Устройство тягового двигателя электровоза

Назначение и конструкция тяговых электродвигателей локомотивов

Тяговый электродвигатель (ТЭД) локомотива предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесной пары.

Источником электроэнергии для движения тепловоза — автономного локомотива — служит дизель-генераторная установка (рис.3.1). Механическая энергия вращения коленчатого вала дизеля Д сообщается тяговому генератору ТГ и преобразуется в электрическую. Электрическая энергия от генератора поступает в тяговые электрические двигатели ТЭД, которые кинематически связаны с движущими колесными парами КП и приводят их во вращение.

На неавтономных локомотивах, которыми являются электровозы, для питания тяговых двигателей используется электроэнергия, вырабатываемая на электростанциях и передаваемая ТЭД по линиям электропередачи через тяговые подстанции и контактную сеть. Будучи подключенным к электростанции, то есть практически неограниченному источнику энергии, электровоз может развивать повышенную мощность, ограниченную только мощностью ТЭД. Поэтому мощность электровоза почти в 2 раза больше, чем тепловоза равной массы.

Схема преобразования энергии на тепловозе

Рис.4.1. Схема преобразования энергии на тепловозе

На всех локомотивах привод колесной пары от ТЭД осуществляется через зубчатый редуктор колесно-моторного блока. Наиболее распространенным в настоящее время типом подвешивания ТЭД у грузовых тепловозов и электровозов является опорно-осевое подвешивание, при котором ТЭД с одной стороны опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а с другой стороны — на раму тележки через комплект пружин [7]. Неизменное расстояние между центрами вала двигателя и оси колесной пары называют централью Ц (рис.4.2).

Так как ТЭД служит для преобразования электрической энергии в механическую, то он входит в состав как электрической, так и механической части локомотива.

Конструкция основных узлов и элементов тягового электрического двигателя тепловоза

ТЭД постоянного тока состоит из неподвижного статора: остова с расположенными на его внутренней поверхности главными и добавочными полюсами — и вращающегося якоря (ротора). Вал якоря опирается на подшипниковые узлы, размещенные в статоре (рис.4.3).

Конструктивно двигатель образован следующими сборочными единицами: магнитная система (в корпусе которой также закреплены щеткодержатели со щетками), якорь, подшипниковые щиты с якорными подшипниками, моторно-осевые подшипники и др..

Магнитная система двигателя состоит из станины (остова), четырех главных и четырех добавочных полюсов.

Остов является магнитопроводом двигателя; он отлит из углеродистой стали и имеет восьмигранную или круглую форму. С торцов остова расположены расточки для подшипниковых щитов. На остове имеются два прилива (носика) для опоры ТЭД на тележку через пружинную подвеску. С противоположной стороны остов имеет расточки под моторно-осевые подшипники. В верхней части остова со стороны коллектора находится вентиляционный люк, через который подводится воздух, охлаждающий обмотки и детали двигателя.

Схема колесно-моторного блока локомотива с опорно-осевым подвешиванием ТЭД

Рис.4.2. Схема колесно-моторного блока локомотива с опорно-осевым подвешиванием ТЭД

Главный полюс состоит из стального сердечника и катушки, намотанной из шинной меди в два слоя (плашмя). Витки катушки изолированы друг от друга асбестовой электроизоляционной бумагой.

Для уменьшения нагрева главных полюсов, вызываемого воздействием вихревых токов, сердечники набирают из отдельных листов электротехнической стали. Собранные листы спрессовывают и соединяют заклепками. В отверстие листов запрессовывают стальной прямоугольный стержень, в который вворачивают болты, крепящие полюса к остову.

Добавочные полюсы обеспечивают улучшение процессов коммутации (снижение искрения) при работе коллекторно-щеточного узла ТЭД. По своим размерам они меньше главных и несколько отличаются от них по конструкции (в частности, сердечник добавочного полюса цельный, отлитый из стали).

Обмотки возбуждения добавочных полюсов включены последовательно с якорной обмоткой. Обмотки возбуждения главных полюсов соединены между собой так, чтобы полюса (северный и южный) чередовались между собой (рис.4.4). Катушки добавочных полюсов соединены гибкими проводами, а главных — шинами из медной ленты, изолированными асбестовой, резиновой и стеклянной лентами .

Якорь электродвигателя состоит из стального сердечника и коллектора, насаженных на вал двигателя. На конец вала напрессовано малое зубчатое колесо (шестерня), передающее вращающий момент от двигателя через зубчатую передачу на колесную пару.

Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали, толщиной 0,5 мм. По торцам сердечник удерживается на валу нажимными шайбами, которые установлены на вал с большим натягом.

