- •3. Характеристики и регулирование напряжения тяговых генераторов
- •3.1. Совместная работа дизеля и генератора
- •3.2. Внешняя характеристика тягового генератора и её ограничения
- •3.3. Способ получения заданной внешней характеристики тягового генератора. Возбудители
- •3.3.1. Возбудитель с продольно – расщепленными полюсами
- •3.3.2. Возбудитель с радиальным расщеплением полюсов (тэ3, тэ7 и некоторые зарубежные)
- •Понятие о схемах соединения тяговых электрических машин тепловозов
- •3.4.1. Зависимость вида схемы передачи от мощности тепловоза и характера его работы. Выбор схемы соединения тг с тэд
- •3.4.2. Постоянная схема соединения тэд без ослабления возбуждения
- •3.4.3. Постоянная схема соединения тэд с ослаблением возбуждения
- •3.5. Определение основных параметров электропередачи
- •3.6. Определение режимов максимальной и минимальной нагрузок тягового генератора и тягового электродвигателя
- •3.7. Расчет и построение регулировочных характеристик
- •3.10. Особенности конструкции и расчета тягового генератора постоянного тока (гп–311б)
- •–Необходимая площадь сечения зубцов на один полюс при допустимой индукции в зубцах и максимальном напряжении
- •3.11. Расчет и построение характеристик тг постоянного тока
- •3.12. Выбор параметров обмотки возбуждения тг
- •3.13. Особенности конструкции синхронных генераторов
- •3.14. Схемы соединений сг и ву
- •3.15. Работа сг на 3х фазный выпрямительный мост
- •3.16. Режимы работы сг – ву
- •1 Режим – при угле коммутации 60° эл, когда коммутация начинается в момент равенства .
- •3 Режим – при прерывистом напряжении, когда возможна одновременная коммутация всех 3х фаз. В этом режиме постоянно включены 3 вентиля и добавляется 4й вентиль.
- •3.17. Аварийные режимы тепловозных выпрямителей (ву) и их защита
- •3.18. Расчет выпрямительной установки тепловоза
3.11. Расчет и построение характеристик тг постоянного тока
Характеристику намагничивания ТГ (ХХХ) рассчитывают после определения всех размеров магнитопровода. Это зависимость – э.д.с. ТГ от намагничивающей силы возбуждения главного полюса при постоянной частоте вращения.
Для этого берут несколько значений э.д.с. (0,5Ен; 0,8Ен: Ен; 1,25Ен; 1,6Ен) и, определив магнитный поток, просчитывают намагничивающую силу элементов магнитопровода.
Значение магнитного потока на один полюс:
|
(3.83) |
Затем определяют значение индукции по всем пяти участкам магнитопровода:
– в воздушном зазоре – в зубцовом слое – в сердечнике якоря – в станине – в сердечнике ГП |
(3.84) |
Для полученных значений индукций В определяют напряженность магнитного поля H (или т.н. «удельные ампер-витки») по соответствующим кривым намагничивания для стального литья, листовой стали и электротехнической стали (или по таблицам намагничивания).
МДС (магнитодвижущая сила) главного полюса представляет собой сумму МДС, необходимых для проведения расчетного магнитного потока по отдельным участкам магнитопровода:
|
(3.85) |
где – длины отдельных участков магнитопровода из расчета на один полюс.
Средние величины длин этих участков можно определить графически или аналитически.
В первом случае необходимо в масштабе вычертить магнитную систему генератора, размеры которой определены ранее (см. рис. 3.22).
Рис. 3.22. Эскиз к расчету магнитной цепи генератора:
точки: 1-2 – станина ; 2-3 – полюс; 3-4 – воздушный зазор; 4-5 – высота зубца; 5-6 – сердечник якоря
На эскизе точками отмечены участки, а их длины от точки до точки будут представлять собой средние длины магнитных силовых линий.
Но можно величины средних длин магнитных силовых линий подсчитать:
(см) |
(3.86) |
(см) |
(3.87) |
где – диаметр отверстия в пакете железа якоря под втулку. Для отечественных ТГ
МДС для воздушного зазора, А:
(в «СИ» х104) |
(3.88) |
где – коэффициент Картера, учитывающий зубчатое строение якоря:
|
(3.89) |
где – ширина паза;
(см) – зубцовый шаг.
Тогда МДС главного полюса определяется:
|
(3.90) |
По результатам расчета строится зависимость – характеристика намагничивания ТГ.
Нагрузочные же характеристики ТГ – это те же зависимости, только при наличии якорного тока (т.е. при нагрузке).
Здесь учитывают размагничивающее действие магнитного потока якоря (реакции якоря) на магнитный поток ГП.
Рис. 3.23. Характеристики намагничивания и нагрузочные ТГ
Нагрузочные характеристики можно строить графически и аналитически. Предпочитают аналитический способ, предложенный Иоффе, при котором нагрузочные характеристики рассчитывают по ХХХ.
3.12. Выбор параметров обмотки возбуждения тг
Количество витков ОВ:
|
(3.91) |
где – МДС возбуждения одного полюса с учетом размагничивающей МДС реакции якоря;
–ток возбуждения определяется необходимым сечением проводника обмотки и напряжением.
возбудителя (обычно = 130÷150В).
Сечение проводника катушек ГП определяют в предположении допускаемого ею максимального перегрева:
(мм2) |
(3.92) |
где – средняя длина витка катушки, см;
–коэффициент запаса (для ТГ = 1,15÷1,20);
–коэффициент увеличения сопротивления проводника за счет повышения его температуры (зависит от класса изоляции), (см. табл. 3.3).
Таблица 3.3
Значение коэффициента
Параметры |
При максимально допустимой температуре |
При расчетной рабочей температуре | |||
Класс изоляции |
В |
F |
H |
B |
F или Н |
Температура, °С |
120 |
140 |
165 |
75 |
115 |
Коэффициент |
1,40 |
1,47 |
1,57 |
1,22 |
1,37 |
Средняя длина витка катушки:
(см) |
(3.93) |
где – толщина катушки ГП, определяется графически из эскиза магнито- провода. В первом приближении можно принять= 50÷60 мм.
Полученное сечение округляется до ближайшего большего сечения проводамарки ПСД (по спец. табл.).
Тогда ток возбуждения:
(А) |
(3.94) |
где = 2÷3,5 А/мм2 – плотность тока в проводнике обмотки.
Сопротивление ОВ генератора при расчетной рабочей температуре:
(Ом) |
(3.95) |
Масса меди катушки возбуждения:
(кг) |
(3.96) |