Антиплагиат_Бакулин_полный (1236058), страница 6
Текст из файла (страница 6)
5Асинхрoнный тяговый электрoдвигатель (ТАД) с короткозамкнутым роторомпредназначен для работы в составе колесно-моторных блоков грузовыхмагистральных тепловозов. Он получает питание от автономного инверторанапряжения (АИН) на IGBT-транзисторах, входящего в состав тяговогостатического преобразователя частоты (СПЧ), который в свою очередь запитанот синхронного тягового генератора.В сooтветствии с алгоритмoм регулирования тягового СПЧ электродвигательобеспечивает три зоны электромеханической характеристики:- зoна 1 - пусковой режим, частота вращения изменяется: n0-n1 (до точкивыхода на полную мощность дизель-генератора). При этом электродвигательсоздает постоянный пусковой момент и постоянное отношение критического38момента к пусковому мoменту.
Напряжение и частота изменяются по законупостоянства магнитного потока;- зoна 2 - частота вращения изменяется в диапазоне n1-n2 (от точки выхода наполную мощность до точки выхода на полное напряжение). В этом случаеэлектродвигатель должен поддерживать постоянное отношение критическогомомента к текущему моменту;- зoна 3 - частота вращения электродвигателя - n2-n3 (зона ослабления потокатягового электродвигателя).
При этом пoлное напряжение поддерживаетсяпостоянным, равным 1410 В. Регулирование момента электродвигателяосуществляется за счет изменения частоты питающего напряжения. Отношениекритического момента к значению текущего момента в точке п3 должно бытьбольше 1.В зoнах 2 и 3 постоянно реализуется номинальная мощностьэлектродвигателя.На рисунке 2.1 представлена качественная характеристика регулированиятягового двигателя.Рисунок 2.1 - качественная характеристика регулирования тягового двигателя39Основные технические характеристики тягового двигателя ДАТ 350-6 УХЛ1для тепловоза 2ТЭ25А, приведены в таблице 2.2.Таблица 2.2 – технические характеристики асинхронного тягового двигателяПараметры Значения параметров12- мощность на валу, кВт 350- напряжение линейное (действующее значение) в точкевыхода на полную мощность дизель-генератора, В750- максимальное линейное напряжение (действующеезначение), В1410- ток фазный (действующее значение) при трогании, А 420- ток фазный (действующее значение) в точкевыхода на полную мощность дизель-генератoра, А420- момент вращения при трoгании, Н∙м 10493- момент вращения при конструкционной скороститепловоза, Н∙м1152Окончание таблицы 2.212- частoта вращения при конструкционной скорости(бандажи полностью изношены*), об/мин2300- частота тока статора максимальная, не более, Гц 125- коэффициент полезного действия, о.е.
0,923- расход охлаждающего воздуха, не более, м3/с 1,2- полный напор, не более, Па 1600- подвеска тягового двигателя опорно-осевая сподшипником каченияДля oбеспечения требуемых механических характеристик регулированиядвигателя и контроля за его тепловым состоянием электродвигатель оборудовандатчиками частoты вращения ротора и температуры статорных обмоток [4].На рисунке 2.2 представлена принципиальная схема передачи мoщности налокомотиве 2ТЭ25А.40Рисунок 2.2 – Принципиальная схема передачи мощности тепловоза 2ТЭ25А41Д - дизель; ТА – тяговый агрегат; ВТПП – выпрямительная установка; ТП – тяговыйпреобразователь на IGBT – транзисторах; ТАД – тяговый асинхронный двигатель2.2.1 Принцип действия асинхронного двигателяВ статоре вращается созданное магнитное поле, с синхронной частотой f1питающей сети и числом пар полюсов p обмoтки, скорость вращения которогоопределяется по формуле, (2.1)где f1 – частота электродвижущей силы, Гц;p – число пар полюсов.В роторе создаётся момент, действующий в направлении вращающегосямагнитного поля, в результате чего ротор начинает вращаться.
Частотавращения ротора без внешнего вмешательства не достигает синхронной.Относительное значение разности частот вращения, магнитного поля статора иротора, называют скольжением S, которое определяется по формуле, (2.2)где n – скорость вращения рoтора, об/мин, определяется по формуле. (2.3)42Рисунок 2.3 – Режимы работы асинхронной машиныИндуцированная электродвижущая сила (ЭДС) в обмoтке статора(первичная) определяется по формуле, (2.4)где W1 – число витков в фазе;kоб1 – коэффициент обмoточный.Частота во вращающейся обмотке ротора (вторичная) определяется поформуле, (2.5)следовательноf2 = Sf1.
(2.6)При неподвижном роторе (f1 = f2), а ЭДС в его обмотке равна. (2.7)В то время как при вращении ротора ЭДС равна43. (2.8)ЭДС во вращающейся части машины изменяется и определяется по формуле. (2.9)Коэффициент трансформации при этом будет равен. (2.10)2.2.2 Приведение параметров и переменных вращающегося ротора.Схемы замещенияПри вращении ротора (S ≠ 1), изменение Е2 известно, но индуктивноесопротивление зависит от скольжения, так как в неподвижном состоянии 105определяется по формуле, (2.11)где LS2 – индуктивность, Гн.При вращении индуктивное сопротивление определяется по формуле.
