Расчет электротяговых характеристик
Расчет всех электромеханических характеристик выполняем для степеней возбуждения: номинальной 
и наименьшей 
.
Учитывая громоздкость расчета добавочных потерь при пульсирующем токе, характеристику к. п.д. двигателя рассчитываем, исходя из работы двигателя на постоянном токе, а снижение к.п.д. оценим только в номинальном режиме, рассчитав те виды пульсационных потерь, которые поддаются более или менее точному определению.
При изоляции обмоток класса F электромеханические характеристики строят для температуры меди обмотокtн=155°С (коэффициент увеличения сопротивления меди равен 
).
При расчете скоростной характеристики при номинальном возбуждении наиболее трудным является учет размагничивающего действия реакции якоря. Удобно рассчитывать скоростную характеристику сразу с учетом размагничивающего действия реакции якоря, по универсальной магнитной характеристике, предложенной М.Д. Находкиным и В.С. Хвостовым. Исходной величиной при этом служит полный коэффициент насыщения, равный отношению всей намагничивающей силы главных полюсов 
, включающей и прибавку на компенсацию размагничивающего действия реакции якоря, к магнитному напряжению воздушного зазора 
, так как эффект от действия реакции якоря соответствует увеличению насыщения. С учетом ранее упомянутого коэффициента запаса на возможные отклонения характеристик: расчетный коэффициент насыщения в номинальном режиме, согласно [1.с.270]:
Пользуясь универсальной характеристикой [1, с. 161], находим соответствующие 
относительные значения намагничивающей силы возбуждения и магнитного потока:
Абсолютные значения этих величин в номинальном режиме:
Устанавливаем масштабы, связывающие относительные и абсолютные значения намагничивающей силы возбуждения и магнитного потока:
для намагничивающей силы возбуждения:
le w:val="FontStyle17"/><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:spacing w:val="0"/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/><w:lang w:fareast="EN-US"/></w:rPr><m:t>Рѕ.Рµ.</m:t></m:r></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> 
для магнитного потока:
Порядок расчета следующий. Для ряда точек универсальной характеристики берем их координаты в относительных единицах, а умножая их на соответствующие масштабы, переходим к величинам действительным. Данные сводим в таблицу 8.1 и строим по ним искомую магнитную характеристику (рисунок 8.1).
Расчет скоростных характеристик производим применительно к нужной величине напряжения 
и степени возбуждения 
, задаваясь рядом значений тока якоря в пределах 
, расчет ведем следующим образом, сводя результаты в таблицу 8.2.
Скорость электровоза:
где 
- частота вращения.
где 
– электродвижущая сила двигателя.
где 
– падение напряжения в двигателе.
Таблица 8.1
 |  |  |  |
| 0,05 | 1565,195 | 0,15 | 0,018 |
| 0,1 | 3130,39 | 0,3 | 0,036 |
| 0,15 | 4695,585 | 0,45 | 0,054 |
| 0,2 | 6260,78 | 0,55 | 0,066 |
| 0,25 | 7825,975 | 0,63 | 0,0756 |
| 0,3 | 9391,17 | 0,68 | 0,0816 |
| 0,35 | 10956,37 | 0,73 | 0,0876 |
| 0,4 | 12521,56 | 0,77 | 0,0924 |
| 0,45 | 14086,76 | 0,8 | 0,096 |
| 0,5 | 15651,95 | 0,83 | 0,0996 |
| 0,55 | 17217,15 | 0,85 | 0,102 |
| 0,6 | 18782,34 | 0,887 | 0,10644 |
| 0,65 | 20347,54 | 0,89 | 0,1068 |
| 0,7 | 21912,73 | 0,91 | 0,1092 |
| 0,75 | 23477,93 | 0,93 | 0,1116 |
| 0,8 | 25043,12 | 0,95 | 0,114 |
| 0,85 | 26608,32 | 0,96 | 0,1152 |
| 0,9 | 28173,51 | 0,99 | 0,1188 |
| 0,95 | 29738,71 | 0,99 | 0,1188 |
| 31303,9 | 0,12 |
Рисунок 8.1. Магнитная характеристика 
Таблица 8.2
 |  |  |
| 1239,399 | 57,85093 | |
| 1236,992 | 57,7386 | |
| 1234,586 | 57,62627 | |
| 1232,179 | 57,51394 | |
| 1229,773 | 57,4016 | |
| 1227,366 | 57,28927 | |
| 1224,959 | 57,17694 | |
| 1222,553 | 57,06461 | |
| 1220,146 | 56,95228 | |
| 1217,74 | 56,83994 | |
| 1215,333 | 56,72761 | |
| 1213,645 | 56,76 |
По данным таблицы 8.2 строим скоростную характеристику, представленную на рисунке 8.2.
Рисунок 8.2. Скоростная характеристика
Коэффициент полезного действия на оси колесной пары получаем произведением к.п.д. двигателя на к.п.д. зубчатой передачи и моторно-осевых подшипников в зависимости от подводимой мощности:
Определяем суммарные потери 
при различных токах рабочего диапазона двигателя. Целесообразно принимать те же значения тока 
, что и при расчете скоростной характеристики.
Суммарные потери складываются:
- из потерь в стали при холостом ходе;
- из добавочных потерь при нагрузке;
- из омических потерь в обмотке для каждого из значений токов:
- из переходных потерь на коллекторе;
- из потерь на трение щеток в номинальном режиме;
- из механических потерь.
Для других нагрузок они изменяются пропорционально частоте вращения.
Сопоставляя потери при ослаблении возбуждения 
при номинальном
возбуждении, при одном и том же токе возбуждения 
и пренебрегая
разницей в добавочных потерях, можно принять, что в обоих режимах вследствие равенства частот вращения и магнитных потоков механические и магнитные потери одинаковы.
Расчет ведем по методу, предложенному М.П. Кутыловским. Результаты расчета сведены в таблицу 9.3.
Омические потери в обмотке возбуждения:
Омические потери в цепи якоря при токе 
и 
:
Подводимая мощность при ослаблении возбуждения: 
Полная мощность:
Таблица 8.3
| |  |  |  |  |  |
| 88,25 | 27,93 | 249,1434 | 277,8234 | 0,996993 | |
| 111,72 | 996,5736 | 1373,794 | 0,992566 | ||
| 794,25 | 251,37 | 2242,291 | 3200,411 | 0,988455 | |
| 446,88 | 3986,294 | 5757,674 | 0,984422 | ||
| 2206,25 | 698,25 | 6228,585 | 9045,585 | 0,980421 | |
| 1005,48 | 8969,162 | 13064,14 | 0,976436 | ||
| 4324,25 | 1368,57 | 12208,03 | 17813,35 | 0,972459 | |
| 1787,52 | 15945,18 | 23293,2 | 0,968489 | ||
| 7148,25 | 2262,33 | 20180,62 | 29503,7 | 0,964522 | |
| 24914,34 | 36444,84 | 0,960558 | |||
| 10678,25 | 3379,53 | 30146,35 | 44116,63 | 0,956595 | |
| 1213,645 | 3467,86 | 31876,65 | 47519,07 | 0,955635 |
По данным таблицы 8.3 строим зависимость коэффициента полезного действия, представленную на рисунке 8.3.
Рисунок 8.3. Характеристика к.п.д.
>
Зависимость момента вала двигателя от тока якоря:
Результаты расчета сводим в таблицу 8.4 и строим зависимость 
, представленную на рисунке 8.4.
Таблица 9.4
 |  |
| 35,45346 | |
| 70,72939 | |
| 105,8606 | |
| 140,8461 | |
| 175,6852 | |
| 210,377 | |
| 244,9206 | |
| 279,3152 | |
| 313,5597 | |
| 347,6535 | |
| 381,5955 | |
| 405,3849 |
Рисунок 8.4 Зависимость момента от тока якоря
ВЫВОД
В ходе выполнения курсового проекта спроектирован тяговый двигатель постоянного тока электровоза. В ходе расчета были получены допустимые размеры электродвигателя, магнитные и электромеханические характеристики. Спроектирован данный электродвигатель в приложении 1.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Проектирование тяговых электрических машин: под ред. Находкина
2. Тяговые электрические машины и трансформаторы: по ред. Д., Захарченко
3. Методические указания по проектированию тяговых электродвигателей постоянного и пульсирующего тока.