Основные параметры и показатели работы электрических двигателей

Одним из наиболее важных параметров электродвигателя является его мощность. Чем большую мощность развивает электродвигатель, тем больший ток проходит по его обмоткам и, в соответствии с законом Джоуля-Ленца, больше тепла выделяется в проводниках. В результате теплового действия тока обмотки и другие детали двигателя нагревают­ся, их температура становится выше температуры окружающей среды.

Предельно допустимые превышения температур частей электриче­ских машин по отношению к температуре окружающей среды не долж­ны превышать норм, регламентированных ГОСТом. В зависимости от времени, в течение которого части двигателя, работающего в условиях нормально действующей вентиляции, нагреваются до максимально до­пустимой температуры, ввели понятия продолжительной и часовой мощности [3].

Продолжительной называют наибольшую мощность, которую может развивать двигатель в течение неограниченного времени без по­вышения температуры частей двигателя сверх максимально допустимо­го значения.

Под часовой понимают наибольшую мощность, которую может развивать двигатель в течение одного часа без повышения температуры частей двигателя сверх максимально допустимого значения. При этом

полагают, что температура частей двигателя в начале испытания равна температуре окружающей среды, которую считают равной 25°С.

Параметры электрической машины: напряжение, сила тока, частота вращения вала якоря, к.п.д. - соответствующие работе при продолжи­тельной мощности, называют длительными, а реализуемые при часо­вой мощности - часовыми. Обычно технические данные тяговых дви­гателей электровозов приводят для двух режимов: продолжительного и часового [3], а тяговых двигателей тепловозов - для одного режима: продолжительного [4]. Поэтому далее будем считать, что номиналь­ным режимом работы тяговых электромашин тепловозов является продолжительный режим, а электровозов - часовой.

Мощность электрического двигателя, развиваемая на номинальном режиме

P_ДН = U_ДН I_ДН η_ДН 10^-3, кВт,

(4.5)

где U_ДН, I_ДН, η_ДН - номинальные значения напряжения, силы тока и к.п.д. двигателя.

Значение к.п.д. η_ДН, оценивающее потери энергии при работе маши­ны, для локомотивных тяговых двигателей составляет 90-94%.

Различают три составляющие потерь энергии в электрической машине: электрические, магнитные и механические. Электрические по­тери в двигателе обусловлены сопротивлением обмоток якоря и полю­сов, а также коллекторно-щеточного узла прохождению тока. Магнит­ные потери обусловлены возникновением вихревых токов Фуко в мас­сивных деталях двигателя, сопротивлением магнитному потоку воздуш­ных, промежутков в магнитной цепи электродвигателя и гистерезисом. Механические потери связаны с трением в подшипниковых узлах и аэ­родинамическим сопротивлением, возникающими при вращении якоря.

Режим работы электродвигателя, при котором величина силы тока превышает допустимые значения, называется перегрузочным. Он ведет к сокращению срока службы электрической машины вследствие пере­грева и снижения прочности изоляции ее обмоток.

В соответствии с формулой (4.4), значение силы тока в якорных об­мотках двигателя I_д взаимосвязано с режимами работы локомотива, а также характеристиками электродвигателя. Зависимость между напря­жением Од, приложенным к двигателю, и силой тока I_д определяется за­конами Ома и Кирхгофа:

U_Д = E_Д + I_Д R_Д, В,

(4.6)

где E_Д - ЭДС, индуцируемая в якорной обмотке, В;

I_Д*R_Д - падение напряжения в электродвигателе при прохождении по

нему тока (составляет примерно 0,04 U_Д), В;

R_Д, - суммарное сопротивление якорной цепи двигателя, Ом

Фундаментальные законы физики: законы Ампера (4.1),(4.2) и Фа-радся (4.3), - рассмотренные в п.2.1 применительно к отдельному витку (проводнику), для электрического двигателя со сложной якорной об­моткой имеют вид:

Е_Д = С_е Ф_Д n_Д, В;

(4.7)

М_Э = С_М Ф_Д I_Д, Нм,

(4.8)

где М_Э - электромагнитный момент на валу двигателя (вращающий мо­мент без учета механических потерь в двигателе);

Ф_Д - магнитный поток возбуждения двигателя, Вб;

n_Д - частота вращения вала якоря, об/мин;

С_е,С_М - конструктивные постоянные двигателя для расчета ЭДС и вращающего момента соответственно.

C_е = (p N) / (60a);

(4.9)

C_M = (p N) / (2pa),

(4.10)

где р - число пар главных полюсов двигателя;

N - количество проводников якорной обмотки;

а - число пар параллельных ветвей якорной обмотки.

Формулы (4.5)-(4.10) создают основу для расчетов рабочих ха­рактеристик электродвигателей.

Date: 2015-07-24; view: 385; Нарушение авторских прав