Теория№3. Аппаратура силовых цепей тягового режима

Контакторы с электропневматическим и электромагнитным индивидуальным приводом. Групповые переключатели (реверсоры, ослабления поля ТЭД). Сравнение принципов действия и конструкции их приводов. Простейшие электрические цепи управления приводами групповых переключателей. Понятие о развертке групповых переключателей. Резисторы, их технические характеристики. Разъединители и отключатели высоковольтных цепей, высоковольтных цепей, условия безопасности при включении и выключении. Бесконтактная коммутационная аппаратура. Выпрямительные и выпрямительно-инверторные преобразовательные установки тепловозов, установки возбуждения

Тяговые двигатели локомотивов имеют много общего, так как принцип их работы одинаковый. На устройство ТЭД оказывают влияние способ их подвешивания, тип передачи вращающего момента от вала ТЭД к оси колесной пары, число полюсов, а также наличие или отсутствие компенсационной обмотки. Принцип действия двигателя постоянного тока рассмотрен в гл. 1, а способы—регулирования частоты вращения и характеристики двигателей с различными способами возбуждения — в гл. 6.

Остов. Остов ТЭД является частью магнитной цепи машины, в то же время он является корпусом. Остов — отливают из стали, например, 25Л-11. Остовы ТЭД НБ-507 выполнены сварными. Как корпус, он воспринимает механические нагрузки от крутящего момента, от неровностей пути, от распорных усилий в зубчатой передаче. Как магнитопровод, он должен хорошо проводить магнитный поток.

После литья в остове не должно быть раковин, трещин, окалины и других дефектов. Форма остова определяется количеством полюсов и видом привода. При групповом приводе число полюсов может достигать восьми и более. Если ТЭД имеет четыре главных полюса, то остов обычно имеет восьмигранную Форму, близкую к квадрату (рис. 7.2, а). Такую форму остова имеют ТЭД тепловозов, как грузовых, так и пассажирских, а также электропоездов. Если число полюсов шесть и более, то остов имеет цилиндрическую форму (рис. 7.2, б). Шесть полюсов имеют ряд преимуществ по сравнению с четырьмя.

Во-первых полюсное деление и магнитный поток полюса в 1, 5 раза меньше, чем в четырехполюсном двигателе, благодаря чему во столько же раз уменьшается толщина остова, а следовательно, и его масса.

Во-вторых, с уменьшением полюсного деления уменьшаются ширина шины обмотки якоря, вылеты проводников и ток, проходящий по щеткодержателям. Это позволяет уменьшить рабочую длину коллектора и на эту величину увеличить длину сердечника якоря. Обычно эта величина
составляет 10-20 мм. Благодаря увеличению длины якоря можно увеличить мощность ТЭД при тех же габаритных размерах.

Рис. 7.2. Остовы тяговых двигателей УРТ-110А (а) и 2AL-4846eT (б) с полюсами для рамного подвешивания:

Остов; 2 — главный полюс: 3 — добавочный полюс; 4 и 6 — кронштейны для подвешивания на раме тележки; 5 — прилив для крепления вентиляционной коробки; 7 — выступ для установки двигателя на полу

В-третьих при уменьшении в 1, 5 раза полюсного деления во столько же раз уменьшается МДС якоря по поперечной оси, а следовательно, и воздушный зазор под главными и добавочными полюсами. Это позволяет снизить массу катушек примерно на 10%. Также меньше толщина корпусной изоляции, что позволяет лучше отводить тепло, а следовательно, можно увеличить ток. А увеличение величины тока — это увеличение мощности ТЭД.

Четырехполюсные двигатели бывают с вертикально-горизонтальным и с диагональным расположением главных полюсов. Тот и другой вид расположения главных полюсов имеют свои достоинства и недостатки. При вертикально-горизонтальным расположении полюсов обеспечивается наиболее полное использование пространства, (до 91-94%), но масса остова больше. Во втором случае меньше масса, но хуже используется пространство (до 83-87 %). Цилиндрическая форма остова еще хуже использует габаритное пространство (до 79%), но имеет минимальную массу. При восьмигранной форме остова и горизонтально-вертикальном расположении главных полюсов уменьшается высота последних и увеличивается высота добавочных. Многогранная форма остова не обеспечивает выигрыша при 2р > 6, поэтому машины с таким количеством полюсов " изготовляют цилиндрической формы.

Рис. 7.3. Остовы тяговых двигателей НБ-406А (а) и НБ-412К (б) с опорно-осевым подвешиванием:

Остов; 2 — главный полюс; 3 — добавочный полюс; 4 и 7 — приливы опорно-осевого подшипника; 5 — проушины; 6 — люк коллектора предотвращающие падение тягового двигателя на путь в случае поломки пружинной подвески двигателя.

На поверхности остова находятся приливы (рис. 7.3) для крепления моторно-осевых подшипников при опорно-осевом подвешивании. Со стороны, противоположной моторно-осевым подшипникам, находятся опорные кронштейны (носики), между которыми помещена траверса подвески к раме тележки. Над основными «носиками» сделаны предохранительные приливы,

При опорно-рамном подвешивании (см. рис. 7.2) с двух сторон находятся кронштейны 4 и б для подвешивания на раме тележки. На корпусе имеются также приливы с резьбой для крепления кожухов зубчатой передачи.

В торцевых сторонах остова имеются отверстия — раструбы — для подвода и выхода охлаждающего воздуха, который чаще всего подается со стороны коллектора, а иногда с противоположной стороны.

