ДИПЛОМ МАКАРОВА ИЛЬИ АНДРЕЕВИЧА ТЕМА СТАЦИОНАРНОЕ ТЯГОВОЕ УСТРОЙСТВО (1234336), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Рисунок 4.15 – Индуктор первичной части линейного электродвигателя.
Линейный электродвигатель содержит корпус 1, пластины обоймы индуктора 2, ферритовые сердечники 3, катушечные обмотки 4, элемент жесткости 5, металлические рабочие элементы якоря вторичной части линейного электродвигателя 6, основание вторичной части линейного электродвигателя 7. [10]
Линейные электродвигатели могут работать как в прямом режиме, так и в обращенном, т.е. иметь подвижной первичную часть (индуктор).
Линейные электродвигатели могут быть асинхронными, синхронными и постоянного тока, повторяя по принципу своего действия соответствующую электрическую машину.
Наибольшее распространение получили асинхронные линейные электродвигатели.
Асинхронный линейный двигатель работает следующим образом: На обмотку первичной части (индуктор) 4 подается трехфазный переменный ток, образуется бегущее магнитное поле, ось которого будет перемещаться вдоль воздушного зазора, образованного между якорем вторичной части 6 и полюсами ферромагнитных сердечников 3. Магнитное поле, проходя в якорь 6, индуктирует в нем ЭДС и магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей индуктора и якоря приводит к появлению продольной силы, действующей по направлению движения бегущего магнитного поля [10].
В данном случае рассматривается обращенный режим работы линейного электродвигателя, в котором вторичная часть будет неподвижна, а первичная часть будет перемещаться. Работа линейных электродвигателей в таком режиме более приемлема в транспортных средствах, например, на железнодорожном транспорте.
Линейный размер вторичной неподвижной части будет равен проектируемому расстоянию перемещения подвижной первичной части, т.е. транспортному средству.
Вторичная неподвижная часть линейного электродвигателя в виде двух параллельных относительно друг друга металлических полос устанавливается на всем пути планируемого движения первичной части транспортного средства.
Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает повышение эффективности работы линейного электродвигателя за счет использования во взаимодействии первичной и вторичной частей магнитных потоков обоих полюсов катушечных групп индуктора и упрощения конструкции первичной части линейного электродвигателя.
4.5 Вывод по рассмотренным патентам
При рассмотрении четырех патентов можно сделать вывод: для подталкивания вагонов можно использовать два способа воздействия: механический или электромагнитное воздействие.
Для увеличения пропускной способности грузовых вагонов и увеличение грузооборота наиболее перспективным является электромагнитное воздействие. При этом воздействии подвижной состав не испытывает физических воздействий.
5. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ СТАЦИОНАРНОГО ТЯГОВОГО УСТРОЙСТВА.
Для разработки принципиальной схемы стационарного тягового устройства и расчет рабочих параметров этого устройства дадим некоторые объяснения.
Стационарное тяговое устройство представляет индуктор, расположенный на железнодорожном пути. Установлен по всем четырем сторонам колесной пары. При этом по расчетам проведенными в подпункте 3.4 по габаритным размерам и соотношению с общей площадью рабочей зоны (подпункт 3.4) на одну сторону приходится 5 асинхронных электродвигателей серии АИР355М12 мощностью 90кВт.
В данном разделе необходимо построить принципиальную схему стационарного тягового устройства и рассчитать его параметры.
Учитывая, что данное устройство является подобием линейного асинхронного двигателя, а линейный двигатель схож по параметрам и конструкцией с асинхронным двигателем.
Преобразуем асинхронный двигатель АИР 355М12 в линейный.
Разберемся с параметрами обычного асинхронного двигателя модели АИР 355М12, который выбрали раздели 3.4. В раздели было определено какой мощность и размерами должен обладать двигатель для преодоления расчетного подъема без использования кратной тяги.
Стационарное тяговое устройство будет базироваться на линейном асинхронном двигателе. Изобразим схему расположения устройства на путях на рисунке 5.1.
Стационарное тяговое устройство планируется разбить на необходимое количество сегментов и объединив их в одно устройство расположить вдоль всего подъема.
Рисунок 5.1 – Стационарное тяговое устройство: 1-индуктор двигателя; 2-цилиндрические наборные катушки; 3-ферромагнитные шайбы; 4-колесная пара
На рисунке 5.2 представим расположение стационарного тягового устройства
Рисунок 5.2 – Расположение стационарного тягового устройства: 1-тележка; 2- стационарное тяговое устройство.
