Фтд = sд×Фк,                                                   (138)

где sд – коэффициент рассеяния добавочного полюса, принимаем sд = 3.

       Подставляя численные значения, получаем:

Фтд = 3×0,027 = 0,081 Вб.

       Тогда из выражения (137) выразим магнитный поток рассеяния добавочного полюса Фdд:

Фdд = Фтд – Фк = 0,081 – 0,027 = 0,054 Вб.

       Индукцию в сердечнике полюса при номинальном токе продолжительного режима принимаем  Втд = 0,6 Тл.

       Ширина сердечника добавочного полюса будет:

                                                                                                         (139)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Для снижения вероятности возникновения кругового огня на коллекторе при резких бросках тока у добавочных полюсов предусматривают второй воздушный зазор со стороны, выполненный с помощью немагнитных прокладок. Величина этого зазора принимаем  dд’ = 0,3…0,5×dд = 0,4×9 = 3,6 мм.

       МДС на один полюс определим по следующей формуле:

                                                      (140)

       Тогда подставляя численные значения, получаем:

       Число витков катушки добавочного полюса определим по формуле:

                                                                                                               (141)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Степень компенсации поля реакции якоря будет:

                                                                                                (142)

       Подставляя численные значения, получаем:

       Площадь сечения проводника катушки добавочного полюса определим по следующей формуле:

                                                                                                               (143)

где jд – допустимая плотность тока, принимаем jд = 5 А/мм2.

       Подставляя численные значения, получаем:

2.7 Определение коэффициента полезного действия при

       длительном режиме

       Коэффициент полезного действия тягового двигателя в длительном режиме определяется по следующей формуле:

                                                                                                  (144)

где åDРд – сумма потерь в двигателе.

       Потери в меди обмоток якоря, главных и добавочных полюсов определяют при температуре обмоток tг°=115°С по следующей формуле:

                                                                                  (145)

где rat, rгпt, rдпt – соответственно сопротивления обмоток якоря, главных и

                           добавочных полюсов при  tг°=115°С, которые рассчитываются

                           по следующей формуле:

                                                                                                   (146)

где rit – сопротивление i-той обмотки при температуре tг°=115°С;

      rix – сопротивление  i-той обмотки при температуре tг°= 20°С, берем по

              двигателю-аналогу rаt = 0,013 Ом, rгпt = 0,0105 Ом, rдпt = 0,00821 Ом;

     aо – температурный коэффициент меди при 0°С, принимаем aо = 1/235.

       Подставляя численные значения, получаем:

       Тогда подставляя численные данные в (145), получаем:

       Магнитные потери при холостом ходе (потери в стали).

       Основные потери в стали, состоят из потерь на гистерезис и вихревые токи, которые определяются по следующей формуле:

                                                                                 (147)

где кх – коэффициент потерь в стали, зависящий от ее марки, принимаем 2,3;

 pZ, pa – соответственно удельные потери в зубцах и сердечнике якоря,

              определяются по следующим формулам:

                                                                             (148)

                                                                                   (149)

       Подставляя численные значения, получаем:

mZ, mа – соответственно масса стали зубцов и сердечника якоря, определяются

               по следующим формулам:

                                                                          (150)

                                                 (151)

где gс – плотность стали, принимаем g = 7,85 г/см3;

    bZ ½ - ширина зубца на высоте ½ от основания, определяется по формуле:

       Подставляя численные значения, получаем:

       Тогда подставляя численные значения в (150) и (151), получаем:

       Таким образом, магнитные потери в стали будут:

       Добавочные потери при нагрузке включают в себя: потери в меди и потери в стали, вызванные искажением магнитного поля реакцией якоря.

       Добавочные потери при нагрузке определим по следующей формуле:

                                                     DРдоб = кдоб×DРст,                                                 (152)

где кдоб – коэффициент добавочных потерь, принимаем по таблице 3.1   в

                зависимости от тока двигателя по отношению к номинальному

                значению. Так как Iд /Iд.дл = 1, то кдоб = 0,3.

       Подставляя численные значения, получаем:

DРдоб = 0,3×641 = 192,3 Вт.

       Потери в переходных контактах щеток определим по следующей формуле:

DРщ = DU×Iд,

где DUщ – падение напряжения в переходных контактах щеток, принимаем в

                  зависимости от марки щеток. Для щетки ЭГ74АФ: DUщ = 2,3 В.

       Подставляя численные значения, получаем:

DРщ = 2,3×550 = 1265 Вт.

       Механические потери:

       1)потери в подшипниках и на трение якоря о воздух определяется по следующей формуле:

                                                                                             (153)

       Подставляя численные значения, получаем:

       2)потери на трение щеток с коллектором определяется по формуле:

                                            DРк = 100×åSщ×Fщ×fтр×uк×2рщ,                                       (154)

где åSщ – общая площадь прилегания щеток к коллектору;

         Fщ – удельное давление на щетки, принимаем Fщ =  0,035 МПа;

          fтр – коэффициент трения щеток по коллектору, принимаем fтр = 0,15;

         uк – окружная скорость коллектора.

       Подставляя численные значения, получаем:

DРк = 100×18,3×0,035×106×0,15×53×4 = 2037 Вт.

       Сумма потерь в двигателе будет:

                             åDРд = DРм + DРст + DРдоб + DРщ + DРтр + DРк.                         (155)

       Подставляя численные значения, получаем:

åDРд = 12917+641+192,3+1265+0,63+2037 = 17053 Вт.

       Тогда коэффициент полезного действия тягового двигателя будет:

3 РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ,

  СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА И ТЕПЛОВОЗА

3.1 Внешняя характеристика генератора

       Внешняя характеристика генератора Uг = f(Iг) имеет вид гиперболы и строиться по трем точкам с координатами:

Iг.min, Uг.max;  Iг.дл, Uг.дл;  Iг.max, Uг.min.

       Справа и сверху она ограничивается отрезками, соответствующими ограничениями по максимальному току и напряжению генератора.

3.2 Характеристика намагничивания  ТЭД

       Выполнение расчета магнитной цепи позволило определить значение МДС, необходимой для создания магнитного потока продолжительного режима.

       Задаваясь и другими значениями магнитного потока (0,4Фд.дл; 0,6Фд.дл; 0,8Фд.дл; 1,15Фд.дл), определим МДС главных полюсов Fоi , необходимые для проведения указанных потоков по магнитной цепи двигателя.

       Расчет сводим в таблицу 3

Таблица 3 – Расчет характеристики намагничивания