Для осмотра щеток и коллектора в остове со стороны коллектора предусматривают два иногда три коллекторных люка, закрываемых крышками. Крышки изготавливают из стали Ст 2 или отливают из легких сплавов. Для увеличения объема надколлекторного пространства, крышки люков выгибают по дуге. Крышка верхнего коллекторного люка имеет уплотняющие войлочные прокладки, благодаря которым предотвращается попадание внутрь двигателя влаги, пыли и снега. Крышка укреплена на остове специальными болтами с цилиндрическими пружинами.

У тяговых двигателей ТЛ-2К1, НБ-418К остовы усилены снаружи двумя концентрически расположенными ребрами.

Для подъема и перемещения остова или всего ТЭД в верхней части остова предусмотрены проушины.

Внутренний диаметр остова определяют диаметром якоря, числом полюсов и классом изоляции.

Длина двигателя по наружным поверхностям подшипниковых щитов и при ширине колеи 1520 мм и односторонней зубчатой передаче равна 1135-1185 мм и при двухсторонней 1020-1085 мм.

В торцевых стенках остова сделаны горловины с обработанными посадочными поверхностями для установки и крепления подшипниковых щитов. Горл овину, противоположную коллектору, выполняют таких размеров, чтобы через нее можно было вынуть из остова якорь.

В остове выполнены отверстия для крепления главных и добавочных полюсов и вывода кабелей. Для предохранения кабелей от повреждения и попадания внутрь влаги, в отверстие вставляют резиновые втулки, плотно охватывающие кабели. Кабели укрепляют в выводных коробках, которые прикреплены к остову. У отверстий выводных концов на остове отлиты буквы соответствующих выводов.

В настоящее время вместо литого стального остова начинается внедрение шихтованного. Такая конструкция имеет ряд достоинств:

магнитопровод имеет более высокую однородность т.к. отсутствуют литейные дефекты, такие как поры, раковины,

воздушные пустоты, внутренние трещины;

полюса располагаются не по окружности, а в радиальном направлении с высокой точностью;

уменьшаются потери в стали от действия вихревых токов;

большие возможности при выборе формы охлаждающих каналов, формы катушек.

К недостаткам шихтованного остова следует отнести трудности с обеспечением механической жесткости конструкции. На рис. 7.4 показана одна из бескорпусных конструкций как одно целое. Остов 3 собирается из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0, 5 мм и скрепляется накладками 1 и 2, которые уложены в пазы. Накладки приварены к полукорпусам 4 и 5. Такая конструкция обеспечивает достаточную жесткость и прочность, а также снижает расход материалов на 3-5% по сравнению с литой конструкцией.

Главные полюсы. Главные полюсы ТЭД изготавливают из отдельных стальных пластин толщиной 1, 5-2 мм. Собранные листы сердечника спрессовают усилием около 100 кН и закрепляют четырьмя — шестью заклепками. Для крепления сердечника к остову в середине листа выштампованы отверстия, в

которые запрессовывают один или два стальных стержня (рис. 7.5). В стержне сделаны резьбовые отверстия, посредством которых образуется болтовое крепление сердечника с остовом. Крепящие болты должны быть ввернуты в стержень на глубину не меньшую чем 1, 25 их диаметра.

Катушки главных полюсов наматывают из шинной меди плашмя. При цилиндрическом остове наиболее часто катушки наматывают на ребро.

Рис. 7.5. Общий вид сердечника главных полюсов тяговых двигателей НБ406(а) и НБ412К (б)

Витковую изоляцию катушек обычно выполняют асбестовой бумагой, а между слоями у двухслойных катушек устанавливают изоляционные прокладки из миканита. Корпусная изоляция класса В, обычно выполняется из асбестовой или киперной ленты, а класса Н — из стеклослюдинитовой. Толщина корпусной изоляции определяется напряжением на коллекторе и электрической прочностью примененного изоляционного материала. Но, чем больше толщина изоляции, тем хуже ее теплоотдача. Обмотки будут нагреваться до более высокой температуры плохо отдавая излишек тепла стальному сердеч нику, который лучше охлаждается потоком воздуха.

Если выполняют изоляцию по типу «Монолит 2», класса F, то для корпусной изоляции применяют стеклослюдинитовую ленту ЛСКН толщиной 0, 13 мм, а для покровной — стеклоленту также толщиной 0, 13мм, наматывая одним слоем вполуперекрышу. В качестве витковой — асбест толщиной 0, 6 мм. После сборки катушек их пропитывают в компаунде «Монолит 2".

Резисторы. Резисторы в силовой цепи применяют для пуска тяговых двигателей (ЭПС постоянного тока), нагрузки их при реостатном торможении и ослаблении возбуждения, в качестве переходных и стабилизирующих; во вспомогательных цепях резисторы используют для пуска вспомогательных машин (демпферные резисторы) и в качестве дополнительных и разрядных.

объединяют в ящики. Элемент фехралевых резисторов типа КФ, ЛФ и СЛ представляют собой спираль овальную или круглую из ленты, обычно намотанной на ребро, которая размещается на каркасе армированном керамическими изоляторами 4. Концы спирали припаяны латунью к выводным медным пластинам 2 с отверстиями под болты, которыми крепят шины 5 (рис. 3.24, 5), соединяющие элементы, и внешние кабели.

Фехралевые резисторы намного легче чугунных, занимают меньше места, отличаются высокой механической прочностью и допускают высокие температуры нагрева: до 600-700°С). Однако при расчете резисторов температуру ограничивают (350-450°С) по соображениям пожарной безопасности и сохранности окраски различных конструкций, находящихся вблизи резисторов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Когда остов ТЭД имеет восьмигренную форму?

2. Сколько вид полюсов имеет ТЭД?

3. Как определяются внутренний диаметр остова?