Компенсационная обмотка

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для устранения вредных последствий реакции якоря и улучшения коммутации.

УСТРОЙСТВО: состоит из 6-и катушек шинной меди прямоугольного сечения, каждая катушка имеет 6-ь витков, которые объединяются в 3-и пары. Изоляция обмотки: межвитковая, корпусная и покровная. Катушки изогнуты по радиусу остова и укладываются: 3-и активные стороны обмотки в наклонные пазы одного сердечника, а вторая половина обмотки, в пазы рядом расположенного сердечника другого главного полюса. Наклонные пазы рядом расположенных сердечников – параллельны, а значит, упрощается установка и снятие катушки.

Активные стороны обмотки в пазах сердечников крепятся текстолитовыми клиньями. При такой установке катушек компенсационной обмотки, ток в активных сторонах обмотки, которые расположены в пазах одного сердечника, имеет одно направление.

Якорь

УСТРОЙСТВО: состоит из вала якоря, сердечника, коллектора, обмотки якоря и уравнительных соединений.

Вал якоря по своей длине выполнен круглым, разных диаметров. На концах вала обточены конусные части с пазом для шпонки и кольцевой проточкой. В торцах вала изготовлены торцевые отверстия под спец. болты, которые соединяются с радиальным каналом с канавкой для подачи смазки под давлением при снятии шестерни. Шпонка применяется для установки временной шестерни, при испытании ТЭД. На вал якоря устанавливаются от середины к краям:

1. Втулка якоря – литая, имеет 2-а цилиндра – наружный 6 и внутренний 7, соединенные ребрами 8. На наружном цилиндре находится бурт и паз для шпонки 2 сердечника. На удлиненной части внутреннего цилиндра нарезана резьба М175 для корончатой гайки 15, которая удерживает переднюю нажимную шайбу 1, или корпус коллектора.
2. Кольца 10 и 14 напрессовываются по обе стороны от втулки и образуют лабиринтные уплотнения совместно с подшипниковыми щитами.
3. Внутренние кольца или обойма якорных подшипников 11 и 13.
4. Упорные кольца для якорных подшипников 12.

Сердечник якоря. На втулку якоря 6 напрессовывается литая задняя нажимная шайба 9, состоящая из двух колец, между которыми сделаны ребра жесткости. В паз втулки якоря устанавливается шпонка 2, а затем набирается сердечник 4 из отдельных листов. На внутренней окружности листа имеется вырез для шпонки, на внешней окружности 87 вырезов под обмотку якоря 5, а в средней части расположено в шахматном порядке 2-а ряда круглых отверстий 3 для вентиляции сердечника. Со стороны коллектора сердечник фиксируется передней нажимной шайбой 1, которая одновременно является корпусом коллектора, она удерживается от сползания корончатой гайкой 15, которая наворачивается на внутренний цилиндр втулки якоря.

Коллектор

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для изменения направления тока в секциях обмотки якоря, при переходе из одной параллельной ветви в другую, чтобы сохранить направление выталкивающей силы и вращение якоря.

УСТРОЙСТВО: коллектор набирается из 348-и медных пластин 4, которые имеют два выреза по форме ласточкиного хвоста 5 и 8, есть рабочая поверхность по которой скользят щетки, а также выступающая часть, или «Петушок» с вырезом для установки концов секций обмотки якоря. В средней части коллекторных пластин имеется отверстия для снижения веса коллектора и центробежной силы, которая образуется при вращении якоря. Коллекторные пластины разделяются миконитовыми прокладками и зажимаются между передней нажимной шайбой 7 и нажимным конусом 1 с установкой миконитовых манжет 5 и 8 и миконитового цилиндра 6. Нажимной конус 1 притягивается к корпусу коллекторными болтами с квадратными головками 2. Выступающая часть наружной манжеты притягивается к нажимному конусу стеклобандажом и покрывается лаком.

Обмотка якоря

Обмотка якоря простая, петлевая, состоит из 348-и одновитковых секций шинной меди прямоугольного сечения – 3,5 Х 7 мм, которые объединяются в 87 катушек из 4-х секций 1.

Активные проводники секций катушки в лобовой части разворачиваются на 180˚ и стороны секций в активных сторонах катушеек меняются местами по высоте для выравнивания ЭДС, так как основной магнитный поток по высоте не однороден.

Изоляция обмотки – межвитковая, корпусная и покровная. Активные стороны катушек укладываются в пазы сердечника якоря с шагом 1:15 и в каждом пазу находятся две активные стороны разных катушек. Концы каждой секции разворачиваются на 90˚, расплющиваются до толщины 1,8 мм и вставляются в петушки коллекторных пластин 3 с шагом 1:2, затем припаиваются. Таким образом, все 348 секций соединяются последовательно коллекторными пластинами и образуют обмотку якоря.

Активные стороны катушек обмотки якоря крепятся в пазах сердечника текстолитовым клиньями, а лобовые части с обеих сторон притягиваются к нажимным шайбам стеклобандажом и покрываются лаком.

Обмотка якоря – петлевая, делится щетками на 6-ь параллельных ветвей. ПротивоЭДС, которые индуктируются в параллельных ветвях, не равны между собой, а значит и разные падения напряжения в ветвях. За счет разности падений напряжения в параллельных ветвях, между ними проходят уравнительные токи, которые перегружают щетки, увеличивая вероятность искрения при коммутации. Для того, чтобы разгрузить щетки, равнопотенциальные точки соединяют уравнительными соединениями 2. Когда возникает разность потенциалов между секциями, которые соединены уравнительными соединениями, уравнительный ток проходит не по щеткам, а по соединениям. Обмотка якоря имеет 174 уравнительных соединений или проводника, которые выполнены из медных шин, изолированных асбестовой бумагой, объединенных в 58 катушек, по 3 проводника в каждой. Концы уравнительных соединений припаиваются к петушкам коллекторных пластин ниже секций обмотки якоря с шагом 1:117. Катушки уравнительных соединений уложены под лобовыми частями обмотки якоря со стороны коллектора. Обмотку якоря, дополнительные полюса и компенсационную обмотку соединяют последовательно друг с другом, чтобы при увеличении тока якоря одновременно увеличивалась бы и компенсация реакции якоря.

Щеточный аппарат

Состоит из разрезной траверсы 1 с разжимным устройством 5 и 12-и изоляционных пальцев 2, шести кронштейнов 4 и шести щеткодержателей 5 в которых установлены угольные разрезные щетки.

Траверса – круглая, разрезная, швеллерного сечения, на внешней окружности имеет прямые зубья для поворота. В траверсе 6 пар симметрично расположенных отверстий. На линии разреза установлено стягивающее устройство с 2-я болтами с круглыми головками 5, в которых поперечные резьбовые отверстия: на одном - левая, на другом – правая резьба. В отверстия болтов вворачивается шпилька, на средней части которой сделан шестигранник под ключ и шестерня для фиксатора. При вращении шпильки концы траверсы разжимаются или сжимаются. Перед поворотом траверсы, ее концы стягиваются, уменьшается наружный диаметр и траверса свободно поворачивается шестерней в проточке подшипникового щита. Траверса имеет 2 стопорных устройства и фиксирующее – планка с резьбой, которая устанавливается на болте с квадратной головкой между плоскими направляющими остова. Поворачивая головку болта фиксатор передвигается по направляющей, прижимает траверсу к щиту, или освобождает. Напротив верхнего люка установлен фиксатор 1, который имеет зуб, входящий в вырез планки. Планка с одной стороны имеет рифленую поверхность и 2-а выреза. Когда щетки устанавливаются на геометрическую нейтраль, планку Передвигают и устанавливают таким образом, чтобы зуб фиксатора входил в вырез планки, а затем крепят планку на траверсе 2-я болтами и шплинтуют. После очередного поворота траверсы, достаточно совместить Зуб фиксатора 1 с вырезом планки 2 и щит будет установлен на геометрической нейтрали.

Изолированные пальцы состоят из стального стержня, на одном конце которого резьба 1 и проточка 2 для установки в остове траверсы, а второй конец заливается изоляционной пластмассой 3. Палец устанавливают в отверстие траверсы, с обратной стороны на стержень одевается пружинная шайба и наворачивается гайка, на которой имеются вырезы под специальный ключ.

Кронштейн щеткодержателя изготовлен разъемным, состоит из кронштейна 1 и накладки 2 в которых выполнены полукруглые проточки. Проточки охватывают изолированные пальцы и стягиваются болтом 3. Кронштейн может передвигаться по изолированным пальцам для регулирования расстояния от щеткодержателя до петушков коллекторных пластин. На кронштейне имеется прилив с насечками 4 в который вворачивается шпилька 5 для крепления щеткодержателя. На кронштейне также имеются резьбовые отверстия М8 для болтов, которыми крепят соединительные шины и наконечники кабелей.

Щеткодержатель 1 изготовлен латунным и литым, имеет 3-и окна для установки разрезных щеток 6. На корпусе щеткодержателя имеется прилив 9 с овальным отверстием 8 и насечками для крепления на кронштей не. К корпусу шарнирно крепятся три нажимных пальца 4, которые выполнены из плоских пружин с резиновыми наконечниками 3 для упора на щетку и цилиндрическими пружинами 5 с регулировочным винтом для регулирования величины нажатия щетки на коллектор (1,5÷0,1 кг). В кронштейне есть три резьбовых отверстия М6 для винтов 7 крепления наконечников шунтов щетки.

Щетки – разрезные 6, размер 2 Х 12,5 Х 32 Х 57. В каждую половинку щетки армированы концы двух медных шунтов, которые соединяются общим наконечником и крепятся к щеткодержателю.

После установки щеточного аппарата и сборки ТЭД, должно быть расстояние:

Ø От щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора 3±1,5 мм.

Ø От щеткодержателя до петушков коллекторных пластин 6 мм.

Вентиляция ТЭД

Воздух, нагнетаемый от воздуховода, через отверстие со стороны коллектора, обдувает и охлаждает коллектор и далее следует по каналам:

ü Через зазоры между главными и дополнительными полюсами.

ü Через зазоры между сердечником якоря и сердечником главных и дополнительных полюсов.

ü Через каналы в сердечнике якоря и во втулке якоря.

Воздух поступает к подшипниковому щиту со стороны противоположной коллектору и выбрасывается через отверстие остова и подшипникового щита, через кожух под кузов электровоза.

Режимы работы ТЭД

Выделяют два режима работы тягового двигателя: часовой и длительный. При этом на ТЭД с исправно работающей вентиляцией подают номинальное или расчетное напряжение. Затем дают определенную нагрузку, или устанавливают ток якоря определенной величины.

Часовой режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течении 1 часа не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.

Длительный режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течении длительного времени не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.

На электровозах с номера 2441 установлены ТЭД НБ-514, которые на электровозах до номера 2441 взаимозаменяемы с ТЭД НБ-418. ТЭД НБ-514 имеют следующие изменения в конструкции:

1. Катушка главного полюса имеет 9 витков из шинной меди 5 Х 40 мм.
2. Катушка дополнительного полюса имеет 5 двойных витков из медной шины 2,44 Х 35 мм.
3. Катушка компенсационной обмотки имеет 7 витков из меди сечением 3,5 Х 35 мм.
4. В сердечнике главного полюса – 8 пазов.
5. Расход воздуха – 85 м³/мин.

Технические данные ТЭД

Контрольные вопросы по теме: «Тяговый двигатель НБ-418К»

1. Сколько главных и дополнительных полюсов имеет НБ-418К?
2. Какие отверстия имеет подшипниковый щит?
3. Как осуществляется смазка подшипников в щите ТЭД?
4. Каким образом соединяются в схему главные полюса ТЭД?
5. Как укладывается катушка компенсационной обмотки?
6. Каким образом соединяются в схему дополнительные полюса и компенсационная обмотка?
7. Из каких элементов состоит сердечник якоря?
8. Как укладывается в пазы сердечника якоря его обмотка?
9. Для чего необходимы уравнительные соединения?
10. Как устанавливают щеткодержатель относительно коллектора?

Трехфазные асинхронные двигатели.

НАЗНАЧЕНИЕ: служат в качестве привода для компрессора, вентилятора, насоса.

УСТРОЙСТВО: применяются двигатели АЭ-92-4 (асинхронный, электровозный, 92 – условные габаритные размеры статора и ротора, 4-х полюсный – внутри статора образуется два вращающихся магнитных поля). Состоит из неподвижной части – статора и подвижной части – ротора.

Статор 1 изготовлен из сварного каркаса в виде ребер, снаружи покрыт железом 18, снизу имеет лапы для установки. С торцов статор закрыт сварными подшипниковыми щитами 12, которые имеют вентиляционные отверстия. В среднюю часть установлена втулка или капсуль для установки якорных подшипников,

которые закрываются крышками 5. Внутри каркаса статора находится шихтованный сердечник 2 с пазами.

В пазы укладываются активные стороны секции 3-х фазной обмотки статора 3. Обмотка статора состоит из отдельных катушек, число которых кратно трем, то есть 3, 6, или 9. Катушки образуют три фазы, выводы катушек 15 крепятся на изоляционной клеммной пластине и соединяются по схеме «Звезда» в коробке выводов 16.

Ротор состоит из вала 9, который вращается в подшипниках 6 и 11 в щитах 12. На среднюю часть вала напрессован сердечник 4 с пазами 14 в которые заливается короткозамкнутая обмотка из силумина в виде отдельных стержней, концы которых замкнуты кольцами. Также на валу ротора установлено вентиляторное колесо 13 для самовентиляции. В крышках роторных подшипников имеются отверстия с трубками 17 для добавления смазки. Уплотнительные лабиринтные кольца 7, 9 и 10 изолируют камеры подшипников. Используется смазка ЖРО или «Буксол».

РАБОТА: при подаче трехфазного переменного напряжения на обмотку статора, в статоре образуется вращающееся магнитное поле и каждые 3 катушки обмотки статора образуют одну пару полюсов (1р) – северный и южный, шесть катушек образуют 2 пары полюсов (2р), 9 катушек – 3 пары (3р). Частота вращения магнитного поля статора прямо пропорциональна частоте переменного тока (промышленная f = 50 Гц) и обратно пропорциональна числу пар полюсов.

N = 60 х f / р (об/мин)

60 – это коэффициент для перевода секунд в минуты.

Так как f – число постоянное, то:

Ø При одной паре полюсов, 1р, n = 3000 об/мин.

Ø При 2р n = 1500 об/мин.

Ø При 3р n = 1000 об/мин.

Вращающееся магнитное поле статора пересекает активные стороны проводников обмотки ротора, в которых индуктируется ЭДС, под действием этой ЭДС по замкнутым виткам обмотки ротора проходит ток, а на проводники с током, находящиеся в магнитном поле статора действует выталкивающая сила и на валу ротора образуется вращающий момент Мвр. Частота вращения ротора n меньше частоты вращения магнитного поля статора n1. Отставание необходимо для того, чтобы проводники обмотки ротора постоянно находились в изменяющимся магнитном поле статора. Это явление называется коэффициентом скольжения, он индивидуален для каждой машины и находится в пределах S = 4 ÷ 20 %. В момент пуска, когда ротор неподвижен, по обмоткам статора проходит пусковой ток в 5з превышающий номинальное значение. Частота вращения ротора является величиной постоянной и не зависит от питающего напряжения, но при значительном уменьшении напряжения на обмотке статора резко уменьшается вращающий момент, может уменьшиться частота вращения ротора и ток в обмотке статора. При этом ротор может остановиться и наступает момент «опрокидывания». Для предотвращения этого устанавливают двигатели с двукратным запасом мощности.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ:

Uном = 380 В,

Iном = 90 А,

n = 1425 об/мин,

S = 5%,

Р = 40 кВт.

Фазорасщепитель НБ-455А

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для преобразования однофазного напряжения в трехфазное, необходимое для работы 3-х фазных асинхронных двигателей. Он работает одновременно как однофазный асинхронный двигатель и как трехфазный генератор переменного тока.

УСТРОЙСТВО: по конструкции подобен з-х фазному асинхронному двигателю. В корпусе 4 с окнами для вентиляции размещен статор 6 с сердечником. Корпус 4 закрыт подшипниковыми щитами 3 и 8 в которых установлены шарикоподшипники 2 снаружи закрытые крышками 1 и 9. Ротор имеет сердечник 7 с короткозамкнутой обмоткой и вентиляционными лопостями. На статоре 6 имеет 3-и обмотки 5: две двигательные с числом витков 44 и 28 и одну генераторную обмотку с числом витков 54. Обмотки соединены в несимметричную «Звезду». Двигательные обмотки соединены последовательно, а генераторная обмотка с выводом С4 соединяется с дополнительным выводом М2 одной из двигательных обмоток. Плоскости катушек двигательных и генераторной обмоток располагаются под углом 120˚ в пазах сердечника ротора. Выводы двигательных фаз С1, С2 и генераторной С3, выведены на клеммную панель.

РАБОТА: При подаче однофазного напряжения на двигательные обмотки фазорасщепителя (ФР), по обмоткам проходит синусоидальный переменный ток и образуется пульсирующий магнитный поток Ф, который не в состоянии раскрутить ротор. Но если ротор принудительно раскрутить, то он будет продолжать вращаться под действием однофазного напряжения. Для запуска ФР пусковым контактом 119, через последовательно соединенный пусковой резистор R6 и генераторную обмотку С3 - С4 подключают параллельно к части двигательных обмоток. При включении контактора 125 переменное напряжение от обмотки собственных нужд (ОСН) подается на двигательные и генераторную обмотки. За счет резистора R6 между токами обмоток образуется сдвиг по фазе на 45 электрических градусов и на валу ротора образуется вращающий момент и ротор раскручивается.

Когда частота вращения ротора достигнет 1400 об/мин, пусковой контактор 119 выключится и ФР продолжит работать как однофазный асинхронный двигатель с предварительно раскрученным ротором. Один вращающийся магнитный поток двигательных обмоток направлен навстречу вращению ротора и называется обратным, он уничтожается магнитным потоком ротора, другой магнитный поток двигательных обмоток совпадает с направлением вращения ротора и называется прямым, он индуктирует в обмотке ротора ЭДС, которая Мвр и вращает ротор.

Магнитный поток ротора пересекает витки генераторной обмотки и в ней индуктируется генераторная ЭДС, которая сдвинута по фазе от ЭДС двигательных обмоток на 120˚, так как под таким углом расположены катушки в статоре ФР.

Напряжение между выводами двигательных и генераторной обмоток, то есть Uc1-c3 = Uc2-c3 = 380 В – это достигается подбором витков двигательных и генераторной обмоток.

Мощность ФР подобрана таким образом, чтобы обеспечивать 1/3 потребляемой мощности всех асинхронных двигателей одной или двух секций при аварийной схеме и составляет 210 кВА.

Вспомогательные машины постоянного тока

1. Двигатель ДМК-1/50 – служит для вращения валов ЭКГ при наборе и сбросе позиций. Р = 0,5 кВт, Uном = 50 В, n = 1400 об/мин, реверсируемый, параллельного возбуждения. Подобно всем двигателям постоянного тока имеет два главных полюса, катушки которых соединены последовательно и образуют обмотку возбуждения с выводами на панели Ш1 и Ш2. Обмотка якоря волновая, коллектор литой, коллекторные пластины заливаются в изоляционный корпус на валу якоря. Щеточный аппарат состоит из полу поворотной круглой траверсы на которой крепятся два изоляционных кронштейна с щеткодержателями в которые устанавливаются угольные щетки. Щетки соединяются с выводными клеммами Я1 и Д2.

2. Двигатель П-11М – служит для привода вспомогательного компрессора. Р = 0,5 кВт, Uном = 50 В, n = 2800 об/мин, не реверсируемый, параллельного возбуждения. Подобен двигателю ДМК-1/150, имеет два главных полюса и один дополнительный, соединенный последовательно с обмоткой якоря.

Контрольные вопросы по теме: «Асинхронные двигатели», «Фазорасщепитель», «Вспомагательные машины постоянного тока»

1. Как устроен статор асинхронного двигателя, что означает АЭ-92-4?
2. Как устроен ротор асинхронного двигателя?
3. За счет чего ротор асинхронного двигателя можно раскрутить?
4. Что означает термин «Опрокидывание»?
5. Как можно изменять частоту вращения ротора любого асинхронного двигателя?
6. Что такое «Пара полюсов», применительно к асинхронному двигателю?
7. Чем принципиально отличается фазорасщепитель от асинхронного двигателя?
8. Каким способом запускаю фазорасщепитель?
9. Благодаря чему в фазорасщепителе из однофазного напряжения получается трехфазное?

Чем отличается двигатель вспомогательного компрессора от сервомотора?

Тяговый трансформатор,

Реакторы и дроссели

Общие сведения о трансформаторах

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для преобразования переменного напряжения или тока одной величины в другую.

УСТРОЙСТВО: состоит из шихтованного сердечника, на котором размещаются обмотки:

• на 1-ю обмотку с числом витков W1 подается переменное напряжение U1 – ее называют первичной.
• со 2-й обмотки с числом витков W2 снимается переменное напряжение U2– ее называют вторичной.

РАБОТА: при подаче переменного напряжения ~U1 на первичную обмотку, по обмотке проходит ток ~I1 и образуется переменный магнитный поток Ф, который замыкается по магнитопроводу (сердечнику). Магнитный поток пересекает витки первичной и вторичной обмоток и при этом:

1. В первичной обмотке индуктируется ЭДС самоиндукции Е1, которая направлена против напряжения U1, в результате этого образуется индуктивное сопротивление.

2. В витках вторичной обмотки, под действием магнитного потока Ф индуктируется ЭДС взаимоиндукции Е2, величина которой зависит от числа витков W2. На выходе вторичной обмотки образуется напряжение ~U2. Если подключить нагрузку или потребитель ко вторичной обмотке, то под действием U2 по цепи потечет ток I2.

Отношение высшего напряжения на одной из обмоток к низшему напряжению на другой обмотке, или отношение числа витков большей катушки к числу витков меньшей катушки для данного трансформатора величина постоянная и называется коэффициентом трансформации Ктр.

U2 /U1 = Е2 /Е1 = W2/ W1 = Ктр

Ктр всегда больше или равен единице. В зависимости от соотношения напряжения на первичной и вторичной обмотках трансформаторы разделяют на:

1) Повышающие, когда U2 > U1.

2) Понижающие, когда U1 > U2.

3) Разделительные, когда U1 = U2 – служат для разделения цепей имеющих заземление от цепей, не имеющих заземления.