На окружности сердечника якоря расположены продольные пазы, в которых размещены изолированные проводники якорной обмотки, закрепленные стеклотекстолитовыми клиньями. Клинья предотвращают перемещение проводников в пазах под действием центробежных сил, возникающих при вращении якоря. Лобовые части обмотки якоря (передние и задние) закреплены бандажами из стеклобандажной ленты. В последнее время начинают применять стеклометаллические бандажи.

Чтобы повысить электрическую и механическую прочность изоляции обмоток, якорь и полюса пропитывают в лаке ПЭ-933 (полиэфирноэпоксидном).

Схема соединения обмоток тягового электродвигателя

Рис.4.4. Схема соединения обмоток тягового электродвигателя

Для соединения проводников обмотки якоря с источником электроэнергии служит коллекторно-щеточный узел.

Коллектор состоит из медных пластин клинообразного сечения, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. Эти пластины набирают на коллекторной втулке, которую после формирования коллектора насаживают на вал электродвигателя. К каждой коллекторной пластине припаяны проводники якорной обмотки, укладываемые в пазы сердечника якоря по определенной схеме.

Коллектор, соединен с внешней цепью, через угольно-графитовые стержни, называемые щетками. Щетки устанавливают в специальные обоймы (щеткодержатели), кронштейны которых закрепляют на остове ТЭД через изоляторы. Для надежного контакта щеток с поверхностью коллектора служит пружинное нажимное устройство.

Вал якоря ТЭД, изготовленный из высококачественной стали, вращается в двух роликовых подшипниках, запрессованных в ступицы подшипниковых щитов. В подшипниковом щите, расположенном со стороны коллектора, устанавливают опорно-упорный подшипник, а с противоположной стороны — опорный. В полости подшипников, закрытых крышками, по специальным трубкам запрессовывают смазку.

Отличительной особенностью тяговых двигателей локомотивов является наличие моторно-осевых подшипников (МОП), которые служат опорой электродвигателя на ось колесной пары. МОП вмонтированы в специальные разъемные приливы остова двигателя и состоят из бронзовых вкладышей, смазочного устройства и крышки, закрепленной болтами. Крышка МОП служит резервуаром для смазки, которая подается к вкладышам подшипника при помощи специальных систем: циркуляционной (смазка под давлением с использованием шестеренчатого насоса) и польстерной (смазка с использованием войлочных фитилей). В зависимости от конструкции ТЭД, данные системы могут использоваться как поодиночке, так и совместно.

В заключение рассмотрим особенности системы, которая обеспечивает нормальную работу тяговых двигателей — системы охлаждения. Во время работы ТЭД обмотка якоря и другие детали нагреваются. Для их охлаждения применяют принудительную вентиляцию (рис.4.5).

Охлаждающий воздух, подаваемый специальным вентилятором по гибким рукавам-гармошкам к вентиляционному люку остова ТЭД, проходит через двигатель двумя потоками: один над коллектором, сердечником якоря и в зазорах между полюсами, другой под коллектором, через вентиляционные отверстия в сердечнике якоря. Оба потока соединяются в корпусе ТЭД со стороны, противоположной коллектору, и выходят наружу через специальные окна (люки).

Схема охлаждения тяговых электродвигателей на локомотивах

Рис.4.5 Схема охлаждения тяговых электродвигателей на локомотивах

Внутри остова ТЭД поддерживается небольшое избыточное давление воздуха, препятствующее попаданию пыли, влаги, снега.

Вентиляторы охлаждения ТЭД могут иметь механический привод от дизеля или электрический от специальных электродвигателей (мотор-вентиляторы). Обычно один вентилятор охлаждает несколько тяговых двигателей, установленных на одной тележке. На некоторых тепловозах применяют централизованную систему охлаждения тяговых электрических машин и аппаратов.

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрический ток и наоборот. Подавляющее большинство электрических устройств работают по простой схеме: под действием механической энергии вырабатывается электричество, которое в свою очередь вызывает движение станков, машин, механизмов, подвижного состава. В транспортной отрасли хорошо известен тяговый электродвигатель, приводящий в действие колесные пары вагонов. Использование их в режиме генератора дает возможность затормозить состав. Процесс торможения происходит за счет нагрузки, образующейся в процессе превращения механической энергии состава, находящегося в движении, в электрический ток.

Появление и развитие тяговых устройств

В самом начале, когда электрический транспорт только начал использоваться, на всех видах подвижного состава устанавливались коллекторные тяговые электродвигатели. При этом передача энергии осуществлялась по самой простой схеме, поэтому агрегатами можно было легко управлять в любом рабочем режиме. Технические и механические характеристики полностью отвечали всем требованиям транспортной специфики.

