В современных электрических машинах постоянного тока применяются барабанные обмотки. Эти обмотки имеют соединения активных проводников по внешней стороне якоря и позволяют лучше использовать обмоточный провод по сравнению с кольцевыми обмотками.
В ТД используются барабанные обмотки двух видов: петлевые и волновые.
Двигатели номинальной мощности более 500 кВт рекомендуется проектировать с простой петлевой обмоткой.
3.1. При расчете обмотки важным параметром является номинальный ток ТД, А.
Iн=Pн*10³ / ηд*Uн, (3.1.)
где ηд – к.п.д. двигателя
Iн=750*10³/ 0,94*1100=725,33 А.
Предварительно можно принять к.п.д. по таблице 3.1, составленной на основании опыта проектирования тяговых двигателей.
Таблица 3.1.
|
Pн, кВт |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
ηд |
0,920 |
0,930 |
0,934 |
0,938 |
0,939 |
0,941 |
0,942 |
ωс=1
3.2. Число секций обычно равно числу коллекторных пластин
S=K =2p*Uн / eср. (3.2.)
S=K= 366,66
3.3. Число проводников обмотки якоря определяется из величины среднего межламельного напряжения
N=4p*Uн / eср=2K. (3.3.)
N=2K=733,33
3.4. Линейная нагрузка при номинальном режиме, А / мм
Ан=iа*Nz / t1. (3.4.)
где iа – ток в проводнике обмотки якоря, А;
Nz – число активных проводников в пазу;
t1 – зубцовое деление якоря, мм.
Ан=120,89*8 / 30,07=43,35 А/мм
3.5. Ток в проводнике обмотки якоря, А
ia=Iн / 2а, (3.5.)
где 2а – число параллельных ветвей обмотки якоря (для простой петлевой обмотки 2а=2р)
ia=725,34 / 6=120,88А
3.6. Количество активных проводников в пазу якоря
Nz=2*uк, (3.6.)
где uк – число коллекторных пластин (ламелей) на паз
Nz=2*4=8
3.7. Число ламелей на паз якоря
uк=К /Z, (3.7.)
где Z – число пазов якоря.
uк=366 / 102=4
3.8. При 2р=6 полученные значения пазов якоря увеличиваются в 1,5 раза. Обычно на полюс приходится пазов [3,с.205]
Z/2p=Zp=12…22, (3.8.)
68 / 6=12
3.9.Правильность выбора Z можно контролировать через величину зубцового деления, которую целесообразно иметь [3,с.205]
t1= π*Da / Z= 18…30, мм (3.9.)
t1=3,14*651,147 / 68= 30,06 мм
При волновой обмотки число пазов якоря Z должно быть не четным, при петлевой – число пазов на пару полюсов Z / р – нечетное число .
Число коллекторных пластин на паз uк зависит от напряжения Uн на выводах ТД. Поэтому uк желательно принимать, опираясь на опыт проектирования двигателей [3,с.205] (см. табл. 3.2.)
Таблица 3.2.
|
Uн,В |
500…800 |
800…1200 |
1200…1500 |
|
uк |
3 |
3;4 |
5;6;7 |
3.10. При выборе числа пазов по условиям нагревания обмотки нужно придерживаться соотношения
iа *Nz≤1200…1400А, (3.10.)
iа *Nz≤120,88*8=967,1А
3.11. Первый шаг обмотки по реальным пазам
yz1=(Z / 2p)-εn, (3.11.)
где εn- пазовое укорочение обмотки
yz1=(102 / 6)- ½.)=17
Для уменьшения длины лобовых частей и улучшения коммутации обмотки выполняют с укороченным шагом. Для простой петлевой обмотки укорочение в пазах εn= ½.
3.12. Результирующий шаг обмотки по коллектору в коллекторных делениях при простой петлевой обмотке yк= 1 .
3.13. Первый шаг обмотки коллекторных делениях для всех типов обмоток
yк1= yz1*uк, (3.13.)
yк1= 17*4=68
3.14. Второй шаг в коллекторном делении:
yк2= yк1-1, (3.14.)
yк2=68-1=67
3.15. Второй шаг в реальных пазах:
yz2= yz1-(1 / uк). (3.15.)
yz2=17-(1 / 4)=16,75
При петлевых обмотках необходимы уравнительные соединения, которые связывают равнопотенциальные точки обмотки и исключают прохождение уравнительных токов, возникающих из-за неравенства э.д.с. в параллельных ветвях , через щеточный контакт.
3.16. Шаг уравнительного соединения в коллекторных делениях
yур= К/р. (3.18.)
yур=366,66 / 3=122,2
IV. Определение размеров пазов и зубцов якоря.
Размеры пазов зависят от площади поперечного сечения проводника якорной обмотки, которая, в свою очередь, определяется из условий нагревания. В практике тягового электромашиностроения пользуются понятием теплового фактора (Ан*Jа). В этом произведении Ан – линейная нагрузка якоря проектируемого ТД в номинальном режиме в А/мм, Jа – плотность тока в проводниках якорной обмотки в А/мм². Рекомендуемые значения этого фактора в зависимости от напряжения обмотки якоря по отношению к корпусу Uиз для двигателей с классом изоляции В приведены в таблице 4.1.. Для ТД электровозов постоянного тока Uиз =3кВ, для двигателей электровозов переменного тока Uиз= Uн.
Таблица 4.1.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.