Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методички / 4018 ЭИ

.pdf
Скачиваний:
30
Добавлен:
14.05.2019
Размер:
1.2 Mб
Скачать

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

СОЕДИНЕНИЕ ОБМОТОК ЯКОРЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ, ИХ ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ. ВЫБОР ЧИСЛА, РАЗМЕРОВ ЩЕТОК И УСТАНОВЛЕНИЕ РАБОЧЕЙ ДЛИНЫ КОЛЛЕКТОРА ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ПАЗА ЯКОРЯ

Цель работы : определить размеры паза якоря, выбрать число размеров щетки, выбрать рабочую длину коллектора.

Краткие теоретические сведения

Число щеткодержателей при петлевой обмотке всегда должно быть равно числу параллельных ветвей якорной обмотки ( 2 pщ 2а ). Плотность тока под щеткой у

тепловозных

ТЭД выбирается в пределах

jщ 11 15 А/см2. Суммарная площадь

соприкосновения щеток одного щеткодержателя с коллектором, см2:

 

 

Qщ

 

I

дн

 

.

(1)

 

 

pщ

 

 

 

 

 

 

 

jщ

 

Ширина щетки bщ выбирается такой, чтобы она перекрывала число коллекторных

пластин на

паз. Принимая величину щеточного перекрытия 2 5 ,

определяем

ширину щетки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bщ tк .

 

 

(2)

Общая длина щеток одного щеткодержателя, см:

 

 

 

 

 

L

 

 

Qщ

.

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

щ

 

bщ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Размеры щеток подбирают в соответствии с табл. 1.

Зная Lщ и выбирая из табл. 1 длину одной щетки lщ , определяем количество щеток

в одном щеткодержателе:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

Lщ

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

 

 

 

щ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lщ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

 

 

 

Размеры щеток электрических машин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина bщ , мм

10

 

 

12,5

 

 

 

 

16

 

 

20

 

25

32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина lщ , мм

12,5

16

20

25

32

16

20

25

32

40

 

50

20

25

32

40

50

25

32

40

50

40

50

50

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обычно nщ 2 4.

Полная длина коллектора, мм:

lк lщ nщ (20 30) .

 

(5)

Окончательно

 

 

 

 

Qщ nщ lщ bщ ;

jщ

I

дн

.

pщ

Qщ

 

 

 

Размеры паза hn bn оказывают большое

влияние

на степень использования

активного слоя якоря и двигателя в целом. Их можно определить, зная размеры проводника, число слоев и толщину изоляции.

При большом количестве проводников, расположенных в пазу рядом, много места занимает изоляция, что ухудшает теплопередачу от меди через обмотки боковым стенкам зубцов. Поэтому следует стремиться к уменьшению количества проводников в ряду, выбирая соответствующим образом количество пазов zn .

С целью определения сечения проводника якоря задаются величиной фактора нагрева, являющегося произведением линейной нагрузки на плотность тока в проводнике ( A jя ) . Для тепловозных электрических машин:

( A j

 

) 2500 4000

A

 

А

.

 

я

 

 

 

 

 

 

 

 

см

мм 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

( A jя )

 

.

 

(6)

 

 

я

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для тяговых двигателей тепловозов jя 5 7 А/мм2. Если

jя превышает пределы,

необходимо повторить расчет параметров якорной обмотки в сторону увеличения линейной нагрузки А.

Площадь сечения проводника обмотки якоря, мм2:

 

q

 

 

ia

.

(7)

я

 

 

 

jя

 

 

 

 

 

Полученное сечение округляется до ближайшего значения (табл. 2), при этом удобнее принимать значения из левого нижнего угла таблицы, чтобы получить проводник меньшей ширины.

Принятое по табл. 2 сечение дает возможность определить стороны проводника.

12

13

Размещение проводников в пазу якоря и их изоляция производятся, как показано на рис. 1. Размеры сторон проводника должны быть подобраны так, чтобы отношение высоты паза к ширине hn bn 3 5. Иногда, если высота проводника больше 10 12 мм, необходимо принять половинное сечение, полученное по (7). При этом для уменьшения дополнительных потерь принимают два проводника по 0,5 qя , укладываемых по высоте.

Во всех вариантах можно принять изоляцию класса нагревостойкости F, допускающую максимальное превышение температуры обмотки якоря над температурой охлаждающего воздуха 140 С.

В заключение расчета активного слоя якоря необходимо определить размеры зубцового слоя якоря.

Рис. 1. Сечение паза якоря с уложенными в нем проводниками:

1 – проводник; 2 – витковая изоляция; 3 – корпусная изоляция; 4 – покровная изоляция; 5 – прокладки из миканита; 6 – пазовый клин

Ширина зубца у основания, мм:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

z2

Dя 2hz

b

,

(8)

 

 

 

 

zn

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где hz – высота зубца (паза) якоря, мм:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hz

 

Dя Dк 20

.

 

 

(9)

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ширина зубца на высоте 1/3 hz от его основания, мм:

 

 

 

 

 

b

z

Dя 1,33 hz

b .

 

(10)

 

 

 

 

zn

 

 

n

 

 

 

1 / 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

 

 

 

 

 

 

Зубцовые шаги:

-по внешнему диаметру якоря, мм:

-по дну паза, мм:

tz2

tz Dя ;

1zn

(Dя 2hz ) ; zn

- на 1/3 высоты зубца от основания, мм:

tz

 

(Dя 1,33hz ) .

1 / 3

 

zn

 

 

Порядок выполнения работы

1.Выполнить расчеты в соответствии с методикой.

2.Начертить схему расположения проводников в сечении паза.

3.Составить отчет.

(11)

(12)

(13)

Содержание отчета: название работы; цель работы; вычисления в соответствии с представленной методикой.

Контрольные вопросы

1.Назовите преимущества обмоток якоря возбуждения.

2.Назовите недостатки обмоток якоря возбуждения.

3.Чему равно число щеткодержателей при петлевой обмотке?

4.На что влияют размеры паза?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 4

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЭД. ВЫБОР ТИПА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА ПРОВОДНИКОВ ОБМОТКИ ЯКОРЯ

Цель работы: определить основные параметры тягового электрического двигателя, научиться выбирать тип и определять число проводников обмотки якоря.

Краткие теоретические сведения

В тяговых тепловозных двигателях мощностью до 500 кВт преимущественно применяются петлевые обмотки якорей, при мощности более 500 кВт при небольших значениях тока (до 400 А) – волновые.

15

Число пар полюсов р в зависимости от диаметра якоря можно найти по диаграмме (рис. 1): для ТЭД обычно 2р = 4; при мощности ТЭД более 600 кВт целесообразно применять 2р = 6.

Рис. 1. Число полюсов в зависимости от диаметра якоря

Число параллельных ветвей 2а выбирают по току в одной ветви и в зависимости от типа обмотки: при петлевой 2а = 2р; при волновой 2а = 2.

Ток параллельной ветви, А:

i

Iдн

250 .

(1)

a 2a

Число пазов якоря zn в зависимости от его диаметра выбирается по графику (рис. 2). С целью улучшения коммутации желательно при укладке обмотки в пазы шаг по пазам

yn иметь укороченным на 0,5 паза:

 

 

 

yn

zn

0,5 .

(2)

2 p

 

 

 

Число пазов должно быть четным, не делящимся на четыре.

Рис. 2. Зависимость числа пазов и линейной нагрузки якоря ТЭД от его диаметра

16

Предварительно количество проводников якоря можно определить по его линейной нагрузке А, (см. рис. 2) в зависимости от Dя :

N

Dя A

.

(3)

ia

 

 

 

При двухслойной обмотке количество проводников в пазу sn

всегда должно быть

целым четным числом ( sn =6, 8, 10, 14). Предварительное число проводников надо разместить по пазам так, чтобы количество их в пазу было близко к одному их рекомендованных. Иногда приходится изменять число пазов, чтобы выполнить это условие.

После выбора sn необходимо окончательно уточнить

N sn zn

(4)

и проверить линейную нагрузку якоря ТЭД, А/см:

A

N ia

550 .

(5)

Dя

 

 

 

Порядок выполнения работы

1.Выполнить расчеты в соответствии с методикой.

2.Привести диаграмму зависимости числа полюсов от диаметра якоря.

3.Составить отчет.

Содержание отчета: название работы; цель работы; проведение расчетов в соответствии с методикой; выводы.

Контрольные вопросы

1.Перечислите основные параметры ТЭД.

2.Как выбирается число пазов якоря?

17

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ. ПОСТРОЕНИЕ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Цель работы: изучить методику и последовательность расчета основных характеристик электрической передачи локомотивов; построение регулировочных характеристик электропередачи.

