2 Расчет активного слоя якоря

2.1 Число полюсов тягового двигателя и тип обмотки якоря

Исходя из того, что заданная мощность ТД 650 кВт и учитывая, что при волновой обмотке большее среднее межламельное напряжение, чем при петлевой, принимаем следующие параметры:

число пар полюсов 2р= 6;

число пар параллельных ветвей 2а= 6;

обмотка якоря простая петлевая, двухслойная.

Номинальный ток двигателя определим по формуле, А:

; (2.1)

где _д = 0,94 – к.п.д. двигателя по рис. 2.4 (2);

Ток в параллельных ветвях обмотки рассчитываем по формуле, А:

; (2.2)

2.2 Число пазов якоря и число проводников

Максимальное число коллекторных пластин определяем по формуле:

; (2.3)

где D_к= (0,750,9)D_а– диаметр коллектора, определяем по формуле, м:

;

t_кmin= 4 мм – допустимая минимальная величина коллекторного деления по условию прочности коллекторных пластин;

Проверку максимальной окружной скорости коллектора при конструктивной скорости электровоза проводим по формуле, м/с:

; (2.4)

Окружная скорость не должна превышать значения 52-55 м/с по условиям нормальной работы щеточного контакта в механическом отношении. Из расчета видно, что V_кmax не превышает допустимой величины.

Минимальное число коллекторных пластин должно обеспечивать допустимое значение среднего значения между коллекторными пластинами е_ср= 20 В, то есть:

; (2.5)

Число пазов якоря и число проводников обмотки связанны соотношением:

, (2.6)

где Z– число пазов якоря., принимаем равным 75;

N_Z– число проводников в пазу, определяется выражением:

N_Z=2u_к; (2.7)

где u_к – число коллекторных пластин на паз, равное 6;

тогда ;

итак,

Число коллекторных пластин определяем по формуле:

; (2.8)

Выполняем проверку правильности выбора по объему тока в пазу i_aN_Z, который не должен превышать 1500 А, и по линейной нагрузке якоряА, которая должна быть больше 300 А/см

(2.9)

; (2.10)

2.3 Размеры проводников обмотки якоря, их укладка в пазу и размеры паза

Выбираем горизонтальное расположение проводников, что позволяет снизить величину добавочных потерь в обмотке якоря, а также улучшить отдачу тепла от обмотки якоря к зубцам.

Для определения размеров проводника необходимо определить место, занимаемое изоляцией в пазу, а также размеры паза. Изоляцию выбираем на основе рекомендаций [2, с.79-80] и табл. 2.1.

Витковую изоляцию выполняем стеклослюдинитовой лентой двусторонней толщины 0,4 мм. Корпусную изоляцию выполняем вполуперекрышу в 3,5 слоя стеклослюдинитовой лентой ЛС1К-IIтолщиной 0,11мм. Покровную изоляцию выполняем из стеклоленты толщиной 0,1 мм вполуперекрышку. Между сторонами катушек, под клин и на дно паза закладываем прокладки из электрокартона или миканита толщиной 0,5 мм. Высоту клина принимаем 6 мм.

Таблица 2.1 - Заполнение паза якоря

Наименование	Материал	Заполнение паза, мм
		по высоте	по ширине
Витковая	Стеклослюдинитовая лента с двусторонней толщиной 0,4 мм		0,4
Корпусная	стеклослюдинитовая лента толщиной 0,11 мм, 6 слоев вполуперекрышу		2,64
Покровная	стеклолента толщиной 0,1 мм, 1 слой вполуперекрышу		0,4
Прокладка	миканит толщиной 0,5 мм		––
Зазор на укладку	––	0,2	0,2
Клин	дерево	5	––
ИТОГО		17,58	3,64
Медь	марка ПЭТВСД		4,7
ВСЕГО		44,7	8,34

Принимая во внимание значение теплового фактора Аj_а= 2200 А²/см мм²определяем допустимую плотность тока, А/мм²:

(2.11)

Площадь сечения меди проводника, мм:

(2.12)

.

Глубину паза h_Zориентировочно намечаем по формуле, мм:

(2.13)

.

где - полюсное деление, равное, мм:

(2.14)

.

Тогда высоту проводника h_пропределяем по формуле, мм:

; (2.15)

.

Рассчитанный размер проводника округляем до ближайшего размера по ГОСТ 424-71, выдержки из которого приведены в прил. 4 (2), мм:

h_пр = 2,26.

Аналогично для ширины проводника b_пр, мм:

(2.16)

Окончательно будем иметь, мм:

b_пр= 4,7.

После уточнения размеров проводника выполняем пересчет

площади сечения проводника, мм ² :

; (2.17)

;

плотности тока, А/мм²:

(2.18)

;

и теплового фактора, А/см мм²:

(2.19)

.

Проводим окончательное определение размеров паза:

ширина паза, мм:

(2.20)

;

высота паза, мм:

; (2.21)

.

По условию проверки h_Z /b_Z должно быть больше 3 и меньше 6.

Итак, , что удовлетворяет вышеописанному условию.

Геометрия зуба определяется следующим образом.

Зубцовый шаг по поверхности якоря, мм:

(2.22)

.

Ширина головки зубца, мм:

(2.23)

.

Зубцовый шаг по дну пазов, мм:

(2.24)

.

Ширина основания зубца, мм:

(2.25)

.

Зубцовый шаг в расчетном сечении, мм:

(2.26)

.

Ширина зубца расчетная, мм:

(2.27)

.

Коэффициент формы зубца:

(2.28)

.

Рисунок 2.1 – Размеры зубцов и пазов якоря.

Рисунок 2.2 – Паз якоря. 1 – клин, 2 – прокладки,

3 – изоляция проводника (витковая), 4 – изоляция пакета (корпусная),

5 – изоляция покровная.