Определение электромеханических характеристик тягового электродвигателя постоянного тока

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

Кафедра ”Локомотивы и локомотивное хозяйство”

В.И.Киселёв, Е.Ю.Логинова, М.А.Яцков

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Методические указания к лабораторной работе по дисциплине

“Электрические передачи локомотивов”

Москва 2003

Содержание

1. Общая часть

2. Теоретическая часть

    2.1. Основные понятия и определения

    2.2. Описание метода взаимной нагрузки для испытаний ТЭД

    2.3. Анализ электромеханических характеристик

3. Экспериментальная часть

    3.1. Принципиальная схема стенда

    3.2. Методика экспериментальных исследований

    3.3. Таблицы экспериментальных данных

4. Расчетная часть

    4.1. Формулы расчета экспериментальных данных

    4.2. Таблицы расчетных данных

5. Требования к содержанию объема по лабораторной работе

    Список использованных источников

    Приложение

 1. Общая часть

            Цель работы. Исследование электромеханических характеристик тягового электродвигателя (ТЭД). Изучение методики проведения стендовых испытаний ТЭД.

            Объект исследования. Тяговый электродвигатель постоянного тока ЭД118А применяемый на тепловозах серии 2ТЭ10Л, 2ТЭ10М; 2ТЭ116 и др.

Условное обозначение: ЭД- электродвигатель; 118- номер разработки;

А- номер модификации.

            Основные технические данные. │1│:

Электрическая мощность, кВт                                                                           305

Напряжение, В:

           продолжительного режима                                                                      463

           максимальное                                                                                            700

Ток нагрузки, А:

           продолжительного режима                                                                      720

           максимальном напряжении                                                                     476

           максимальный кратковременный

           (при трогании тепловоза с места)                                                         1100

Коэффициент полезного действия , % :

            при продолжительном режиме

            и полном токе возбуждения                                                                   91,5

Масса, Кг:                                                                                                           3100

Обмотка возбуждения                                                                 последовательная

Число ступеней ослабления тока возбуждения                                                    2

Коэффициент ослабления тока возбуждения:

            I ступень                                                                                                  60%

            II ступень                                                                                                 36%

Подвеска                                                                                            опорно-осевая

Вентиляция                                                                                     принудительная

            Электродвигатель ЭД118А имеет четыре главных и четыре добавочных полюса, которые обеспечивают, соответственно, требуемый основной магнитный поток и нормальную коммутацию. Начало и конец обмотки возбуждения выведены наружу для обеспечения возможности реверсирования вращения якоря ТЭД и включения ступеней ослабления возбуждения. Обмотка якоря выполнена петлевой с уравнительными соединениями первого рода  со стороны коллектора.

2. Теоретическая часть│2-5│

2.1.Основные понятия и определения.

            Для проверки технического состояния и соответствия параметров нормативно-техническим данным. Тяговые двигатели после изготовления или ремонта подвергаются испытаниям по программе регламентированной ГОСТ 2582.,,Машины электрические вращающиеся тяговые”.

            Одним из основных видов испытаний ТЭД является снятие электромеханических характеристик.

            Электромеханические характеристики тягового электродвигателя- это зависимости частоты вращения якоря , момента  и коэффициента полезного действия от тока нагрузки (якоря)  при постоянном значении подведенного напряжения  и различных коэффициентов ослабления тока  возбуждения ():

        ;       ;       ,                              (2.1)

при =const;             ;       ;      

            где, - минимально допустимые значения коэффициента                                                                      ослабления возбуждения по условиям безыскровой коммутации,      составляет

            Для ТЭД постоянного тока имеем:

             ;                                                                                   (2.2)

             ;                                                                                     (2.3)

             ;                                                                                     (2.4)

            где -[В],  -[А],  -[Вб],  -[об/мин],  -[Вт];

                   - сопротивление цепи якоря ТЭД

                (- соответственно сопротивления обмоток якоря,                                                                     возбуждения, добавочных полюсов)

             - постоянная двигателя, учитывающая число пар полюсов                                                      

                                  , число проводников обмотки якоря , число                             

                                   параллельных ветвей обмотки якоря ;

            - магнитный поток двигателя;

            - суммарная мощность потерь в ТЭД.

            Электромеханические характеристики тепловозных ТЭД имеют особенности: они определяются не при постоянном напряжении, а при изменении подведенного напряжения в соответствии с алгоритмом работы системы автоматического регулирования напряжения тягового генератора (ТГ), т.е. с учетом поддерживания постоянной мощности на зажимах ТГ (), а следовательно и на зажимах ТЭД (), при этом ;   ;    ;  .   (2.5)

Электромеханические характеристики тягового электродвигателя отнесенные к ободу (колес)

            На практике применяются расчетные электромеханические характеристики ТЭД отнесенные к ободу колеса (колес), т.е. реализуемые в точке касания колеса (колес) с рельсом – это зависимости силы тяги на ободе колеса (колес) , скорости движения и КПД передачи  от тока нагрузки ТЭД при значениях напряжения и коэффициента ослабления возбуждения указанных ранее (2.1),(2,2). Такие характеристики носят так же название электротяговые характеристики ТЭД. 

            ;     ;    .                                  (2.6)

            Расчет этих характеристик производится по известным данным , , , см. (2.2)-(2.4) или по электромеханическим характеристикам для конкретных значений тока , и заданным величинам диаметра колеса (м), передаточного отношения тягового редуктора , и КПД тягового редуктора по формулам:

            Скорость движения тепловоза, км/ч

             ;                                                                                   (2.7)

            Сила тяги, развиваемая ТЭД, Н

             ;                                                                           (2.8)

            Коэффициент полезного действия передачи, %

             ;                                                                              (2.9)