Номинальные и предельные данные тяговых двигателей

Номинальными, определяющими, параметрами тяговых машин называют ток, мощность и кпд соответствующие определенному режиму работы, установленному стандартом.

Для тяговых машин таких режимов два: часовой и длительный.

Часовой режим – это режим работы двигателя с таким током на испытательном стенде в течение одного часа, с возбуждением, предусмотренным для этого режима и нормально действующей вентиляцией, который не вызывает превышения температуры его частей над температурой окружающего воздуха выше норм, установленных для данного класса изоляции.

Длительный режим – определяется наибольшим током так же, как и часовой, но при работе двигателя на испытательном стенде в течение неограниченного времени. Номинальными для электровоза считаются параметры длительного режима:

, , , .

Номинальные данные тяговых двигателей приводят на специальных табличках, которые укрепляются на несъёмной части тягового двигателя. В них указывают:

1) товарный знак предприятия-изготовителя;

2) род (двигатель, генератор) машины;

3) тип машины;

4) род тока;

5) номинальные режимы работы;

6) наибольшую эксплуатационную частоту вращения n;

7) номинальную степень возбуждения;

8) массу машины;

9) год выпуска машины;

10) обозначение стандарта, которому машина соответствует;

11) класс изоляции.

Естественно, как всякая машина, тяговый двигатель обладает определенными характеристиками.

4.2. Магнитные и нагрузочные характеристики
тягового электродвигателя

Магнитной характеристикой машины называют зависимость магнитного потока Ф от магнитодвижущей силы (мдс) F катушки главного полюса или тока возбуждения . Часто вместо используют зависимости

или

,

где ; ; – конструкционная постоянная машины; Р – число пар полюсов; а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря; N – число проводников обмотки якоря; – передаточное отношение тяговой передачи; – диаметр бандажа.

Нагрузочная характеристика – это зависимость или при различных , но постоянных Эти кривые учитывают размагничивающее действие Магнитные характеристики получают при расчете магнитной цепи машины.

Для 4-полюсного тягового двигателя без компенсационной обмотки магнитная цепь имеет вид, показанный на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Эскиз магнитной цепи тягового двигателя

Магнитная характеристика при холостом ходе машины определяется, задаваясь несколькими значениями магнитного потока, который может быть определен так:

,

где – напряжение на коллекторе; – частота вращения в номинальном режиме. Обычно задается или определяется исходя из эксплутационной необходимости.

Намагничивающую силу катушки главного полюса находят суммированием всех магнитных напряжений по участкам магнитной цепи.

Индукция на участках:

,

где – сечение отдельных участков магнитной цепи.

Следует учитывать, что магнитный поток сердечника полюса и остова определяется, как

где – коэффициент рассеяния магнитного потока главных полюсов.

Сечения участков магнитной цепи можно определить следующим образом:

· воздушного зазора

,

где – коэффициент полюсного перекрытия; – длина якоря; – полюсное деление

;

· остова

, при ;

, при ;

где h₀ – толщина остова;

· зубцов якоря

,

где – коэффициент заполнения пакета якоря сталью; – ширина зубцов на 1/3 их высоты; z – число зубцов.

· сердечника якоря

,

где – диаметр якоря; – высота зубцов; – внутренний диаметр пакета якоря; – количество рядов вентиляционных каналов; – диаметр канала;

· сердечника полюса

,

где – ширина сердечника полюса; – коэффициент заполнения сердечника полюса сталью.

Если у машины есть компенсационная обмотка, то площадь сечения зубцов

,

где – ширина зубца компенсационной обмотки; – число зубцов на полюсе.

Падение напряжения в воздушном зазоре

,

где – эквивалентный воздушный зазор; – индукция в воздушном зазоре; – коэффициент воздушного зазора (учитывает зубчатую структуру якоря)

,

где – зубцовое деление якоря; – ширина зубца по окружности якоря.

У машин с компенсационной обмоткой

.

Имея значение магнитной индукции для соответствующей стали, можно определить значения напряженности магнитного поля.

Падение напряжения на стальных участках магнитной цепи

,

где – напряженность магнитного поля на i-м участке магнитной цепи;
– длина силовых линий на этом участке магнитной цепи.

Из-за дополнительного воздушного зазора между полюсом и остовом возникает дополнительное падение магнитного напряжения

,

где – индукция в сердечнике полюса.

Отсюда

для расчета характеристики .

Необходимо проделать расчеты для различных значений магнитного потока ( и т. д.)

При расчете двигателей последовательного возбуждения

,

где – число витков обмотки возбуждения.

По току якоря можно определить реакцию якоря и затем зависимость при нагрузке

,

где – коэффициент размагничивания якоря (получают опытным путем).

Кривая намагничивания показана на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Кривая намагничивания

Характеристика намагничивания является как бы базовой, служащей основанием для расчета всех остальных (эксплуатационных) рабочих характеристик двигателей.