QReferate - referate pentru educatia ta.
Referatele noastre - sursa ta de inspiratie! Referate oferite gratuit, lucrari si proiecte cu imagini si grafice. Fiecare referat, proiect sau comentariu il poti downloada rapid si il poti folosi pentru temele tale de acasa.



AdministratieAlimentatieArta culturaAsistenta socialaAstronomie
BiologieChimieComunicareConstructiiCosmetica
DesenDiverseDreptEconomieEngleza
FilozofieFizicaFrancezaGeografieGermana
InformaticaIstorieLatinaManagementMarketing
MatematicaMecanicaMedicinaPedagogiePsihologie
RomanaStiinte politiceTransporturiTurism
Esti aici: Qreferat » Referate mecanica

Motoarele electrice de tractiune de curent continuu








Motoarele electrice de tractiune de curent continuu


1.Alegerea motorului electric de tractiune


Parametrii functionali ai motoarelor electrice de tractiune depind de cei ai generatorului principal precum si de fortele exterioare care actioneaza asupra locomotivei.

Puterea unui motor electric de tractiune este:





Pm = Peg/m [W] (4.34)


unde m - numarul motoarelor;

m = msmp,

iar

ms - numarul motoarelor electrice inseriate pe o ramura

mp - numarul de ramuri in paralel


Cunoscand parametrii functionali ai generatorului principal precum si schema de conexiune a motoarelor electrice de tractiune, se pot determina parametrii functionali ai acestora.


<exemplu de conexiune: mp=3; ms=2

Corespunzator perechilor (Ugmax; Igmin), (Ugmin; Igmax) si (Ugn; Ign) se vor deduce perechile: (Ummin; Immax), (Ummax; Immin) si (Umn; Imn).


Motorul electric de tractiune se dimensioneaza pentru regim de durata. Astfel, perechea (Umn; Imn) reprezinta practic perechea (Um∞; Im∞). Um∞ si Im∞ se determina cu relatiile (4.37) si (4.38) unde Ug≡ Ug∞,iar Ig≡Ig∞.

Puterea de dimensionare a unui motor electric de tractiune va fi:


Pm∞ = PmMETηT [W] (4.37)


unde: ηMET - randamentul nominal al motorului electric de

tractiune

ηA - randamentul angrenajului mecanic


Cuplul motor corespunzator regimului de durata va fi:


[Nm] (4.38)


F0∞ - forta de tractiune de durata [N]

D - diametrul rotii motoare [m]

iT - raportul de transmitere al angrenajului

ηA - randamentul angrenajului mecanic


Forta de tractiune de durata se poate deduce, daca se cunoaste puterea de durata la obada:


Pm∞LOC. = mPm∞ [W] (4.39)


Impunand viteza de durata v, rezulta:


[N] (4.40)


Turatia maxima a motorului electric de tractiune se poate determina daca se cunoaste viteza maxima constructiva a locomotivei:



unde: vmax[m/s] - viteza maxima de circulatie a locomotivei

D[m] - diametrul rotii motoare

iT - raportul de transmitere al angrenajului


Pentru ca locomotiva sa poata dezvolta in exploatare viteza maxima in orice conditii, se va considera situatia cea mai defavorabila, in care diametrul rotilor motoare este minim (bandajele la limita de uzura).

In regimul de durata:

[rot/min] (4.43)


VERIFICARE: ηMET = Cm∞ω/(Um∞Im∞) (4.44)



Calculul parametrilor constructivi ai motorului electric de tractiune


diametrul rotorului


[cm] (4.45)


km = (20 30)x103 [cm3/Nm]

kp = 1 (raportul dintre dintele rotorului si lungimea sa)

Pm∞ = puterea de durata a motorului electric de tractiune [W]


lungimea rotorului


lr m ≈ Dr m [cm] (4.46)


verificarea diametrului:

[m] (4.47)


φua = 104 kW/m2 = 107 W/m2

φac = 426 pentru motoare electrice de tractiune cu

infasurare de compensatie

Pm - puterea unui motor electric de tractiune [W]

Pm(vmax) - puterea unui M.E.T. corespunzatoare vitezei

maxime de circulatie [W]

verificarea vitezei periferice a rotorului:


[m/s] (4.48)

Se recomanda : Drm ≤ 490 mm si lrm ≤ 430 mm


diametrul exterior al carcasei motorului electric de tractiune:


DMET = 1,5 x Drm [m] (4.49)


lungimea carcasei motorului electric de tractiune:


LMET = lrm + 0,4Drm [m] (4.50)


intrefierul:(δ)


-se adopta o valoare δ din intervalul [5 10] mm


diametrul colectorului:


Dk = 0,8Drm [m] (4.51)


verificarea vitezei maxime a colectorului:


a) in regimul de circulatie cu viteza maxima:

vkmax = πDknmax/60 ≤ 55 m/s (4.52)


b) in regimul de durata:

vk∞ = πDkn/60 ≤ 30 m/s (4.53)


lungimea totala a motorului electric de tractiuine:

Lm = LMET + [0,08 0,1] m [m] (4.54)


masa aproximativa a unui motor electric de tractiune:


mMET = γPm∞ [kg] (4.55)


unde γ [kg/W] = greutatea specifica

Se poate considera: γ = 0,005 kg/W


rezistenta totala a motorului:

(4.56)

kr = 0,03 0,05

- pentru motoarele electrice de tractiune de puteri medii si

mari, cum sunt cele folosite pe locomotivele diesel-electrice

(500 750 KW), se recomanda kr = 0,35 0,4

orientativ, Σr [0,015 0,3] Ω (4.57)


3. Calculul si trasarea caracteristicilor electro-mecanice

ale motorului electric de tractiune


Pe locomotivele diesel cu transmisie electrica de curent continuu si alternativ-continuu se folosesc cu precadere motoarele electrice de tractiune cu excitatie serie. Caracteristicile electro-mecanice ale acestora sunt reprezentate de curbele: n(I), C(I) si η(I).


Pornind de la ecuatia fundamentala de functionare a unei masini de curent continuu in regim de motor:

E = U IΣr

stiind ca E = k1Фn, rezulta: (4.58)

dependenta turatiei n[rot/min] de tensiune si curent, in conditiile in care se cunoaste si fluxul magnetic Ф.


In acelasi timp se cunoaste faptul ca:


Cm = k2ФI (4.59)


Necunoscand inca valoarea exacta Ф, precum si constantele k1 si k2 caracteristiciile se vor calcula si trasa folosind caracteristiciile universale ale motoarelor electrice de tractiune, prezentate in unitati relative in tabelul de mai jos:


Im[u.r.]








nm[u.r.]








Cm[u.r.]








ηmet[u.r.]











Im[u.r.]








nm[u.r.]








Cm[u.r.]








ηmet[u.r.]








tab.4.6.

O unitate relativa reprezinta:


- pentru Im : Im = 1 [u.r.] ≡ Im∞ [A]


- pentru nm: nm = 1 [u.r.] ≡ nm∞ [rot/min]


- pentru Cm: Cm = 1 [u.r.] ≡ Cm∞ [Nm]


- pentru ηmet: ηmet = 1 [u.r.] ≡ ηmet ales pentru dimensionare.


Pe baza relatiilor de corespondenta de mai sus, se pot stabili valorile reale, folosind relatiile:


I = Im[u.r.] Im∞ [A] (4.60)

n = nm[u.r.] nm∞ [rot/min] (4.61)

C = Cm[u.r.] Cm∞ [Nm] (4.62)

η = ηmet [u.r.] ηMET (4.63)


Pentru sistematizare si pentru usurinta trasarii caractetristicilor, calculele se vor conduce intr-un tabel de forma:


tab.4.7.

I [A]

reg. nominal

(de durata)

n [rot/min]



C [Nm]







In trasarea caracteristicilor se va tine seama de urmatoarele limite:

Imin (nmax)

Imax ≈ (2 )Im∞ [A] (4.64)

nmax vmax ; [rot/min] (4.65)

unde vmax[m/s]


De asemenea, in calcule se va avea in vedere ca randamentul ales ηMET sa corespunda perfect cu curentul de durata Im∞.


In reprezentarile grafice, caracteristicile motorului electric de tractiune au urmatoarele aspecte:


n C η

Cm∞

ηMET






Im∞ I Im∞ I Im∞ I

a. b. c.

fig.4.9. Caracteristicile electro-mecanice

ale motorului electric de tractiune.

a) caracteristica n(I); b) caracteristica C(I); c) caracteristica η(I)


4. Reglarea motoarelor electrice de tractiune


La locomotivele diesel, puterea se regleaza prin modificarea parametrilor functionali ai motorului diesel, respectiv transmisiei. La partea termica, se urmareste in principal functionarea motorului diesel dupa caracteristica sa economica, adica la putere constanta.

Forta de tractiune la obada si viteza de circulatie se obtin prin reglarea transmisiei electrice, respectiv a generatorului principal si a motoarelor electrice de tractiune.

La putere si turatie nominala a motorului diesel, caracteristica de tractiune a locomotivei trebuie sa fie cat mai apropiata de cea de putere constanta (ideala). La puteri partiale (in functie de pozitia controlerului), locomotiva trebuie sa realizeze caracteristici de tractiune hiperbolice (de putere constanta) asemanatoare cu cea ideala.


F0

F0

Fa F0max

P creste




F0v=ct.|Pnominal


F0min



0 V 0 Vmin Vmax V


fig.4.10. Caracteristicile F0(v) la fig.4.11. Caracteristica F0(v)

puteri partiale. limita.


La regim nominal, deci pe caracteristica de putere constanta F0V=const. | P = Pnominal, se au in vedere perechile de valori (F0max, Vmin) si (F0min, vmax).

Coeficientii de reglare sunt:


φF = F0max/F0min (4.66)

<coeficientul de reglare a fortei de tractiune>


φv = Vmax/Vmin (4.67)

<coeficientul de reglare a vitezei>


φФ = Фmmax/ Фmmin (4.68)

<coeficientul de reglare a fluxului magnetic al motoarelor electrice de tractiune>


φg = Igmax/Igmin = Egmax/Egmin = Фgmax/ Фgmin (4.69)

<coeficientul de reglare a generatorului principal>


φm = mpn/mp1 (4.70)

<coeficientul de grupare al motoarelor electrice in paralel>

___

n = 1,m (numarul de ramuri in paralel)


φF = φФ φg φm (4.71)


Din relatia (4.70), rezulta ca pentru un coeficient φF impus, forta de tractiune se poate modifica prin variatia fluxului magnetic al motoarelor electrice de tractiune, a fluxului magnetic al generatorului principal (servo-regulatorul de camp) sau prin modificarea schemei de conectare a motoarelor electrice de tractiune.


4.1. Reglarea motoarelor electrice de tractiune prin variatia tensiunii


Dupa cum s-a precizat in paragraful 1, in fig. 4.8 si relatia 4.35, tensiunea la bornele unui motor electric de tractiune depinde de tensiunea Ug a generatorului principal si de schema de conexiune a motoarelor.

In functie de solicitarea locomotivei (si deci implicit de manipularea controlerului), tensiunea Ug se modifica intre valorile Ugmin si Ugmax (vezi fig. 4.6.). Corespunzator variaza si tensiunea aplicata motoarelor electrice de tractiune, care vor functiona dupa o caracteristica artificiala de tensiune variabila.

Cunoscand caracteristica n(I) pentru tensiune constanta, trasata in conditiile prezentate in paragraful 3., se poate determina si trasa caracteristica n(I) la tensiune variabila, cu ajutorul relatiei:


[rot/min] (4.72),

in care:


n - noua turatie; n - turatia corespunzatoare curentului I, pe caracteristica n(I) la U = const.

U - tensiunea pentru a carei trasare se doreste trasarea caracteristicii

I - curentul de sarcina; pe un motor electric de tractiune ia valor in intervalul [Immin, Immax]

U - tensiunea cunoscuta, pentru care s-a trasat caracteristica n(I) la regim nominal si U = const.



Pentru motoarele electrice de tractiune utilizate pe

locomotivele diesel cu transmisie electrica de curent

continuu, tensiunea de alimentare variaza in intervalul

[250; 770] V.

Se recomanda adoptarea unei valori U cuprinse in

intervalul [250 550] V, deoarece, asa dupa cum

s-a precizat in paragrafele anterioare, calculul si

dimensionarea transmisiei se face la regimul de durata.

Pentru curentul I, rezulta o turatie n. Valoarea I a curentului pe motor impune generatorului functionarea la un regim corespunzator curentului Ig = mpI, in functie de numarul de ramuri in paralel.(fig. 4.12).


Ug

Ugmax




Ug 1




Ugmin

Igmin Ig Igmax Ig


fig. 4.12.Caracteristica externa limita superioara a generatorului.


In acelasi timp, U = Ug/ms. Ug se determina din caracteristica Ug(Ig), rezultand astfel si U.

Repetand calculul pentru mai multe valori ale curentului I, rezulta mai multe puncte n si in final caracteristica n(I).

Raportand caracteristica n(I) la rotile motoare (tinand seama de raportul de transmitere si de diametru), rezulta caracteristica v(I) la tensiune variabila.

Cunoscand caracteristica v(I) si faptul ca Ig = mpI, se poate determina si trasa caracteristica v(Ig) la tensiune variabila.

Calculele se vor conduce intr-un tabel de forma:

tab. 4.8.

I [A]

Immin


Im∞


Immax

Ig [A]






Ug [V]






U [V]

Ummax


Um∞


Ummin

n [rot/min]






v [km/h]







Si in acest caz, limitele sunt impuse:

nmax = nmmax|vmax

Imax =Immax

Imin = Immin


Caracteristicile de viteza in functie de curent sunt prezentate in figura 4.13.


n V

nmmax

Vmax




v1 1 1



U≠const.


nmmin


Immin Immax I Immin I Ig ImIg


a) n(I) b) v(I, Ig)

fig. 4.13. Caracteristicile de viteza.


Daca in urma trasarii caracteristicii v(I), viteza maxima de circulatie a locomotivei nu se obtine pentru o valoare mai mare sau egala cu Immin, atunci se impune o reglare suplimentara a motoarelor electrice de tractiune prin reducerea fluxului magnetic.


Reglarea motoarelor electrice de tractiune prin variatia fluxului magnetic


Aceasta metoda este foarte folosita pe scara larga, la locomotivele diesel-electrice de curent continuu.

Modificarea fluxului magnetic se realizeaza in trepte, prin introducerea unor rezistente (suntari) in paralel cu infasurarea de excitatie a motorului electric de tractiune. Suntarea are ca efect scaderea (ca valoare) curentului care parcurge infasurarea de excitatie si deci, micsorarea fluxului magnetic inductor.

In general, reducerea fluxului magnetic se estimeaza cu ajutorul coeficientului de slabire, notat β.


β2 = Icr/ Icc (4.73)

fig. 4.14. Schema suntarii excitatiei



In relatia (4.73.) intervin marimile:

Icr = curentul care parcurge infasurarea de excitatie in camp redus

Icc = curentul care parcurge infasurarea de excitatie in camp complet


La locomotivele electrice, reducerea fluxului magnetic inductor al motoarelor electrice de tractiune, impune o crestere a puterii consumate din reteaua de alimentare si, implicit o variatie in sens crescator a fortei de tractiune.

In cazul de fata, la locomotivele diesel-electrice, puterea ramane constanta, generatorul functionand la regim nominal, Peg = Pegn = const. Efectul este in acest caz o crestere a curentului Ig si deci, implicit o scadere a tensiunii Ug, in conditiile pastrarii constante a puterii Peg.

Practic in momentul slabirii fluxului, V si F0 se mentin constante, schimbandu-se numai regimurile de functionare ale masinilor electrice care formeaza transmisia.

Turatia si cuplul la arborele unui motor electric de tractiune in camp complet si redus sunt corelate prin intermediul coeficientului β, astfel:



Acest fapt este evidentiat si in figura 4.15.:

Cm

nm β=1 (camp slabit)



β<1 (camp redus)





β<1 (camp redus)


β=1 (camp complet)

Immin Im1 Im2 Immax Im



fig. 4.15. Caracteristicile Cm(Im) si nm(Im) in camp complet si redus.


Determinarea regimurilor de reducere a fluxului magnetic

Cunoscand prin tema de proiect vmin si vmax, iar din calculul de tractiune din capitolul 2 si valorile F0max si F0min, se pot determina regimurile de reducere a fluxului magnetic.

Daca locomotiva functioneaza la putere constanta si deci, generatorul functioneaza dupa caracteristica Ug(Ig) la regim nominal, se pot stabili cateva limite:

F0maxvmin → corespunde punctului B de pe caracteristica Ug(Ig) (fig.)

Motoarele electrice de tractiune functioneaza in camp complet pana in punctul A de pe caracteristica Ug(Ig) .

In momentul slabirii campului, asa dupa cum s-a aratat in deschiderea subparagrafului, generatorul reia functionarea dupa caracteristica Ug(Ig) intr-un punct corespunzator curentului Ig* (fig. 4.16).


Ug

A

Ugmax


D


C




B

Ugmin

Igmin Ig** Ig* Igmax Ig


fig. 4.16.Caracteristica generatorului la functionarea in regim de camp slabit.


Procesul se desfasoara practic, astfel:

* in camp complet: - generatorul urmeaza caracteristica Ug(Ig)

intre punctele B si A treapta I → β1 → Ig*

* in camp redus: - generatorul urmeaza caracteristica Ug(Ig)

intre punctele C si A treapta a II-a → β2 → s.a.m.d.

Viteza maxima de circulatie a locomotivei se va obtine pentru valoarea βmin a coeficientului de suntare de flux si pentru perechea (Ugmax, Igmin).

φum = Um/Em = Um∞/Em∞, Em∞ = Um∞ - Im∞Σ

φu = coef. de reglare al generatorului

φs = coeficientul de saturatie al circuitului magnetic al

motoarelor electrice de tractiune; φs = 1.5 2

φt = nmmax/n

Din conditiile mentinerii constante a puterii, rezulta:

Se va trasa caracteristica v(I) in camp redus pentru βmin conform modelului din tabelul 4.9, si se va avea in vedere concordanta perfecta intre Immin si vmax.


V

vmax a




a b




(camp redus)


(camp complet)

 
a b βmin

b

β1

β=1





Immin Im∞ Immax I


fig.4.17. Caracteristicile v(I) in camp redus


tab.4.9.


I [A]

. . .

Ig [A]




Ug[V]




U [V]

. . .

n [rot/min]




V [km/h]






De regula, βmin = 0.33 0.35.


Valorile intermediare ale lui β se stabilesc tinand seama ca:

1* In momentul suntarii, curentul nu trebuie sa depaseasca

valoarea Im∞.

2* Numarul de trepte de suntare sa fie cat mai redus: max. 3.

Pentru 4 trepte de suntare, se poate stabili βmin = 0.25 0.28.

Nu se recomanda insa un numar mai mare de 3 trepte.





Nu se poate descarca referatul
Acest referat nu se poate descarca

E posibil sa te intereseze alte referate despre:


Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate QReferat.ro Folositi referatele, proiectele sau lucrarile afisate ca sursa de inspiratie. Va recomandam sa nu copiati textul, ci sa compuneti propriul referat pe baza referatelor de pe site.
{ Home } { Contact } { Termeni si conditii }