Расчет серийного тягового электрического двигателя НБ – 514 и проверка оптимальности выбора параметров активного слоя его якоря, страница 3

3.6.  Полная МДС холостого хода:

3.7.  Коэффициент учета реакции якоря:

3.8.  Полная МДС реакции якоря:

где

3.9.  Полная МДС:

3.10.  Коэффициент насыщения при номинальном режиме:

K_нч желательно иметь 1,5 ÷ 1,8 для получения больших тяговых усилий в области высоких скоростей.

3.11.  Число витков катушки главного полюса:

где  - коэффициент постоянного ослабления возбуждения для двигателей пульсирующего тока,

3.12.  Заводское число витков главного полюса  таким образом, полученный результат совпадает с заводским.

Шаг 4. Расчет характеристики намагничивания.

Определяем потери МДС для различных значений магнитного потока на полюс 0,5; 0,75; 1,15 от Ф_н при токе якоря равном 0.

По таблице 2.3 приложения 2 ([1]) определяем:

тогда:

Результаты расчетов за носим в табл. 3.

Расчет характеристики намагничивания Ф = f (I_μ), где I_μ – ток намагничивания:

результаты остальных расчетов сводим в табл. 3. По данным таблицы строим зависимость Ф = f (I_μ) рис. 4.

Таблица 3.

Наименование участка	Длина, см	Магнитный поток, Вб			Индукция, Т			Напряженность магнитного поля на участке, А/см			Магнитные напряжения участков, А
		0,5Ф	0,75Ф	1,15Ф	0,5Ф	0,75Ф	1,15Ф	0,5Ф	0,75Ф	1,15Ф	0,5Ф	0,75Ф	1,15Ф
Зубцовый слой якоря	4,169	0,0445	0,0668	0,1025	1,05	1,57	2,42	6,3	39	1340	26,3	163	5586
Сердечник якоря	13,4	0,0222	0,0334	0,0512	0,698	1,05	1,61	3,3	6,3	50	44,2	84,4	670
Зубцовый слой полюса	4,9	0,0467	0,07012	0,1075	0,797	1,20	1,83	3,9	9,3	163	19,1	45,6	799
Сердечник полюса	8,4	0,0555	0,0832	0,128	0,847	1,27	1,95	4,2	11,6	281	35,3	97,4	2360
Стык полюс – ярмо	0,008	0,0555	0,0832	0,128	0,847	1,27	1,95	—	—	—	68	102	156
Переход ярмо – полюс	8,35	0,0555	0,0832	0,128	0,610	0,914	1,41	3,0	4,8	19	25,05	40,08	159
Остов (ярмо)	15,3	0,0277	0,0416	0,0640	0,515	0,773	1,19	3,0	3,8	8,9	45,9	58,1	136
Воздушный зазор	0,7104	0,0445	0,0668	0,1025	0,523	0,786	1,21	—	—	—	2978	4467	6849
	МДС для проведения магнитного потока по магнитной цепи										3242	5058	16715
											270	421	1393
											270	421	1393
										,	0,517	0,775	1,19

Шаг 5. Расчет магнитной характеристики машины.

Для ТЭД с компенсационной обмоткой:

Конструктивная постоянная машины:

результаты остальных расчетов сводим в табл. 3. По данным таблицы строим зависимость C_nФ(I_в) – рис.5.

Шаг 6. Расчет коммутации.

6.1.  На эскизе (рис. 6) показываем три силовые линии потока Ф_с, проходящие через характерные участки зубцового слоя.

6.2.  Расчет коэффициента ξ (приведенной высоты проводника).

где  – высота элементарного проводника, м;

 – ширина меди в пазу, м;

 – удельная проводимость электротехнической меди при ожидаемом превышения температуры обмоток 150˚С, См/м;

 – магнитная проницаемость воздуха;

- угловая частота вращения якоря, с^-1;

 – ширина паза в штампе;

где  – коллекторное деление,

 – окружная скорость коллектора, м/с,

 – число коллекторных пластин на паз,

 – щеточное перекрытие,

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

р – число пар полюсов машины;

6.3.  Графическое определение коэффициента k_i.

Коэффициент, учитывающий удельные потоки рассеяния от вытеснения тока в процессе коммутации в верхнюю часть проводников, определяется графически по кривой k_i = f(ξ) ([1], стр. 111 рис. 2.32):

при ξ = 0,642 Т, k_i = 0,998.

6.4.  Расчет удельных проводимостей.

6.4.1.  Удельная проводимость для части паза под медью.

где  – коэффициент, учитывающий увеличение магнитной проводимости от наличия бандажей,

 при бандажах из немагнитной стали и клиновом креплении обмотки;

 – магнитная проницаемость воздуха;

высота h₁ определяется суммой толщины клина, подкладок под ним и изоляцией сверху до меди,

6.4.2.  Удельная проводимость части паза, занятой медью.

где  – определяется вычитанием из высоты паза в свету размера h₁ и размера от дна паза вверх до меди нижнего проводника:

6.4.3.  Удельная проводимость потока рассеяния по коронкам зубцов.

где  – коэффициент воздушного зазора под добавочным полюсом:

 – ширина наконечника добавочного полюса:

6.4.4.   Удельная проводимость потока рассеяния для лобовых частей обмотки при немагнитных бандажах.

где  – длина передней и задней лобовых частей проводников обмотки якоря.

6.4.5.  Полная проводимость потока рассеяния паза равна:

6.5.  Среднее значение реактивной ЭДС:

где

 – укорочение обмотки в коллекторных делениях:

где

w_c – число витков секции:

Полученное значение удовлетворяет условию ([1] стр.116):

6.6.  Вывод о коммутационной напряженности заданного ТЭД.

У заданного двигателя

где  – коэффициент использования мощности;

 - скорость электровоза в max и min режимах соответственно.

Следовательно, данный двигатель обладает достаточной коммутационной устойчивостью.

6.7.  Ширина зоны коммутации.

где  – число коллекторных пластин, перекрытых щеткой;

 – число коллекторных пластин на паз;

 - коллекторное деление, пересчитанное на окружность якоря:

Шаг 7. Расчет дополнительных полюсов.

7.1.  Индукция в воздушном зазоре под дополнительным полюсом:

где

7.2.  Воздушный зазор из справочного материала: