Методика розрахунку параметрів асинхронних тягових двигунів

Методика розрахунку параметрів асинхронного тягового двигуна нерозривно пов’язана з розрахунком найголовніших параметрів тягової передачі та залежить як від замовлення заказника виробництва, так і від даних, продиктованих параметрами перетворювача.Це є логічно з точки зору того, що електровоз є єдиною машиною.

Більшість тягових передач є одноступеневими редукторами, тому в розрахунку будемо керуватися цим фактомта використовувати відповідні формули.

При заданій силі тяги F_ном, кН, на ободі колеса обертовий момент тяговго двигуна M_ном, кН∙ м, зворотньо пропорційний передатному відношенню редуктора µ:

M_ном = F_номD_вк /(2η _з) (3.1)

де D_вк – діаметр колеса локомотива по колу кочення, м;

η _з– ККД зубчастої передачі (для односторонньої передачі він рівний 0, 98).

Так як із зменшенням M_ном зменьшуються розміри і маса двигуна, то бажано мати максимально можливе значення µ. Однак із зростанням µ збільшується значення максимальної частоти обертання валу двигуна n_max, яка обмежена гранично допутимою частотою обертання якірних дідшипників ротора. В асинхронних тягових двигунах необхідно, щоб максимальна обертова швидкість ротра v_amax, не перевищювала 80-90 м/с.

Передатна відношення визначається відношенням діаметрів ділильних кіл зубчастого колеса та шестерні, але розрахувати останній неможливо, поки не є відомим момент тягового двигуна. Необхідно попередньо задатися передатним відношенням чи вирахувати його за допустимою максимальноб частотою обертання підшипників n_max, при умові, що тип підшипника і його розміри встановлені для даного класу машин.Тоді:

µ= D_вкn_max, / (5, 3 v_max) (3.2)

де v_max – контрукційна швидкість, км/год

При цьому на початку розрахунку значеннями µ задаються попередньо. Для електровоза високошвидкісного руху слід приймати значення близькі до 2, 8–3, 0.

Обравши попереднто значення передатного відношення можна визанчити номінальну частоту обертання, об/хв,

n_ном =5, 3(µ/ D_вн) v_ном (3.3)

обертовий момент, кН∙ м,

M_ном =9, 55 P/ n_ном (3.4)

та діаметр ділильного кола шестерні, мм,

d_z=D_z/µ (3.5)

Діаметр ділильного кола зубчастого колеса визначають з виразу

D_z=D_ВК­– 2(b+ Δ) (3.6)

де b– відстань від нижньої точки кожуха редуктора до головки рейки (приймаємо

для передачі з опорно-рамним підвішуванням (яким як правило і буде

обладнаний проектуємий електровоз) рівним 120 мм);

Δ – відстань між ділильним колом зубчастого колеса і нижньої точки кожуха

редуктора (приймаємо рівним 20-25 мм).

Модуль для шевронного колеса

(3.7)

Число зубів зубчастого колеса і шестерні відповідно

та (3.8)

Тепер можна визначити цетраль

(3.9)

та орієнтовний діаметр статора (для першого наближення)

(3.9)

З урахуванням припуску на штампування діаметр статора не має перевищювати 1090 мм.

Щодо власне електромагнітоного розрахунку, то для його виконання необхідні як власне дані за проектом, тобто ті, що замовляє замовник (номінальні потужність та швидкість, конструкційна швидкість, номінальна лінійна напруга на зажимах, максимальна напруга на зажимах, найбільша частота струму статора, масса двигуна, коефіцієнти корисної дії та втрат), так і ті, які узгоджуються з проектом тяговго перетворювача (номінальна лінійна напруга на зажимах, максимальна напруга на зажимах, найбільша частота струму статора).

Розрахунок виконуватимемо в наступному порядку:

1) визначення головних розмірів двигуна (діаметра розточки статора D₁ та його активної довжини l₁);

2) розрахунок активного шару статора;

3) розрахунок активного шару ротора;

4) розрахунок магнітного кола та магнітної характеристики;

5) визанчення активного та індуктивного опору статорної обмотки;

6) розрахунока втрат і к.к.д.

7) визначення перевищення температури обмотки статора над охолоджуючим повітрям.