Тяговая характеристика двигателя кпд

Мощность тягового двигателя и его КПД, нагрев и охлаждение

Nbsp; ФИЛИАЛ ОАО «РЖД» ЗАБАЙКАЛЬСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КВАЛИФИКАЦИЙ СВОБОДНЕНСКОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ

Устройство электровоза

Электрические машины

Преподаватель П.В. Старшинов

Классификация электрических машин. 59

Принцип работы электрических машин постоянного тока. 59

Принцип работы двигателя. 59

Принцип работы генератора. 60

Тормозной эффект 61

Реверсирование ТЭД. 61

Мощность тягового двигателя и его КПД, нагрев и охлаждение. 62

Уравнения электрического равновесия для электрических машин. 64

Регулирование частоты (скорости) вращения тягового двигателя. 65

Изменение величины подводимого напряжения U. 65

Изменение величины сопротивления R в цепи обмотки якоря. 65

Изменение величины магнитного потока Ф главных полюсов. 65

Особенности коммутации тягового электродвигателя. 67

Электрическое торможение. 70

Конструкция тягового электродвигателя НБ-418К6. 71

Электродвигатель тяговый пульсирующего тока НБ-520В. 79

Испытание тяговых двигателей. 90

Общие сведения о вспомогательных машинах. 91

Асинхронный двигатель АЭ92-4/02. 91

Фазорасщепитель НБ-455А. 93

Маслонасос тягового трансформатора 4тт-63/10. 95

Электродвигатели НВА. 96

Электродвигатель П-11М. 98

Электродвигатель ДМК-1/50. 99

Электродвигатель П22К-50У2. 99

Классификация электрических машин

Электрические машины применяемые на подвижном составе можно классифицировать следующим образом:

1. По назначению:

а)ТЭД – тяговые электродвигатели;

б)Генераторы;

в)Вспомогательные машины.

2. По роду потребляемого тока:

а)Постоянного тока;

б)Пульсирующего тока;

в)Коллекторные однофазные переменного тока;

г)Асинхронные трехфазные переменного тока (без коллекторные)

3. По способу возбуждения:

а)Последовательное (серисное);

б)Параллельное (шунтовое);

в)Независимое;

г)Смешанное.

4. По способу охлаждения:

а)С принудительным независимой вентиляцией;

б)С принудительным зависимой вентиляцией;

в)С самовентиляцией;

г)С естественной вентиляцией.

Принцип работы электрических машин постоянного тока

Электрические машины разделяют по назначению на два основных вида: электрические генераторы и электрические двигатели. Генераторы предназначены для выработки электрической энергии, а электродвигатели — для приведения в движение колесных пар локомотивов, вращения валов вентиляторов, компрессоров и т.п.

В электрических машинах происходит процесс преобразования энергии. Генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это означает, что для работы генератора надо вращать его вал Электрические двигатели, наоборот, преобразуют электрическую энергию в механическую.

Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля. Эти явления имеют место при работе как генератора, так и электродвигателя. Поэтому часто говорят о генераторном и двигательном режимах работы электрических машин.

Принцип работы двигателя

Если по проводнику пропустить электрический ток то вокруг него возникает магнитное поле направление которого определяется по правилу БУРАВЧИКА.

Если проводник с током поместить в другое внешнее магнитное поле, то при взаимодействии магнитного поля проводника с внешним магнитным полем возникает электромагнитная сила старающаяся вытолкнуть проводник с током из внешнего магнитного поля. Направление этой силы определяется по правилу левой руки.

Читайте также:  Как проверить уровень масла в двигателе прадо 120

Левую руку располагают так, чтобы магнитные силовые линии внешнего поля входили в ладонь, а четыре выпрямленные пальца были вытянуты по направлению тока в проводнике, тогда большой палец отогнутый на 90 О покажет направление действующей на проводник электромагнитной силы.

На этом основан принцип работы двигателя постоянного тока.

Простейшим двигателем постоянного тока является рамка помещенная между двумя полюсами магнита (север, юг). Для того чтобы рамка всегда вращалась в одну сторону необходимо чтоб под каждым полюсом магнита находились проводники с одним и тем же направлением тока, т.е необходимо менять постоянно направление тока в рамке. Эту работу выполняет коллекторно-щеточный узел машины.

Принцип работы генератора

Принцип генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Если проводник перемещать в магнитном поле, то в нем возникает ЭДС (электродвижущая сила) направление которой определяется по ПРАВИЛУ ПРАВОЙ РУКИ.

Если ладонь правой руки расположить так, чтобы в нее входили силовые линии внешнего магнитного поля, а отставленный на 90 О большой палец расположить по направлению движения проводника, то четыре пальца покажут направление ЭДС в проводнике.

Если проводник подключить к потребителю и замкнуть цепь, то потечет ток совпадающий по направлению с ЭДС.

где: – индукция магнитного поля;

– активная длина проводника;

— скорость перемещения проводника.

Индукция показывает насыщенность пересекаемой площади силовыми линиями магнитного потока, следовательно, чем больше магнитное поле, тем больше наводимая ЭДС.

Тормозной эффект

В режиме генератора в обмотках якоря наводится ЭДС и при подключении нагрузки появляется ток совпадающий по направлению с ЭДС. При появлении тока в электрической машине начинает работать правило левой руки т.е. появляется электромагнитная сила Fм направленная против направления вращения якоря, следовательно возникающая электромагнитная сила тормозит якорь. На данном явлении основана работа электрического торможения (реостатного, рекуперативного).

Величина электромагнитной силы определяется как:

— конструктивная постоянная электрической машины;

— магнитный поток создаваемый полюсами;

— ток якоря.

В соответствии с формулой для увеличения тормозной силы необходимо увеличить значение тока якоря или величину магнитного потока полюсов.

Для увеличения магнитного потока необходимо увеличить значение тока протекающего по обмоткам возбуждения главных полюсов, т.е. .

Для увеличения тока якоря уменьшают значение сопротивления (БТС блоки тормозных сопротивлений) подключаемого к обмотке возбуждения в режиме электрического торможения.

Реверсирование ТЭД

Реверсировать двигатели (рис. 1, а) можно двумя способами:

1. не меняя направления тока в обмотке якоря, изменить направление магнитного потока, изменив направление тока в обмотке возбуждения (рис. 1,б);

2. не меняя направление магнитного потока, изменить направление тока в обмотке якоря (рис. 1, в).

Рис 1. Способы реверсирования тяговых двигателей

На электровозах, как правило, реверсируют двигатели изменением направления магнитного потока. Это объясняется тем, что напряжение, приходящееся на обмотку возбуждения, меньше напряжения на якоре. Поэтому аппараты, осуществляющие реверсирование путем изменения тока в обмотке возбуждения, получаются проще, так как они работают под меньшим напряжением.

Однако на электровозах серии ВЛ10 и на части электровозов ВЛ8 для упрощения силовой схемы реверсирование тяговых двигателей осуществляют, изменяя направление тока в якорях тяговых двигателей.

Читайте также:  Интегральная схема управления двигателя

Реверсируют тяговые двигатели электрическими аппаратами, называемыми реверсорами.

Изменение направления тока в обмотках возбуждения в зависимости от положения контакторов, а тем самым и контактов 1, 2, 3, 4 показано на рис. 2.

Рис. 2. Схема кулачкового реверсора

Мощность тягового двигателя и его КПД, нагрев и охлаждение

Мощность – это работа выполняемая за единицу времени, измеряется в Вт (Ватт).

Различают два вида мощности тягового двигателя:

v Часовая мощность – это мощность с которой двигатель через один час работы достигает предельной температуры нагрева, от чего может выйти из строя.

v Продолжительная мощность – это такая мощность когда двигатель может работать без перегрева в течении длительного времени.

Основным параметром работы двигателя и его использования является КПД (коэффициент полезного действия), которое определяется как отношение отдаваемой мощности к потребляемой.

В свою очередь потребляемая мощность изменяется прямопрапорционально потребляемому напряжению и току.

Отдаваемая мощность также изменяется прямопрапорционально потребляемому напряжению и току, но минус мощность расходуемая на потери в двигатели.

Потери мощности в двигателе складываются из: механических потерь, электрических потерь, магнитных и добавочных потерь.

— механические потери возникают в результате трения в якорных подшипниках, вентиляции, трение щеток, данные потери составляют 0,2% от мощности машины;

— электрические потери возникают за счет омического сопротивления в обмотках якоря и за счет падения напряжения в щеточных контактах;

— магнитные потери возникают при перемагничивании стали сердечников полюсов и якоря

— добавочные потери возникают от вихревых токов в меди из-за неравномерной индукции слоя якоря.

Часовая……………………….. 4700 кВт Продолжительная………. 4400 кВт Часовая……………………….. 6520 кВт Продолжительная………. 6160 кВт Часовая……………………….. 6560 кВт Продолжительная………. 6120 кВт

Часовая……………………….. 9840 кВт Продолжительная………. 9180 кВт

Работоспособность двигателя определяется нагревом обмоток катушек полюсов и обмоток якоря, поэтому для них установлены допустимые пределы температуры нагрева, определяемые ГОСТом.

Тепловое равновесие в машине должно устанавливаться при такой температуре которая не вызывает разрушение изоляции, для этого применяют различные устройства и типы охлаждения электрических машин (смотри классификацию электрических машин).

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 862 ;

Источник

Тяговая характеристика двигателя кпд

3.2.6.1. ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

[ИПЖДТурб, ОТП] Электровозы постоянного и переменного тока, а также тепловозы с электрической передачей оснащены, как правило, ТЭД постоянного тока. Электромеханические характеристики этих двигателей получают при стендовых испытаниях на заводе-изготовителе. Усредненные характеристики по испытаниям первых 10 двигателей установочной серии называют типовыми характеристиками.

[ТРИса] Различают электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя и к ободу движущих колес электровоза.

А) Электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя. К этим характеристикам относятся зависимости следующих величин от тока электродвигателя Iд (Iя):

— число оборотов якоря электродвигателя (скорость вращения) nд;

— вращающий момент на валу электродвигателя М;

— коэффициент полезного действия электродвигателя  д.

Рис.3.2.6.1-1. Электромеханические характеристики, отнесенные к валу тягового электродвигателя ТЛ — 2К при Uд = 1500 В (электровоз ВЛ10)

Читайте также:  Сколько масла в двигателе пежо эксперт

( нужен рисунок получше )

Все эти зависимости определяют при постоянном напряжении и температуре нагрева обмоток электродвигателя, обычно принимаемой 115 °С (по ГОСТ 2582-81).

Характеристики nд(Iд) и  д(Iд) определяются непосредственно опытным путем при испытании тягового электродвигателя на стенде методом возвратной работы. Этот метод заключается в том, что испытуемый тяговый электродвигатель вращает другой однотипный тяговый электродвигатель, соединенный с ним и работающий в качестве генератора. Вырабатываемая последним электроэнергия идет на питание испытуемого тягового электродвигателя.

Характеристика М(Iд) непосредственно опытным путем не определяется. Она получается путем пересчета с использованием характеристик nд(Iд) и  д(Iд) по формуле

, (3.2.6.1-1)

где М – вращающий момент на валу электродвигателя, Н*м;
Uд – напряжение на тяговом электродвигателе, В;
60 – коэффициент перевода из минут в секунды;
д – коэффициент полезного действия ( в долях единицы. ).

Электромеханические характеристики nд(Iд) и М(Iд) могут быть также получены путем расчета на основе магнитной (нагрузочной) характеристики С1Ф(Iв) и характеристики  д(Iд)

, (3.2.6.1-2)

, (3.2.6.1-3)

где nд – число оборотов якоря электродвигателя (скорость вращения), об/мин;
r – сопротивление обмоток тягового электродвигателя, Ом;
С1 – конструктивная постоянная тягового электродвигателя, зависящая от числа пар полюсов, количества активных проводников обмотки якоря, числа пар параллельных ветвей обмотки якоря;
Ф – магнитный поток, Вб;
Iв – ток возбуждения в обмотках полюсов, А.

Б) Электромеханические характеристики, отнесенные к ободам колес (электротяговая характеристика). К этим характеристикам относятся зависимости следующих величин от тока электродвигателя Iд:

— скорость движения локомотива V;

— касательная сила тяги на ободах колес Fкд;

— коэффициент полезного действия электродвигателя на ободах колес  .

Зависимость V(Iд) называют также скоростной характеристикой.

Рис.3.2.6.1-2. Электромеханические характеристики электродвигателя ТЛ — 2К1, отнесенные к ободам колес (электровоз ВЛ10)

[ТРИса, ОТП] Данные характеристики получаются путем пересчета характеристик на валах тяговых электродвигателей

, (3.2.6.1-4)

, (3.2.6.1-5)

(H), (3.2.6.1-6)

, (3.2.6.1-7)

где  – отношение числа зубьев шестерни вала тягового электродвигателя nд к числу зубьев зубчатого колеса движущей оси nк (передаточное число);
D – диаметр колеса, м;
п – коэффициент полезного действия зубчатой передачи (учитывает потери на трение в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках при опорно-осевой подвеске тягового электродвигателя или в зубчатой передаче и подшипниках редуктора при опорно-рамном подвешивании), в долях единицы;
 pп – потери мощности в зубчатой передаче и моторно-осевых подшипниках, %.

Потери мощности  pп определяются по данным следующей таблицы.

Pд в % от номинальной мощности электродвигателя Pд ном,
100 * Pд / Pд ном
200 150 125 100 75 60 50 40 30 25
Потери  pп в % от подведенной мощность Pд,
100 *  pп / Pд
3.5 3.0 2.7 2.5 2.5 2.7 3.2 4.4 6.7 8.5

[ТПДеев] Подведенная мощность определяется по формуле

Источник