Электрические передачи локомотивов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Петербургский Государственный Университет

Путей Сообщения имени Императора Александра І

Кафедра «Локомотивы и локомотивное хозяйство»

Курсовая работа

По дисциплине «Электрические передачи локомотивов»

Выполнил:

Студент 5-го курса Заочного факультета

Григорьев А.Ю.

Уч.шифр 10-ЛтК-5201

Проверил:

Кручек Виктор Александрович

Санкт-Петербург

2015



Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Расчет якоря

3. Расчет коллектора и щеток

4. Расчет магнитной цепи

5. Расчет нагрузочных характеристик

6. Расчет обмотки возбуждения

7. Расчет тяговой характеристики тепловоза

Список используемой литературы



Введение

коллектор щетка тепловоз электрический

Проектирование тяговой электрической машины - сложная задача, для решения которой требуются теоретические знания, опытные данные и подробные сведения о назначении и условиях работы.

В курсовом проекте расчет тяговой электрической машины осуществляется на базе индивидуального задания, содержащего минимально необходимый набор исходных данных. Такой подход предоставляет автору значительную свободу выбора конструктивных решений при расчете отдельных узлов и всей машины в целом.



1. Исходные данные

Vmax=100 км/ч

VР=20 км/ч

Ne=800 кВт

Uгmax=600 в

Обработка исходных данных

Свободная мощность дизеля

Nд=Nе-Nвсп

Где Nе-номинальная мощность дизеля кВт;

Nвсп=(0,08…..0,14) Nе-мощность потребляемая на привод вспомогательных агрегатов кВт;

Nвсп=0,10*800=80 кВт;

Nд=800-80=720 кВт;

Мощность тягового генератора

Pг= зг* Nд ,

Где зг=0,93…..0,95-КПД тягового генератора.

Pг=0,95*720=684

Cг==1,4….2,0

Определяет кратность изменения тока тягового генератора в пределах гепербалической характеристики.

Iгmin=*=*=1140 минимальный ток ТГ,

Iгmax= Cг* Iгmin=2*1140=2280 максимальный ток ТГ,

IГном=(0,7…0,8)* Iгmax=0,8*2280=1824 номинальный ток ТГ,

UГном=*==375 номинальное напряжение ТГ,

UГ*IГ=const

UГmax* IГmin=600*1140=684000 А,

UГном* IГном=375*1824=684000 А,

следовательно:

UГmin===300 В,

ПКМ	PГ, кВт	UГmax, В	IГmin, А	UГном, В	IГном, А	UГmin, В	IГmax, А
	684	600	1140	375	1824	300	2280

РАСЧЕТНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Выбираем mпар=3 и mпосл=2

ПКМ	P, кВт	Umax, В	Imin, А	Uном, В	Iном, А	Umin, В	Imax, А
	114	300	380	187,5	608	150	760

Мощность ТЭД,

Где -количество ТЭД

Полезная мощность ТЭД

=* зд=114*0,93=106 кВт,

Где зд=0,91……0,93-КПД ТЭД

Напряжение ТЭД,

Где -число последовательно соединенных ТЭД в одной параллельной ветви.

Ток ТЭД,

Где -число параллельных ветвей соединения ТЭД.

240

м=4,5 Dк.п.=1,05 м, т. к. P?320 кВт

где м-передаточное число осевого редуктора (для грузовых тепловозов 4,2….4,9),

скорость тепловоза на расчетном подъеме ,км/ч.

диаметр колесной пары,

конструкционная скорость тепловоза, км/ч.

Приведенный момент электрической машины

Где номинальная частота вращения якоря ТЭД

Где Р- мощность проектируемой машины.

Dя обязательно выбирается из стандартных размеров с учетом его допустимых габаритов.

