5. Определение основных параметров тэд
В данном разделе следует вычертить принципиальную силовую схему тепловоза. На схеме должны быть показаны якори ТЭД, обмотки возбуждения их главных полюсов, силовые контакты поездных контакторов, силовые контакты контакторов и сопротивления ослабления поля ТЭД.
Далее необходимо разработать принципиальную схему регулирования мощности ТЭД и вычертить ее. На схеме следует показать основные агрегаты, аппараты и элементы системы регулирования мощности.
5.1. Расчет приведенного объема и длины якоря тэд
Приведенный объем якоря, см3:
(5.1)
где
- длина сердечника якоря, см;
α=0,67÷0,72 - коэффициент полюсного перекрытия;
А= 450÷550 - линейная нагрузка якоря током, А/см;
Вδ= 0,95÷1,05 - расчетная магнитная индукция в воздушном зазоре, Тл.
Длина сердечника якоря, см:
(5.2)
Для
тепловозных ТЭД
см.
Полюсное деление якоря, см:
(5.3)
где 2р=4 - число пар главных полюсов ТЭД.
Зазор под центром полюса, мм:
(5.4)
Зазор под краем полюса, мм:
(5.5)
5.2. Расчет обмотки якоря и размеров паза
Ток параллельной ветви обмотки:
(5.6)
где 2а=4 - число параллельных ветвей обмотки.
Число проводников обмотки якоря (предварительно):
(5.7)
Так как при двухслойной обмотке с каждой коллекторной пластиной связаны два проводника обмотки якоря, то число коллекторных пластин:
Найденное число коллекторных пластин проверяются по допустимому среднему напряжению между ними при максимальном напряжении на зажимах ТЭД:
(5.8)
Диаметр коллектора (предварительно):
(5.9)
Коллекторное деление:
(5.10)
Число
пазов якоря Z
выбирают
по кривой (рис. 6). По условиям симметрии,
отношение
должно быть целым числом, а для снижения
амплитуды пульсации магнитного потока
в воздушном зазоре ТЭД – нечетным.
Число
коллекторных пластин на паз должно быть
целым:
Число пазов уточняется проверкой объема
тока в пазу:
Рис. 6. Зависимость числа пазов якоря от его диаметра
После
того как все условия будут удовлетворены,
определяется число проводников обмотки
якоря окончательно:
.
Линейная нагрузка (окончательно), А/см:
(5.11)
Для определения сечения проводника следует задаваться величиной фактора нагрева, являющегося произведением линейной нагрузки на плотность тока в проводнике (АΔя). Для тепловозных ТЭД:
.
(5.12)
Отсюда:
.
(5.13)
Для ТЭД Δя=5÷7 А/мм2.
Площадь сечения проводника обмотки якоря, мм2:
(5.14)
Полученное значение округляется до ближайшего значения.
Практическая площадь сечения проводника может быть получена комбинацией любых двух размеров: высоты hм и ширины bм обмоточной прямоугольной меди в таблице 3:
Таблица 3
-
hм, мм
bм, мм
0,90
1,56
2,63
4,40
6,90
10,8
16,0
1,01
1,68
2,83
4,70
7,00
11,0
16,8
1,08
1,81
3,05
5,10
7,40
11,6
18,0
1,16
1,95
3,28
5,50
8,00
12,5
19,5
1,25
2,10
3,53
5,90
8,60
13,5
22,0
1,35
2,26
3,80
6,40
9,30
14,5
25,0
1,45
2,44
4,10
6,50
10,0
15,6
28,0
Размещение проводников в пазу якоря и их изоляция делаются, как показано на рис. 7. Размеры меди проводников должны быть подобраны такими, чтобы отношение высоты паза к ширине лежало в пределах 3÷5. Если высота проводника больше 10÷12мм, то для уменьшения дополнительных потерь принимаются два проводника, укладываемых по высоте.
В курсовом проекте следует принимать изоляцию класса F, допускающую максимальное превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха 140оС, а провод марки ПЭТВСД с эмалеволокнистой витковой изоляцией двусторонней толщины – 0,37÷0,50 мм. Начертить эскиз размещения проводников и их изоляции в пазу якоря.
Ширина зубца у основания:
(5.15)
Рис. 7. Размещение проводников и их изоляции в пазу якоря: 1 – обмотка якоря; 2 – витковая изоляция; 3 – корпусная изоляция; 4 – покровная изоляция; 5 – прокладки
Ширина зубца на высоте 1/3hz от его основания, м:
(5.16)
Зубцовые шаги:
по внешнему диаметру якоря
(5.17)
по дну паза
(5.18)
на 1/3 высоты зубца от основания
(5.19)
Полученные размеры указываются на эскизе паза (рис. 8).
Для окончательного суждения о правильности выбранных размеров проводника и паза якоря следует определить магнитную индукцию в сечении зубца, взятом на 1/3 высоты зубца, считая от основания. Расчетное значение сечения зубцов для прохождения магнитного потока, м2:
Рис. 8. Зубцовый слой якоря и его размеры
(5.20)
где kи=0,97 - коэффициент, учитывающий изоляцию листов пакета якоря из сталей Э11, Э12, Э1300, Э1300А;
α – коэффициент полюсного перекрытия.
Основной магнитный поток машины, Вб:
(5.21)
где Uдн - напряжение ТЭД в продолжительном (номинальном) режиме (определяется в соответствии со схемой присоединения ТЭД к ТГ), В;
0,96Uдн=Е - ЭДС ТЭД в продолжительном режиме, В;
nн – частота вращения якоря в продолжительном режиме, об/мин.
Магнитная индукция в сечении зубца на 1/3 высоты паза, Тл:
(5.22)
Она не должна превышать величин, приведенных на графике (рис. 9).
Рис.
9. График, определяющий наибольшее
значение магнитной индукции в зубе на
1/3 высоты паза от частоты перемагничивания
якоря
Сопротивление обмотки якоря при +20оС, Ом:
(5.23)
где 1/57 - удельное сопротивление обмоточной меди при 200С, Ом·мм2/м;
-
длина проводника, м;
qя - площадь сечения проводника обмотки, мм2.
Сопротивление обмотки якоря при +100 оС, Ом:
(5.24)