Тяговые электрические машины магистральных и маневровых тепловозов, страница 3

Геометрия сердечник главного полюса. Для ТЭД с  коэффициент полюсного перекрытия . Для частично расходящегося воздушного зазора действительное значение ширины дуги полюсного наконечника  соответствует расчетному значению полюсной дуги (рис. 5). Расчетное значение полюсной дуги находится в постоянном соотношении с полюсным делением .

Ширина сердечника полюса  определяется из условия, что индукция в этом сечении , откуда

,

где - коэффициент рассеяния главного полюса;  - длина сердечника полюса; как правило - коэффициент, учитывающий подрезы сердечника полюса по углам (для лучшего вписывания его во внутренний объем катушки) (рис. 6);  - при намотке меди катушек «плашмя», - при намотке катушек на ребро.

 Предварительно значение  принимают в зависимости от параметров магнитной системы (табл. 4)

Таблица 4

Параметр

2р=4

2р=6

Полюс без компенсационной обмотки

Полюс с компенсационной обмоткой

Переход сердечника главного полюса в полюсный наконечник намечают таким образом, чтобы плоскость заплечников, на которые опирается катушка,  отстояла от плоскости полюсного наконечника на расстояние   (рис. 6); при этом значение индукции у основания рога (в сечении ab ) (магнитным рассеянием с рога из-за небольшой его высоты пренебрегают). Ширина опорной полочки определяется возможностью закрепления на ней катушки: .

При наличии компенсационной обмотки и равномерном воздушном зазоре  связь между расчетной полюсной дугой  и геометрической может быть определена выражением: (рис. 7). Особенностью укладки обмотки в полюсные наконечники является то, что первый зубец имеет минимальную по механической прочности ширину – ; это затрудняет проникновение потока в зону коммутации.

Размеры паза в полюсном наконечнике – его высота  и ширина  -определяются сечением проводника обмотки. Проводники в пазу, если их несколько, располагают рядом по ширине паза. Изоляцию пазовой части компенсационной обмотки выполняют так же, как изоляцию пазовой части обмотки якоря.

Ширина зубцов полюсного наконечника должна приниматься такой, чтобы индукция в расчетном сечении (на высоте   от головки зубца полюсного наконечника) .

Результирующая ширина расчетного сечения полюсных наконечников (рис. 7)

,

где - ширина катушки с учетом зубцов полюсного наконечника,  - ширина среднего и крайнего зубцов полюсного наконечника; - число пазов полюсного наконечника. Обычно  длина полюсного наконечника  (рис. 6); однако если индукция в его зубцах оказывается чрезмерно большой, то длину полюса увеличивают: .

Ориентировочную высоту сердечника полюса (при неизвестных параметрах катушки главного полюса) принимают в зависимости от значения  (рис. 6):

при ; при .

Окончательное значение  устанавливается после расчета параметров обмотки возбуждения и компоновки ТЭД.

Геометрия остова (ярма). Остов является наиболее сложным узлом ТЭД, т.к. при значительных габаритах имеет множество внутренних приливов при высоком классе обработки их поверхностей. Это требование вызвано необходимостью обеспечить плотное соединение ярма с сердечниками полюсов; в противном случае в машине будет значительное сопротивление магнитному потоку, и как следствие, снижение ее мощности.

В настоящее время для упрощения технологии изготовления станины применяют сварные остовы в форме цилиндра. 

Диаметр внутренней поверхности цилиндрического остова . Соотношение  при  и  при 6.

Для ТЭД опорно-осевого подвешивания значение  следует согласовать с значением централи.

Внешний диаметр остова , где - радиальная толщина остова. Оценить правильность принятого габарита остова можно по соотношению  при  и  при . Кроме того, значение внешнего диаметра остова должно быть таким, чтобы у него как у подрессоренного элемента нижняя точка отстояла от головки рельса не менее, чем на 0,15 м.

Длина расчетного сечения ярма предварительно определяется как .

Таким образом, расчетное сечение остова  .

По ярму ТЭД одновременно проходят магнитные потоки главных и добавочных полюсов. Чтобы магнитная цепь не насыщалась в ярме на участках сложения этих потоков, необходимо, чтобы индукция от основного потока .

После компоновки ТЭД необходимо проверить, чтобы на участках сложения потоков .

Литой остов ТЭД имеет, как правило, форму восьмигранника (рис. 4). Так как внутренняя полость остова не круглая, то ее нельзя обрабатывать сплошной расточкой. Расточкой обрабатывают лишь приливы остова под посадку главных полюсов; поверхности под посадку сердечников добавочных полюсов, расположенные на узких гранях остова, плоские и их обрабатывают стружкой.

Толщина остова  в местах расположения главных полюсов ; ее делают больше, чем у добавочных , т.к. по остову у главных полюсов замыкается не только основной поток, но и поток рассеяния.

Высота и ширина остова  предварительно задается соотношением:. Длина утолщенной части остова, по которой проходит магнитный поток, не может быть меньше .  Индукция, как и при цилиндрическом остове, , где  - сечение магнитопровода в станине.

Окончательно высота ярма литой станины определяется как

.

Радиус расточки остова под главные полюсы

;

 высота приливов – 10…15 мм. Ширина приливов из-за отсутствия обработки их боковых граней меньше ширины сердечника, т.е.  (при наличии обработки боковых граней ).

Ширина плоскостей под установку добавочных полюсов  (рис. 4).

Для определения результирующей намагничивающей силы магнитную цепь ТЭД разбивают на участки в которых значения магнитной индукции можно считать постоянными. Чаще всего таких участков пять: ярмо статора, сердечник главного полюса, воздушный зазор, зубцовая часть якоря, ярмо якоря. По сечениям характерных участков определяют значения индукции  и напряженностей , которые нужно в них создать, чтобы обеспечить требуемое значение , а по значениям  рассчитывается требуемая намагничивающая сила обмотки возбуждения на режиме холостого хода , где - длины участков, соответствующие значениям , и параметры возбуждения. Так как при последовательном возбуждении ТЭД ток возбуждения  однозначно определен значениями  и , то расчетной величиной являются параметры обмотки возбуждения – число витков, приходящиеся на один полюс .