Тяговые электрические машины магистральных и маневровых тепловозов, страница 5

Параметры компенсационной обмотки. Компенсационная обмотка в ТЭД предназначена для подавления поперечной реакции якоря в границах расчетной полюсной дуги , в результате чего удается снизить межламельное напряжение на 25% - в установившихся режимах и на 40% - в переходных режимах. Поэтому линейная нагрузка компенсационной обмотки . Для того, чтобы намагничивающие силы всех компенсационных катушек были равны между собой, они включаются последовательно, т.е. число параллельных ветвей обмотки ; это условие определяет значение тока компенсационной обмотки . Как правило, число пазов для компенсационной обмотки  .

Степень компенсации обмоткой поперечную реакцию якоря характеризуют величиной

,

где - намагничивающая сила катушки компенсационной обмотки; - поперечная составляющая реакции якоря; - число витков компенсационной обмотки. Для снижения межламельного напряжения .

Требуемое значение числа витков компенсационной обмотки

.

Число эффективных проводников в пазу , где - допустимый по условию охлаждения объем тока в пазу.

Сечение проводника обмотки ; для изоляции класса F и H .

Средняя длина витка компенсационной обмотки , где - длина лобовой части среднего витка, которая определяется в зависимости от ширины проводника обмотки , зазора между торцевыми частями катушек  и вылета лобовых частей : .

Для напряжения  , .

Сопротивление компенсационной обмотки

.

Масса меди обмотки .

Параметры обмотки якоря. Точные размеры секции обмотки определяются при конструктивной проработке машины; для определения предварительного значения сопротивления используют приближенные зависимости.

Длина активной длины обмотки  устанавливается при расчете магнитной цепи ТЭД, а ее вылеты определяются режимами работы и технологическими возможностями изготовления секции.  Передний вылет обмотки ; задний вылет обмотки , где - прямолинейный участок секции при выходе ее из паза, который зависит от напряжения относительно корпуса ( при ;  при );  - прямолинейный участок проводников при подходе к коллектору (при вертикальной укладке проводников в пазу требуется поворот шинок проводов на угол  и их расплющивание, поэтому длина участка поворота );  - прямолинейный участок у головки секции; - размер головки катушки.

Значение  определяется высотой катушки якоря и внутренним радиусом изгиба катушки : .

Длины косых участков лобовых частей определяются ориентировочно в зависимости от угла их наклона (рис. 11): со стороны коллектора ; со стороны привода , где   - зубцовый шаг по дну паза в единицах длины.

Угол  принимается таким, чтобы зазор между соседними катушками был не менее ; при таком условии, как правило, . Для предварительных расчетов значение  определяют из соотношения: .

Длина половины витка катушки .

Общая длина проводника обмотки якоря , а ее сопротивление

,

где   - сечение проводника обмотки. Масса меди обмотки якоря .

Для компенсации неравенства эдс в параллельных ветвях обмотки якоря в нем укладываются уравнительные соединения. Каждый уравнитель соединяет  равнопотенциальных точек, которые находятся на расстоянии шага уравнительных соединений .

Уравнители размещают под якорной обмоткой со стороны коллектора, впаивая их в шлицы соответствующих коллекторных пластин. Сечение уравнителей ТЭД определяют по формуле , где.- число коллекторных пластин на паз; - число уравнителей на паз.

Параметры добавочных полюсов определяются значением реактивной эдс, расчет которой выполняется преимущественно по методу А.Б. Иоффе. Этот метод предполагает, что процесс коммутации – прямолинейный, при котором среднее значение реактивной эдс

,

где - поток рассеяния, сцепленный с коммутируемой секцией с числом витков ;  - период коммутации; - ширина коммутационной зоны;  - линейная скорость на поверхности коллектора.

Значение потока рассеяния, сцепленного с секцией обмотки

,

где - объем тока в пазу (от ½ секции);  - результирующая проводимость рассеяния секции обмотки; - число витков одной секции. Составляющими проводимости рассеяния  являются: проводимость рассеяния паза над медью (через изоляцию и клин) ; проводимость рассеяния паза через медь ; проводимость рассеяния по коронкам зубцов (дифференциальное рассеяние); проводимость рассеяния лобовых частей при немагнитных бандажах , где - высота паза, не заполненная медью, - высота паза, заполненная медью;  - ширина наконечника добавочного полюса, ориентировочно ; - воздушный зазор под добавочным полюсом, ориентировочно ; - результирующая длина  лобовых частей ½ секции (рис. 12);  - коэффициент воздушного зазора.

В тепловозных ТЭД проводники в пазу располагаются, как правило, вертикально, ширина зоны коммутации при такой укладке проводника определяется как

 ,

 где - число коллекторных пластин, перекрываемых щеткой,  - укорочение шага обмотки в коллекторных делениях; - коллекторное деление, приведенное к диаметру якоря.

На номинальном режиме работы реактивная эдс не должна превышать значения .

Для уравновешивания реактивной эдс необходимо, чтобы коммутирующая эдс ее компенсировала: . Вследствие того, что  величина  , также должна быть пропорциональна , т.е. , что возможно лишь при ненасыщенной магнитной цепи ТЭД, когда индукция в зоне коммутации не достигает предельных значений  при максимальной нагрузке двигателя.

С учетом значения реактивной эдс коммутирующая индукция , а необходимое значение магнитного потока в зоне коммутации  (как правило, длина сердечника добавочного полюса ). Для регулирования величины  изменяют воздушный зазор магнитной цепи добавочного полюса. Чтобы не увеличивать поток рассеяния между якорем и наконечником добавочного полюса, дополнительно создают зазор между сердечником добавочного полюса и станиной  (рис. 13).

Поскольку намагничивающая сила добавочных полюсов  должна компенсировать намагничивающую силу реакции якоря по поперечной оси  и создать нужный поток в зоне коммутации  ее значение можно представить

;

при наличие компенсационной обмотки , где - намагничивающая сила компенсационной обмотки.

Намагничивающая сила якоря по поперечной оси на геометрической нейтрали (у краев полюсного деления) , где - число витков обмотки якоря, отнесенное к одному полюсу.