Характеристика коллекторных тяговых двигателей - Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика коллекторных тяговых двигателей

Машины постоянного тока. Электродвигатели и генераторы.

1. Особенности коллекторных машин постоянного тока

Коллекторные машины — это в основном машины постоянного тока. Они выпускаются мощностью от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Коллекторные машины переменного тока находят применение в качестве приводных двигателей лишь для узкого круга специальных механизмов небольшой мощности, например как приводы некоторых бытовых приборов, электрифицированного ручного инструмента, медицинского оборудования, т. е. в тех случаях, когда для питания двигателей используется однофазный и реже трехфазный переменный ток, а характеристики асинхронных машин не удовлетворяют требованиям приводного механизма.
Коллекторные машины постоянного тока используются как двигатели и как генераторы. В промышленности более распространены двигатели, что объясняется все возрастающим применением различных статических выпрямителей, обеспечивающих промышленные установки энергией постоянного тока.
Широкое распространение электродвигателей постоянного тока несмотря на их более высокую стоимость и сложность эксплуатации по сравнению с асинхронными двигателями, объясняется в первую очередь простыми и надежными способами регулирования частоты вращения, большими пусковыми моментами и перегрузочной способностью, чем у двигателей переменного тока. Наибольшее распространение двигатели постоянного тока получили в приводах, требующих глубокого регулирования частоты вращения (металлургическая промышленность, транспорт и т. п.).

2. Основные элементы конструкции машин постоянного тока^

Рис. 1. Двигатель постоянного тока серии 2П:
1 — тахогенератор; 2 — траверса; 3 — коллектор; 4 — станина; 5 — якорь; 6 — главный полюс; 7 — добавочный полюс;

Основными конструктивными элементами машин постоянного тока (рис. 1) являются станина с закрепленными на ней главными и добавочными полюсами, вращающийся якорь с обмоткой и коллектором и щеточный аппарат. В машинах малой и средней мощностей станина одновременно служит и корпусом, к которому крепятся лапы для установки машины, и частью магнитопровода. По ней замыкается магнитный поток. В большинстве машин станина выполнена массивной, из стальных труб, либо сварной из листов конструкционной стали. В ряде машин станину выполняют шихтованной.
К внутренней поверхности станины крепят главные и добавочные полюсы. Сердечники главных полюсов массивные либо набраны из листов стали толщиной 1 — 2 мм. Сердечники добавочных полюсов, как правило, массивные. На главных полюсах располагаются обмотки возбуждения; их МДС создают рабочий поток машины. Обмотки добавочных полюсов, расположенных по поперечным осям машины, служат для обеспечения нормальной коммутации.
Магнитопровод якоря шихтуется из листов электротехнической стали. В машинах малой мощности сердечник якоря насаживается непосредственно на вал со шпонкой и фиксируется в осевом направлении буртиком вала и кольцевой шпонкой. С торцов якоря для предотвращения распушения листов во время работы установлены нажимные шайбы, совмещенные с обмоткодержателями.
Обмотки якорей двухслойные. В машинах мощностью до 15 — 20 кВт они выполнены из круглого провода и уложены в полузакрытые пазы. В пазовых частях обмотка крепится пазовыми клиньями, в лобовых — бандажами из стеклоленты или немагнитной стальной проволоки, которые прижимают их к обмоткодержателям. В машинах большой мощности катушки обмотки якоря наматывают из прямоугольного провода и укладывают в открытые пазы. Крепление обмотки либо такое же, как и в машинах малой мощности, т. е. клиньями в пазовой и бандажами в лобовой части, либо бандажами и в пазовой, и в лобовой части. Выводные концы каждой секции обмотки впаиваются в прорези коллекторных пластин.
Коллекторы в большинстве машин общего назначения цилиндрические. Торцевые коллекторы применяют лишь в некоторых машинах малой мощности специального назначения. Во всех цилиндрических коллекторах пластины имеют клиновидную форму с углом наклона, при котором пластины, собранные в кольцо, плотно прилегают друг к другу боковыми поверхностями и зажимают миканитовую изоляцию (рис. 2). Наибольшее распространение получили коллекторы, в которых пластины удерживаются в сжатом состоянии металлическими нажимными конусами (рис. 3) либо опрессовкой в пластмассу (рис. 4).

Рис. 2. Положение коллекторных пластин в цилиндрических коллекторах:
1 — пластины коллектора; 2 — изоляция между пластинами; Р — сила давления нажимных конусов; Р, — сила арочного распора

В коллекторах с нажимными конусами пластины закрепляются передвижением переднего нажимного конуса по втулке коллектора. При этом создается давление на нижнюю часть ласточкина хвоста пластин и возникает арочный распор (рис. 2). Такие коллекторы называют арочными. Пластины коллектора с расположенными между ними изоляционными прокладками образуют монолитное кольцо. Нажимные конусы изолируют от пластин миканитовыми фигурными прокладками — манжетами, имеющими большую механическую прочность.

Рис. 3. Коллектор с нажимными конусами:
1 — передний нажимной конус; 2 — пластины коллектора ; 3 — втулка коллектора; 4 — изоляционная манжета; 5 —задний нажимной конус

Коллекторы на пластмассе более просты в изготовлении, но в силу меньшей механической прочности и надежности не применяются в машинах большой мощности.
В некоторых быстроходных машинах, например в возбудителях турбогенераторов, из-за больших центробежных сил, действующих на пластины коллектора, прочность их крепления с помощью ласточкиных хвостов оказывается недостаточной и коллекторные пластины крепят на втулку с помощью внешних бандажных колец (рис. 5).

Рис. 5. Принципиальная конструкция коллектора с бандажными кольцами:
1 — изоляция под бандажными кольцами; 2 — бандажные кольца; 3 — пластины коллектора; 4 — втулка коллектора

Щетки коллекторных машин устанавливают в щеткодержатели, закрепленные на щеточных пальцах, причем на каждом щеточном пальце может быть установлено по нескольку щеткодержателей и щеток, соединенных между собой параллельно. Число щеток и их размеры определяются номинальным током машины. Число щеточных пальцев должно быть равно числу полюсов машины. Двигатели с волновой обмоткой на якоре при отсутствии места для установки полного комплекта щеточных пальцев допускают установку неполного числа щеточных пальцев, что используется в некоторых конструкциях тяговых двигателей. Щеточные пальцы укреплены на траверсе, которая допускает поворот на некоторый угол вокруг оси машины для регулирования положения щеток на коллекторе.
В последние годы получают распространение бесколлекторные двигатели постоянного тока, в которых механический преобразователь тока — коллектор со щеточным аппаратом — заменен вентильным коммутатором. Вентильные двигатели имеют широкий диапазон регулирования частоты вращения и не имеют недостатков, связанных с работой скользящих контактов коллектор—щетки, характерных для коллекторных машин постоянного тока.

3. Характеристики машин постоянного тока.
Машины постоянного тока по своим характеристикам определяются системой возбуждения: независимой, параллельной, последовательной или смешанной.

При независимой системе возбуждения обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока и ток возбуждения не зависит от режима работы и нагрузки машины. Генераторы с независимой системой возбуждения допускают регулирование напряжения практически от нуля до номинального. Изменение напряжения при увеличении нагрузки определяется только размагничивающим действием реакции якоря и увеличением падения напряжения на сопротивлении якорной цепи.
Ток параллельной обмотки возбуждения генераторов с самовозбуждением меняется в зависимости от напряжения на выводах генератора и уменьшается с ростом нагрузки из-за размагничивающего действия реакции якоря, что в свою очередь приводит к добавочному увеличению падения напряжения. За счет этого номинальное падение напряжения генераторов с параллельным возбуждением больше, чем генераторов с независимым возбуждением.
В генераторах со смешанной системой возбуждения при согласном включении параллельной и последовательной обмоток поток стабилизируется, так как размагничивающее действие реакции якоря компенсируется изменением МДС последовательной обмотки, пропорциональным току нагрузки. Последовательную обмотку таких машин называют стабилизирующей. Номинальное падение напряжения генераторов со стабилизирующей обмоткой мало. Некоторые генераторы выполнены со стабилизирующей обмоткой, при которой обеспечивается равенство 7НОМ = (7Х|Х (где 1/Х]Х — напряжение холостого хода).

Читать еще:  Что такое машинный двигатель

При встречном включении параллельной и последовательной обмоток возбуждения напряжение на выводах генератора резко падает с увеличением тока нагрузки. Такие системы возбуждения находят применение в сварочных генераторах постоянного тока.
В двигателях параллельного возбуждения размагничивающее действие реакции якоря может вызвать неустойчивую работу, так как уменьшение потока с ростом нагрузки из-за действия реакции якоря при малом суммарном сопротивлении якорной цепи приводит к увеличению частоты вращения двигателя. Поэтому в большинстве двигателей средней и во всех двигателях большой мощности помимо параллельной устанавливается последовательная обмотка возбуждения, стабилизирующая магнитный поток и придающая устойчивость механической характеристике (рис. 7, а).

Рис. 7. Механические характеристики двигателей постоянного тока:
а — смешанного возбуждения; б — последовательного возбуждения

Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением (рис. 7,б) имеют специфический «падающий» характер. Двигатели с последовательным возбуждением используются в приводах, требующих больших пусковых моментов и устойчивой работы при малых частотах вращения.

4. Регулирование частоты вращения машин постоянного тока.

Частота вращения двигателя при неизменной нагрузке может быть изменена регулированием питающего напряжения U, включением последовательно с якорем дополнительного регулировочного резистора и изменением магнитного потока машины (изменением тока возбуждения). В практике применяются все три способа регулирования.
Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения встречает трудности, связанные со сложностью преобразования напряжения постоянного тока. Для этой цели либо применяют статические преобразователи напряжения, либо питают двигатель от отдельного генератора постоянного тока, допускающего плавное регулирование напряжения (система генератор — двигатель). Такие системы применяют лишь для отдельных специальных приводов, требующих регулирования частоты вращения по сложной программе, например для главных двигателей прокатных станов.
Регулирование частоты вращения потоком является наиболее экономичным способом, так как потери в регулировочных резисторах, включаемых для этой цели последовательно с обмоткой возбуждения, невелики из-за малого тока возбуждения.
Однако этот способ позволяет лишь увеличивать частоту вращения двигателей по сравнению с номинальной. Такой способ регулирования предусмотрен для всех серийных двигателей постоянного тока.
Включение добавочного резистора в цепь якоря дает возможность плавно регулировать частоту вращения, но сопряжено с большими потерями в регулировочном реостате, по которому проходит полный ток нагрузки. Этот способ используется, например, для регулирования частоты вращения тяговых двигателей.
В современных системах регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока применяются тиристорные схемы, позволяющие осуществить регулирование частоты вращения в широких пределах по заданной программе. Датчиками частоты вращения для осуществления обратной связи при регулировании могут быть тахогенераторы, размещенные на валу якоря двигателя (рис. 1).

5. Коммутация машин постоянного тока

Коммутация машин постоянного тока, т. е. изменение направления тока в секциях обмотки якоря при переходе секций от одного полюсного деления к другому, происходит при кратковременном замыкании их щетками на пластинах коллектора. При коммутации в короткозамкнутых секциях возникают реактивная ЭДС и ЭДС вращения, наводимая потоком реакции якоря, магнитные силовые линии которого пронизывают замкнутые при коммутации секции. При движении коллектора в момент отхода пластины коллектора от замыкающей данную секцию щетки происходит разрыв цепи (замкнутой секции), имеющей индуктивное сопротивление, и возникает искрение между сбегающим краем щетки и коллекторной пластиной. При неудовлетворительной коммутации искрение может быть значительным и может привести к местному повреждению коллектора, что в свою очередь ухудшает переходный контакт щетка—коллектор и усиливает искрение. Качество коммутации машины постоянного тока оценивается по интенсивности искрения на коллекторе (табл. 1).
Для улучшения коммутации во всех машинах постоянного тока, кроме машин малой мощности, устанавливают добавочные полюсы, МДС которых компенсирует МДС реакции якоря по поперечной оси машины, т. е. в зоне расположения коммутируемых секций. Кроме того, поток, создаваемый обмоткой добавочных полюсов, наводит в замкнутых при коммутации секциях ЭДС, несколько превышающую реактивную ЭДС секций и направленную ей навстречу. Коммутация машины при этих условиях становится прямолинейной или даже ускоренной. Напряжение под сбегающим краем щеток уменьшается до весьма малых значений и искрение под щетками становится не опасным для работы машины.
В крупных машинах постоянного тока кроме добавочных полюсов в пазах на наконечниках главных полюсов располагают компенсационную обмотку . Компенсационная обмотка предназначена для компенсации воздействия реакции якоря на поток возбуждения по продольной оси. Уменьшение влияния реакции якоря позволяет выполнять машины с уменьшенным воздушным зазором и улучшить их коммутацию.

Таблица 1. Оценка степени искрения под сбегающим краем щеток по ГОСТ 183-74

Асинхронные тяговые двигатели — Особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей

Содержание материала

  • Асинхронные тяговые двигатели
  • Режимы нагрузок асинхронных тяговых двигателей
  • Требования эксплуатации к характеристикам асинхронных тяговых двигателей
  • Формирование вращающейся МДС статорной обмотки
  • Требования к параметрам асинхронных тяговых двигателей
  • Преобразователи частоты
  • Основные требования к элементной базе преобразователей частоты
  • Способы повышения энергетических показателей ЭПС
  • Выходные преобразователи на основе автономных инверторов напряжения
  • Амплитудный и широтно-импульсный способы регулирования выходного напряжения инвертора
  • Особенности конструкции асинхронных тяговых двигателей
  • Особенности проектирования асинхронных тяговых двигателей
  • Электромагнитные процессы в силовых цепях ЭПС
  • Спектральный состав токов и напряжений на выходе преобразователей частоты
  • Устойчивость работы тяготей асинхронной машины в генераторном режиме
  • Перевод асинхронной машины в генераторный режим
  • Система регулирования частоты
  • Система регулирования напряжения
  • Защита полупроводниковых преобразователей от перенапряжений и сверхтоков
  • Отечественный опыт создания электровозов с асинхронными тяговыми двигателями
  • Зарубежный опыт создания ЭПС

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.
Читать еще:  Что такое мойка двигателя koch chemie

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.

Характеристика коллекторных тяговых двигателей

ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ВАГОНА ЛМ-68

25. Общие сведения

Конструкция тяговых двигателей вагона должна обеспечить:

наименьшие размеры из-за ограниченного места на тележке вагона при достаточной механической ‘прочности деталей и узлов;

плотное прилегание подшипниковых щитов и коллекторных крышек для исключения попадания внутрь двигателя снега, воды я Пыли;

нормальную работу при различных частотах вращения якоря, .перегрузках и частых пусках;

широкую зону безыскровой коммутации при вращении двигателя в разные стороны;

высокую электрическую прочность изоляции.

На трамвайных вагонах устанавливают тяговые электродвигатели постоянного тока напряжением 550—275 В.

При последовательном возбуждении через якорь и обмотки возбуждения (катушки главных полюсов) проходит одинаковый ток, вследствие чего для создания необходимого магнитного потока катушки изготавливают из провода большого сечения с малым числом витков. В двигателе с параллельным или независимым возбуждением ток якоря значительно превосходит ток ;в обмотке возбуждения, следовательно, для создания необходимого потока катушки изготавливают из провода малого сечения с большим числом витков.

Двигатели со смешанным возбуждением по своим свойствам .приближаются к первым двум типам в зависимости от соотношения намагничивающих сил последовательных и независимых обмоток возбуждения. Ранее наибольшее применение имели двигатели с последовательным возбуждением. До широкого применения двигателей со смешанным возбуждением на вагонах устанавливали промежуточный тип двигателя (ДК-255Г, ДК.-257А, ДК-258А) с последовательным возбуждением и катушками подмагничивания, включаемыми в контактную сеть параллельно цепи двигателя (якоря и обмотки последовательного возбуждения).

26. Технические данные и электромеханические характеристики тяговых электродвигателей трамвайного вагона ЛМ-68

На трамвайных вагонах устанавливают быстроходные двигатели, имеющие стальные остовы цилиндрической формы, .которые в отличие от старых типов двигателей с опорно-осевой (трамвайной) подвеской имеют опорно-рамную (независимую) подвеску на тележке.

В 1970 г. закончена работа .по унификации тяговых электродвигателей. Для трамвайных вагонов JIM-68 применяют двигатели со смешанным возбуждением ДК-259Г-7 с кремнийорганической изоляцией. Выпущена также партия двигателей с изоляцией катушек «Монолит-2». Технические данные тяговых электродвигателей приведены в табл. 2.

(Скоростные характеристики двигателей отличаются друг от друга в зависимости от способа присоединения обмоток возбуждения двигателя к якорю. При вращении двигателя в якоре возникает противоэлектродвижущая сила, имеющая направление против приложенного напряжения. Значение ее зависит от частоты вращения якоря, .магнитного потока и параметров двигателя:

Следовательно, частота вращения якоря, от которой зависит скорость движения вагона,

где С — постоянная величина, зависящая от параметров двигателя; Ф — магнитный поток главного .полюса.

Основной магнитный поток для создания вращающего момента якоря создается током независимой обмотки главных полюсов. Кроме четырех главных полюсов, в двигателе имеются четыре дополнительных полюса. Ток в их обмотках .создает магнитный поток, ‘компенсирующий реакцию якоря и уменьшающий искрение щеток на коллекторе. В двигателях с последовательным возбуждением магнитный поток катушек главных полюсов и ток якоря изменяются с изменением нагрузки. Вследствие этого частота вращения вала двигателя сильно меняется с изменением нагрузки. Однако при этом уменьшается опасность перегрузки двигателя, так как рост нагрузки одновременно с увеличением тока якоря вызывает рост тока и в катушках, что приводит к увеличению магнитного потока и уменьшению частоты вращения якоря и скорости движения вагона. При уменьшении нагрузки на двигатель частота вращения его вала возрастает. Если полностью снять .нагрузку с двигателя, магнитный поток его практически будет равен нулю (если пренебречь остаточным магнетизмом) и двигатель разовьет большую частоту вращения. Подобное явление на практике называют «разносом» двигателя. Опасность чрезмерного увеличения частоты .вращения с уменьшением нагрузки отсутствует, так как вал двигателя через зубчатую передачу связан с колесными парами подвижного состава. Двигатель может развить чрезмерно большую частоту вращения вала только при повреждении зубчатой передачи. У двигателей с параллельным возбуждением частота вращения якоря практически не зависит от нагрузки, так как ток в катушках, а следовательно, и магнитный поток зависят только от напряжения контактной сети.

Рост вращающего момента и силы тяги двигателей с последовательным возбуждением при движении поезда «а подъеме вызывает значительное снижение частоты вращения, что приводит к малому росту отдаваемой двигателем мощности и не вызывает перегрузку его. Имеет место автоматическое регулирование мощности при изменении нагрузки. У двигателей с параллельным возбуждением рост вращающего момента при незначительном изменении частоты вращения вызывает рост отдаваемой двигателем мощности и вызывает его перегрузку.

Для изменения частоты вращения вала двигателя с независимым возбуждением регулируют ток в обмотке возбуждения реостатом, включенным последовательно в ее цепь. Это свойство широко используют у двигателей со смешанным возбуждением. В тяговом режиме направление тока в катушках последовательного и (независимого возбуждения одинаково и магнитные потоки .их складываются. Варьируя соотношением

намагничивающих сил в последовательной и независимой обмотках, можно достичь плавного изменения частоты вращения с меньшей зависимостью от напряжения контактной сети и способностью к перегрузкам. Как правило, в двигателях со смешанным возбуждением большая часть магнитного потока создается током в обмотках независимого возбуждения.

Электромеханическими характеристикам b тяговых электродвигателей называют кривые зависимости изменения силы тяги F, скорости движения v и коэффициента полезного действия n двигателя от тока якоря I при постоянном значении приложенного напряжения U. Характер кривых зависит от системы возбуждения двигателей, особо резко отличаются скоростные характеристики двигателей с последовательным и независимым возбуждением. Из электромеханических характеристик тягового электродвигателя ДК-259Г-7 (рис. 46) видно, что он имеет так называемую низколежащую скоростную характеристику. Двигатели с низколежащей характеристикой позволяют осуществлять выход на автоматическую характеристику при низких скоростях движения около 17 км/ч, применяя постоянное соединение двигателей (одноступенчатый пуск). Расход энергии в реостатах сохраняется примерно таким же, как при пуске с последовательным и последовательно-параллельным соединениями двигателей.

Читать еще:  Двигатель subaru ej254 характеристики

Рис. 46. Электромеханические характеристики тягового двигателя ДК-259Г-7

Тепловоз 2М62 | Тяговый электродвигатель ЭД-118А

Колесные пары тепловоза приводятся во вращение тяговыми электродвигателями типа ЭД-118А через одноступенчатый прямозубый редуктор.

На тепловозе установлены шесть тяговых электродвигателей, по одному на каждую ось тележки. Тяговый электродвигатель представляет собой электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением (рис. 83). Стрелками на рисунке показано направление протекания тока, при котором полюсы будут иметь обозначенную на схеме полярность, а якорь — обозначенное направление вращения.

Две ступени ослабления возбуждения и гиперболическая внешняя характеристика тягового генератора обеспечивают изменение частоты вращения электродвигателя в широком диапазоне. Как и любая электрическая машина постоянного тока, тяговый электродвигатель имеет главные и добавочные полюсы, а также якорную обмотку с коллектором.

Магнитный поток главных полюсов с обтекаемой током якорной обмоткой (якорем) создают на валу тягового электродвигателя вращающий момент, передаваемый через редуктор на колесные пары. Добавочные полюсы тягового электродвигателя служат для обеспечения коммутации щеток-на коллекторе без подгара коллекторных пластин. От надежной работы щеток и коллектора зависит надежная работа тягового электродвигателя. Вентиляция электродвигателя на тепловозе принудительная.

Рис. 83. Схема внутренних электрических соединений тягового электродвигателя ЭД-118А (вид со стороны коллектора). Штриховой линией показаны соединения со стороны противоположной коллектору (обозначения см. на рис. 81)

Техническая характеристика тягового электродвигателя

  • Мощность, кВт 192
  • Ток продолжительный, А 595
  • Напряжение длительное, В 356
  • Ток максимальный, А 1000
  • Напряжение максимальное, В 570
  • Частота вращения продолжительная, об/мин 474
  • Частота вращения максимальная, об/мин 2290
  • Марка щеток ЭГ-61
  • Размеры щеток, мм 2 (12,5 x 40 X60)
  • Нажатие на щетку, кгс 4,2—4,8
  • Расход охлаждающего воздуха, м3/мин 49
  • К. п. д., % 90,5
  • Масса, кг 3100

Электромеханические характеристики электродвигателя ЭД-118А приведены на рис. 84. В отличие от обычных электрических машин постоянного тока электродвигатель ЭД-118А имеет конструктивные особенности, связанные со специфическими условиями работы и установкой его на тепловозе (моторно-осевые подшипники, восьмигранная форма магнитопровода, повышенное удельное давление щеток на коллекторе).

Габарит электродвигателя (рис. 85) ограничивается диаметром движущегося колеса тепловоза и шириной колеи, поэтому магнитопровод выполнен восьмигранной формы. Остов магнитопровода отлит из углеродистой стали с небольшим содержанием углерода. Остов также служит каркасом для сборки всего тягового электродвигателя. На остове магнитопровода с одной стороны выполнены расточки под моторно-осевые вкладыши и места установки корпусов моторно-осевых подшипников. С противоположной стороны остова имеются носики (два выступа), служащие для закрепления электродвигателя на тележке тепловоза. Между двумя моторно-осевыми подшипниками расположена клица, в которой закреплены выводные кабели: два от якоря с маркировкой Я и Д# и два от катушек четырех главных полюсов с маркировкой К и КК- Для улучшения работы щеточно-коллекторного узла коллекторы тяговых электродвигателей выполнены из меди с присадкой либо кадмия, либо серебра. Это позволяет повысить термическую стойкость коллекторной меди и уменьшить износ коллектора в период эксплуатации.

Рис. 84. Электромеханические характеристики электродвигателя ЭД-118А

Рис. 85. Тяговый электродвигатель ЭД-118А: 1 — якорь; 2 18 — крышки подшипников; 3 —упорное кольцо; 4, 16 — роликовые подшипники; 5, 14- подшипниковые щиты; 6 — коллектор; 7 -щеткодержатель; 8± добавочный полюс; 9 -главный полюс; 10 — обмотка якоря; //-сердечник якоря; 12 -бандаж; 13 остов; 15 -воздушный канал; 17, 19 —лабиринтные кольца; 20 — вал якоря- 21_вкладыш моторно-осевого подшипника; 22 -шапка подшипника; 23 — клицы; 24 — трубка для . ‘ смазки подшипника; 25 — выводные кабели

Конструкция коллектора обычная, арочная. Конус коллектора и болты выполнены из легированной стали. Замок между коллекторной втулкой и нажимным конусом уплотнен для исключения попадания влаги внутрь коллектора. Коллекторная медь от корпуса изолирована при помощи миканитовых манжет. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми прокладками. В эксплуатации особенно внимательно необходимо следить за тем, чтобы миканитовые прокладки не выступали над рабочей поверхностью коллектора, а имели западание до 1,5 мм.

Щеткодержатели выполнены из литого латунного корпуса с пружинами часового типа. Нажатие пружины на щетку регулируется на снятом с тягового электродвигателя щеткодержателе. От корпуса щеткодержатели изолированы либо фарфоровым изолятором, либо изолятором из пластмассы.

Якорь тягового электродвигателя динамически балансируют грузами, размещаемыми в специальных канавках как со стороны коллектора, так. и со стороны, противоположной коллектору. Всякое нарушение балансировки приводит к повышенной вибрации, что может вызвать нарушение коммутации, повреждение изоляции и подшипников. Обмотка якоря в пазах удерживается клиньями, а в лобовых частях — бандажом из специальной однонаправленной стеклоленты. Бандаж из стеклолент более надежный, а случайная его размотка не приводит к таким тяжелым последствиям, как в случае бандажа из стальной проволоки.

Изоляция якоря выполнена на основе стеклрсодержащих материалов и эпоксидных смол. Якорь пропитан в лаке на эпоксидной основе и окрашен электроизоляционной эмалью, устойчивой в условиях высокого увлажнения и значительных колебаний температур. В целом изоляция якоря относится к классу Р и допускает перегрев до 135° С.

Главные полюсы состоят из шихтованных сердечников и катушек. Сердечники полюсов крепят к магнитопроводу с помощью болтов из легированной стали. Изоляция катушек главных полюсов класса Р, допускающая перегревы до 160° С. Добавочные полюсы выполнены из сплошного сердечника и катушек. К магнитопроводу сердечник крепится болтами из легированной стали. Изоляция катушек класса Р, допускающая перегрев до 160° С. Между сердечником полюса и магни-топроводом имеется прокладка из немагнитного материала. Каждый из полюсов двигателя, состоящий из сердечника с катушкой, представляет собой монолитный блок, что исключает перетирание изоляции.

С 1974 г. катушки имеют вибростойкие выводы. Межкатушечные соединения между главными полюсами выполнены гибкими наборными шинами, а между добавочными полюсами — специальным кабелем.

Надежность межкатушечных соединений в эксплуатации зависит от контроля затяжки болтовых креплений, причем следует применять болты из стали 40Х. Технические данные обмоток полюсов и якоря тягового электродвигатели приведены в табл. 7.

Подшипниковые узлы тягового электродвигателя выполнены на роликовых подшипниках. Смазка ЖРО, применяемая для роликовых подшипников, соответствует условиям работы тяговых электродвигателей в различных климатических зонах. В эксплуатации не следует допускать смешение различных смазок.

Условия работы тяговых электродвигателей на. тепловозе можно назвать жесткими: большой диапазон изменения температуры окружающей среды (от —50 до +40° С), снег, дождь, пыль, ‘ тряска и вибрация, особенно в условиях суровых зим, когда железнодорожное полотно промерзает. Но самой тяжелой оказывается работа тяговых электродвигателей при изношенных зубьях тягового редуктора и изношенных вкладышах моторно-осевых подшипников. При этом возникают нагрузки, вызывающие преждевременный выход из строя не только роликовых подшипников, но и изоляции тяговых электродвигателей. Поэтому за состоянием тягового редуктора, моторно-осевых подшипников необходимо внимательно следить в эксплуатации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector