателя от частоты вращения ротора при максимальном моменте; 2 – изменение вращающего момента электродвигателя от частоты вращения ротора при номинальном моменте

134

Ответ. Рассчитаны и построены характеристики тягового асинхронного ЭД ДТА-6У1 для двух случаев его регулирования (рис. 2.20). На рис. 2.20 представлена совмещенная характеристика этого ЭД, по которой можно выделить область рационального изменения вращающего момента от внешней нагрузки (числа оборотов вала электродвигателя). Эта область расположена между кривыми 1 и 2.

Пример 2.4. Рассчитать и построить характеристики (естественную и механическую) ТЭД постоянного тока ДК-211А/Б последовательного возбуждения мощностью 150 кВт. Исходные данные для ТЭД ДК-211А/Б приведены в табл. 2.6.

Р е ш е н и е

По формулам (2.41) и (2.42) рассчитываем сопротивление якоря Rя электродвигателя, его суммарное сопротивление R и номинальный поток возбуждения сФн:

R Rв Rя 0,09 0,174 0,264 Ом;

сФн 30 550 0,174 240 2,773.1750

Воспользовавшись аппроксимирующим выражением кривой намагничивания для электродвигателей последовательного возбуждения (рис. 2.14), рассчитываем данные для построения характеристик тягового ЭД мощностью 150 кВт (расчет рекомендуется вести в табличном процессоре Excel). Результаты расчета размещаем в табл. 2.7.

135

Таблица 2.7

Данные для построения естественной характеристики двигателя ДК-211А/Б последовательного возбуждения, Рдв = 150 кВт

По результатам расчетов строится естественная характеристика (рис. 2.21) и «заготовка» механической характеристики (рис. 2.22) двигателя последовательного возбуждения мощностью 150 кВт.

Рис. 2.21. Естественная характеристика электродвигателя ДК-211А/Б

136

Так как в ТХ ЭД ДК-211А/Б приводятся обороты якоря, а не его угловая скорость, построим зависимость крутящего момента ЭД от числа оборотов и аппроксимируем эту графическую зависимость степенной функцией (рис. 2.22). Аппроксимирующее выражение

размещено на рис. 2.22.

Рис. 2.22. Зависимость момента электродвигателя ДК-211А/Б от оборотов якоря

Обзор механических характеристик тяговых ЭД ПС показал, что угловая скорость дв.Мmax при максимальном крутящем моменте ЭД составляет (0,7–0,8) номинальной угловой скорости дв.н. Примем среднее значение дв.Мmax = 0,75 дв.н и рассчитаем обороты электродвигателя при его максимальном вращающем моменте:

nдв.Мmax 0,75 1750 1313, об/мин.

137

Воспользовавшись выражением (2.43), рассчитаем крутящие моменты электродвигателя: номинальный Мдв.н (nдв.н = 1750 об/мин).

момент Мдв.nmax при максимальный оборотах nдв.max = 3900 об/мин и максимальный момент Мдв.max при 1313 об/мин:

Mдв.н 60819627712,2673 1750 2,42705887 818,464 Н м; Mдв.max 60819627712,2673 1313 2,42705887 1644 Н м; Mдв.nmax 60819627712,2673 3900 2,42705887 117,036 Н м.

Используя результаты расчетов, определим мощность тягового электродвигателя при номинальных и максимальных оборотах:

Pдв.н Мдв.н дв 818,464 1750 149,991 150 кВт; 30 1000

Pдв.nmax Мдв.nmax дв.max 117,036 3900 47,798 кВт. 30 1000

Расчетная мощность ТЭД практически совпала с номинальной мощностью, указанной в технической характеристике выбранного электродвигателя. Это очень хороший результат. При максимальных оборотах ЭД развивает мощность примерно 48 кВт.

Ответ. Рассчитаны и построены характеристики тягового электродвигателя постоянного тока ДК-211А/Б: естественные характери-

стики Мдв = f(Iя) и дв = f(Iя), а также механическая характеристика Мдв = f(nдв). Рассчитанная номинальная мощность электродвигателя составляет 150 кВт, а мощность при максимальных оборотах якоря 48 кВт. Следовательно, полученные расчетные данные имеют хорошее совпадение с паспортными данными электродвигателя.

Пример 2.5. Рассчитать и построить характеристику ТЭД со- гласно-смешанного возбуждения. Данные для расчета характеристики ЭД приведены ниже:

138

Р е ш е н и е

Расчет и построение характеристик электродвигателей смешанного возбуждения при последовательных резисторах в силовой цепи ведется так же, как и для двигателей последовательного возбуждения.

Кривая намагничивания для электродвигателей смешанного возбуждения воспроизведена на рис. 2.23.

Рис. 2.23. Универсальная кривая намагничивания ЭД смешанного возбуждения

Ее численные значения представлены в табл. 2.8, которые были аппроксимированы на кафедре «Тракторы» БНТУ следующей зави-

мость в дальнейшем использовалась для выполнения расчетов. Таблица 2.8

Численные значения кривой намагничивания для ЭД смешанного возбуждения

Рассчитываем сопротивление и номинальный поток возбуждения:

– сопротивление параллельной обмотки:

сФн сФ1 сФ2 3,316 с 0,031 с 3,285 с.

Задаемся различными последовательными значениями тока возбуждения i. Расчет естественной характеристики электродвигателя согласно-смешанного возбуждения ведем в соответствии с описанным выше алгоритмом для электродвигателя последовательного возбуждения. Результаты расчета представлены в табл. 2.9.

Таблица 2.9

Данные для построения естественной характеристики электродвигателя согласно-смешанного возбуждения, Рдв = 120 кВт

140