Тартқыш электр машиналары

Тартқыш жылжымалы құрамда жұмыс істеуге арналған электр машиналары тартқыш электр машиналары деп аталады. Оларға тартқыш электр қозғалтқыштары (ТЭД), тарту генераторлары (ТГ), тоқ кенеуін реттеуге арналған көмекші материалдар жжатады.

Электр қозғалтқыштарының жұмыс істеу принципі электр энергияын (тарту генераторынан келіп түсетін) механикалық ТЭД білігін айналдыру энергиясына өзгертуге негізделген. ТЭД дөңгелектер жұбының тарту редукторы арқылы жетегіне және қозғалысыты қамтамасыз ету үшін арналған. Тепловоздардың көптеген ТЭД принципиалдық конструкциясы бірдей. Олардың айырмашылықтары – арбада, мотор- осьтік мойынтіректі майлау жүйелерінде.

Колея ені, дөңгелектер жұбының көлемі және тарт білігінің көлемі ТЭД өлшемдік көлемдерін шектейді. Олар асын салмақ түсіру, жоғары және тұрақсыз кернеулер, динамикалық күштер, шаң мен ылғалдың көп болу жағдайында және ішкі температураның күрт өзгеруі кезінде жұмыс істейді. Бұл машиналар тоқтың жоғары шамасында жұмыс істейді және шегіне жетіп орындаумашиналары болып табылады. Барлық тартқыш электр қозғалтқыштары жүйелі қоздырылады және олардың осьтік типтегі мәжбүрлі желдеткіші бар. Тепловоздарда екі желдеткіші болады, олардың әрқайсысы олдыңғы және артқы арбалардың үш элекр қозғалтқышына қыхмет көрсетеді.

Электр қозғалтқышы төмендегі құрау бөліктерінен тұрады (2.55 сурет): жәкір1, магнит жүйесі (огың корпусында 13 щеткалары бар щетка ұстағыштар бекітілген), жәкірдің мойынтіректері, алынып салынатын қақпақтары мен қалқандары, т.б. бар мойынтірек қалқандар.

ТЭД остовының төзімділігі, магнит өткізгіштігі жоғары, ал ішкі кеңістікті жақсы пайдалану үшін сегіз қырлы болып жасалған. Остов, болат машиналарын біріктіре отырып, көтерме конструкция болып табылады. Оның мотор-осьтік мойынтіректеріне арналған арнайы приливтері болады, олар арқылы қозғалтқыш дөңгелектер жұбының осімен жалғанады, алынып–салынатын кронштейн арба рамасына іліну үшін, сақтандырғыш кронштейн негізгі кронштейн бұзылған жағдайда қозғалтқышқа тіреу болу үшін арналған.

Тартқыш электр қозғалтқышын төрт полюсті машина түрінде жасайды, ондағы негізгі полюстер 15 вертикалды және горизонтальды осьтер бойынша орналасқан, ал қосымша полюстер 11 осьтер бойынша, горизонтальға 45⁰ бұрышымен еңкейген. Негізгі полюстер жұмыс магнит ағынымен қыздыру үшін арналған.

Олардың өзекшелері штампталған болат табақтарынан алынған, ал катушкалары жылуға төзімді оқшаулағышы бар шиналық мыста оралған.

Жәкір реакциясын компенсациялау үшін негізгі полюстер арасындағы коммутация зонасында қосымша полюстер орналасқан. Олардың болат өзекшелері және шиналық мыстан жасалған катушкалар бар. Негізгі және қосымша полюстердің катушкалары олардың өзекшелерімен остовқа бекітілген.

Барлық орамдыр бір-бірімен жүйелі жалғанған және жәкір тізбегіне жүйелі қосылған.

Жәкір 1 екі роликтік иойынтірекке 2 және 21 тіреледі, олар болат мойынтіректі қалқандарға орнатылған 3 және 19. Жәкір білігі сапасы жоғары легірленген болаттан жасалған. Жәкір өзекшесі 14 электротехникалық болаттың штампталған табақтарынан пресстелген және лакпен сырланған. Ол басу шайбаларының орамұстағыштар ролін ойнайды. Жәкір өзекшесінің пазаларында жәкір орамы 10 орналасқан. Коллектор 4 кадмий мысынан жасалған пластинкалардан құралған.

2.55 сурет. ЭД118 типті тартқыш электр қозғалтқышы: а – бойлық кесігі; в – көлденең кесігі;

Щеткалық аппарат траверсадан, алты щетка ұстағыштан түрады. Щетка ұстағыш латунды, щеткаларды бағыттауға арналған ұялары бар корпустан және пружиналар бар басу саусақтарынан тұрады.

Біліктің шығып тұратын ұшына тартқыш берілісінің шестернялық дөңгелегі қондырылған.

ТЭД негізгі қасиеттерін электромеханикалық сипаттамалармен сипаттауға болады: және электртартқыш сипаттамаларымен сипаттауға болады.

