Федеральное агентство железнодорожного транспорта
Уральский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Электрическая тяга»
Курсовой проект
По дисциплине: «Тяговые электрические машины и преобразователи»
На тему: «Проектирование тягового электродвигателя»
Выполнил:
студент гр. Т-415
С.В. Абрамов
Екатеринбург
2008
Содержание
Исходные данные 6
1 Расчет параметров зубчатой передачи и основных размеров 7
2. Расчет активного слоя якоря 17
2.1 Расчет параметров обмотки 17
2.2 Параметры обмотки якоря 27
3 Расчет щеточно-коллекторного узла 30
3.1 Выбор числа и размера щеток 30
3.2 Определение рабочей длины коллектора 34
4.1 Сердечник якоря 36
4.2 Главные полюса 37
4.3 Остов 41
4.4 Участок сердечника якоря 45
4.5 Участок зубцового слоя якоря 46
4.6 Участок сердечника главного полюса 48
4.7 Участок стыка полюса с остовом 48
4.8 Участок выхода потока из полюса в остов 49
4.9 Ярмо остова 51
4.10 Расчет воздушного зазора 52
Номер участка 52
Наименование участка 52
Магнитный поток, Вб 52
Сечение, м2 52
Индукция, Тл 52
Напряженность, А/м 52
Длина силовой линии, м 52
Магнитное напряжение, А 52
1 52
Сердечник якоря 52
0,058 52
0,032439 52
1,8 52
14200 52
0,1625 52
2307,5 52
2 52
Зубцовый слоя якоря 52
0,117 52
0,064876 52
1,8 52
14200 52
0,0331 52
470,02 52
3 52
Зубцовый слой полюса 52
– 52
– 52
– 52
– 52
– 52
– 52
4 52
Сердечник полюса 52
0,123 52
0,072127 52
1,7 52
7050 52
0,12 52
846 52
5 52
Стык полюса с остовом 52
– 52
– 52
– 52
– 52
– 52
136 52
6 52
Переход из полюса в остов 52
0,061 52
0,036862 52
1,66 52
6800 52
0,08 52
544 52
7 52
Ярмо остова 52
0,061 52
0,043787 52
1,4 52
2010 52
0,644 52
1294,44 52
Сумма магнитных напряжений стальных участков 52
5597,96 52
8 52
Воздушный зазор 52
0,117 52
0,001947 52
0,86 52
– 52
– 52
4248,19 52
МДС намагничивания 52
9846,15 52
МДС на компенсацию действия реакции якоря 52
918,3 52
МДС Возбуждения обмотки главного полюса 52
10764,45 52
4.11 Расчет конструкционных размеров и параметров катушки главного полюса 58
5 Расчет стационарной коммутации 61
6 Расчет добавочных полюсов 68
Список использованных источников 76
Введение
В настоящее время совершенствование электроподвижного состава является одним из главных направлений в развитии железнодорожного транспорта и остается таковым в ближайшей перспективе. Развитие средств электроники и микропроцессорной техники способствует появлению принципиально новых по своим техническим возможностям локомотивов с высоким уровнем автоматизации процессов управления. Однако каковы бы ни были масштабы внедрения новых средств автоматизированного контроля и управления техническими системами электрических локомотивов, их реализуемые эксплуатационные качества всегда будут определяться техническими возможностями их движителей – тяговых электродвигателей (ТЭД).
В этих условиях исключительно важная роль отводится процессу проектирования тяговых электродвигателей. В ходе разработки новой конструкции приходиться неоднократно уточнять и тщательно увязывать мужду собой множество размеров и параметров машины для одновременного учета и выполнения многочисленных конструкторских, технологических, экономических требований и ограничений.
В данном курсовом проекте основное внимание уделено вопросам разработки конструкции основных частей машины и их взаимосвязи в единой системе тягового двигателя. Необходимо отметить, что в своей основе методика проектирования тягового электрического двигателя, опирается на традиционную методику проектирования тяговых машин, разработанную и используемую в настоящее время коллективами проектировщиков отечественного электровозостроения.
