Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электропоезда постоянного тока | Устройство тяговых двигателей

Электропоезда постоянного тока | Устройство тяговых двигателей

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

Тяговый двигатель состоит из остова, главных и дополнительных полюсов, якоря, щеткодержателей с кронштейнами. В боковых стенах корпуса установлены подшипниковые щиты для крепления вала якоря, на валу имеется вентилятор. Остов двигателя с помощью кронштейнов 39 (рис. 34) прикрепляют к поперечной балке тележки. Он является не только несущей конструкцией, но и частью магнитной системы (магнитопроводом), по которому замыкается рабочий магнитный поток двигателя. В опорных поверхностях нижней части остова имеются отверстия, через которые проходят болты для крепления двигателя к тележке.

Внутри остова находятся обработанные поверхности для установки полюсов. Сверху, снизу и сбоку возможен доступ к коллектору и щеткам через люки. Через вентиляционный люк с патрубком засасывается воздух для охлаждения. Он выбрасывается наружу через выхлопные отверстия с сетками. В остове просверлено три отверстия для болтов, крепящих главные дополнительные полюса, и отверстия для выводных концов, на которые надеты резиновые втулки и защитные рукава.

Четыре главных полюса с обмотками возбуждения, остов и якорь, а также воздушный зазор между якорем и полюсами составляют магнитную цепь двигателя. Чтобы уменьшить вихревые токи, сердечники главных полюсов набирают из отдельных стальных пластин толщиной 0,5 мм, покрытых лаком. Собранные листы спрессовывают и соединяют заклепками. Через их середину пропущен стальной стержень, в который ввертывают болты, прикрепляющие полюс к остову.

Аналогично крепятся и дополнительные полюса. Между сердечником и остовом устанавливают диамагнитную прокладку, чтобы сосредоточить магнитный поток в узкой коммутационной зоне, не допуская его излишнего рассеяния. Дополнительные полюса обеспечивают безыскровую работу тягового двигателя (их также четыре, установлены они между главными полюсами).

Неисправности тормозных приборов

Проверять воздухораспределитель и реле давления срабатывания при торможении и отпуске. Проверять работу и при необходимости отрегулировать кран машиниста

Отключить воздухораспределитель, выпустить сжатый воздух из запасного резервуара и перекрыть кран

Разрушение подшипников тягового двигателя, излом вала якоря

При выезде из депо после ремонтов и технического обслуживания проверить крепление указанных узлов. В пути следования прослушивать ходовые части и работу механического оборудования, при постороннем шуме проверять

Отсоединить упругую муфту

Разрушение опорных подшипников малой шестерни, буксовых подшипников, излом зубьев тяговой передачи

Попробовать расклинить колесную пару методом краткое ременного движения поезда вперед и назад. При невозможности расклинивания эвакуировать из вагона пассажиров и следовать с заклиненной колесной парой со скоростью не более 5 км/ч. При этом помощник машиниста через люк должен наблюдать за колесной парой

Выход штока тормозного цилиндра менее установленного

Отрегулировать выход штока, проверить работу авторегулятора

Распустить рычажно-тормоз-ную передачу с помощью авторегулятора, вращая его против часовой стрелки и предварительно нажав на фиксатор

Неравномерный наклон рычагов или завал рычагов на одну сторону

Отрегулировать горизонтальные и вертикальные рычаги рычажной передачи

Рис. 34. Продольный (а) и поперечный разрез (б) тягового двигателя 1 ДТ.003.4У 1 :

1 — втулка якоря; 2 — вал: 3 — стопорная шайба; 4 — диск; 5 — кольцо

подшипника; 6. 29 — роликовые подшипники; 7, 28 — крышки подшипников;

9 — нажимной конус; 10 — коллектор; 11 — втулка коллектора; 12 — катушка

якоря; 13 — уравнительные обмотки: 14 — катушка главного полюса:

15 — сердечник главного полюса; 16 — стержень; 17. 19 — болты крепления

полюсов; 18 — якорь; 20 — диамагнитная прокладка; 21 — сердечник

дополнительного полюса; 22 — планка; 23 — катушка дополнительного подюса;

24 — остов; 25 — бандаж; 27 — обмоткодержагель; 30 — втулка: 31— наружное

кольцо подшипника: 32, 37 — маслоподводяшие трубки: 33, 38 — скобы:

34 — заглушка: 35 — болт для слива конденсата; 36, 44, 48 — крышки

коллекторных люков: 39 — лапы двигателя: 40 — заглушка люка;

41 — щеткодержатель: 42 — щетка; 43 — кронштейн щеткодержателя;

45 — кабель для подключения: 46 — стопорная планка болтов главных полюсов;

47 — клинья обмотки

Катушки главных полюсов наматывают из шинной меди в два слоя. Каждый из них изолируют друг от друга миканитовой прокладкой. Изоляция катушек главных и дополнительных полюсов выполнена из стеклослюдинитовой ленты и стеклоленты. Собранные катушки и полюса пропитывают в эпоксидном компаунде, и они образуют монолит. Межкатушечные соединения выполнены из провода сечением 70 мм».

Основные части якоря тягового двигателя (см. рис. 34): вал 2, сердечник 18, нажимные шайбы, обмотка с обмоткодержателем 27, коллектор 10 и втулка якоря 1. Вал якоря — очень ответственная часть. Он должен выдерживать значительные и часто меняющиеся нагрузки при вращении, а также реакции зубчатой передачи, большие усилия на скручивание и срез. Поэтому его изготавливают из качественной хромоникелевой стали 12ХНЗА, которая предварительно проходит термообработку.

Основные детали якоря собирают на втулке 1, которая напрессовывается на вал 2. Поэтому можно сменить поврежденный вал, не разбирая якорь. Втулка якоря — это стальная труба с буртом для упора вентиляторного колеса и резьбой на передней части. На ней установлены сердечник якоря с нажимными шайбами (обмоткодержателями), коллектор и вентилятор. Сердечник набирают из листов электротехнической стали и спрессовывают между обмоткодержателем 27 и втулкой коллектора 11. Обмоткодержатель и вентилятор изготовлены как одно целое.

Обмотка якоря выполнена из отдельных якорных катушек, которые изолируют, укладывают в пазы сердечника и закрепляют текстолитовыми клиньями, так как при вращении обмотку может вырвать из пазов. Каждая катушка состоит из семи витков шинной меди. Лобовые части обмотки удерживаются бандажом 25 из стеклобандажной ленты.

Коллектор набирают на коллекторной втулке 11 из пластин клинообразного сечения. Нижняя часть пластины имеет форму «ласточкина хвоста». Пластины зажимаются между нажимным конусом 9 и втулкой 11, которые затем стягивают болтами. В качестве изоляции служат миканитовые манжеты и цилиндры. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми прокладками.

При вращении коллекторная медь изнашивается быстрее, чем изоляционные прокладки. Поэтому в процессе эксплуатации поездов коллектор продораживают специальной фрезой и добиваются, чтобы высота изолирующих пластин была приблизительно на 1 мм меньше высоты медных пластин. На наружной стороне коллекторных пластин имеются выступы («петушки»), к которым припаивают обмотку якоря.

Якорь окончательно пропитывают в лаке, его изоляция становится более влаго- и теплостойкой, повышается ее электрическая и механическая прочность. Втулку коллектора закрепляют специальной гайкой, которая удерживает ее от осевого сдвига. В механическом отношении сердечник представляет собой монолит.

Одно из основных условий хорошей работы щеток — надежный (плотный) контакт между коллектором и щеткой. Щетки устанавливают в специальные обоймы (щеткодержатели), которые при помощи кронштейнов закрепляют на остове (кронштейны изолированы от остова). Щеткодержатель отлит из латуни, в месте его крепления к кронштейну поверхность сделана рифленой, что позволяет надежно зафиксировать положение щеткодержателя. Отверстие под болт для крепления к кронштейну имеет форму эллипса. Это позволяет регулировать зазор между коллектором и щеткодержателем.

Для хорошего контакта между щетками и коллектором служит нажимное устройство. Оно состоит из пружины, обоймы, нажимного кольца, собранных на оси, укрепленной в щеткодержателе. Нажатие щеток регулируют закручиванием пружины, оно должно составлять 2,5 кгс/см2.

К горловинам боковых стенок остова плотно подгоняют и закрепляют болтами подшипниковые щиты для установки вала якоря. В них имеются камеры для смазки с лабиринтовыми уплотнениями. В гнездах щитов запрессованы наружные обоймы подшипников. Передний подшипник — радиальноупорный, задний—радиальный. Наружные кольца подшипников запирают крышками, передняя — глухая, в задней имеется отверстие для вала двигателя.

Требования к смазке подшипников очень высоки, в ней не допускаются даже следы грязи. Недостаток смазки приводит к повышенному нагреву, разрушению подшипника, а после остывания—; к заклиниванию колесной пары. Без смазки меняется твердость материала деталей подшипника, нарушается его нормальная работа. Для периодической запрессовки смазки имеются специальные трубки, закрытые штуцерами.

Во время работы двигателя нагреваются его якорь и полюса, коллектор и подшипники. При интенсивном охлаждении нагрев значительно снижается, что позволяет повысить развиваемую мощность. В этом узле применяется самовентиляция: со стороны задней нажимной шайбы (обмоткодержателя) на втулку якоря напрессовано вентиляторное колесо. Воздух забирается через жалюзи на боковых стенках нижней части кузова и, проходя по каналам через фильтры и патрубки, попадает в двигатель.

Внутри двигателя он проходит двумя путями: один воздушный поток охлаждает внешние поверхности полюсов и якоря, второй попадает в отверстия сердечника якоря и охлаждает якорь изнутри. Причем полюса нагреваются меньше, поскольку здесь обеспечен лучше теплоотвод. Далее, через каналы в нажимной шайбе воздух попадает к лопаткам вентилятора и выбрасывается наружу через сетки вентиляционных отверстий.

Схемы электродвигателей постоянного тока и их характеристики

Свойства электродвигателей постоянного тока определяются в основном способом включения обмотки возбуждения. В зависимости от этого различают электродвигатели:

1. с независимым возбуждением : обмотка возбуждения питается от постороннего источника постоянного тока (возбудителя или выпрямителя) ,

2. с параллельным возбуждением : обмотка возбуждения подключена параллельно обмотке якоря,

3. с последовательным возбуждением : обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря,

4. со смешанным возбуждением : он имеет две обмотки возбуждения, одна подключена параллельно обмотке якоря, а другая — последовательно с ней.

Все эти электродвигатели имеют одинаковое устройство и отличаются лишь выполнением обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения указанных электродвигателей выполняют так же, как у соответствующих генераторов .

Электродвигатель постоянного тока с независимым возбуждением

В этом электродвигателе (рис. 1, а) обмотка якоря подключена к основному источнику постоянного тока (сети постоянного тока, генератору или выпрямителю) с напряжением U, а обмотка возбуждения — к вспомогательному источнику в напряжением UB. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат Rрв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат Rn.

Регулировочный реостат служит для регулирования частоты вращения якоря двигателя, а пусковой — для ограничения тока в обмотке якоря при пуске. Характерной особенностью электродвигателя является то, что его ток возбуждения Iв не зависит от тока Iя в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток двигателя Ф не зависит от нагрузки. Зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения n от тока Iя будут линейными (рис. 2, а). Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя — зависимость п (М) (рис. 2, б).

Читать еще:  Где датчик температуры двигателя caddy

При отсутствии в цепи якоря реостата с сопротивлением Rn скоростная и механическая характеристики будут жесткими, т. е. с малым углом наклона к горизонтальной оси, так как падение напряжения IяΣRя в обмотках машины, включенных в цепь якоря, при номинальной нагрузке составляет лишь 3—5 % от Uном. Эти характеристики (прямые 1 на рис. 2, а и б) называются естественными. При включении в цепь якоря реостата с сопротивлением Rn угол наклона этих характеристик возрастает, вследствие чего можно получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4, соответствующих различным значениям Rn1, Rn2 и Rn3.

Рис. 1. Принципиальные схемы электродвигателей постоянного тока с независимым (а) и параллельным (б) возбуждением

Рис. 2. Характеристики электродвигателей постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением : а — скоростные и моментная, б — механические, в — рабочие Чем больше сопротивление Rn, тем больший угол наклона имеет реостатная характеристика, т. е. тем она мягче.

Регулировочный реостат Rpв позволяет изменять ток возбуждения двигателя Iв и его магнитный поток Ф. При этом будет изменяться и частота вращения n.

В цепь обмотки возбуждения никаких выключателей и предохранителей не устанавливают, так как при разрыве этой цепи резко уменьшается магнитный поток электродвигателя (в нем остается лишь поток от остаточного магнетизма) и возникает аварийный режим. Если электродвигатель работает при холостом ходе или небольшой нагрузке на валу, то частота вращения резко возрастает (двигатель идет вразнос). При этом сильно увеличивается ток в обмотке якоря Iя и может возникнуть круговой огонь. Во избежание этого защита должна отключить электродвигатель от источника питания.