Электртартқыш және электромеханикалық сипаттамалар тәуелділіктермен байланысқан.

мұндағы:

тісті берілістің пайдалы әсер коэффициенті;

қозғалтқыш білігіндегі ПӘК;

тарту берілісінің беру қатынасы;

айналдыру кезеңі;

айналу жиілігі;

кернеуі, қозғалтқышңа қосылып берілген, оның орамдарының кедергілеріндегі кернеудің түсуімен компенсацияланады және ПӘК:

мұндағы:

негізгі полюстің жұмыс магнит ағыны, Вб

қозғалтқыш тұрақтысы;

Осы теңдеуден келесіні болады:

Дизель білігінің айналу кезеңін электр энергиясына өзгерту үшін тепловозда генератор қарастырылған. Бұрын шығарылған тепловоздарда (ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ2, ТЭ1) тарту генератоларының станиналары дизель картерімен қатты байланысқан, ал генераторлар жәкірінің біліктері – дизельдің иінді білігімен.

Тұрақты тоқтың тарту генераторлары аккумулятор батареясынан қорек алатын электр қозғалтқышының режимінде жұмыс істей отырып, дизельді іске қосу үшін де пайдаланылады.

Тепловоздарда өзін-өзі желдететін генераторларды қолданады, мәжбүрлі желедетумен. Бірінші жағдайда желдеткішті білікке не генератор жәкірінің корпусына бекітеді, ал екінші жағдайда желдеткіш жетегі дизельдің иінді білігінен не электроқозғалтқышынан жүзеге асырылады.

ТЭ3, ТЭ10, ТЭП60 тепловоздарында генератор станинасы дизель асты рамаға тіредледі, ал генератор жәкірінің корпусы не білігі жартылай қатты муфта арқылы дизельдің иінді білігімен жалғасқан.

Тарту генераторының конструкциясын ГП-311Б типті генераторының үлгісінде қарастырамыз, ол ТЭ10 сериялы тепловозына орнатылған (2.56 сурет). Генератордың негізгі бөліктері – станина және жәкір. Станинада негізгі және қосымша полюстер орналасқан. Жәкірге білік, жәкір шанағы, өзекше 20, орам 16,коллектор және бекіту бөлшектері кіреді. Генератордың коллектор жақтан бір мойынтіректі қалқаны бар, оған роликтік мойынтірек 4 қосылған және щетка ұстағыштар орнатылған. Жәкірдің қабырғалы шанағы барабаннан 21 құралған, оған екі жақтан құйылған фланцтар пісіріліп жалғанған. Жәкір өзекшесі 20 бөлек штампталған сегменттерден құралған және бойлық шпилькаларға арналған. Құралған және престелген өзекше корпуста екі болат орам ұстағыштарымен ұсталады. Жәкір орамы екі жүрісті, ілгеті.

2.56 сурет. ГС501А типті тартқыш синхрондық генератор.

ДГУ жұмысын автоматтық реттеу.

Тарту генераторының қуатты төмендегі қатынаспен анықталады:

мұндағы:

қосымша қажеттілікке қуаттың жұмсалуын есептейтін коэффициент;

дизельдің тиімді қуаты, кВт;

генератордың ПӘК;

тарту генераторының кернеуі, В;

тарту генераторының тоғы, А

Берілген жұмыс режиміндегі дизель қуатын толық пайдалану үшін, генератор қуатының толық тұрақты болуы тиіс. Тарту генераторының тоғы ТЭД жұмыс режимімен тарту учаскесіндегі қозғалысқа кедергісіне байланысты анықталады. Сондықтан ТГ ретттеу кері прапорционалды тоққа кернеуді өзгертуге негізделген, яғни, генератордың сыртқы сипаттамасының гиперболалық тәуелділігі болуы тиіс.

Барлық тепловоздардағы дизель қуаты дизель білігінің айналу жиілігін сатылы өзгерту арқылы реттейді - әдетте машинист контролерінің 8-16 позициясы болады, оның әрқайсысы генератор - дизельдің білігінің айналу жиілігі сәйкес келеді.

Генератор электроқозғалтқыш күштері айналу жиілігіне және ағынға пропорционалды, яғни .

Айналудың тұрақты жиілігінде ТГ кернеуін тек ағынды өзгерту арқылы реттеуге болады.

Сондықтан тепловоздардың ТГ қоздырылуы тәуелсіз, ал қыздыру орамы қоректі арнайы автоматтық жүйелерден алады.

Тепловоздарда ТГ гиперболалық сыртқы сипаттамасын құру үшін қоздыруды автоматтық реттеу қолданылады, ол электр машиналарын, магнит күшейткіштерін, жартылай өткізгіш элементтерді пайдаланады.

ТЭД жұмысын автоматтық реттеу.

ТЭД жұмысын автоматтық реттеудің ерекшелігі – ТГ гиперболалық сыртқы сипаттамасының болуы, жылдамдық ұлғайған сайын тарту күшімен ТЭД тоғы азайяды.