6 РАСЧЕТ РАБОЧИХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА.
Определим параметры 1 сегмента входящего в состав одной стороны стационарного тягового устройства
Для определения параметров тягового устройства необходимо установить скольжение линейного асинхронного двигателя.
Скольжение линейного асинхронного двигателя находим по формуле:
, (6.1)
где 
– линейная скорость бегущего магнитного поля, м/с;
– линейная скорость перемещения подвижной части, м/с.
Так как средняя скорость грузового поезда на подъеме составляет 50 км/ч (14 м/с), следовательно линейная скорость перемещения подвижной части нам известна 
.
Необходимо определить линейную скорость бегущего магнитного поля, для последующего определения скольжения линейного асинхронного двигателя.
Линейную скорость бегущего магнитного поля определяем по формуле
, (6.2)
где 
– полюсное деление, м;
– частота тока в обмотке статора, Гц (50).
Для определения полюсного деления обратимся к асинхронным двигателям обычного исполнения. Част дуги внутренней расточки статора приходящаяся на один полюс называется полюсным делением.
Полюсное деление для линейного статора найдем по формуле
, (6.3)
где 
– длина статора, м;
– число пар полюсов.
Длину статора определим с помощью диаметра статора электродвигателя серии АИР 355М12.
Длину статора определим по формуле
, (6.4)
где 
– радиус статора, м.
Произведем расчет по формулам (6.1 – 6.4) и найдем скольжение электродвигателя
м
м
м/с
Стационарное тяговое устройство разбито на некоторое число необходимых сегментов, каждый сегмент состоит из 5 эквивалентных по мощности асинхронных электродвигателей мощностью 90кВт. Определим число этих сегментов и тяговое усилие которое будет развивать один сегмент.
Определим какую силу тяги развивает один электродвигатель серии АИР355М12 по формуле:
, (6.5)
где 
– мощность электродвигателя, кВт;
– скорость поезда ,м/с (14 м/с).
Теперь, когда нам известна сила тяги электродвигателя определим какую мощность, получит электродвигатель при скорости распространения магнитного поля равной 15,9м/с., следовательно, получим мощность одного сегмента стационарного тягового устройства:
, (6.4)
где 
– сила тяги одного электродвигателя при скорости 15,9 м/с, кН;
– линейная скорость бегущего магнитного поля, м/с.
Произведем расчет по формулам (6.3 – 6.4)
кН
кВт
Получив мощность одного сегмента стационарного тягового устройства определим напряжение и силу тока индуктора. Так как придерживаемся параметров электродвигателя АИР355М12 напряжение оставим неизменным 380В.
Номинальный ток при напряжении 380В определим по формуле
, (6.5)
где 
– мощность одного сегмента, Вт;
– напряжение одного сегмента, В.
Произведем расчет по формуле (6.5):
А.
Основные параметры стационарного тягового устройства представим в таблице 6.1
Таблица 6.1 – Основные параметры одного сегмента стационарного тягового устройства
| Параметры | Численное значение |
| Длина индуктора (1 сегмента), м | 1,9 |
| Мощность, кВт | 103 |
| Напряжение, В | 380 |
| Номинальный ток при напряжении 380В, А | 271 |
| Сила тяги одного сегмента, кН | 6 |
| Число пар полюсов | 12 |
7 ОЦЕНКА ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ВНЕДРЕНИЯ УСТРОЙСТВА.
Рассчитаем технико–экономический эффект при внедрении стационарного тягового устройства. Данное устройство создает дополнительное тяговое усилие для пропуска тяжеловесных поездов через участки с лимитирующими подъемами. Устройство представляет собой 20 эквивалентный асинхронных электродвигателей аналогичным электродвигателям АИР355М12.
Данное устройство при скорости 50 км/ч развивает силу тяги равная 130 кН. Дополнительное тяговое усилие позволит увеличить массу состава.
Рассчитаем увеличение массы состава и произведем технико – экономический расчет и определим экономическую эффективность увеличения массы состава.
Найдем массу состава без использования устройства и массу состава при использовании стационарного тягового устройства. Увеличение массы состава найдем из разницы этих величин.
Произведем расчет массы состава по формуле:
, (7.1)
где 
– масса состава, т;
– расчетная сила тяги, Н;
– основное удельное сопротивление локомотивов в режиме тяги, Н/кН;
– основное удельное сопротивление вагонов, Н/кН;
– расчетный подъем, ‰;
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
