Исходные условия для проектирования АТД. 1. Хотя тяговые двигатели проектируются индивидуально для заказываемого типа ЭПС, их унификация целесообразна. Например, можно иметь унифицированный АТД для электропоездов постоянного и переменного тока.

2. Главные размеры АТД (диаметр расточки статора и его активная длина) определяются так же, как и для коллекторных тяговых двигателей, параметрами зубчатой передачи и осевым межколесным габаритом (1440 мм). Активная длина статора и ротора может быть увеличена по сравнению с коллекторными тяговыми двигателями на длину коллектора (100-150 мм).

3. Электромагнитные нагрузки при сохранении традиционного способа охлаждения обмоток тяговых двигателей должны оставаться близкими к тем, которые принимают для коллекторных тяговых двигателей (2), пока не будет накоплен достаточный опыт для их корректировки. Однако уже сейчас по результатам испытаний можно отметить, что у обмотки статора АТД превышения температур обычно существенно ниже нормы. Это указывает на возможность увеличения линейной нагрузки статора по сравнению с таковой для якоря коллекторного двигателя. Учтя, что тепловую напряженность машины определяет тепловой фактор (произведение линейной нагрузки на плотность тока), допустимо увеличить его на 10-15% по сравнению с его значением для коллекторных тяговых двигателей при одинаковом напряжении на изоляции. Расчетную индукцию в воздушном зазоре следует сохранить на уровне таковой для коллекторных тяговых двигателей (1,0-0,95 Тл) или несколько уменьшить.

4. Электромагнитный расчет АТД следует вести по первым гармоникам действующего напряжения и тока. Расчет изоляции выполняют исходя из линейного напряжения тягового двигателя. Для электромагнитного расчета в качестве номинального принимают часовой режим, для тепловых расчетов - продолжительный. Электромагнитный расчет АТД для номинального режима мало отличается от такового для обычных асинхронных двигателей, и для него могут быть использованы известные пособия [4, 56]. Некоторое отличие в расчетах для АТД дано в [56]. После окончательного уточнения параметров АТД должна быть построена векторная диаграмма и определен коэффициент мощности по первым гармоникам напряжения и тока. По

строение круговой диаграммы для АТД не требуется, поскольку она теряет смысл при частотном регулировании.

Электромеханические характеристики АТД. Требования к электромеханическим характеристикам АТД электроподвижного состава существенно отличаются от требований к характеристикам асинхронных двигателей, в том числе и к частотно-регулируемым. Так называемые рабочие характеристики, где параметры режима задаются зависящими от мощности на валу, мало пригодны для тягового электрического привода. В тяговом электрическом приводе электромеханические характеристики должны обеспечивать работу в любой точке тяговой области, т. е. требуется достаточно большой их набор; кроме того, они должны определять способ регулирования работы преобразователя и, наконец, должны позволять выполнение тяговых расчетов. Отсюда следует необходимость иметь набор тяговых и электротяговых характеристик. Последние характеризуют связь силы тяги и скорости движения ЭПС с током статорной обмотки, что позволяет рассчитывать ее нагрев при движении поезда и изменяющихся нагрузках.

Наилучшим образом построению электромеханических, электротяговых и тяговых характеристик отвечают связи между параметрами режима и конструктивными параметрами, отраженные в формулах для электромагнитной мощности и электромагнитного момента, что и будет показано ниже.

Для построения характеристик должны быть заданы следующие параметры:

номинальное фазное напряжение {/1Н0м, В; номинальный фазный ток /1яом. А;

номинальная входная МОЩНОСТЬ Р1Н0М = 3 (Дном Л ном сое фи ом', номинальная частота тока статора /1вом; число пар полюсов р\ число витков фаз статорной обмотки обмоточный коэффициент статорной обмотки К10\\ активное и индуктивное сопротивления фазы статорной обмотки для первой гармоники тока г, и х,. Ом;

активное и индуктивное сопротивления роторной обмотки, приведенной к статорной, г? и Х2, Ом; потери в стали статора АРс, кВт; основные потери в статорной обмотке ДРМ1, кВт; основные потери в роторной обмотке ДРМ4, кВт; добавочные потери от пространственных гармоник поля ЛРп, кВт; механические потери АРмех, кВт; магнитная характеристика Ф (/^).

Расчет выполняют для пяти- семи точек каждой характеристики, начиная с точки номинального режима. Характеристика, на которой располагается точка, соответствующая номинальному режиму, базовая, остальные характеристики промежуточные. Расчет параметров для них может быть выполнен пересчетом. Характеристику строят для заданной электромагнитной мощности. Далее принимают следующее

значение электромагнитной мощности и строят характеристику, ей соответствующую.

Число характеристик определяется заданием или соображениями использования их для оценки регулировочных свойств и удобств выполнения тяговых расчетов. Надо иметь в виду, что асинхронный частотно-регулируемый привод позволяет иметь неограниченное число характеристик при плавном регулировании напряжения и частоты. Порядок расчета характеристик следующий.

1. Электромагнитная мощность для номинального режима, кВт,

Ток намагничивания определяют из магнитной характеристики по известному для данного режима потоку.

7. Коэффициент мощности для первых гармоник тока /, и ЭДС Ег

где ДРд - добавочные потери.

Таким образом рассчитывают только одну точку на характеристике. Для построения всей характеристики для выбранных значений электромагнитной мощности и напряжения необходимо задаться рядом частот и рассчитать для них все параметры представленным выше способом. Далее задают другое значение электромагнитной мощности и рассчитывают следующую характеристику. Целесообразно для всего набора характеристик выбирать одни и те же частоты /х.

8. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В СИЛОВЫХ ЦЕПЯХ ЭПС С УЧЕТОМ СВОЙСТВ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ

Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей | Электроподвижной состав с асинхронными тяговыми двигателями | Особенности электромагнитных процессов в силовых цепях

Рекомендуемый контент: