Устройство тягового двигателя
Все тяговые двигатели постоянного тока имеют в основном одинаковое устройство. Двигатель состоит из остова 1 (рис. 40, а), четырех главных и четырех добавочных полюсов, якоря 8, подшипниковых щитов 4, 10, щеточного аппарата 5, вентилятора 9.
Остов двигателя. Он выполнен из электромагнитной стали, имеет цилиндрическую форму и служит магнитопроводом. Для жесткого крепления к поперечной балке рамы тележки на остове предусмотрены три прилива-кронштейна и два предохранительных ребра (см. рис. 26).
В остове имеются отверстия для крепления главных и добавочных полюсов, вентиляционные и коллекторные люки. Из остова двигателя выходят шесть кабелей: Я и ЯЯ, К и КК, Н и НН(рис. 41). Торцовые части остова закрыты подшипниковыми щитами. На остове укреплена паспортная табличка с указанием завода-изготовителя, заводского номера, массы, тока, частоты вращения, мощности и напряжения.
Рис. 40. Продольные разрезы тягового двигателя <а) и его якоря (б)
Главные полюсы. Они предназначены для создания основного Магнитного потока Главный полюс состоит из сердечника 7 (см. рис. 40, а) и катушки 6. Катушки всех главных полюсов соединены последовательно и составляют обмотку возбуждения. Сердечник набран из листов электротехнической стали толщиной 1,5 мм для Уменьшения вихревых токов. Перед сборкой листы прокрашивают изоляционным лаком, сжимают прессом и скрепляют заклепками. Часть сердечника, обращенная к якорю, выполнена более широкой и называется полюсным наконечником. Эта часть служит для
Рис. 41. Схема ввода (а) и соединения кабелей (б) двигателя:
Я и ЯЯ — начало и конец обмотки якоря; Н и НН — начало и конец обмотки подмагничивания; К и КК — начало и конец обмотки возбуждения поддержания катушки, а также для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре.
В тяговых двигателях ДК-108А, установленных на вагонах Е (по сравнению с ДК-104 на вагонах Д), увеличен зазор между якорем и главными полюсами, что, с одной стороны, дало возможность увеличить скорость в ходовых режимах на 26 %, а с другой стороны, уменьшилась эффективность электрического торможения (медленное возбуждение двигателей в генераторном режиме из-за недостаточного магнитного потока). Для увеличения эффективности электрического торможения в катушках главных полюсов кроме двух основных обмоток, создающих основной магнитный поток в тяговом и тормозном режимах, имеется третья — подмагничиваю-щая, которая создает дополнительный магнитный поток при работе двигателя только в генераторном режиме. Подмагничиваю-щая обмотка включена параллельно двум основным и получает питание от высоковольтной цепи через автоматический выключатель, предохранитель и контактор ТШ (см. рис. 110). Изоляция катушек главных полюсов кремнийорганическая.
Главный полюс крепится к остову двумя болтами, которые ввертывают в квадратный стержень, расположенный в теле сердечника.
Добавочные полюсы. Они предназначены для создания дополнительного магнитного потока, который улучшает коммутацию и уменьшает реакцию якоря в зоне между главными полюсами. По размерам они меньше главных полюсов и расположены между ними. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки.
Сердечник выполнен монолитным, так как вихревые токи в его наконечнике не возникают из-за небольшой индукции под добавочным полюсом. Крепится сердечник к остову двумя болтами. Между остовом и сердечником для меньшего рассеяния магнитного потока установлена диамагнитная латунная прокладка.
Катушки добавочных полюсов соединены последовательно одна с другой и с обмоткой якоря.
Якорь. Машина постоянного тока имеет якорь (рис. 42), состоящий из сердечника 4, обмотки, коллектора 7 и вала 1. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали 2 толщиной 0,5 мм.
Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при пересечении якорем магнитного поля, листы изолируют один от другого лаком. В каждом листе имеется отверстие со шпоночной канавкой для насадки на вал, вентиляционные отверстия и пазы для укладки обмотки якоря 6. В верхней части пазы имеют форму ласточкиного хвоста. Листы насаживают на вал и фиксируют шпонкой. Собранные листы прессуются между двумя нажимными шайбами 3 и 5.
Обмотка якоря 20 (см. рис. 40, б) состоит из секций, которые укладывают в пазы сердечника 18 и пропитывают асфальтовым и бакелитовым лаками. Чтобы обмотка не выпадала из пазов, в пазовую часть забивают текстолитовые клинья 17, а переднюю и заднюю части обмотки укрепляют проволочными бандажами 19, которые после намотки пропаивают оловом.
Назначение коллектора 12 машины постоянного тока в различных режимах работы неодинаково. Так, в генераторном режиме коллектор служит для преобразования переменной электродвижущей силы (э.д.с.), индуцируемой в обмотке якоря, в постоянную э.д.с. на щетках генератора, в двигательном — для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря, чтобы якорь двигателя вращался в какую-либо определенную сторону.
Рис. 42. Сердечник якоря (а) и якорь в процессе сборки (б)
Коллектор состоит из втулки, коллекторных медных пластин 14, нажимного конуса. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми пластинами, от втулки и нажимного конуса — изоляционными манжетами 13. Рабочую часть коллектора, имеющую контакт со щетками, протачивают на станке и шлифуют. Чтобы при работе щетки не касались миканитовых пластин, коллектор подвергают «продорожке». При этом миканитовые пластины становятся ниже коллекторных примерно на 1 мм. Со стороны сердечника в коллекторных пластинах предусмотрены выступы 15 с проре зью для впаивания проводников обмотки якоря. Коллекторные пластины имеют клинообразное сечение, а для удобства крепления — форму «ласточкин хвост». Коллектор насаживают на вал якоря прессовой посадкой и фиксируют шпонкой.
Вал якоря 21 имеет разные посадочные диаметры. Кроме якоря и коллектора, на вал напрессована стальная втулка вентилятора Внутренние кольца подшипников и подшипниковые втулки насажены на вал в горячем состоянии.
Подшипниковые щиты. В щитах 4, 10 (си. рис. 40, а) установлены шариковые или роликовые подшипники — надежные и не требующие большого ухода. Со стороны коллектора стоит упорный подшипник 3; его наружное кольцо упирается в прилив подшипникового щита. Со стороны тяговой передачи установлен свободный подшипник 11, который позволяет валу якоря удлиняться при нагреве Для подшипников применяют густую консистентную смазку. Чтобы смазка при работе двигателей не выбрасывалась из смазочных камер, предусмотрено гидравлическое (лабиринтное) уплотнение Вязкая смазка, попав в небольшой зазор между канавками-лабиринтами, проточенными в щите, и втулкой, насаженной на вал, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам лабиринта, где самой смазкой создаются гидравлические перегородки.
Подшипниковые щиты крепят к обеим сторонам остова.
Щеточный аппарат. Для соединения коллектора двигателя с силовой цепью вагона используют электрографитные щетки марки ЭГ-2А, которые обладают хорошими коммутирующими свойствами, высокой механической прочностью и способны выдерживать большие перегрузки. Щетки представляют собой прямоугольные призмы размером 16 х 32 х 40 мм. Рабочую поверхность щеток пришлифовывают к коллектору для обеспечения надежного контакта.
Щетки устанавливают в обоймы, называемые щеткодержателями, и соединяют с ними гибкими медными шунтами: в каждом щеткодержателе по две щетки, число щеткодержателей — четыре. Нажим на щетку осуществляется пружиной, упирающейся одним концом через палец в щетку, другим — в щеткодержатель.
Нажатие на щетку должно быть отрегулировано в строго определенных пределах, так как чрезмерный нажим вызывает быстрый износ щетки и нагрев коллектора, а недостаточный не обеспе чивает надежного контакта между щеткой и коллектором, вследствие чего возникает искрение под щеткой. Нажатие не должно превышать 25 Н (2,5 кгс) и быть менее 15 Н (1,5 кгс).
Щеткодержатель укрепляют на кронштейне и с помощью двух шпилек, запрессованных в кронштейн, крепят непосредственно к под-, шипниковому щиту. Кронштейн от щеткодержателя и подшипникового шита изолируют фарфоровыми изоляторами. Для осмотра коллектора и щеткодержателей в остове двигателя имеются люки с крышками 2 (см. рис. 40), обеспечивающими достаточную защиту от проникновения воды и грязи.
Вентилятор. В процессе работы необходимо охлаждать двигатель, так как с повышением температуры его обмоток снижается мощность двигателя.
Вентилятор 9 состоит из стальной втулки и силуминовой крыльчатки, скрепленных восемью заклепками. Лопатки крыльчатки расположены радиально для выброса воздуха в одном направлении. Вентилятор вращается вместе с якорем двигателя, создавая в нем разрежение. Потоки воздуха засасываются внутрь двигателя через отверстия со стороны коллектора. Часть воздушного потока омывает якорь, главные и добавочные полюса, другая проходит внутри коллектора и якоря по вентиляционным каналам 16. Воздух выталкивается наружу со стороны вентилятора через люк остова.
Контрольные вопросы 1. Перечислите основные элементы конструкции тягового двигателя.
2. Каково назначение главных полюсов машины постоянного тока?
3. Как устроен якорь тягового двигателя?
4. Каково назначение добавочных полюсов?
5. Для чего предназначен коллектор машины постоянного тока?
6. Каково назначение щеточного аппарата?
7. Каким образом осуществляется вентиляция тягового двигателя?
Принцип действия тягового двигателя постоянного тока
· Принцип работы двигателя основан на выталкивании проводника с током из магнитного поля.
· Проводником с током является обмотка якоря, а магнитным полем – главные полюса.
· Направление движения проводника определяется по правилу левой руки.
· Выталкивающая сила, которая действует на проводник, зависит от тока, магнитного потока и длины проводника в прямой пропорциональности.
· Выталкивающие силы от обмотки якоря образуют вращающий момент, который зависит от тока и магнитного потока.
· При вращении якоря двигателя в магнитном поле проводники якоря пересекают магнитный поток и в них индуктируется ЭДС, которая направлена встречно рабочему току и поэтому называется ЭДС двигателя (противоэдс).
· Определяется она по правилу правой руки.
· Подводимые на зажимы двигателя напряжения расходуются на преодоление ЭДС двигателя и на падение напряжения на нём, т.е.
· На электропоездах применяют тяговые двигатели с сериесным (последовательным) возбуждением.
19.Регулирование частоты вращения якоря тягового двигателя.
· РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЯКОРЯ ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
· Из формулы видно, чточастота вращения якоря двигателя зависит от подводимого на его зажимы напряжения и от магнитного потока.
· Так же зависит от внутреннего падения напряжения двигателя, но им пренебрегают, так как оно незначительно, в связи с малым сопротивлением двигателя (≈ 0,2 Ом).
· При запуске двигателя его ЭДС равна нулю, а потому через двигатель может пойти большой ток, который вызовет его порчу.
· Чтобы этого, не случилось, последовательно с двигателемвключают пусковые резисторы, такой величины, чтобы пусковой ток не превышал 1,5 номинальной величины.
· В дальнейшем, когда якорь будет вращаться, будет возникать ЭДС, которая ограничивает ток, и пуско-тормозные резисторы в этом случае постепенно выводятся.
· А при достижении номинальной частоты вращения выводятся полностью.
· Падение напряжение тягового двигателя при пуске будет равно примерно 45 В..
· А когда пуско-тормозные резисторы будут выведены полностью, то падение напряжения на двигателе увеличивается до 750 В, а, следовательно, увеличивается и скорость.
· Дальнейшее увеличение частоты вращения якоря двигателя получаем за счет изменения магнитного потока, причем при уменьшении магнитного потока частота вращения возрастает.
· Увеличение частоты вращения якоря двигателя производится следующим образом:
— при уменьшении тока вобмотке возбуждения уменьшается магнитный поток;
— при уменьшении магнитного потока уменьшается противо-ЭДС, наведенная в якоре;
— т.к. ЭДС двигателя уменьшается, то увеличивается ток, проходящий через якорь, следовательно, увеличивается вращающий момент двигателя.
· Таким образом, при небольшом уменьшении магнитного потока в обмотке возбуждения, ток в якоре резко возрастает, а, следовательно, будет возрастать и вращающий момент.
· Этот способ увеличения частоты вращения якоря двигателя достигается путем ослабления поля.
· На ЭР-2Т имеется 6 ступеней ослабления поля.
Назначение и устройство тягового электродвигателя
Тяговые электродвигатели (ТЭД) — служат для создания режима тяги посредством преобразования электрической энергии в механическую и для преобразования механической энергии в электрическую в режиме ЭДТ.
Принцип работы двигателя основан на выталкивании проводника с током из магнитного поля. Проводником с током является обмотка якоря, а магнитным полем – главные полюса.
Направление движения проводника определяется по правилу левой руки. Выталкивающая сила, которая действует на проводник, зависит от тока, магнитного потока и длины проводника в прямой пропорциональности.
Основные составные части ТЭД : остов и якорь.Остов ( стантна)имеет кронштейны для закрепления ТЭД на тележке вагона и люки для вентиляции и ревизии щёточно-коллекторного узла. В станине установлены главные и добавочные полюса.
Главные полюсаслужат для создания основного рабочего магнитного потока.
Добавочные полюса служат для создания магнитного потока направленного навстречу магнитному потоку от реакции якоря (для безискровой работы щёток).
Все основные детали якоря собраны на втулке, напрессованной на вал. Сердечник якоря набран из лакированных листов электротехнической стали, спрессованных между обмоткодержателем и втулкой коллектора. Коллектор служит для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря, когда они перемещаются из-под одного полюса под другой. Обмоткодержатель выполнен совместно с крыльчаткой вентилятора.
Якорь служит для создания вращающего момента и вращается в роликовых подшипниках, наружные кольца которых запрессованы в подшипниковые щиты. Щиты монтируют в горловину станины. В крышках подшипниках имеются маслоотводные трубки для добавления смазки в подшипники. Щёткодержатели, выполненные из латуни, удерживают меднографитовые токосъёмные щётки. Кронштейны щёткодержателя выполнены из пластика, и служит для изоляции щеткодержателя отостова, а сам щеткодержатель служит для удержания щетки, через которую образуется подвижный контакт коллектора. Кабели для подключения ТЭД ( 4 шт) изготовлены из многожильного провода с резиновой изоляцией, снаружи защищены рукавами.
Тяговый двигатель – само вентилируемая машина
Маркировка на станине:Я1, Я2= начало, конец якорной обмотки
С1, С2= начало, конец обмотки возбуждения
Порядок действий при тревожных показаниях средств автоматического контроля технического состояния подвижного состава на ходу поезда
В случае получения информации : « тревога-1» , «тревога-2» — машинист принимает меры к плавному снижению скорости и остановки состава для осмотра подвижных единиц в которых КТСМ зафиксировало неисправность. Подвижной состав осматривает лично машинист и по окончанию осмотра поезда докладывает ДСП станции номера вагонов, наличие нагрева букс, признаки неисправности и порядок дальнейшего следования поезда. Осмотр производится не позднее чем через 15 минут после остановки. Осматривают по две подвижные смежные подвижные единицы в обе стороны от зафиксированной. При наличии информации о сбое в счёте подвижных единиц осматривается весь состав.
Если была установлена невозможность следования поезда на станцию , то осмотр и решение о выводе неисправных вагонов принимают работники вагонного хозяйства. Запрещается отправление поезда при выявлении нагревшегося буксового узла без заключения и принятия решения вагонника-специалиста.
Если по результатам осмотра установлено, что неисправностей букс нет и нет заторможенностей колёсных пар, то разрешается следовать далее с установленной скоростью до станции где имеется работник вагонного хозяйства и совместно с ним составляется акт.
В целях исключения необоснованных остановок устройства КТСМ нужно проследовать со скоростью не менее 10 км/ч.