Содержание материала

Исходные условия для проектирования асинхронных тяговых двигателей. 1. Хотя тяговые двигатели проектируются индивидуально для заказываемого типа ЭПС, их унификация целесообразна. Например, можно иметь унифицированный асинхронный тяговый двигатель для электропоездов постоянного и переменного тока.

  1. Главные размеры асинхронного тягового двигателя (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).
  2. 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 асинхронных тяговых двигателей 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.
  3. Электромагнитный расчет асинхронного тягового двигателя 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 асинхронных тяговых двигателей 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 асинхронных тяговых двигателей дано в [56]. После окончательного уточнения параметров асинхронных тяговых двигателей должна быть построена векторная диаграмма и определен коэффициент мощности по первым гармоникам напряжения и тока.  Построение круговой диаграммы для асинхронных тяговых двигателей не требуется, поскольку она теряет смысл при частотном регулировании.

Электромеханические характеристики асинхронных тяговых двигателей. Требования к электромеханическим характеристикам асинхронных тяговых двигателей 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 U1ном, В; номинальный фазный ток; номинальная входная мощность  и номинальная частота тока статора; число пар полюсов р, число витков фаз статорной обмотки до обмоточный коэффициент статорной обмотки активное и индуктивное сопротивления фазы статорной обмотки для первой гармоники тока;
активное и индуктивное сопротивления роторной обмотки, приведенной к статорной. 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.