Бұл генератор тоғын гипербола деңгейінде минималды шамағадейін азайтады және кернеуді максймалды шамаға дейін ұлғайтады. Жылдамдықты одан әрі ұлғайту ТГ тоғының азайуына ықпал жасайды,дизел қуаты толық пайдаланыла алмайды.

2.57 суреті ТЭД жалғау схемасы: а- жүйелі, б- жүйелі паралелді; в-параллелді.

Дизел қуатын жоғалтпау үшін, электроқозғалтқыштарын жалғау схемасын өзгертеді (2.57 сурет) не оларды қоздыру коэффициентін өзгертеді магнит ағынын элсіретеді, резисторларды қоздыру орамдарына параллелді қоса отырып)

Электр аппаратурасы. Тежегішті басқару электр тізбектерінде ауыстырып қосумен жүзеге асырылады: Күш тізбектерінде және тарту қозғалтқыштарында, оларды қоздыру тізбектерінде, қосымша механизмдер тізбектерінде және басқару жүйелерінде, реттеу және қорғау жүйелерінде. Бүл ауыстып қосулар арнаы құрылғылар-электрлік аппараттармен орындалады.

Қызметі және орындалатын функциялары бойынша тепловоздардын электр аппараттары бөлінеді:

-коммутациялық аппаратта, олардың, олардың негізгі қызметі – электр тізбектерін тұйықтау не ашу немесе оларды белгілібір жүйелікпен қайта қосу,контактрлар,рубильниктер,топтық қайта қосқыштар, т.б.

- берілген жұмыс режимін автоматтық ұстауға арналған реттегіштер (мысалы, көмекші генератор кернеуін реттеуші, ауақысымның релесі т.б.)

өлшемдер мен жұмыс режимдерін шегіне жеткен шамаға жауап беретін бақылау және қорғау аппараттары (жерге тұйықтау немесе максималды тоқ релелері, сақтандырғыштар):

- кернеу мен тоқты шектеу не реттеуге,реостаттық тежеу кезінде электр энергиясын жұтуға арналған резисторлар:

- көмекші аппараттар (қысқыштар, жалғаулар,арматура т.б.)

Локомотивтердегі аппараттар қиын жағдайда жұмыс істейді, сондықтан сенімділіктің, қарапайымдылықтың, өзара ауысудың талаптарынан бөлек оларға ерекше талаптар қойылады:

- жиіліктің кең диапазонындағы дірілдеуге шыдау. Қосымша механикалық салмақ түсіруден басқа (дірілдеу) секілді аппараттың өзінен-өзі қосылып кетуін шақыруы мүмкін және оны реттейді, бекітпені босатады. Аппарат конструкциясында мұндай кемшіліктер болмауы тиіс;

- 50⁰ –тан +70⁰-қа дейін температурада жұмыс істеу, жанама ылғалдығы 95% -дан аспауы тиіс (25⁰С температурада). Сондықтан аппарат бөлшектерінің сенімді коррозияға қарсы қабаттары болуы тиіс, ал қолданылатын майлар аппараттардың жұмысқа қабілеттігін қамтамасыз етуі тиіс;

- қоршаған ауаның шаңмен,ылғалмен, май буларымен және отынмен ластануы кезінде сенімді жұмыс істеу. Бұл қоспалар аппараттарға қонып, олардың оқшаулануын бұзады, қозғалудағы және еңбек етудегі бөлшектердің тез тозуына ықпал етеді, түйіспе беттерін ластайды.

Аппарат конструкциясына шегіне жеткен локомотивтің өлшемдік көлемдері әсер етеді.

Электр аппараттарының негізгі бөлігі арнайы шкафтар – жоғарғы вольтты камераларда және локомотивті басқару пультінде орнатылған.

149) Басқару пульты кабинада машиниске жол белгілерін, ахуалын және тексеру құралдарын бақылап отыруды қамтамасыз ететіндей болып орналасқан. Басқару органдары машинистің тепловозды креслодан тумай-ақ басқара алатындай орналасқан.

Дизельді не көмекші механизмдерді басқаруға арналған кейбір аппараттарды қажет орындарға орналастырады. Мысалы тропневматикалық бұрандаларды мұздатқыш жалюзиін басқару үшін мұздатқыш камерасының қабырғасына орнатады, индукциялық бергішті – дизельдің иінді білігінің айналу жиілігін реттеушіге орнатады. Жарық беру арматурасын кузов ішіндегі барлық механизмдердің біркелкі жарықтануын қамтамасыз ететіндей етіп орналастырады.

Кузов ішінде өтетін барлық сымдар арнайы жабық қораптарға төселген, олар механикалық зақымдану мен отын, май түсуін болдырмайды. Локомотив рамасында өтетін сымдар мен кабельдерін, мысалы, тартқыш электрқозғалтқыштарына арнайы құбырлар - кондукттермен өткізеді.