2.1 Выбор тягового электродвигателя
Выбор тягового электродвигателя будем производить из числа серийных двигателей по известным размерам сердечника якоря (прототип ЭД-127):
Тип двигателя: ЭД-118
Серия тепловоза: М62К
Класс изоляции якорной обмотки: F
Диаметр сердечника якоря, мм: 493
Длина сердечника якоря, мм: 420
Число главных полюсов: 4
Число коллекторных пластин: 216
Развиваемая мощность, кВт: 305
Толщина миканита между коллекторными пластинами, мм: 1.2
1. Электрическая мощность ТЭД:
- касательная мощность секции тепловоза;
-
число движущих осей секции тепловоза;
5
- КПД тягового зубчатого редуктора;
-
КПД ТЭД в продолжительном режиме.
2. Линейная скорость на поверхности якоря ТЭД при движении с конструкционной скоростью:
Принимаем
по условиям механической прочности
ТЭД.
3. Линейная скорость на поверхности якоря ТЭД при движении с расчётной скоростью:
где
диапазон
рабочих скоростей тепловоза.
4. Линейная токовая нагрузка ТЭД в продолжительном режиме (с изоляцией якорной обмотки класса «F»):
,
А/м
А/м
-
проверка выполняется
5. Требуемый коэффициент регулирования напряжения ТЭД.
где
– минимальная степень ослабления
возбуждения ТЭД.
диапазон
рабочих скоростей тепловоза
Принимаем
,тогда:
-
проверка выполняется.
6. Магнитная индукция в воздушном зазоре ТЭД в продолжительном режиме.
где
- коэффициент, зависящий от конструкции
ТЭД;
-
коэффициент полюсного перекрытия ТЭД
(для некомпенсированных ТЭД).
Проверка по условию насыщения магнитной системы ТЭД:
-
проверка выполняется.
7. Среднее напряжение между коллекторными пластинами ТЭД при движении с конструкционной скоростью.
9,3
В
Проверка: для некомпенсированных тяговых двигателей значения[еср], [еmax] можно увеличить на 2-3 В.
Следовательно по условию нормальной коммутации (для некомпенсированных двигателей при толщине миканита 1,2 мм):
проверка
выполняется
8. Максимальное напряжение между коллекторными пластинами ТЭД при движении с конструкционной скоростью.
где 2р=4 – число главных полюсов ТЭД;
-
эффективный воздушный зазор под главным
полюсом;
-
коэффициент воздушного зазора.
30,86
В
Проверка: для некомпенсированных тяговых двигателей значения[еср], [еmax] можно увеличить на 2-3 В.
Следовательно по условию нормальной коммутации (для некомпенсированных двигателей при толщине миканита 1,2 мм):
.
9. Реактивная ЭДС в якорной обмотке ТЭД при движении с конструкционной скоростью.
где
- коэффициент рассеяния якорной обмотки.
6,52В
Проверка по условию нормальной коммутации:
.
По итогам расчёта выбираем тяговый электродвигатель ЭД-118 (некомпенсированный) со следующими параметрами:
м
2р=4
а также параметры работы ТЭД на проектируемом тепловозе:
А/м
2.2 Режим работы тяговых электрических машин на проектируемом тепловозе
1. Частота вращения якоря ТЭД в режиме конструкционной скорости.
об/мин
2. Частота вращения якоря ТЭД в продолжительном режиме.
об/мин
3. Сила тока ТЭД в продолжительном режиме.
где
- число проводников якорной простой
петлевой обмотки ТЭД (для тепловозов);
К=216 – число коллекторных пластин;
Тогда
.
628,5
А
4. Напряжение ТЭД в продолжительном режиме.
В
5. Магнитный поток возбуждения в продолжительном режиме.
где
– электрическая постоянная ТЭД;
а=р – число параллельных ветвей якорной обмотки ТЭД (для тепловозных ТЭД с простой петлевой обмоткой);
Тогда
Вб
6. Максимальное напряжение ТЭД.
В
7. Допустимое напряжение ТЭД.
В
Проверка по напряжению:
.
8. Минимальная сила тока ТЭД:
9. Максимальная сила тока ТЭД.
А
10. Допустимая сила тока ТЭД.
где
А – допустимая сила тока в параллельной
ветви якорной обмотки ТЭД с классом
изоляции «F»;
2а=4 – число параллельных ветвей якорной обмотки.
А
Проверка по силе тока:
11. Минимальное напряжение питания ТЭД
12. Электрическая мощность генератора постоянного тока.
где
кВт
13. Напряжение и ток продолжительного режима работы тягового генератора.
где
– зависит от схемы подключения двигателей
к тяговому генератору.
А
В
Режим работы представлен на рисунке 1