Машиностроение \ Проектирование тяговых электрических машин

ТЭМ переменного тока. Тяговые генераторы переменного тока, страница 5

Наименьшее влияние на характеристики двигателя несинусоидальность напряжения оказывает лишь тогда, когда содержит только нечетные гармонические составляющие, кроме третьей и кратных ей.  В работах российских и зарубежных авторов показано, что при таком гармоническом составе напряжения максимальный момент двигателя за счет его высших гармонических составляющих снижается на 1-2% (при питании от инверторов тока и напряжения), ток при номинальной нагрузке возрастает на 1-2% - для инвертора напряжения и 2-4% - для инвертора тока, чему соответствует увеличение потерь в меди без учета вытеснения тока на 2-8%. Однако вследствие возрастания активного сопротивления обмотки ротора за счет эффекта вытеснения тока от высших гармонических составляющих электрические потери  могут увеличиваться в1,5-3 раза.

Потери в стали не зависят от формы напряжения и определяются только частотой и амплитудным значением индукции. Поэтому дополнительные потери в стали имеют место лишь в том случае, когда амплитуда первой гармоники напряжения, меньше амплитуды несинусоидального напряжения. В этом случае потери в стали возрастают на 2-3%.

Особенность моделирования работы АТД в энергетических цепях тепловозов, требующих полного использования мощности дизеля в каждый момент времени,  заключается в необходимости сведения энергетического баланса первичного и вторичного контуров. Поэтому метод расчета рабочих характеристик АТД, не позволяющий учесть для каждого режима работы все потери, в том числе и от высших гармонических составляющих напряжения (тока), а так же их влияние на электрические параметры обмоток использоваться не может.

Если при проектировании АТД состав гармонических неизвестен, то предполагается, что он получает питание от идеального инвертора, например, напряжения. В этом случае ряд гармонических составляющих кратен , где n- номер высшей гармонической, а скольжения в эквивалентных схемах замещения для высших гармоник двигателя:

- для  ;

- для  .

Токи высших гармонических в соответствии со схемами замещения (рис. 27)

,

где  - активное сопротивление схем замещения для высших гармонических составляющих тока статора;  - приведенное реактивное сопротивление схем замещения для высших гармонических составляющих тока ротора;

 - суммарная длина пазовых частей витка обмотки статора ;

- соответственно средние значения коэффициента Фильда для паза статора и ротора:

;

- функции приведенной высоты проводника x  :

;

u1(2) - число элементарных проводников в пазу по высоте;

h1(2) пр - высота элементарного проводника статора и ротора;

b1(2) пр - суммарная ширина проводников в пазу статора и ротора;

b1(2) п - ширина паза в штампе статора и ротора;

w1(2)n - угловая скорость вращения высшей гармонической тока статора и ротора:

- для  ;

- для  ;

r1(2) - удельное сопротивление материала обмоток статора и ротора с учетом температуры обмоток;

- механическая частота вращения ротора.

Индуктивные сопротивления схем замещения для высших гармонических составляющих тока соответственно статора и ротора

где - соответственно пазовая, лобовая и дифференциальная проводимости рассеяния обмотки статора;

- соответственно пазовая, лобовая и дифференциальная проводимости рассеяния обмотки ротора;

- средние значения коэффициента уменьшения индуктивности при частоте гармонической n для паза статора и ротора:

;

- функции приведенной высоты проводника x  :

.

Добавочные потери при нагрузке АТД рассчитываются как сумма добавочных потерь от основной гармонической напряжения и тока - в соответствии с ГОСТ 7217-87 «Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные», потерь в стали статора и ротора от высших гармонических напряжения  () и потерь в обмотках статора и ротора от высших гармонических тока ():

 .

Потери в стали машины от высших гармонических напряжения определяются составом этих гармонических., а добавочные потери в стали    ,где G1 и G2 - соответственно массы статора и ротора;

Добавочные потери от высших гармонических тока в обмотках статора () и ротора () рассчитываются с учетом параметров для соответствующих схем замещения с учетом вытеснения тока : . Соответственно .

Рабочими характеристиками АТД называются зависимости  и при постоянных параметрах напряжения на входе . Они рассчитываются для всего диапазона изменения частоты питающего напряжения . Для тяговых электродвигателей особый интерес представляют также зависимости  , механический момент на валу  и  , т.к. позволяют определить тяговые свойства машины. Эти характеристики рассчитывают после определения всех потерь в двигателе.

На рис. 28 приведены рабочие характеристики и характеристики холостого хода тягового электродвигателя ДАТ-305, производства НПО «ПРИВОД» (г. Лысьва); конструктивные параметры и параметры номинального режима этого электродвигателя указаны в табл. 9.

Таблица 9

Основные технические параметры тягового электродвигателя ДАТ305

Скачать файл