Краткие теоретические сведения

Предварительно выбираем схему присоединения ТЭД к зажимам ТГ. Для

тепловозов с параллельным присоединением

 

тяговых электродвигателей

к ТГ

U Г max 700 750 В, с последовательно-параллельным - U Г max

750 900 В.

 

Диапазоны регулирования ТГ по напряжению и току выбираются в следующих

пределах:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

U Г max

1,4 1,6 ;

 

 

C

 

 

I Г max

1,8 2,4 .

(1)

ГU

 

 

 

ГI

 

 

 

 

 

 

U ГН

 

 

 

 

 

 

I Г min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение на зажимах ТГ в продолжительном режиме (номинальное

напряжение), В:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

U Г max

.

 

 

(2)

 

 

 

 

ГH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CГU

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток ТГ в продолжительном режиме, А:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P 103

 

 

 

 

 

 

I ГН

 

 

 

Г

 

 

 

.

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U ГН

 

 

Минимальный ток ТГ при регулировании по характеристике постоянства

мощности, А:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P 103

 

 

 

 

 

 

I Г min

Г

 

 

 

 

;

 

(4)

 

 

 

 

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г max

 

 

максимальный:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Г max CГI I Г min .

(5)

18

Построение внешней характеристики ТГ

Внешнюю характеристику тягового генератора строят по формуле, кВт:

I

Г

U

Г

Р

Г

103 .

(6)

 

 

 

 

 

Результаты расчетов приводим в табл. 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1

 

Построение внешней характеристики ТГ

 

 

 

I Г

3000

 

4000

 

5000

 

6000

 

 

 

7000

8000

U Г , В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По результатам табл. 1 строится внешняя характеристика тягового генератора (рис. 1),

ограниченная гиперболой I

Г

U

Г

Р

Г

103 и прямыми U

Г max

и

I

Г max

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uг, В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UГmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рг=Uг·Iг 10-3=const

 

 

UГН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

UГmin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IГmin

IГН

 

 

IГmax

 

Iг,

А

 

Рис. 1. Внешняя характеристика тягового генератора

Степень регулирования ЭП по скорости тепловоза характеризуется коэффициентом регулирования, являющимся отношением конструкционной скорости тепловоза к скорости продолжительного режима (расчетной).

Для обеспечения работы ЭП с РГ const в необходимом диапазоне скоростей движения тепловоза при сохранении диапазона регулирования ТГ по напряжению

19

( CГU 1,4 1,6 ) применяют два метода: ослабление возбуждения ТЭД (ослабление поля) и переключение в схеме присоединения ТЭД к зажимам ТГ.

Ослабление поля ТЭД является наиболее распространенным и простым способом повышения диапазона регулирования ЭП по скорости тепловоза, однако используют его в случае, когда Cv 4,9 .

Расчетный коэффициент регулирования ЭП по скорости для маневровых

тепловозов:

 

 

 

 

 

 

 

С

 

0,7

vmax

,

(7)

v

 

 

 

 

 

vP

 

 

 

 

 

 

а для поездных:

 

 

 

 

 

 

 

С

 

0,9

vmax

.

(8)

v

 

 

 

 

vP

 

 

 

 

 

 

Первоначально необходимо проверить возможность обеспечения необходимого диапазона регулирования по скорости путем ослабления поля ТЭД. Для этого определяют минимальное значение коэффициента ослабления возбуждения ТЭД, являющегося отношением тока возбуждения главных полюсов к току якоря, необходимое для обеспечения работы ЭПЛ при постоянстве мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения, вплоть до конструкционной скорости:

 

 

1,44

CГ3U

 

 

0,25.

(9)

min

Cv2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина этого коэффициента не должна быть менее 0,25 по условию обеспечения удовлетворительной коммутации ТЭД при высоких скоростях движения.

Если 0,5, то применяют две ступени ослабления возбуждения, т.е. вводят промежуточную степень ослабления возбуждения, коэффициент, который определяют по формуле:

 

 

 

 

1

2 .

(10)

Затем строят регулировочные характеристики ЭП (рис. 2): при полном поле:

 

 

1,5

 

 

 

I ГН

 

 

v ПП vP

 

 

;

(11)

 

 

I Г

 

 

при первой ступени ослабления поля (OП1):

 

 

1

 

 

 

1,5

 

 

v ОП1 vP

 

 

 

I ГН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

(12)

 

1

 

 

 

 

 

I Г

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в папке методички