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Тем не менее, в процессе эксплуатации тяговый электродвигатель постоянного тока обнаружил ряд недостатков. В первую очередь, это сам коллектор, оборудованный подвижными контактами – щетками, требующий регулярного технического обслуживания. Принимаемые меры по снижению искрения, повышению надежности коммутации, во многом усложнили устройство двигателя. В результате, его размеры заметно увеличились, а максимальная скорость вращения осталась на прежнем уровне.

Читайте также  Рейтинг бюджетных летних шин

Постепенно развивалось направление силовой техники на основе быстродействующих полупроводников. Это позволило заменить реостатную систему, применяемую в коллекторных агрегатах, импульсной, отличающейся повышенной надежностью и экономичностью. В дальнейшем, в вагонных парах стал устанавливаться асинхронный тяговый двигатель в качестве приводного механизма.

Основными проблемами, с которыми пришлось столкнуться при эксплуатации асинхронных двигателей, считаются сложные регулировки. Определенные трудности возникают при использовании электрического торможения, когда для этих целей служат моторы на основе короткозамкнутого ротора. В данный период идет разработка более современных тяговых приводов на основе синхронных агрегатов, в которых установлен ротор на постоянных магнитах.

Поскольку на железнодорожном транспорте до сих пор широко используются именно коллекторные агрегаты, следует более подробно рассмотреть их общее устройство и порядок работы.

Коллекторный агрегат на постоянном токе

Любой коллекторный агрегат является своеобразной электрической машиной, которая в зависимости от своего предназначения выполняет функции генератора или электродвигателя. Отличительной чертой этих устройств считается соединение якорной обмотки с коллектором.

Основным источником питания коллекторных движков служит постоянный ток. Сейчас уже выпускаются модификации многофункциональных агрегатов с невысокой мощностью, способных работать не только от постоянного, но и от переменного тока.

Стандартный тяговый электродвигатель состоит из коллектора (1), щеток (2), сердечника ротора или якоря (3), сердечника главного полюса (4), обмотки возбуждения (5), станины (6). Кроме того, сюда же включены подшипниковый щит (7), вентилятор (8), якорная обмотка (9).

Все детали соединяются в несколько конструктивных элементов. Прежде всего, это магнитная система, под влиянием которой появляется магнитное поле, а также якорь с обмоткой, вращающийся с помощью подшипников. Коллектор и другие детали разъединяются между собой воздушной прослойкой.

В агрегатах постоянного тока возникновение магнитного поля происходит с участием обмоток возбуждения. Они располагаются на полюсных сердечниках и подключены к постоянному току. Количество полюсов может быть разным, в зависимости от мощности двигателя и его использования в транспортной единице. Их число чаще всего находится в рамках от 2 до 12. Стандартная магнитная система представляет собой монолитную металлическую станину, в которой присутствуют съемные шихтованные сердечники. Чтобы понять, как взаимодействуют узлы и детали между собой, необходимо более подробно рассмотреть устройство каждого компонента.

Назначение и устройство станины

Каждый тяговый электродвигатель оборудуется станиной, используемой прежде всего в качестве магнитопровода, по которому осуществляется прохождение магнитных потоков основных и дополнительных полюсов. Еще она служит местом расположения и крепления полюсов и подшипниковой защиты.

При наличии больших нагрузок станина обычно бывает отлита из стали или сварена из толстых электротехнических стальных листов. Благодаря такой конструкции создается требуемая механическая устойчивость и высокая магнитная проницаемость. Стенки обычно имеют толщину, обеспечивающую установленный уровень магнитной индукции, а ее размеры ориентированы на поперечное сечение главных полюсов и составляют не ниже 50% этого размера.

На представленном рисунке отмечено расположение станины (1), относительно других деталей и компонентов – сердечника полюса (2), катушки обмотки возбуждения (3) и полюсного башмака (4). Между всеми элементами и якорем существует воздушная прослойка (5). Размеры диаметра изнутри станины рассчитываются так, чтобы в этом пространстве мог разместиться якорь, полюса главные и дополнительные и их обмотки.

Тяговый электродвигатель локомотива может иметь стальную литую станину с уменьшенной массой и пониженным поперечным сечением, ориентированным на оси главных полюсов. Это дает возможность равномерно распределить магнитный поток, поступающий к станине от главного полюса.

Частично станина, не выполняющая функции магнитопровода, образует коллекторное пространство с незначительной толщиной стенок, достаточной для обеспечения необходимой механической прочности. В некоторых конструкциях это место закрывается отдельными ребрами жесткости, прикрытыми тонким защитным кожухом.

Главные полюса

Тяговый электродвигатель, работающий на постоянном токе, включает в свою конструкцию обмотку возбуждения, где и появляется магнитодвижущая сила, создающая, в свою очередь, магнитное поле. В состав обмотки входят катушки, надеваемые на сердечники основных полюсов. На стороне сердечника, направленной к якорю, устанавливается полюсный наконечник, он же башмак. С его помощью осуществляется равномерное распределение магнитного потока по всей поверхности якоря. Перечисленные детали отмечены на предыдущем рисунке вместе со станиной.

На практике довольно редко используется схема, включающая в себя полюсный сердечник и полюсный башмак. Как правило, они объединяются в единое целое и образуют главный полюс. За счет этого в сердечнике полюса наступает снижение вихревых потоков, вызываемых действием пульсаций магнитной индукции в наконечниках из-за зубчатой поверхности якоря.

Для сборки полюса используются стальные лакированные листы, которые затем попадают под пресс высокого давления. Сквозь сердечник пропускаются болты или специальные заклепки, чтобы стянуть всю конструкцию. Их равномерное распределение позволяет успешно выдерживать упругость сжатых полос. Крепление полюсов к станине осуществляется с помощью болтов или шпилек.

Назначение и устройство добавочных полюсов

Каждый тяговый электродвигатель мощностью более 1 кВт оборудуется дополнительными полюсами, для того чтобы снизить количество искр, появляющихся на щетках. Их устройство очень простое, включающее в себя сердечник (1) и катушку (2), где использован медный проводник в изоляции. Его сечение рассчитывается по рабочему току двигателя, поскольку эта катушка и обмотка якоря последовательно подключаются друг к другу.

Стальной сердечник изготавливается в виде монолитной конструкции, по причине отсутствия в нем вихревых токов, так как магнитная индукция имеет очень малую величину. Местом монтажа дополнительных полюсов определен промежуток между главными полюсами, а крепление к станине выполняется специальными болтами. Величина воздушной прослойки под ними существенно превышает зазор под главными полюсами. Его регулировка выполняется при помощи специальных пластин из материалов магнитного или немагнитного типа, а окончательная величина определяется, когда тяговый двигатель постоянного тока настраивается на коммутацию при достижении минимального количества искр.

Якорь и коллектор

В состав якоря входит вал, сердечник, обмотки и коллектор. Конфигурация сердечника выполнена в форме цилиндра, а сам он изготовлен из тонких штампованных листов электротехнической стали. Для изоляции листов используется лак или бумага. В сжатом виде после сборки сердечник фиксируется нажимными шайбами. Благодаря устройству сердечника, удается компенсировать влияние вихревых токов и снизить в нем утечку электроэнергии. Охлаждение ТЭД выполняется за счет специальных каналов вентиляции, устроенных в сердечнике.

Для якорных обмоток используется медный проводник круглого или прямоугольного сечения. Он закладывается в выемки сердечника и качественно изолируется от него. Вся обмотка делится на секции, концы каждой из них соединяются с коллектором путем пайки.

В конструкцию каждого коллектора входит активная составляющая и система крепления. Изоляция медных коллекторных пластинок (7) выполняется с помощью специальных прокладок. Провода якорной обмотки припаиваются к выступу в конце элемента (5). Край пластин, расположенный снизу (6) после сборки зажимается с помощью двух нажимных колец (3). Эти кольца также изолируются, а сама изоляция утапливается на 1,5 мм внутрь скользящей поверхности коллектора.

Тяговые электродвигатель асинхронного типа

На железнодорожном транспорте асинхронный тяговый двигатель долгое время не мог использоваться из-за отсутствия в электроснабжении подвижного состава переменного трехфазного тока. Постепенно развивающееся электротехническое производство позволило создать и усовершенствовать электронику полупроводникового типа.

Таким образом, были созданы преобразователи тока и напряжения, обладающие мощностью, достаточной, чтобы обеспечить энергией асинхронный тяговый двигатель. Ведущую роль в этом деле сыграли мощные транзисторы.

Данные устройства оказались просты и надежны в эксплуатации. У них заметно снизились габаритные размеры и вес в сравнении с двигателями постоянного тока. Асинхронный тяговый двигатель не требует особого технического обслуживания, способен переходить в генераторный режим без специального переключения, а лишь под действием повышенной частоты вращения ротора. Подобная схема существенно упрощает использование системы электрического торможения.

Назначение, устройство тягового электродвигателя НБ-418К

Тяговый двигатель предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую, передаваемую с вала двигателя на колесную пару. Привод каждой колесной пары электровоза индивидуальный. Малые шестерни смонтированы на концах вала двигателя, а большие— на оси колесной пары.

Конструкция. Двигатель защищенного исполнения состоит из остова, якоря, траверсы, подшипниковых щитов и кожуха Остов двигателя стальной цилиндрической формы служит одновременно магнитопроводом (рис. 29). На нем укреплены по шесть главных и дополнительных полюсов, поворотная траверса и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя. С наружной поверхности остов имеет приливы для крепления букс моторно-осевых подшипников, подвески двигателя, коробки выводов и предохранительные. На остове имеются рым-болты для транспортировки двигателя и кантования остова при монтаже и демонтаже. Со стороны коллектора имеются два люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора, и один вентиляционный люк для входа воздуха. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противоположной коллектору, через специальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове.

Читайте также  Проверка масла в вариаторе ниссан теана

Крышка верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, нижнего — болтами М20 и специальным с цилиндрической пружиной.

Рис. 29. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового электродвигателя

1,5 — щиты подшипниковые; 2 — поворотная траверса щеткодержателей, 3 — остов, 4 — якорь, С — сердечник гл мото полюса; 7 — катушка дополнительного полюса; 8 — катушка главного полюса

На остове смонтирована коробка выводов Электрический мон* таж этой коробки выполнен проводами марки РКТМ-4000 сечением 95 мм2 с одним наконечником на два провода. Кабели укреплены на пальцах (опорных изоляторах), опрессованных пресс-массой АГ-4. Крепление пальцев к остову резьбовое на белилах цинковых густотертых МА-011 ГОСТ 482—67. Пальцы монтируют специальным ключом. Условное обозначение выводных кабелей выбито на металлической пластинке стеклопластиковой крышки. Внутри коробки выводов со стороны входа силовых кабелей условное обозначение написано красной эмалью, высота букв не менее 20 мм. После монтажа силовых кабелей коробку выводов закрывают стеклопластиковой крышкой с уплотняющими резиновыми клицами.

Сердечники главных полюсов, шихтованные из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове" каждый тремя болтами МЗО. Катушка главного полюса, имеющая 11 витков, намотана на ребро из мягкой шинной меди размером 4X65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова.

Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм, которая предохраняет изоляцию катушки от механических повреждений. Корпусная изоляция состоит из пяги слоев стеклоыикаленты толщиной 0,13 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,2 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины лепты (вполуперекрышу). Межвитковая изоляция — асбестовая бумага толщиной 0,3 мм в два слоя.

Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная последовательно с обмоткой якоря. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек по шесть витков каждая, намотанных из прямоугольной проволоки МГМ сечением 4,4X35 мм. В каждом пазу расположено по два стержня. Корпусная изоляция состоит из четырех слоев мика тенты толщиной 0,1 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных вполуперекрышу. Витковая изоляция— один слой микаленты 0,1 мм, уложенной вполуперекрышу. Крепление обмотки в пазах — клиньями из текстолита марки Б.

Сердечники дополнительных полюсов, шихтованные из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепкой и укреплены на остове каждый тремя болтами М20. Для обеспечения надежной коммутации двигателя в переходных режимах между остовом и сердечниками дополнительных полюсов предусмотрены текстолитовые прокладки толщиной 7 мм". Катушки дополнительных полюсов намотаны из медной проволоки размером 12,5X12,5 мм по восемь витков каждая. Изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главных полюсов. Схема электрических соединений полюсьых катушек электродвигателя приведена на рис. 30.

Щеточный аппарат тягового двигателя состоит из траверсы с поворотным механизмом, шести кронштейнов и шести щсткодержате-

лей Траверса стальная швеллерного сечения, разрезная, имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней поворотного механизма. В остове траверса застопорена фиксатором, установленным против верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя стопорными устройствами (рис. 31).

Электрическое соединение траверсы с обмотками электродвигателя выполнено двойным проводом РКГМ-4000 сечением 95 мм2 и гибким шунтом. Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин) закреплены болтами М16 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Изоляционные пальцы представляют собой шпильки, опрессованные пресс-массой АГ-4. Щеткодержатель имеет три цилиндрические пружины растяжения, закрепленные одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим — на оси на нажимном пальце с помощью регулирующего винта, которым одновременно регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что нажимной палец обеспечивает практически постоянное нажатие на щетку. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки давление нажимного пальца на нее автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора шунтами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены три разрезные щетки ЭГ-61.

Крепление щеткодержателя к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой. Для более надежного крепления и регулировки положения кронштейна относительно рабочей поверхности по высоте при износе коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейне предусмотрены гребенки.

Якорь двигателя состоит из коллектора, обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, стальной втулки, зад-

ней и передней нажимных шайб, вала. В сердечнике есть два ряда аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит корпусом коллектора. Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы, запрессованной на вал, что обеспечивает возможность замены якоря

Обмотка якоря состоит из 87 катушек и 58 секционных уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора. В каждой катушке имеется четыре отдельных стержня из медной прямоугольной проволоки МГМ сечением 3,53X6,9 мм, изолированных одним слоем вполуперекрышу микаленты толщиной 0,1 мм. Корпусная изоляция катушки в пазовой части — четыре слоя вполуперекрышу микаленты толщиной 0,1 мм. Покровная изоляция — один слой встык стеклоленты толщиной 0,1 мм.

Уравнители изготовлены из медной прямоугольной проволоки МГМ сечением 1,68X4,7 мм. Каждая секция уравнителя имеет три стержня, изолированных друг от друга одним слоем вполуперекрышу микаленты толщиной 0,1 мм. Покровная изоляция секции уравнителей выполнена одним слоем вполуперекрышу стеклоленты толщиной 0,1 мм. Пазовая часть обмотки якоря укреплена текстолитовыми клиньями, лобовые части — стеклобандажами.

Коллектор тягового двигателя с диаметром рабочей поверхности 520 мм набран из 348 медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. Коллекторная пластина имеет приварной петушок От нажимного конуса и корпуса коллектора пластины изолированы миканитовыми манжетами и цилиндром.

Устройство тягового двигателя электровоза

Тяговый электродвигатель ЭДП810 электровоза 2ЭС6

Электродвигатель ЭДП810 постоянного тока независимого возбуждения устанавливается на тележках электровоза 2ЭС6 и предназначен для тягового привода колесных пар.

Технические характеристики электродвигателя ЭДП810

Основные параметры для часового, продолжительного и предельного режимов работы тягового электродвигателя приведены в таблице 1.1.

Основные параметры электродвигателя ЭДП810

Мощность в тормозном режиме, не более:

Сопротивление обмоток при 20оС:

Основные параметры охлаждения электродвигателя ЭДП810

Давление воздуха на входе перед двигателем, Па

Давление в контрольной точке (в отверстии крышки нижнего коллекторного люка), Па

Конструкция электродвигателя ЭДП810

Электродвигатель представляет собой компенсированную шестиполюсную реверсивную электрическую машину постоянного тока независимого возбуждения и предназначен для привода колесных пар электровозов. Электродвигатель выполнен для опорно-осевой подвески и имеет два свободных конусных конца вала для передачи вращающего момента на ось колесной пары электровоза через зубчатую передачу с передаточным числом 3,4.

Внешние виды якоря и корпуса электродвигателя ЭДП810 показаны на рисунках 14 и 15, конструкция электродвигателя на рисунке 16.

Рисунок 14 — Якорь электродвигателя ЭДП810

Рисунок 15 — Корпус электродвигателя ЭДП810

Рисунок 16 – Конструкция электродвигателя ЭДП810

Корпус электродвигателя круглый, сварной конструкции, выполнен из низкоуглеродистой стали. С одной стороны корпуса предусмотрены посадочные поверхности под корпус моторно-осевых подшипников, с противоположной стороны — привалочная поверхность для закрепления электродвигателя на тележке электровоза. Корпус имеет две горловины для установки подшипниковых щитов, внутреннюю цилиндрическую поверхность для установки главных и добавочных полюсов, со стороны коллектора выполнены вентиляционный люк для подачи в электродвигатель охлаждающего воздуха и два смотровых люка (верхний и нижний) для обслуживания коллектора. Корпус одновременно является магнитопроводом.

Якорь электродвигателя состоит из сердечника, нажимных шайб и коллектора, напрессованных на корпус якоря, в который запрессован вал.

Читайте также  Можно ли ездить на машине после аварии

Вал выполнен из легированной стали с двумя свободными конусными концами для посадки шестерен редукторов зубчатой передачи, в торцах которых выполнены отверстия для маслосъема шестерни. В эксплуатации, благодаря наличию корпуса, при необходимости ремонта, вал может быть заменен новым.

Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали марки 2212, толщиной 0,5 мм , с электроизоляционным покрытием, имеет пазы для укладки обмотки и аксиальные вентиляционные каналы.

Обмотка якоря — двухслойная, петлевая, с уравнительными соединениями. Катушки обмотки якоря выполнены из медного обмоточного провода прямоугольного сечения марки ПНТСД, изолированного лентой типа "НОМЕКС", защищенной стеклянными нитями. Изоляция обмотки выполнена лентой "Элмикатерм-529029", представляющей собой композицию из слюдяной бумаги, электроизоляционной ткани и полиамидной пленки, пропитанных компаундом "Элпласт-180ИД". Вакуум — нагнетательная пропитка якоря в компаунде "Элпласт-180ИД" обеспечивает в композиции с корпусной изоляцией класс нагревостойкости "Н".

Коллектор набран из медных коллекторных пластин с присадкой кадмия, стянутых в комплект с помощью конуса и втулки коллекторными болтами.

Параметры щеточно-коллекторного узла

Сердечники главных полюсов — шихтованные и крепятся к корпусу с помощью проходных болтов и стержней. На сердечниках установлены катушки независимого возбуждения из прямоугольного провода. Вакуум — нагнетательная пропитка в компаунде типа "Элпласт -180ИД" обеспечивает в композиции с корпусной изоляцией на базе слюдинитовых лент класс нагревостойкости "Н".

Сердечники добавочных полюсов выполнены из полосовой стали и крепятся к остову проходными болтами. На сердечниках установлены катушки, намотанные из шинной меди на ребро. Катушки с сердечниками выполнены в виде моноблока с вакуум-нагнетательной пропиткой в компаунде типа "Элпласт-180ИД", обеспечивающей в композиции с корпусной изоляцией на базе слюдинитовых лент класс нагревостойкости Катушки компенсационной обмотки выполнены из медного провода прямоугольного сечения, изолированного пропитанной электроизоляционной лентой типа "Элмикатерм-529029", и установлены в пазы сердечников главных полюсов, класс нагревостойкости катушек "Н".

Два подшипниковых щита с роликовыми подшипниками качения типа НО-42330 запрессованы в корпус. Смазка подшипников консистентная типа "Буксол". В подшипниковом щите со стороны противоположной коллектору имеются отверстия для выхода охлаждающего воздуха из якоря.

На внутренней поверхности подшипникового щита со стороны коллектора закреплена траверса с шестью щеткодержателями, допускающая поворот на 360 градусов и обеспечивающая осмотр и обслуживание каждого щеткодержателя через нижний люк корпуса.

Сверху электродвигателя на корпусе расположены две отъемные клеммные коробки, служащие для соединения силовых проводов схемы электровоза и выводных проводов цепи якорной обмотки и цепи обмотки возбуждения электродвигателя. Схема электрических соединений обмоток представлена на рисунке 1.9.

Рисунок 17 — Схема электрических соединений обмоток электродвигателя ЭДП810

Перечень проверок технического состояния

2.1 Отсутствие трещин, расслоений, обугливания, механических повреждений и загрязнений.

2.2 Величина сопротивления изоляции должна быть:

— не менее 40 МОм в практически холодном состоянии перед монтажом нового электродвигателя на электровозе;

3.1 Отсутствие оплавлений, нарушающих свободное перемещение щеток в обоймах или способных повредить коллектор.

4.1 Зазор между щеткодержателем и коллектором должен быть 2 — 4 мм (при сжатой траверсе измерение

проводить только на нижнем щеткодержателе).

5.1 Свободное перемещение щеток в обоймах щеткодержателей

5.2 Отсутствие следов повреждений токоведущих проводов.

5.3 Отсутствие трещин и сколов кромок у контактной поверхности более 10 % от поперечного сечения.

5.4 Отсутствие односторонней выработки граней. Контактная поверхность приработки щетки к коллектору должна быть не меньше 75% от площади её сечения.

5.5 Болты крепления токоведущих проводов щеток к корпусу щеткодержателя должны быть предохранены от самоотвинчивания.

6.1 Отсутствие ослабления крепления траверсы (момент затяжки пальцев 250 ± 50 Нм (25 ± 5 кгм)).

6.2 Отсутствие загрязнений и повреждений.

7.1 Гладкая, от светло — до темно-коричневого цвета, без задиров, без следов оплавления от перебросов электрической дуги, без неустранимых протиранием подгаров, без наволакивания меди и загрязнений.

7.2 Выработка под щетками должна быть не более 0,5 мм ; глубина продорожки 0,7 — 1,3 мм .

Более подробные указания по эксплуатации электродвигателя ЭДП810У1 изложены в руководстве по эксплуатации КМБШ.652451.001РЭ.