При Dк.п.=1,05 м Dя?0,5 м

Принимаем Dя=0,5 м

Максимальная окружная скорость якоря

Где максимальна частота вращения якоря ТЭД

Номинальный крутящий момент на валу электродвигателя:

Расчетная сила тяги тепловоза

Число зубьев шестерни

Число зубьев колеса

Диаметр шестерни

Диаметр колеса

Централь



Фактическое передаточное отношение

Для определения длины якоря ТЭД предварительно задаемся следующими параметрами:

1) Коэффициент полюсного перекрытия

2) Магнитная индукция в воздушном зазоре

3) Линейная нагрузка якоря

4) Длина якоря

2. Расчет якоря

Число пар полюсов

Полюсное деление

Предварительное значение магнитного потока

ЭДС ТЭД



Число параллельных ветвей петлевой обмотки

Предварительное число проводников обмотки якоря

Число пазов якоря выбираем

Предварительное число проводников обмотки якоря в пазу

Число проводников обмотки якоря

540

Число параллельных пластин

Проверка симметрии

Число элементарных пазов в реальном пазе

Шаг обмотки по пазам

Электромагнитная постоянная

Напряжение между коллекторными пластинами

Ток в проводнике обмотки якоря



Объем тока в пазу

Фактическая линейная нагрузка

Сравниваем с принятым

Фактор коммутации

Плотность тока в пазу

Предварительное значение сечения проводника

Выбираем проводник со следующими геометрическими параметрами

Количество стержней

Уточняем площадь поперечного сечения

Фактическая плотность тока

Сечение уравнительного соединения

Выбираем проводник уравнительного соединения со следующими геометрическими параметрами

Ширина изоляции в пазу

Высота изоляции в пазу

Должна выполняться проверка

Зубцовое деление по поверхности

Зубцовое деление по основанию якоря

Зубцовое деление на 1/3 высоты

Расчетная ширина зубца у основания

Толщина зубца на 1/3 высоты

Общая длина проводников обмотки якоря



Вес меди обмотки якоря

Активное сопротивление обмотки якоря при 15°C

Активное сопротивление обмотки якоря при 100°C

3. Расчет коллектора и щеток

Диаметр коллектора

Коллекторное деление



Толщина коллекторных пластин

Высота коллекторных пластин

Окружная скорость коллектора

Расчет щеток

Ток через щетки бракета

Параметры щеток

Скорость коллектора 50 м/с

Требуемая площадь контактной поверхности щеток бракета

Площадь контакта пары щеток с коллектором



Потребное количество пар щеток в бракете

Общее количество пар щеток двигателя

Щеточное перекрытие

Суммарная площадь соприкосновения щеток с коллектором

Фактическая плотность тока

Полная длина коллектора



4. Расчет магнитной цепи

Основной магнитный поток главного полюса

Полный поток главного полюса

Воздушный зазор

Магнитная индукция в воздушном зазоре

Воздушный зазор

Зазор под краями полюсного башмака

Эффективный воздушный зазор

Коэффициент зазора

Требуемая намагничивающая сила для воздушного зазора

Зубцовая зона

Индукция в зубце на 1/3 его высоты составляет

Коэффициент ответвления магнитного потока

Расчетная индукция в зубце

Для прохождения зубцовой зоны якоря, требуемая намагничивающая сила равна:



Зона сердечника якоря

Индукция в сердечнике якоря

По таблице определяем значение напряженности магнитного поля

Строительная высота сердечника якоря

Расчетная длина средней силовой линии в сердечнике якоря:

Магнитодвижущая сила требуемая для прохождения магнитного потока через сердечник якоря равна:

Расчетная полюсная дуга

Длина полюса



Ширина сердечника полюса

коэффициент рассеивания магнитного потока главных полюсов.

Высота сердечника полюса

Магнитодвижущая сила необходимая для преодоления магнитным потоком сердечника полюса

Станина

Длина станины

Площадь поперечного сечения станины

Высота стенки станины

Средняя длина магнитной силовой линии в станине

Намагничивающая сила, необходимая для преодоления магнитным потоком станины

Суммарная требуемая намагничивающая сила главных полюсов равна:

Коэффициент насыщения электрической машины

Полная намагничивающая сила реакции якоря

Участок магнитопровода	0,5=0,0205 Вб	0,7=0,0287 Вб	0,85=0,03485 Вб	1=0,041 Вб	1,15=0,04715 Вб
	E/щ=1,772 В•с	E/щ=2,481 В•с	E/щ=3,013 В•с	E/щ=3,545 В•с	E/щ=4,077 В•с
	B Тл	H•103А/м	F А	B Тл	H•103 А/м	F А	B Тл	H•103 А/м	F А	B Тл	H•103 А/м	F А	B Тл	H•103А/м	F А
Воздушный зазор	0,4105	_	2624,57	0,5747	_	3674,4	0,69785	_	4461,7	0,821	_	5249,145	0,94415	_	6036,5
Зубцовая зона	0,814	0,330	13,464	1,14	0,72	26,376	1,38	1,48	60,384	1,629	4,91	200,328	1,87	18	734,4
Сердечник якоря	0,64	0,231	8,547	0,89	0,397	14,689	1,088	0,647	23,939	1,28	1,070	39,59	1,472	2,24	82,88
Сердечник полюса	0,85	0,45	81	1,19	0,845	152,1	1,445	1,7	306	1,7	7,05	1269	1,955	24,6	4428
Станина	0,8	0,32	114,56	1,12	0,81	289,98	1,36	1,76	630,08	1,6	5,1	1825,8	1,84	13,4	4797,2
	УF=2842,141 А•витков	УF=4157,545 А•витков	УF=5482,103 А•витков	УF=8583,863 А•витков	УF=16077,98 А•витков

5. Расчет нагрузочных характеристик

Выполняется для токов

E/щ	SUM F	B0	I	Fjan	F'po	Fjan/F'po	Kp	F'ja	Fpo	Д
В•с	А	Тл	А	А	А	-	-	А	А	%
1,772	2842,141	0,814	190	3206,25	3162,766	0,98	0,06	192,375	3034,516	0
2,481	4157,545	1,14	190	3206,25	4478,17	1,4	0,08	256,5	4414,045	0
3,013	5482,103	1,38	190	3206,25	5802,728	1,8	0,16	513	5995,103	3,2
3,545	8583,863	1,629	190	3206,25	8904,488	2,8	0,19	609,187	9193,105	3,1
4,077	16077,98	1,87	190	3206,25	16398,61	5	0,11	352,687	16430,67	0
E/щ	SUM F	B0	I	Fjan	F'po	Fjan/F'po	Kp	F'ja	Fpo	Д
В•с	А	Тл	А	А	А	-	-	А	А	%
1,772	2842,141	0,814	380	6412,5	3483,391	0,54	0,03	192,375	3034,516	0
2,481	4157,545	1,14	380	6412,5	4798,795	0,75	0,055	352,687	4510,231	0
3,013	5482,103	1,38	380	6412,5	6123,353	0,95	0,105	673,312	6155,415	0,5
3,545	8583,863	1,629	380	6412,5	9225,113	1,4	0,155	993,93	9577,793	3,7
4,077	16077,98	1,87	380	6412,5	16719,23	2,6	0,21	1346,62	17424,6	4
E/щ	SUM F	B0	I	Fjan	F'po	Fjan/F'po	Kp	F'ja	Fpo	Д
В•с	А	Тл	А	А	А	-	-	А	А	%
1,772	2842,141	0,814	494	8336,25	3675,766	0,44	0,025	208,40	3050,541	0
2,481	4157,545	1,14	494	8336,25	4991,17	0,6	0,04	333,45	4490,995	0
3,013	5482,103	1,38	494	8336,25	6315,728	0,75	0,085	708,58	6190,683	0
3,545	8583,863	1,629	494	8336,25	9417,488	1,1	0,13	1083,71	9667,573	2,6
4,077	16077,98	1,87	494	8336,25	16911,61	2	0,205	1708,93	17786,91	4,9
E/щ	SUM F	B0	I	Fjan	F'po	Fjan/F'po	Kp	F'ja	Fpo	Д
В•с	А	Тл	А	А	А	-	-	А	А	%
1,772	2842,141	0,814	608	10260	3868,141	0,4	0,025	256,5	3098,641	0
2,481	4157,545	1,14	608	10260	5183,545	0,5	0,035	359,1	4516,645	0
3,013	5482,103	1,38	608	10260	6508,103	0,6	0,065	666,9	6149,003	0
3,545	8583,863	1,629	608	10260	9609,863	0,93	0,11	1128,6	9712,463	1
4,077	16077,98	1,87	608	10260	17103,98	1,7	0,19	1949,4	18027,38	5
E/щ	SUM F	B0	I	Fjan	F'po	Fjan/F'po	Kp	F'ja	Fpo	Д
В•с	А	Тл	А	А	А	-	-	А	А	%
1,772	2842,141	0,814	760	12825	4124,641	0,32	0,02	256,5	3098,641	0
2,481	4157,545	1,14	760	12825	5440,045	0,42	0,03	384,75	4542,295	0
3,013	5482,103	1,38	760	12825	6764,603	0,52	0,08	1026	6508,103	0
3,545	8583,863	1,629	760	12825	9866,363	0,76	0,12	1539	10122,86	2,5
4,077	16077,98	1,87	760	12825	17360,48	1,35	0,17	2180,25	18258,23	4,9



6. Расчет обмотки возбуждения

Средняя длина витка ОВ

Площадь поперечного сечения проводника ОВ

Принимаем проводник с параметрами

Требуемое число витков ОВ

Сопротивление обмотки возбуждения при 15°С

Сопротивление ОВ при 100°С

7. Расчет тяговой характеристики тепловоза

Момент механических потерь

Определение величины требуемого ослабления магнитного поля

Ступенью ослабления поля называется отношение тока в обмотке возбуждения к току якоря.

Максимальное ЭДС ТЭД на 15 позиции при полном поле (б=1)

Минимальная сила возбуждения на 15 позиции при полном поле

Из графика получаем

Максимальная частота вращения ТЭД при ПП

Требуемое отношение E/щ



По графику определяем

Определение числа ступеней ослабления поля

За одну ступень магнитный поток можно уменьшить до следующей величины

Так как бТр>б1, то требуется одна ступень ослабления ;

Расчет удобно представить в виде таблицы

U	I	Fв	E	E/щ	щ	ДPмех	ДPэл	P2	M2	Fк	V	з	б
В	А	А	В	В•с	1/с	кВт	кВт	кВт	кН•м	кН	км/ч	-	-
150	760	12160	139,59	3,38	41,3	2,08	7,911	104,009	2,518	173,46	17,34	0,912
187,5	608	9728	178,77	3,25	55	2,626	5,307	106,067	1,928	231	23,1	0,930	ПП
230,77	494	7804	223,3	3,05	73,21	3,576	3,690	106,734	1,458	307,482	30,75	0,936	1
300	380	6080	293,8	2,8	104,93	5,256	2,365	106,379	1,014	440,706	44,07	0,933
187,5	608	4854,272	178,78	1,97	90,75	4,362	5,301	104,337	1,149	381,15	38,11	0,915	ОП
230,77	494	3944,096	223,31	1,67	133,72	6,56	3,685	103,755	0,776	561,624	56,16	0,910	0,499
300	380	3033,92	293,8	1,35	217,63	10,928	2,356	100,706	0,463	914,046	91,4	0,883

Список используемой литературы

1) Методическое указание к курсовому проекту «Расчет передачи мощности тепловоза»

Размещено на Allbest.ru

...