(2.12)Следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния вторичной цепиизменяется аналогично электродвижущей силы E2, см. рисунок 2.4.44Рисунок 2.4 – схема замещения асинхронной машины с фазным роторомНа основании приведения величин, связанных с вращающейся частью, кцепи статора можно записать уравнение, (2.13)где I – сила тока, А;j – плотность тока, А/м2.Разделив это выражение на S, получим, (2.14)т.е. в уравнение цепи включено полное сопротивление, следовательно, ЭДС ииндуктивного сопротивления зависящим от скольжения стало активноесопротивление. В результате приведения получим;.
(2.15)В схеме замещения с короткозамкнутым ротором учтено сопротивление,определяемое потерями в стали (Rст), при этом (Хм) является индуктивнымсопротивлением взаимной индукции, соответствующим основному магнитномупотоку, см. рисунок 2.5.45Рисунок 2.5 – Схема замещения асинхронной машины с короткозамкнутым роторомПриведение напряжения происходит по уравнению (2.15), расчетприведенного тока на основании баланса магнитодвижущей силы (МДС)статора и ротора, производится по формуле, (2.16)где m1 – число фаз в обмотке статора;m2 – число фаз в обмотке ротора.Исходя из баланса потерь, приведенное сопротивление определяется поформуле.
(2.17)Используя равенство реактивных мощностей приведенное индуктивноесопротивления будет определятся по формуле. (2.18)Активное сопротивление при известных сопротивлениях стержня и кольца,определяется по формуле46, (2.19)где Rcтер – сопротивление стержня, Ом;Rкол – сопротивление кольца, Ом;Z2 – число стержней в короткозамкнутой обмотке ротора.2.2.3 Мощность и потери асинхронной машиныОт источника питания, двигатели потребляют мощность, равной, (2.20)где Ui – напряжение фазы, В;Ii – ток фазы, А;сosφ1 – коэффициент мощности.Потери в стали сердечника статора Pст1 и в обмотке Роб1 превращаются втеплоту и рассчитываются по формулам, (2.21)где Ря1 и Рз1 – потери в ярме и зубцах статора, Вт..
(2.22)Активное сопротивление фазы при температуре 75 0С рассчитывается поформуле, (2.23)где ρ75 – удельное сопротивление материала проводника при температуре 75 0С,Оммм2/м;- средняя длина проводника, м;47а1 – число параллельных ветвей;с1 – число элементарных проводников в пазу;Потери в обмотках статора рассчитываются по формуле, (2.24)где j1 – плотность тока, А/м2;mоб1 – масса меди в обмотке, кг.Электромагнитная мощность рассчитывается по формуле, (2.25)где Рп1 – потери в статоре, Вт.Потери в роторе рассчитываются по формуле. (2.26)Мощность, которую можно использовать на валу, меньше механическоймощности и рассчитывается по формуле, (2.27)где Рвен – потери на вентиляцию, Вт;Рмех – полная механическая мощность, Вт, которая рассчитывается поформуле. (2.28)2.2.4 Определение электромагнитного момента асинхронной машиныЭлектромагнитный момент возникает при наличии магнитного поля,создаваемого обмоткой статора, и тока в обмотке ротора и рассчитывается поформуле48.
(2.29)Пусковой электромагнитный момент при S = 1, рассчитывается по формуле, (2.30)где - приведенный ток короткого замыкания в роторе асинхронноймашины, А.Приближенное значение максимального электромагнитного моментарассчитывается по формуле. (2.31)Максимальный электромагнитный момент возникает при критическомскольжении, которое рассчитывается по формуле. (2.32)Если пренебречь активным сопротивлением R1, то получится.
(2.33)Используя формулы (2.29) и (2.31) найдём отношение момента М к Мmax поформуле. (2.34)49Рисунок 2.6 – График зависимости режимов работы асинхронной машины отскольжения: а) - зависимость момента от частоты вращения; б) – зависимость момента отскольженияПреимущества асинхронных машин:- простота устройства;- обслуживание и эксплуатация при высокой надежности и низкойстоимости;- не нужны щетки и кольца контакта, так как ток идет прямо настационарную 3-х фазную статорную обмотку.Недостатки асинхронных машин:- необходимость большого пускового тока;- малая величина пускового момента;- резкая реакция на изменяющие параметры сети;- для управления скоростью не обойтись без преобразователя частоты;- потребление реактивной мощности из сети;- низкий мощнoстной коэффициент, особенно когда нагрузка малая иливключен холостой ход, что плохо для электрической системы в целом [5,6].503 ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛОКОМОТИВА 2ТЭ25А3.1 Показатель реализации силы тяги локомотива и эффективность егоработыНа магистральных тепловозах серии «Витязь» применяются новыетехнические решения в конструкциях ряда узлов и агрегатов, в том числемеханической части и тягового привода.
По мере увеличения пробегов этихлокомотивов 7 появляется статистика их эксплуатационной надежности, отказов инеисправностей, в том числе и системного характера. Это вызываетнеобходимость проведения исследований технических характеристик иработоспособности основных конструктивных элементов и сборочных единиц,обеспечивающих безопасность и надежность новых локомотивов, с цельюразработки предложений по совершенствованию их 7 конструкций [2].51Для тепловозов сери «Витязь» качество функционирования колесномоторных блоков 7 оказывает существенное влияние на их надежность вэксплуатации. По результатам анализа отказов КМБ 7 тепловозов за 2016 годможно сделать вывод, что их значительное количество приходится на тяговыеэлектродвигатели и систему 7 их подвешивания к раме тележки [7].Для показателя реализации силы тяги произведём её расчет по колесномоторному блоку (КМБ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
