6 Расчет потерь и кпд двигателя

Коэффициент полезного действия на валу ТД определяется суммой потерь, возникающих при его работе.

6.1 Потери в тяговом двигателе

Каждый вид потерь в ТД рассчитывается отдельно для номинального режима.

Электрические потери (потери в меди) определяем по формуле, Вт:

, (6.1)

где = 1 – коэффициент постоянной шунтировки;

r_i– сопротивления обмоток рассчитанные ранее. Для определения потерь пересчитываем их для температуры 115^оС по формуле, Ом:

, (6.2)

где - температурный коэффициент (для меди= 0,004),

Для обмотки якоря:

.

Для остальных обмоток расчет производим аналогично, Ом:

r_в115 = 0,07811;r_д115= 0,00157 Ом;r_ко115= 0,02912 Ом,

тогда .

Потери в стали (магнитные потери) определяем по формуле, Вт:

, (6.3)

где m_a– масса стали ярма якоря, кг:

, (6.4)

;

m_z– масса стали зубцов якоря, кг:

, (6.5)

;

р_аиp_z– удельные потери в стали названных элементов, Вт/кг:

, (6.6)

;

где р_г– удельные потери в ярме якоря на гистерезис, Вт/кг:

, (6.7)

;

р_вихр– удельные потери в ярме якоря на вихревые токи.

тогда .

Добавочные потери оцениваем в долях от основных потерь в стали, Вт:

, (6.8)

где к_д– коэффициент, для номинального режима равный 0,3,

.

Механические потери включают в себя потери от трения щеток о коллектор и потери на трение в якорных подшипниках. Рассчитываем по формуле, Вт:

. (6.9)

Потери в щеточном контакте рассчитываем по формуле, Вт:

, (6.10)

где S_щ– общая площадь прилегания щеток к коллектору, см²;

р_щ– давление на щетку, равное 0,3 кгс/см²;

 = 0,15 – коэффициент трения щеток по коллектору,

P_тщ=9,8161220,30,1524,34=2321.

Потери на трение в подшипниках определяем по формуле, Вт:

, (6.11)

.

Итак, .

Потери в щеточном контакте, Вт:

, (6.12)

где - падение напряжения в щеточном контакте, равное 2 – 3 В,

.

Суммарные потери равны, Вт:

, (6.13)

.

6.2 Кпд двигателя

КПД двигателя определяем по формуле, %:

, (6.14)

.

7 Расчет и построение электромеханических характеристик двигателя

К электромеханическим характеристикам на валу относятся зависимости частоты вращения, вращающего момента и КПД от тока.

7.1 Характеристика намагничивания

Характеристикой намагничивания называют зависимость магнитного потока от н.с. холостого хода Ф(F_).

Н.с. холостого хода определена при расчете магнитной цепи. Таким образом, найдена одна точка характеристики, соответствующая номинальному режиму.

Задаваясь значениями магнитного потока 0,4Ф_н; 0,6Ф_н; 0,8Ф_н; 1,1Ф_н;; 1,15Ф_нповторяем расчет и находим соответствующие значения н.с. Расчет ведем в табличной форме, данные заносим в табл. 7.1.

По рис. 7.1 по полученным значениям ФиF_строим характеристику намагничивания и отмечаем на ней точку номинального режима.

Рисунок 7.1- Характеристика намагничивания

Коэффициент насыщения магнитной цепи ТД для номинального режима определяем по формуле:

, (7.1)

.

Таблица 7.1-Расчет характеристики намагничивания

Участок магнитной цепи	Длина пути, см	Магнитный поток, Вб
		0,4Фн=0,052				0,6Фн=0,078				0,8Фн=0,104				Фн=0,13				1,1Фн=0,143				1,15Фн=0,149
		В	Н	F	В		Н	F	В		Н	F	В		Н	F	В		Н	F	В		Н	F
Сердечник якоря	20	0,48	2,4	48	0,72		3,5	70	0,96		5,3	106	1,2		9,3	186	1,32		13,8	276	1,38		17	340
Зубцы якоря	4,5	0,88	4,5	20,25	1,32		13,8	62,1	1,76		116	522	2,2		735	3307,5	2,42		1340	6030	2,53		1775	7987,5
Зубцы КО	5	0,72	3,5	17,5	1,08		6,65	33,25	1,44		17	85	1,8		119	595	1,98		265	1325	2,07		400	2000
Сердечник полюса	10	0,56	2,8	28	0,84		4,3	43	1,12		7,2	72	1,4		14,9	149	1,54		28,8	288	1,61		42,5	425
Переход из полюса в остов	10	0,56	2	20	0,84		3,5	35	1,12		8,2	82	1,4		20,1	201	1,54		37,1	371	1,61		53,5	535
Остов	13	0,52	1,9	24,7	0,77		3	39	1,33		15,8	205,4	1,29		13,8	179,4	1,42		21,7	282,1	1,48		27,7	360,1
Воздушный зазор	0,55	––	––	2866	––		––	4299	––		––	5733	1,3		––	7165,8	––		––	7882	––		––	8241
F		3024,77				4581,83				6805,04				11783,7				16454,48				19888,27