6 Расчет магнитной цепи

Для определения внутреннего диаметра ярма рассчитываем высоту сечения ярма якоря, м

, (6.1)

где - индукция в сердечнике якоря, Тл;

- число рядов вентиляционных каналов в ярме якоря, ;

- диаметр вентиляционных каналов, м;

.

Внутренний диаметр сердечника якоря, м

; (6.2)

.

Диаметр вала двигателя в его средней части, м

; (6.3)

.

Принимаю

Разность диаметров

; (6.4)

.

Так как разность в диаметрах меньше 50 мм, то шихтованный пакет якоря устанавливаем на втулку якоря, которая в свою очередь напрессовывается на вал двигателя.

Рекомендуемый диапазон значений магнитной индукции в теле полюса

< (1,4...1,7) Тл. (6.5)

Принимаем =1,4 Тл.

Площадь поперечного сечения сердечника главного полюса,

; (6.6)

где - коэффициент рассеяния обмоток главных полюсов,

.

Ширина сердечника главного полюса, м

, (6.7)

где - коэффициент заполнения сталью сердечника полюса, ;

- коэффициент подреза углов сердечника полюса для

лучшего вписывания катушки возбуждения, ;

- длина сердечника полюса;

.

Сечение ab в основании рога полюса должно быть достаточным для прохождения магнитного потока к крайним участкам полюсного наконечника. Математически это условие выводится из равенства потоков, излучаемого поверхностью bс, и проходящего через створ ab

, (6.8)

где - индукция в воздушном зазоре, Тл;

- допустимая индукция в основании рога полюса, Тл.

Считаем, что условия для прохождения магнитного потока в наиболее узком сечении ab основания рога полюса приемлемы, если

; (6.9)

; (6.10)

. (6.11)

Величину индукции в воздушном зазоре

; (6.12)

.

Тогда

.

Принимаем высоту полюса

; (6.13)

.

Принимаю

Площадь сечения ярма остова,

, (6.14)

где - коэффициент рассеяния потока главных полюсов, ;

- индукция в остове, ; Принимаю

.

Расчетная длина ярма остова, м

;

(6.15)

Для восьмигранного остова выбираем наименьшее значение

Радиальная толщина остова, м

; (6.16)

.

Толщина восьмигранного остова выполняется неравномерной.

(6.17)

(6.18)

Внешний размер восьмигранного остова по оси главных полюсов

; (6.19)

Вписывание в централь доказывается равенством

, (6.20)

где - подрез остова со стороны расположения моторно-осевых

подшипников, ; Принимаю

Вписывание габаритных размеров двигателя по высоте связано с требованием

, (6.21)

где с - просвет между нижней точкой двигателя и головкой рельса, ;

- превышение оси двигателя над осью колесной пары, ;

B .

Площадь поперечного сечения ярма сердечника,

; (6.20)

Величина магнитной индукции в сердечнике якоря, Тл

; (6.21)

Падение магнитных потенциалов в сердечника якоря, A

(6.22)

где - магнитная напряженность в сердечнике якоря, ;

- длина силовой линии в сердечнике якоря (из эскиза

магнитной цепи), м;

A.

Площадь сечения зубцового слоя якоря,

; (6.23)

.

Расчетная индукция в зубцах якоря, Тл:

; (6.24)

Магнитное напряжение зубцов якоря, А

, (6.25)

где - магнитная напряженность в зубцах якоря, ;

- высота пазов якоря, м;

Площадь сечения сердечника главного полюса,

; (6.26)

.

Индукция в сердечнике главного полюса, Тл

; (6.27)

Падение магнитных потенциалов в сердечнике главных полюсов, A

, (6.28)

где - магнитная напряженность в сердечнике якоря, ;

- длина силовой линии в сердечнике главного полюса

(из эскиза магнитной цепи), м;

.

Магнитное напряжение в стыке полюса с поверхностью остова оценивают по приближенной эмпирической формуле

; (6.29)

.

Площадь сечения участка поворота магнитного потока,

(6.30)

.

Индукция на участке выхода потока из полюса в остов, Тл

; (6.31)

.

Магнитное напряжение на участке выхода потока из полюса в остов

, (6.32)

где - магнитная напряженность на участке перехода, ;

- длина силовой линии на участке поворота потока в

остов (из эскиза магнитной цепи), м;

.

Площадь сечения ярма остова,

; (6.33)

Индукция в остове, Тл

; (6.34)

Магнитное напряжение в ярме остова, A

, (6.35)

где - магнитная напряженность в остове, ;

- длина силовой линии в ярме остова (из эскиза магнитной цепи), м;

Участок зубцового слоя главного полюса

(6.36)

где - магнитная напряженность в зубцах компенсационной обмотки ;

- высота пазов компенсационной обмотки.

Потребная МДС воздушного зазора для обеспечения заданных свойств двигателя, A

, (6.37)

где - коэффициент использования мощности, ;

- коэффициент регулируемости по скорости;

(6.38)

;

- коэффициент магнитной устойчивости, ;

Магнитодвижущая сила поперечной реакции якоря

; (6.39)

.

Согласно закону полного тока, сумма падений магнитных напряжений в контуре замыкания основного потока должна компенсироваться МДС намагничивания, А

; (6.40)

.

Реальное значение МДС возбуждения главных полюсов устанавливается несколько больше с учетом размагничивающего эффекта от поперечной составляющей реакции якоря, A

, (6.41)

где - поперечная составляющая реакции якоря;

(6.42)

где - коэффициент реакции якоря, ;

;

.

Потребное число витков в обмотке возбуждения главного полюса, которое округляется до целого, как правило, в большую сторону

, (6.43)

где - коэффициент возбуждения в номинальном режиме, ;

О кругляем воздушный зазор и пересчитаем потребную МДС воздушного зазора

Эквивалентный воздушный зазор, м

; (6.44)

.

Принимаем значение воздушного зазора .

Коэффициент Картера по поверхности якоря

; (6.45)

.

Коэффициент Картера по поверхности полюса

; (6.46)

.

(6.47)

Площадь сечения проводников обмотки

; (6.48)

.

Провод принимаем состоящим из двух элементарных проводников с размерами:

- ; (6.49)

- (6.50)

- . (6.51)

Размер катушки по ширине

(6.52)

.

Размер катушки по высоте

; (6.53)

.

Средняя длинна одного витка обмотки возбуждения

; (6.54)

.

Общая длинна меди обмоток возбуждения

; (6.55)

.

Сопротивление обмотки возбуждения

, (6.56)

где - коэффициент учитывающий подрез катушки, ;

.

Масса меди катушек главных полюсов

; (6.57)

.