Расчёт основных параметров зубчатой передачи тягового электродвигателя

 

1. Расчёт длины участка магнитной цепи по остову

 

Магнитная цепь по остову обычно подразделяется на два участка: основной участок длиной по остову и участок в месте перехода от остова к сердечнику главного полюса , длину которого определяем по формуле

 

,                                                 (9.1.1)

 

.

 

1. Расчёт индукции участка магнитной цепи по остову

 

Индукцию  , Тл на участке в месте перехода от остова к сердечнику полюса определяем по формуле

 

,                                       (9.1.2)

 

 

.

 

3. Расчет магнитных характеристик участков магнитной цепи тягового двигателя

 

Магнитодвижущую силу в сердечнике якоря  ,  индукция которого равна Тл, напряжённость магнитного поля А/см по соответствующей таблице намагничивания по величине индукции, длина средней линии магнитного потока участка магнитной цепи см определяем по формуле

 

,                                       (9.1.3)

 

.

 

Аналогичным образом проводим дальнейшие расчёты  по вычислению магнитодвижущей силы для каждого из стальных участков магнитной цепи машины.

Результаты  расчёта магнитной индукции, напряжённости  магнитного поля стальных участков магнитной  цепи тягового электродвигателя, длины  средней линии магнитного потока, магнитодвижущей силы отдельных участков магнитной цепи сводим в таблицу 9.1.1.

 

Таблица 9.1.1 – Магнитные характеристики участков магнитной цепи ТЭД

Участок магнитной цепи	Индукция, Тл	Напряжённость, А/см	Длина участка, см	Магнитодвижущая сила, А
Сердечник якоря
Зубцовый слой якоря
Зубцы компенсационной обмотки
Сердечник главного полюса
Переход из полюса в остов
Остов (ярмо)
Воздушный зазор		–
Сумма магнитных напряжений всех стальных участков магнитной цепи машины
Магнитодвижущая сила для проведения магнитного потока по магнитной цепи в режиме холостого хода
Магнитодвижущая сила на компенсацию действия реакции  якоря
Магнитодвижущая сила катушки главного полюса

 

Суммарную магнитодвижущую силу всех стальных участков магнитной цепи тягового электродвигателя определяем по формуле

 

,                (9.1.4)

 

.

 

9. Магнитодвижущая сила в воздушном зазоре
2. Расчёт первого коэффициента воздушного зазора

 

Первый  коэффициент воздушного зазора, учитывающий  увеличение зазора за счёт зубчатого  строения якоря определяем по формуле

 

,                                     (9.2.1)

 

.

 

2. Расчёт второго коэффициента воздушного зазора

 

Второй  коэффициент воздушного зазора, учитывающий  зубчатое строение полюсного наконечника  тягового электродвигателя с компенсационной обмоткой определяем по формуле

 

,                                   (9.2.2)

 

.

 

2. Расчёт магнитодвижущей силы в воздушном зазоре

 

Магнитодвижущую силу в воздушном  зазоре определяем по формуле

 

,                     (9.2.3)

 

.

 

2. Расчёт магнитодвижущей силы холостого хода

 

Магнитодвижущую силу для проведения магнитного потока по магнитной цепи в режиме холостого хода определяем по формуле

 

,                                        (9.2.4)

.

 

9. Магнитодвижущая сила реакции якоря

 

Для обеспечения расчётной величины магнитного потока необходимо учесть размагничивающее действие реакции  якоря путём добавления соответствующей составляющей магнитодвижущей силы катушки главных полюсов магнитодвижущую силу реакции якоря .

 

3. Определение магнитодвижущей силы реакции якоря

 

Так как в рамках данного курсового  проекта, у проектируемого тягового электродвигателя имеется в наличии  компенсационная обмотка, то расчёт магнитодвижущей силы размагничивающей составляющей поперечной реакции якоря не производим, однако, учитывая возможную неточность компенсации, оцениваем её по формуле

 

, (9.3.1)

 

где – коэффициент воздействия поперечной реакции якоря на магнитодвижущую силу катушки главного полюса.

 

.

 

3. Расчёт магнитодвижущей силы катушки главного полюса

 

Магнитодвижущую силу катушки главного полюса определяем по формуле

 

,                                         (9.3.2)

 

.

 

9. Параметры катушки главного полюса
4. Расчёт числа витков катушки главного полюса

 

Число витков катушки главного полюса тягового электродвигателя определяем по формуле

 

,                                          (9.4.1)

 

где – степень возбуждения тягового электродвигателя пульсирующего тока при номинальном режиме работы, принимаем ;

        1,02 – коэффициент запаса на производственные неточности.

 

.

 

Рассчитанное число витков катушки главного полюса округляем до ближайшего большего целого числа. Таким образом, получаем принятое число витков катушки главного полюса .

 

4. Расчёт сечения проводника катушки главного полюса

 

Поперечное сечение медного  проводника катушки главного полюса определяем по формуле

 

,                                           (9.4.2)

 

где – число параллельных ветвей катушек всех главных полюсов;

     – плотность тока в меди катушки главного полюса в номинальном режиме для крупных тяговых электродвигателей с независимой вентиляцией при изоляции класса F, принимаем .

 

.

 

4. Выбор размеров проводника катушки главного полюса

 

Выбор размеров меди производим по фактическому месту, имеющемуся для рационального размещения катушки главного полюса во внутренней полости машины, обеспечивая её компактность (рисунок 8.1 – эскиз магнитной цепи проектируемого ТЭД). По условиям технологии изготовления катушки главного полюса при в двигателях с круглым остовом, обмотка главного полюса намотана в один слой на узкое ребро, при этом предусмотрен изгиб по радиусу посадочной поверхности остова и подрез.

Изоляцию обмотки главного полюса выполняем состоящей из следующих компонентов: межвитковая изоляция – асбестовая бумага толщиной 0,5 мм; корпусная изоляция – стеклослюдинитовая лента толщиной 0,13 мм четыре слоя вполуперекрышу.

Размеры сечения меди выбираем среди  стандартных значений по ГОСТ 434–71. Обмотка главного полюса намотана медью марки ШММ. Согласно полученному сечению меди катушки главного полюса принимаем высоту меди .

Высота  катушки главного полюса рассчитана в таблице 9.4.1, она складывается из суммы толщин меди, межвитковой изоляции, увеличенной из-за распушения на 2,42 мм и двух толщин корпусной изоляции. Тогда суммарная высота катушки главного полюса .

Ширину медной шины катушки главного полюса предварительно определяем по формуле

 

,                                           (9.4.3)

 

.

 

Полученное  значение ширины медной шины катушки главного полюса округляем до ближайшего стандартного размера по ГОСТ 434–71. Принимаем стандартный размер прямоугольной меди .

В итоге, обмотка главного полюса выполнена  медной шиной марки ШММ, сечением .

Тогда суммарная  ширина катушки главного полюса .

 

4. Определение размеров катушки главного полюса

 

Далее, зная размеры проводника катушки главного полюса, сечение проводника,  намечаем размеры катушки главного полюса. Ширина и высота катушки определяются по суммарной ширине и высоте меди проводников вместе с изоляцией. При наложении изоляции вполуперекрышу в расчёт входит двойная толщина используемого материала.

Результаты расчёта размеров катушки  главного полюса сводим в таблицу 9.4.1.

 

Таблица 9.4.1 – Размеры катушки главного полюса

Ширина, мм
Медь	55
Изоляция проводника (корпусная) – лента стеклослюдинитовая толщиной 0,13 мм, восемь слоёв вполуперекрышу   0,13×4×2×2	2,08
Выступание межвитковой изоляции	0,50
Ширина катушки главного полюса	58
Высота, мм
Медь 4,4×10	44
Изоляция проводника (межвитковая) – бумага асбестовая толщиной 0,5 мм,   0,5×9	4,5
Изоляция пакета (корпусная) – лента  стеклослюдинитовая толщиной 0,13 мм, четыре слоёв вполуперекрышу   0,13×4×2×2	2,08
Распушение	02,42
Высота катушки главного полюса	53

 

4. Расчёт средней длины витка катушки главного полюса

 

Среднюю длину витка катушки  главного полюса, намотанной на узкое ребро одной спиралью определяем по формуле

 

,                        (9.4.4)

 

где – длина и ширина сердечника главного полюса, мм;

     – ширина меди обмотки возбуждения, мм.

 

.

 

4. Расчёт длины меди катушки главного полюса

 

Длину меди одной катушки главного полюса определяем по формуле

 

,                                     (9.4.5)

 

.

 

4. Расчёт общей длины меди обмотки возбуждения

 

Общую длину  меди обмотки возбуждения определяем по формуле

 

,                                          (9.4.6)

 

.

 

4. Расчёт сопротивления обмотки возбуждения

 

Сопротивление обмотки возбуждения при 20° С определяем по формуле

 

,                              (9.4.7)

 

где – удельное сопротивление обмоточной меди при 20º С;

      – коэффициент, учитывающий уменьшение сечения меди от подреза катушки, принимаем , так как подреза катушки главного полюса нет.

 

.

 

4. Расчёт массы меди катушек главных полюсов

 

Массу меди катушек главных полюсов определяем по формуле

 

                            (9.4.8)

 

где – плотность меди.

 

.

 

        10 РАСЧЁТ КОММУТАЦИИ И ДОБАВОЧНОГО ПОЛЮСА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

 

В тяговых двигателях (машинах реверсивных) щётки устанавливаются на условной геометрической нейтрали, то есть в таком месте на коллекторе, где находятся коллекторные пластины, к которым присоединены концы секций, активные стороны которых находятся на геометрических нейтралях (геометрической нейтралью называют условную линию, повёрнутую на 90 электрических градусов от оси главного полюса машины; на геометрической нейтрали в воздушном зазоре машины магнитная индукция полюсов равна нулю, если щётки стоят на линии геометрической нейтрали, то есть, коммутируют секции обмотки якоря, проходящие геометрическую нейтраль, то потокосцепление обмотки якоря с магнитным полем полюсов максимально). В этом случае имеет место только поперечная реакция якоря, которая производит перераспределение индукции в воздушном зазоре машины, участвует в формировании магнитного поля в зоне коммутации и, из-за насыщенности зубцов якоря уменьшает магнитный поток главных полюсов.