Маневровые локомотивы

Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели очень просты по конструкции; они обладают высокой надежностью в эксплуатации, низкой стоимостью изготовления и ремонта меньшими габаритными размерами и массой по сравнению с электродвигателями постоянного тока, не требуют особого ухода, кроме наблюдения за подшипниками, изоляцией, контактными соединениями, и имеют удовлетворительные тяговые свойства. При повышении частоты вращения ротора выше синхронной (частоты вращения магнитного поля) автоматически переходят в генераторный режим без каких-либо переключений, что упрощает электрическую схему при использовании электрического торможения.

Наряду с достоинствами асинхронные электродвигатели имеют ряд недостатков, затрудняющих их использование на подвижном составе. Пусковая характеристика двигателя с короткозамкнутым ротором при постоянной частоте тока не обеспечивает высоких ускорений, так как момент при трогании относительно мал и увеличивается до максимального значения с ростом скорости. Управление частотой вращения электродвигателя затруднено. Воздушный зазор между статором и ротором очень мал. Увеличение зазора повышает массу и увеличивает размеры двигателя. Пуск электродвигателя с короткозамкнутым ротором связан с большими потерями мощности и нагреванием обмоток.

Успехи силовой полупроводниковой техники и средств автоматики позволяют создать надежные и экономичные статические преобразователи частоты с приемлемыми для тепловозов размерами и массой. Этим обусловливается практическое применение в тепловозной тяге передачи переменного тока с асинхронными коротко-замкнутыми электродвигателями, тем более что для тепловозов с

3.5. Тяговые электродвигатели переменного тока

Рис. 3.23. Тяговый асинхронный электродвигатель ЭД-900 (продольный и поперечныйразрезы):

1 — вал; 2- шайба; 3- роликовые подшипники; 4 — подшипниковые щиты; 5- втулка; 6 -сердечник ротора; 7-обмотка статора; Я—сердечник статора; 9-корпус (остов); 10 кожух защитный; 1/- короткозамкнутая обмотка ротора; 12— паз сердечника ротора; 13- паз сердечника статора; 14- прилив; 15 вентиляционный канал; 16- коробка зажимов; 17- вентиляционные отверстия в сердечнике ротора дизелями мощностью более 2940 кВт в секции при использовании тяговых электродвигателей постоянного тока придется существенно усложнять их конструкцию (применять сборные или сварные остовы, компенсационные обмотки и т. п. или увеличивать число осей). Харьковский завод «Электротяжмаш» им. Ленина, Ворошиловград-ский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции и Таллиннский электромеханический завод им. Калинина создали макетный тепловоз ТЭ120 мощностью 2940 кВт с передачей переменного тока, на котором используются асинхронные короткозамкнутые тяговые электродвигатели ЭД-900 (рис. 3.2.3) с опорно-рамной подвеской (см. табл. 3.4).

В тяговых машинах переменного тока магнитопровод, выполняемый из листов электротехнической стали, не может служить одновременно остовом машины (недостаточная устойчивость его формы), поэтому он закреплен в корпусе статора. Толщина стенок корпуса (остова) определяется из условий прочности и сопряжения с другими частями машины: подшипниковыми щитами, деталями воздуховода и др.

Основные части двигателя: статор, ротор и торцовые щиты с подшипниками. Статор включает корпус 9, сердечник 8, обмотку 7 и нажимные шайбы. Литой круглый корпус имеет внутренние осевые ребра жесткости, образующие каналы для прохода охлаждающего статор воздуха. Для входа и выхода воздуха остов имеет два люка. Выходной люк снабжен защитным кожухом, предохраняющим от попадания внутрь двигателя воды (при мойке тележек).

Пакет статора набирают из листов электротехнической стали на специальные призмы и закрепляют нажимными шайбами. Обмотку статора (двухслойную петлевую) укладывают в пазы сердечника статора и закрепляют в них изоляционными клиньями. Лобовые части катушки обмотки статора закрепляют конусными кольцами. Обмотанный статор обтачивают по призмам и запрессовывают в корпус. Изоляция от корпуса обмотки статора выполнена из полиамидной пленки. Ротор включает вал 1, втулку (остов) 5, сердечник 6" и обмотку 1/.

На вал напрессована втулка в виде трубы, а на нее— сердечник ротора, набранный из листов электротехнической стали. Коротко замкнутая обмотка выполнена в виде «беличьей клетки» путем заливки пазов и торцов сердечника алюминиевым сплавом. Воздушный зазор между статором и ротором I,Г> мм Конструкция подшипниковых узлов подобна подшипниковым узлам тяговых электродвигателей постоянного тока.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: