Диплом Воробьев 03.06.16 (Организация эксплуатационной работы на участке Волочаевка - 2), страница 3

Таблица 6.6 – Количество вышедших из строя и непланово смененных тяговых электродвигателей в зависимости от причин эксплуатационного и ремонтного характера в период 2015 года

количество ТЭД с повреждениями ремонтного характера составило 60 шт. (22,6% от общего числа сменных ТЭД), что на 146 случаев меньше, чем по причинам эксплуатационного характера.

На участках обслуживания депо Комсомольск за период 12 месяцев 2015 года допущено 7045 случаев невыполнения критических скоростей. При этом из-за преждевременного выхода из строя тяговых электродвигателей по причинам, связанным с невыполнением критических скоростей в период с марта по декабрь месяц 2015 года составило 206 случаев.

2 ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

2.1 Построение характеристик тягового генератора ГП-311Б

Основное уравнением, описывающее электродвижущую силу машины Е, В

(2.1)

где p – число пар полюсов;

n – частота вращения якоря;

N – число проводников;

а – число параллельных ветвей.

Обычно формулу (2.1) представляют в сокращенном виде

(2.2)

где С – постоянная для данной машины,

(2.3)

Из формулы видно, что э.д.с. всегда пропорциональна произведению скорости вращения якоря и магнитного потока. На рисунке 2.1 представлена характеристика холостого хода, т.е. зависимость э.д.с. генератора от намагничивающей силы F или тока возбуждения .

Рисунок 2.1 – Характеристика холостого хода [6]

Обычно характеристику холостого хода снимают сначала при увеличении возбуждения и потом при уменьшении, и только после этого проводят среднюю линию (пунктир на рисунке 2.1), которая является исходной для построения всех дальнейших характеристик электрической машины. Началом характеристики является остаточная э.д.с. - , которая возникает от остаточного магнетизма полюсов.

Из рисунка 2.1 видно, что характеристика холостого хода имеет 3 основных участка. Первый участок I кривой имеет примерно пропорциональное изменение э.д.с. в зависимости от намагничивающей силы F или тока возбуждения и носит условное название прямолинейной части характеристики.

Второй участок II характеризуется более быстрым изменением тока возбуждения и сравнительно малым изменением э.д.с. машины и носи название кривой части характеристики.

Третий участок III характеризуется незначительным изменением э.д.с. Этот участок носит название насыщенной части характеристики холостого хода.

Рассмотрим причины изменения характеристики на различных участках. При расчете магнитной цепи машины всю намагничивающую силу , затрачиваемую на создание магнитного потока машины или э.д.с. , можно рассматривать состоящей из двух слагаемых:

(2.4)

Намагничивающая сила, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздушного зазора, прямо пропорциональна магнитной индукции и величине воздушного зазора, так как магнитное сопротивление воздуха не зависит от величины магнитной индукции (коэффициент магнитной индукции μ – постоянен).

Таким образом, намагничивающая сила, затрачиваемая на преодоление воздушного зазора , ав

, (2.5)

где - магнитная индукция в зазоре (гауссы);

- величина воздушного зазора, см;

= 1,2 – коэффициент, учитывающий зубчатое строение сердечника якоря.

Величина магнитной индукции в свою очередь пропорциональна магнитному потоку

(2.6)

где - сечение воздуха под магнитом.

Если э.д.с. выразить через магнитный поток, то получим

(2.7)

Как видно из формулы (2.7), при неизменной скорости вращения n величина э.д.с. изменяется прямо пропорционально намагничивающей силе воздушного зазора, так как

, (2.8)

где - коэффициент пропорциональности.

При малых значениях э.д.с. магнитный поток, а следовательно, магнитная индукция невелики, поэтому намагничивающая сила, затрачиваемая на железные части системы, имеют незначительную величину, близкую к нулю.

(2.9)

Поэтому вначале характеристика изменяется почти прямолинейно, так как в основном намагничивающая сила затрачивается на преодоление воздушного зазора, где магнитное сопротивление неизменно и не зависит от величины магнитной индукции.

При дальнейшем увеличении магнитного потока Ф величина намагничивающее силы, приходящейся на железные части, увеличивается, и пропорциональность нарушается.

Назовем коэффициентом насыщения отношение полной намагничивающей силы машины к намагничивающей силе насыщения воздушного зазора. В этом случае

(2.10)

Подставляя в формулу (2.10) выражение (2.4), получим

(2.11)

Этот коэффициент характеризует кривую холостого хода машины при любом значении индукции и любом значении э.д.с.

Обычно электрические машины постоянного тока строятся таким образом, чтобы при номинальном расчетном режиме коэффициент насыщения был бы в пределах .

На рисунке 2.2 приведена универсальная характеристика холостого хода, выраженная в процентах при двух скоростях вращения якоря. В тех же координатах приведено значение коэффициента насыщения в зависимости от намаг­ничивающей силы машины в процентах.

Универсальная характеристика холостого хода обычно дается при номи­нальном значении скорости вращения якоря. При пересчете на другое значение скорости э. д. с. будет равна

(2.12)

Принимая значение электродвижущей силы Е и намагничивающей силы F при данном значении коэффициента за 100%, получим возможность всю характе­ристику холостого хода выразить в процентах от какого-то номинального зна­чения, в нашем случае соответствующего среднему коэффициенту насыщения . Если построить ряд характеристик для данной серии машин и взять среднее значение, получим так называемую универсальную характеристику холостого хода , изображенную на рисунке 2.2.

номинальная 1 и половинная 2 скорости вращения якоря; 3 – характеристика коэффициента насыщения [8]

Рисунок 2.2 – Характеристики холостого хода в процентах

Произведем расчет магнитной цепи тягового генератора ГП-311Б, необходимый для построения характеристики холостого хода.

Магнитный поток , Вб

, (2.13)

.

Магнитная индукция в воздушном зазоре , Тл

, (2.14)

.

Коэффициент воздушного зазора

(2.15)

Намагничивающая сила воздушного зазора , ав

(2.16)

Коэффициенты уплотнения индукции в сечениях зубцов якоря

(2.17)

; ; ; .

Магнитная индукция в зубце якоря , Тл

(2.17)

.

Длина магнитной линии , м

, (2.18)

.

Намагничивающая сила зубцов , ав

(2.19)

где А/см, по кривой намагничивания, изображенной на рисунке 2.4

Рисунок 2.4 – Кривые намагничивания для определения

магнитного напряжения зубцов [8]

Магнитная индукция в сердечнике якоря , Тл

, (2.20)

.

Расчетная длина магнитной линии в сердечнике (на полюс) , м

, (2.21)

Намагничивающая сила в сердечнике , ав

, (2.22)