Исходные данные
Номинальная
мощность двигателя P
=
145 кВт;
Номинальное
напряжение питания двигателя U
=
1500 В;
Корпусное
напряжение U
=
3000 В;
Номинальная
скорость движения локомотива V
=
48 км/ч;
Конструкционная
скорость движения локомотива V
=
98 км/ч;
Номинальный
коэффициент регулирования возбуждения
β
=
0,43;
Диаметр
бандажей ведущих колес D
=
1,05 м;
Диаметр
оси колесной пары d
=
180 мм;
Вид торможения рекуперативное;
Вид системы вентиляции машины самовентиляция;
Род тока постоянный;
Вид локомотива МВПС;
Тип подвешивания двигателя опорно - рамное;
Класс изоляции “B”.
1 Расчет параметров зубчатой передачи и основных размеров
Предварительно из ряда параметров, обеспечивающих минимум отходов при раскройке места, выбираем размер диаметра якоря
Dа = 423 мм. (1.1)
Выполняя требование Dк = (0,75…0,9) · Dа, рассчитывается диаметр коллектора
Dк 0,9 · Dа , (1.2)
Dк 0,9 · 423 = 380,7 мм.
Минимальное число коллекторных пластин рассчитывается по формуле
(1.3)
где 2р – число коллекторных полюсов. Принимаю 2р = 2;
uк – среднее максимальное напряжение. Принимаю uк = 18 В.
Максимальное число коллекторных пластин рассчитывается по формуле
(1.4)
где tкmin – минимальный шаг по коллектору. Принимаю tкmin = 3,9 мм.
Принимаю К = 306 пластин.
Уточняем диаметр коллектора
,
(1.5)
Уточняем межламельное напряжение
,
(1.6)
Для двигателей МВС, допустимая максимальная частота вращения якоря обычно не выходит за пределы 3000 об/мин.
Тогда максимальные обороты якоря
(1.7)
где
– максимальная окружная скорость якоря.
Принимаю
Зная максимально возможные обороты якоря,можно найти максимально возможное передаточное число редуктора µ
(1.8)
Номинальная частота вращения двигателя рассчитывается как
,
(1.9)
Диаметр делительной окружности зубчатого колеса находится по формуле
Dz = Dб – 2 · (b+), (1.10)
где b – расстояние от головки рельса до кожуха редуктора. b = 120 мм;
– расстояние от делительной окружности большого зубчатого колеса
до внешней нижней точки кожуха редуктора. = 20 мм.
Dz = 1050 – 2 · (120+20) = 770 мм.
Далее находится диаметр делительной окружности малого зубчатого колеса
,
(1.11)
Число зубьев большого зубчатого колеса
,
(1.12)
где – угол наклона зубьев при прямозубой передаче. Принимаю = 0о;
m – модуль зубчатого зацепления, принимаемый в зависимости от
вращающего момента М и конструкции тяговой передачи.
,
(1.13)
По эмпирическим формулам для прямозубых передач
(1.14)
где К – односторонняя передача. Принимаю К = 1, согласно [1].
Принимаем m = 10.
Число зубьев шестерни рассчитывается по формуле
,
(1.15)
Тогда точное значение передаточного числа редуктора
,
(1.16)
Диаметр конца вала рассчитывается по формуле
(1.17)
где
–
при односторонней передаче. Принимаю
= 10 МПа.
Проверка
по ширине шестерни. bш
(20…25)
мм
,
(1.18)
Уточняем значения максимальной и номинальной частот вращения
,
(1.19)
Уточняем значения максимальных окружных скоростей якоря и коллектора
,
(1.20)
,
(1.21)
Определяем величину централи двигателя
,
(1.22)
Величина централи характеризует то пространство, которое отводиться для вписывания габаритов проектируемого двигателя. Но поскольку конструкционные размеры двигателя пока неизвестны, можно только ориентировочно проверить возможность такого вписывания по соотношению централи и диаметра якоря - как основного параметра машины, задающего его внешние габариты.
При 2р = 2 и опорно-рамном подвешивании
,
(1.23)
