CC BY
33
УДК 621.33.01(075.8)
С. М. ГОЛ1К (ДПТ)
П1ДВИЩЕННЯ ТОЧНОСТ1 РОЗРАХУНК1В, ЩО ГРУНТУЮТЬСЯ НА ВИКОРИСТАНН1 УН1ВЕРСАЛЬНО1 МАГН1ТНО1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕЛЕКТРОДВИГУН1В
Запропоновано значення коефiцieнтiв насичення для тягових електричних двигунiв, яш дозволяють щд-вищити точнiсть розрахуншв, основаних на застосуваннi ушверсально! магштно! характеристики.
Ключовi слова: тяговий електричний двигун, унiверсальна магнiтна характеристика, коефщент наси-чення
Предложено значение коэффициентов насыщения для тяговых электрических двигателей, которые позволяют повысить точность расчетов, основанных на применении универсальной магнитной характеристики.
Ключевые слова: тяговый электрический двигатель, универсальная магнитная характеристика, коэффициент насыщения
The value of saturation factor for traction D.C. motors, which allow promoting the accuracy of calculations based on application of universal magnetic characteristic, is offered.
Keywords: traction motor, universal magnetic characteristic, saturation factor
Використання ушверсально! магштно! характеристики [1 - 3] надае ряд переваг у розв'язанш задач, що вимагають формалiзащ! взаемозв'язку електромехашчних параметрiв тягових двигушв. Наприклад, не потрiбно проводите коштовш експерименти чи визначати розмагшчуючу дiю реакци якоря. Однак, в де-яких випадках, примiром, при розрахунку кое-фiцiента корисно! дп, виникае необхiднiсть шд-вищення точностi розрахункiв, що грунтуються на використанш ушверсально! магштно! характеристики.
Застосування ушверсально! магштно! характеристики грунтуеться на тому, що вiдноснi магштш характеристики тягових двигунiв, якi вiдрiзняються за параметрами i конструкцiею, при рiвних коефiцiентах насичення практично сшвпадають за виглядом. Якщо ж коефщенти насичення вiдрiзняються за величиною - магштш характеристики не сшвпадають, але мають подiбний вигляд. Отже, в цьому випадку також можна використовувати унiверсальну магнiтну
характеристику, тшьки необхiдно належним
*
чином вибрати на нш точку з координатами ^
*
i Фн, яка вщповщае дiйсному значенню коеф> цiента насичення Кн в номшальному режимi. З цiею метою ушверсальну магнiтну характеристику представляють у вигщщ взаемозв'язку значень трьох параметрiв: коефiцiента насичення Кн, вщносних значень магнiтного пото-* *
ку Ф i магшторушшно! сили ^ (рис. 1) [4].
d>"
К.=2,45
А"=1,84 к. К К
и 2 0.4 0 6 0 # 1.0
К,
Рис. 1
Проте у рядi випадюв використання ушверсально! магштно! характеристики приводить до ютотних похибок у розрахунках. На нашу думку, основш причини цього криються не лише у неповному зб^у контурiв магнiтних характеристик, а й в недостатнш достовiрностi шформа-цi!' про числовi значення коефщента насичення
© Голж С. М., 2011
Кн . Прошюструемо це на рисунку (рис. 2), зо-бразивши експериментальну магнiтну характеристику тягового двигуна у вщносних одини-цях (в даному випадку ТЛ-2К1) та двi ушверса-льнi магнiтнi характеристики, що вiдрiзняються значенням Кн . Як видно, при деякш рiзницi мiж вибраними значеннями коефiцiента наси-чення досить помина розбiжнiсть мiж магшт-ними характеристиками.
ф л "*о
st
✓ <* fV
/ ✓ \
4 f \
/ \ 1 L
V iL U \i
т F'
0,2 0.4 0,6 О, S
1.2 1,4 1,6
35 30 25 20 15 10 5
% (S 1 If л
а,% V
S 10 -, \ % \ 1
\\
\ \ л
\\ \ А
s (К) V \ *
к
0,5
1,5
2
Рис. 3
2,5
3,5
Розглянемо задачу визначення значень кое-фщента насичення, як вщповщають найкра-щому збiгу експериментально1 магштно1 характеристики електродвигуна у вщносних одини-цях та унiверсальноï.
В якосп вихiдних даних пiд час розв'язання поставленоï задачi приймемо:
— ушверсальну магнiтну характеристику у вигщщ залежностей [5]:
Ф
*(F *) = 0,722 arc tg (4,699 F * ) ; (1)
F (Кн) = 0,42Кн - 0,27;
(2)
Рис. 2. Магштна характеристика тягового двигуна ТЛ-2К1: 1 - експериментальна; 2 - розра-хункова при Кн = 1,6 ; 3 - розрахункова при Кн = 2,5
Спробуемо проаналiзувати як впливае вибiр значення коефщента насичення на похибку при визначенш магштно! характеристики електродвигуна за допомогою ушверсально! характеристики. Для цього побудуемо графши залежностей максимального вщносного вiдхилення 5тах (Кн) та стандартно! похибки а(Кн). Ана-
лiз показав, що для тягових двигушв вказанi залежност будуть мати вигляд представлений на рис. 3. Як видно з графша, щ залежностi яв-ляються унiмодальними i мають зростаючi гш-ки. Очевидно, що похибка у виборi Кн буде вносити достатньо велику неточшсть в розра-хунки, у разi використання ушверсально! магштно! характеристики.
— магнiторушiйну силу (МРС) Fti та магш-тний робочий потш Фн тягового двигуна для номшального режиму навантаження;
— магштну характеристику тягового двигуна Ф(F), або CФ(F).
Критерieм збiгу кривих, що порiвнюються, доцiльно прийняти мiнiмум суми квадра^в вщ-хилень розрахункових значень магштного потоку у n вибраних точках. Тодi задача формально зводиться до пошуку такого Кн е [1, да], який надае мiнiмум суми
n 2 _
S = £[Ф<- (F)-Фу, (F)] ^min, i = 1, n, (3)
i=1
де Фуj - значення магнiтного потоку, розрахо-
ване по унiверсальнiй магштнш характери-стицi.
* *
Для визначення FH та Фн будемо викорис-
товувати формули (1), (2) поставивши в них
*
вiдповiдно значення Кн та FH .
Таким чином, ми будемо змшювати Кн в межах, що вiдповiдають можливим практичним значенням, з певним кроком ДКн, та на кожному крощ будемо визначати S зпдно (3). В результат отримаемо залежнiсть S(Кн ), для тягового двигуна ТЛ-2К1 вона матиме вигляд (див. рис. 3). Значення розрахункового коефщ> ента насичення К, який мiнiмiзуе S, буде
давати найкращий збн експериментальноï маг-нiтноï характеристики у вiдносних одиницях i ушверсально^
Для перевiрки порiвняемо мiж собою дiйсну магнiтну характеристику обраного двигуна у вщносних одиницях з ушверсальною характеристикою при коефщенп насичення, що отри-мано методом описаним вище (в режимi повно-го збудження було визначено, що К = 1,9393)
(рис. 4). Стандартна похибка у даному випадку
складае 0,786 %. Для порiвняння наведемо ста-ндартну похибку при довщниковому значеннi [6] коефiцiента насичення Кн = 1,84 - 1,314 %.
Рис. 4. Магнггна характеристика тягового двигуна ТЛ-2К1: 1 - експериментальна у вщносних одиницях; 2 - ушверсальна при Кн = 1,9393
Як видно, використання коефщента насичення, пдабраного запропонованим вище способом, дозволяе шдвищити точнiсть розрахун-кiв з використанням унiверсально! магштно! характеристики. Крiм того, не слщ забувати, що для ряду двигушв достатньо важко отрима-ти даш про коефiцiент насичення.
В результат розв'язання поставлено! задачi були отримаш значення коефiцiентiв насичення для ряду тягових двигушв (табл. 1).
Узагальнюючи, необхщно вiдмiтити, що отриманi значення коефщенив насичення да-ють можливють не тiльки пiдвищити точнiсть розрахунюв у разi використання унiверсально! магштно! характеристики, а й суттево скороти-ти об'ем вихiдних даних шд час автоматизацi! розв'язання задач, яю пов'язанi з визначенням характеристик та параметрiв колекторних тягових електродвигушв.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Находкин, М. Д. Универсальная магнитная характеристика тяговых электродвигателей постоянного тока [Текст] / М. Д. Находкин, В. С. Хвостов // Вестник электропромышленности. - 1958. - № 1. - С. 44-48.
2. Проектирование тяговых электрических машин [Текст] / М. Д. Находкин [и др.]. - М.: Транспорт, 1976. - 624 с.
3. Курбасов, А. С. Проектирование тяговых электродвигателей [Текст] / А. С. Курбасов, В. И. Седов, Л. Н. Сорин. - М.: Транспорт, 1987. - 536 с.
4. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины [Текст] / В. И. Бочаров [и др.]. -М.: Энергоатомиздат, 1992. - 464 с.
5. Гетьман, Г. К. Об использовании универсальной магнитной характеристики для расчета электромеханических характеристик тяговых двигателей [Текст] / Г. К. Гетьман, С. Н. Голик // В1сник Дншропетр. нац. ун-ту зал1зн. трансп. 1м. акад. В. Лазаряна. - 2007. - Вип. 16. - Д.: Вид-во ДНУЗТ, 2007. - С. 21-25.
6. Справочник по электроподвижному составу, тепловозам и дизель-поездам [Текст] / под ред. А. И. Тищенко. - Т. 1. - М.: Транспорт, 1969. -432 с.
Таблиця 1
Значення к'осфщки'мв насичення в номшальному режимi для тягових двигушв
Тип двигуна Режим К, % £ тах 5 %
НБ-406 ПЗ 2,2793 2,2 5,01
ПЗ1 2,1346 1,96 3,29
ПЗ2 2,0851 1,99 4,2
ПЗ3 2,0743 2,4 5,78
ПЗ4 1,9054 2,63 9,72
ТЛ-2К1 ПЗ 1,9393 0,75 2,31
ПЗ1 1,9058 0,72 1,35
ПЗ2 1,9046 0,94 2,19
ПЗ3 1,9577 1,18 2,81
ПЗ4 2,0076 1,06 2,63
НБ-418К6 НЗ 1,7819 2,41 3,84
ПЗ1 1,7474 1,17 2,40
ПЗ2 1,8304 0,52 1,23
ПЗ3 1,7868 0,92 2,36
ЕД141У1 ПЗ 1,8138 0,34 0,56
ПЗ1 1,7482 0,67 1,27
ПЗ2 1,7748 0,54 0,89
ПЗ3 1,792 0,71 1,27
ПЗ4 1,738 0,84 1,83
ПЗ5 1,4081 0,11 2,87
Надшшла до редколегп 11.05.2011. Прийнята до друку 19.05.2011.