Резкое увеличение частоты вращения при обрыве цепи обмотки возбуждения объясняется тем, что в этом случае резко уменьшаются магнитный поток Ф (до значения потока Фост от остаточного магнетизма) и э. д. с. Е и возрастает ток Iя. А так как приложенное напряжение U остается неизменным, то частота вращения n будет увеличиваться до тех пор, пока э. д. с. Е не достигнет значения, приблизительно равного U (что необходимо для равновесного состояния электрической цепи якоря, при котором E= U — IяΣRя.

При нагрузке на валу, близкой к номинальной, электродвигатель в случае разрыва цепи возбуждения остановится, так как электромагнитный момент, который может развить двигатель при значительном уменьшении магнитного потока, уменьшается и станет меньше нагрузочного момента на валу. В этом случае так же резко увеличивается ток Iя, и машина должна быть отключена от источника питания.

Следует отметить, что частота вращения n0 соответствует идеальному холостому ходу, когда двигатель не потребляет из сети электрической энергии и его электромагнитный момент равен нулю. В реальных условиях в режиме холостого хода двигатель потребляет из сети ток холостого хода I0, необходимый для компенсации внутренних потерь мощности, и развивает некоторый момент M0, требуемый для преодоления сил трения в машине. Поэтому в действительности частота вращения при холостом ходе меньше n0.

Зависимость частоты вращения n и электромагнитного момента М от мощности Р2 (рис. 2, в) на валу двигателя, как следует из рассмотренных соотношений, является линейной. Зависимости тока обмотки якоря Iя и мощности Р1 от Р2 также практически линейны. Ток Iя и мощность Р1 при Р2 = 0 представляют собой ток холостого хода I0 и мощность Р0, потребляемую при холостом ходе. Кривая к. п. д. имеет характер, общий для всех электрических машин.

Электродвигатель постоянного тока с параллельным возбуждением

В этом электродвигателе (см. рис. 1, б) обмотки возбуждения и якоря питаются от одного и того же источника электрической энергии с напряжением U. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат Rpв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат Rп.

В рассматриваемом электродвигателе имеет место, по существу, раздельное питание цепей обмоток якоря и возбуждения, вследствие чего ток возбуждения Iв не зависит от тока обмотки якоря Iв. Поэтому электродвигатель с параллельным возбуждением будет иметь такие же характеристики, как и двигатель с независимым возбуждением. Однако двигатель с параллельным возбуждением работает нормально только при питании от источника постоянного тока с неизменным напряжением.

При питании электродвигателя от источника с изменяющимся напряжением (генератор или управляемый выпрямитель) уменьшение питающего напряжения U вызывает соответствующее уменьшение тока возбуждения Iв и магнитного потока Ф, что приводит к увеличению тока обмотки якоря Iя. Это ограничивает возможность регулирования частоты вращения якоря путем изменения питающего напряжения U. Поэтому электродвигатели, предназначенные для питания от генератора или управляемого выпрямителя, должны иметь независимое возбуждение.

Электродвигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Для ограничения тока при пуске в цепь обмотки якоря включен пусковой реостат Rп (рис. 3, а), а для регулирования частоты вращения параллельно обмотке возбуждения может быть включен регулировочный реостат Rрв.

Рис. 3. Принципиальная схема электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением (а) и зависимость его магнитного потока Ф от тока Iя в обмотке якоря (б)

Рис. 4. Характеристики электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением: а — скоростные и моментная, б — механические, в — рабочие.

Характерной особенностью этого электродвигателя является то, что его ток возбуждения Iв равен или пропорционален (при включении реостата Rpв) току обмотки якоря Iя, поэтому магнитный поток Ф зависит от нагрузки двигателя (рис. 3, б).

При токе обмотки якоря Iя, меньшем (0,8—0,9) номинального тока Iном магнитная система машины не насыщена и можно считать, что магнитный поток Ф изменяется прямо пропорционально току Iя. Поэтому скоростная характеристика электродвигателя будет мягкая — с увеличением тока Iя частота вращения n будет резко уменьшаться (рис. 4, а). Уменьшение частоты вращения n, происходит из-за увеличения падения напряжения IяΣRя. во внутреннем сопротивлении Rя. цепи обмотки якоря, а также из-за увеличения магнитного потока Ф.

Электромагнитный момент М при увеличении тока Iя будет резко возрастать, так как в этом случае увеличивается и магнитный поток Ф, т. е. момент М будет пропорционален току Iя. Поэтому при токе Iя, меньшем (0,8 Н- 0,9) Iном, скоростная характеристика имеет форму гиперболы, а моментная — параболы.

При токах Iя > Iном зависимости М и п от Iя линейны, так как в этом режиме магнитная цепь будет насыщена и магнитный поток Ф при изменении тока Iя меняться не будет.

Механическая характеристика, т. е. зависимость n от М (рис. 4, б), может быть построена на основании зависимостей n и М от Iя. Кроме естественной характеристики 1, можно путем включения в цепь обмотки якоря реостата с сопротивлением Rп получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4. Эти характеристики соответствуют различным значениям Rn1, Rn2 и Rn3, при этом чем больше Rn, тем ниже располагается характеристика.

Механическая характеристика рассматриваемого двигателя мягкая и имеет гиперболический характер. При малых нагрузках магнитный поток Ф сильно уменьшается, частота вращения n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение (двигатель идет вразнос). Поэтому такие двигатели нельзя применять для привода механизмов, работающих в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке (различные станки, транспортеры и пр.).

Обычно минимально допустимая нагрузка для двигателей большой и средней мощности составляет (0,2 …. 0,25) Iном. Чтобы предотвратить возможность работы двигателя без нагрузки, его соединяют с приводным механизмом жестко (зубчатой передачей или глухой муфтой), применение ременной передачи или фрикционной муфты недопустимо.

Несмотря на указанный недостаток, двигатели с последовательным возбуждением широко применяют, особенно там, где имеют место изменения нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска: во всех тяговых приводах (электровозы, тепловозы, электропоезда, электрокары, электропогрузчики и пр.), а также в приводах грузоподъемных механизмов (краны, лифты и пр.).

Объясняется это тем, что при мягкой характеристике увеличение нагрузочного момента приводит к меньшему возрастанию тока и потребляемой мощности, чем у двигателей с независимым и параллельным возбуждением, поэтому двигатели с последовательным возбуждением лучше переносят перегрузки. Кроме того, эти двигатели имеют большой пусковой момент, чем двигатели с параллельным и независимым возбуждением, так как при увеличении тока обмотки якоря при пуске соответственно увеличивается и магнитный поток.

Если принять, например, что кратковременный пусковой ток может в 2 раза превышать номинальный рабочий ток машины, и пренебречь влиянием насыщения, реакцией якоря и падением напряжения в цепи его обмотки, то в двигателе с последовательным возбуждением пусковой момент будет в 4 раза больше номинального (в 2 раза увеличиваются и ток, и магнитный поток), а в двигателях с независимым и параллельным возбуждением — только в 2 раза больше.

В действительности из-за насыщения магнитной цепи магнитный поток не увеличивается пропорционально току, но все же пусковой момент двигателя с последовательным возбуждением при прочих равных условиях будет значительно больше пускового момента такого же двигателя с независимым или параллельным возбуждением.

Зависимости n и М от мощности Р2 на валу электродвигателя (рис. 4, в), как следует из рассмотренных выше положений, являются нелинейными, зависимости P1, Iя и η от Р2 имеют такую же форму, как и у двигателей с параллельным возбуждением.

Электродвигатель постоянного тока со смешанным возбуждением

В этом электродвигателе (рис. 5, а) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной (или независимой) и последовательной, по которым проходят токи возбуждения Iв1 и Iв2 = Iя

где Фпосл — магнитный поток последовательной обмотки, зависящий от тока Iя, Фпар — магнитный поток параллельной обмотки, который не зависит от нагрузки (определяется током возбуждения Iв1).

Читать еще:  В чем сущность жесткой работы дизельного двигателя

Механическая характеристика электродвигателя со смешанным возбуждением (рис. 5, б) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением. В зависимости от соотношения магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток при номинальном режиме можно приблизить характеристики двигателя со смешанным возбуждением к характеристике 1 (кривая 3 при малой м. д. с. последовательной обмотки) или к характеристике 2 (кривая 4 при малой м. д. с. параллельной обмотки).

Рис. 5. Принципиальная схема электродвигателя со смешанным возбуждением (а) и его механические характеристики (б)

Достоинством двигателя постоянного тока со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, когда Фпосл=0. В этом режиме частота вращения его якоря определяется магнитным потоком Фпар и имеет ограниченное значение (двигатель не идет вразнос).

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Электрическая схема тягового двигателя постоянного тока

Все электрокары снабжаются электродвигателями постоянного тока.

Действие электродвигателя постоянного тока состоит в следующем. В магнитном поле (здесь оно создается постоянным магнитом) помещается обмотка из медной изолированной проволоки

(на фигуре она представлена в виде рамки). По обмотке пропускается ток от какого-либо источника тока. Вокруг проводника, по которому протекает электрический ток, образуется магнитное поле. Так как кроме магнитного поля, создаваемого током, протекающим по проводнику, имеется еще магнитное поле постоянного магнита, то в результате их взаимодействия возникает сила, стремящаяся повернуть проводник в сторону, показанную стрелкой наверху. Направление действия этой силы (а следовательно, и направление вращения) определяется по правилу левой руки, которое гласит: если левую руку расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь (считается, что магнитные силовые линии выходят из северного полюса магнита и входят в южный), а пальцы расположить по направлению движения тока в проводнике (считается, что ток идет от положительного полюса к отрицательному), то отставленный в сторону большой палец покажет направление движения проводника (в нашем случае — против часовой стрелки).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Коллектор предназначен для поддержания неизменным направления тока в обмотке электродвигателя. Показанный на фигуре коллектор состоит из двух медных полуцилиндров, изолированных друг от друга и соприкасающихся со щетками.

Как видно из рис. 44, рамка будет поворачиваться против часовой стрелки (рис. 44, а) до тех пор, пока она не займет положение, показанное на рис. 44, б. В этом случае ток в ее цепи прекратится, но онa по инерции будет поворачиваться до тех пор, пока не займет положение, показанное на рис. 44, в.

Рис. 43. Схема устройства электродвигателя постоянного тока:
1 и 2 — щетки; 3 — коллектор; 4 — рамка из медной проволоки; 5 — постоянный магнит.

В этом положении ток по рамке снова пойдет в прежнем направлении, т. е. он опять будет создавать магнитное поле, стремящееся во взаимодействии с полем магнита повернуть рамку против часовой стрелки.

Если бы коллектора не было, то рамка, придя в положение, показанное на рис. 44, в, дальше бы не поворачивалась, так как в этом положении согласно тому же правилу левой руки сила взаимодействия магнитных полей рамки и магнита стремилась бы возвратить рамку в положение рис. 44, б.

Рис. 44. Различные положения рамки электродвигателя (рис. 42) в магнитном поле (знак + означает, что ток идет от наблюдателя; знак — означает, что ток идет к наблюдателю).

На практике неподвижная часть электродвигателя постоянного тока, называемая станиной или статором, выполняется из стали или чугуна в виде кольцевого ярма, на котором крепятся стальные полюсные башмаки с обмотками. Эти обмотки служат для создания постоянного магнитного поля. Подвижная часть (якорь) устроена следующим образом: на стальную ось надет плотно стягиваемый набор стальных дисков с пазами для укладки обмотки и коллектор-цилиндр с укрепленными на нем медными пластинами, изолированными друг от друга слюдой.

В пазы якоря укладывается обмотка из медной изолированной проволоки, выводы которой припаиваются к коллекторным пластинам.

Якорь вставляется в статор, который закрывается крышками с подшипниками для оси якоря. Для подвода тока к якорю электродвигатель снабжается траверсой со щетками, которые чаще всего выполняются из особо приготовленного угля.

Машины постоянного тока по способу подключения обмотки возбуждения делятся на машины с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением. Каждый из этих видов машин имеет свои преимущества и недостатки.

На электрокарах применяются электродвигатели только с последовательным возбуждением (сериесные двигатели), имеющие следующее преимущество: электродвигатель имеет большой пусковой момент, т. е. при трогании с места развивает значительное усилие, что очень ценно при перевозке грузов.

Недостатком электродвигателя с последовательным возбуждением является его «мягкая» характеристика, означающая, что с повышением нагрузки скорость вращения двигателя сильно снижается.

Схема устройства тягового электродвигателя показана на рис. 45, Как видно из фигуры, обмотка возбуждения соединяется последовательно с якорем. Для изменения направления вращения надо поменять местами или выводы обмотки возбуждения, или провода, идущие к щеткам якоря. Большинство электрокаров имеет один тяговый двигатель. Электрокары «Ящерица» и электрокары ЭК-1 имеют по два двигателя.

к Применение двух электродвигателей дает возможность упростить конструкцию электрокара, так как в данном случае не требуются карданная передача и дифференциал.

Работа электродвигателя характеризуется мощностью, коэффициентом- полезного действия, подводимым напряжением, силой тока в цепи обмоток и числом оборотов.

Если потребляемую мощность умножить на к. п. д., то мы получим мощность на валу двигателя. Часто на практике мощность на валу двигателя выражается через вращающий момент, т. е. произведение усилия на валу двигателя на радиус вала. Вращающий момент выражается в килограммометрах (кГм).

Величина вращающего момента на валу двигателя постоянного тока пропорциональна силе тока в обмотке якоря.

Число оборотов двигателя постоянного тока обратно пропорционально величине магнитного потока статора. Из сказанного следует, что величина вращающего момента на валу двигателя будет тем больше, чем больший ток будет проходить по обмотке якоря, а число оборотов будет тем меньше, чем больший ток будет подаваться в обмотку возбуждения.

У двигателей с последовательным возбуждением, применяемых на электрокарах, вращающий момент на валу пропорционален квадрату силы тока в обмотке якоря, т. е. при увеличении силы тока в обмотке якоря в два раза момент по валу возрастает в четыре раза. Это очень важное преимущество рассматриваемого двигателя. Кроме того, обмотка возбуждения включается последовательно с обмоткой якоря. По ней, следовательно, будет протекать ток такой же силы, как и в обмотке якоря. При увеличении тока в обмотке якоря увеличится магнитный поток обмотки возбуждения, а это вызовет уменьшение числа оборотов. Из сказанного можно сделать следующие выводы.

Рис. 45. Электрическая схема тягового электродвигателя с последовательным возбуждением:
1 — якорь; 2 — щетки; 3—обмотка возбуждения.

Рис. 46. Общий вид двигателя МТ-1 электрокара ЭК-2.

1. Тяговый электродвигатель может развивать очень большие усилия на валу при малом числе оборотов.
2. При уменьшении силы тока в обмотке якоря резко падает усилие на валу двигателя, а число оборотов повышается.

У включенного, но не нагруженного двигателя с последовательным возбуждением сила тока в обмотках якоря и возбуждения будет очень мала, а число оборотов может достигнуть недопустимо большой величины. Поэтому всякое опробование двигателей, например после ремонта, на холостом ходу запрещается, так как двигатель может «разнести», т. е. под влиянием центробежных усилий разорвутся коллектор и обмотки.

Электродвигатель электрокара типа ЭК-2. На электрокаре ЭК-2 установлен один электродвигатель с последовательным возбуждением типа МТ-1, приводящий в движение оба ведущих колеса.

Технические данные его приведены в табле 3, а устройство — на рис. 46.

Таблица 3

Барабанные контроллеры применяются на электрокарах «Ящерица» (рис. 50).

Внутри кожуха контроллера находится вал с укрепленными на нем (на изолирующих прокладках) литыми латунными сегментами.

При вращении вала сегменты в определенной последовательности замыкают неподвижные контакты (пальцы), и таким образом осуществляются различные переключения в цепи двигателей.

Рис. 50. Устройство барабанного контроллера электрокара «Ящерица».

Недостатком барабанного контроллера является трудность замены изношенных (вследствие подгорания контактов и трения) сегментов барабана, а изготовление новых сегментов довольно сложно. Механическое же их устройство значительно проще устройства кулачковых контроллеров.

Кулачковые контроллеры применяются на автопогрузчиках типа 02 и 04 и электрокарах ЭК-2.

Они отличаются оу барабанных тем, что у них на вал контроллера насаживаются профилированные кулачки, которые при вращении вала замыкают или размыкают в определенной последовательности расположенные против них контакты, одни из которых являются подвижными, а другие — неподвижными. Преимуществом этих контроллеров является то, что замена контактов не требует снятия вала.

На рис. 51 показан общий вид кулачкового контроллера автопогрузчиков типа 02 и 04. Контроллер имеет два вала с кулачками — главный и реверсивный. Главный вал приводится в движение от рукоятки и управляет включением и выключением пяти кулачковых контакторов. Рукоятка имеет пять позиций.

На рис. 52 представлена электрическая схема автопогрузчика.

Контактор контроллера 1 имеет дугогасительное устройство, состоящее из асбоцементной плиты с постоянным магнитом, северный полюс которого для правильного направления выдувания дуги обращен в сторону рукоятки.

Контакторы 2 и 3 также имеют постоянные магниты для дугогашения, но в сторону рукоятки обращены их южные полюсы (южные полюсы всех магнитов окрашены в красный цвет). Реверсивная рукоятка переключает двухполюсный контактор Р, изменяющий направление тока в якоре, за счет чего и получается изменение направления движения. Главный и реверсивный валы механически сблокированы между собой таким образом, что изменение

направления тока в якоре (реверсирование) можно производить только при нулевом положении главного барабана, чем исключается возможность реверсирования под током, на что контактор не рассчитан.

Читать еще:  Что такое двигатель детройт без егр

Работа контроллера состоит в следующем. В положении замыкается контактор, вследствие чего ток, пройдя от батареи через пусковые сопротивления Ri и R2, направится по цепи: обмотка статора / — обмотка статора II — якорь Яда — батарея. Якорь начнет вращаться в ту или иную сторону, определяемую положением контактора реверсирования Р.

Рис. 51. Общий вид контроллера автопогрузчиков типов 02 и 04.

Рис. 52. Электрическая схема автопогрузчиков типов 02 и 04:
1 — включатель подъема; 2 — включатель наклона; 3 — выключатель цепи управления; 4 — блокировка тормоза; 5 — блокировка сиденья; 6 — контактор движения; 7 — контактор подъема; 8 — сигнал; 9 — кнопка сигнала; 10 — аккумуляторная батарея; 11 — электродвигатель подъема и наклона; 12 — пусковое сопротивление; 13 — контроллер; 14 —электродвигатель движения.

В положении будут замкнуты контакторы, при этом сопротивление Rо закорачивается и якорь развивает большую мощность.

В положении дополнительно замыкается контактор, вследствие чего закорачивается и сопротивление Ri и якорь развивает еще боль-шую мощность.

В положении при замкнутых контактах замыкается контактор П, а контактор 1 размыкается. При этом обмотки / и II статора включаются параллельно и двигатель развивает наибольшую мощность.

Рис. 53. Электрическая схема электрокара «Ящерица» (упрощенная).

Схема электрических соединений электродвигателей электрокара «Ящерица» при различных положениях контроллера показана на рис. 53.

Якори обоих электродвигателей Mi и М2 всегда соединены между собой последовательно, так же последовательно соединены и их обмотки возбуждения. Все переключения в схеме производятся с помощью барабанного контроллера, о котором говорилось выше.

Как видно из рис. 53, в положении контроллера 1 оба двигателя соединяются последовательно и подключаются к источнику тока Через сопротивление R.

В положении контроллера 2 оба двигателя остаются соединенными последовательно, вследствие чего момент на валу двигателей возрастает.

В положении 3 обмотки возбуждения электродвигателей включаются параллельно, и момент на их валах достигает максимального значения.

В положении «назад» при помощи контроллера меняются местами провода, идущие к якорям электродвигателей, вследствие чего направление их вращения меняется на обратное.

В положениях торможения оба электродвигателя отключаются от батареи и подключаются к сопротивлению R.

Возникающая вследствие вращения двигателей по инерции электродвижущая сила создает в сопротивлении R ток. Таким образом, механическая энергия движения переходит сначала в электрическую, а затем в тепловую, и скорость электрокара падает. Чем выше скорость, тем резче будет торможение. При движении с малой скоростью электрическое торможение будет очень незначительным; при движении под уклон электрокар не остановится, а будет двигаться с небольшой скоростью. В этом случае торможение производится механическим тормозом.

На электрокаре ЭК-2 установлен контроллер кулачкового типа, у которого контакты замыкаются механически при помощи кулачков, насаженных на вал контроллера.

Во время вращения вала контроллера кулачки также вращаются. При этом кулачок, нажимая на хвостовую часть подвижного контакта, прижимает его к неподвижному или, наоборот, отжимает его. Рабочие поверхности контактов всегда должны быть чистыми и гладкими, иначе контакты будут обгорать и потребуют замены.

Контроллер имеет семь положений: одно нейтральное, когда электродвигатель не включен, три положения для движения вперед и три для движения назад.

Контроллер состоит из следующих основных частей:
девяти включателей, смонтированных на панели из текстолита или дельта-древесины; десяти кулачков (девяти переключающих и одного фиксирующего), собранных на одном валу, связанном тягой с рычагом управления контроллером; рычага управления контроллером, при повороте которого в одно из семи положений поворачивается вал с кулачками (кулачки, упираясь в ролики включателей, устанавливают их в требуемое положение); удерживающего электромагнита, предназначенного для удержания шестого включателя во включенном состоянии при движении электрокара (работа шестого включателя поясняется ниже в описании блокировок).

Маневровые локомотивы

Принципиальные схемы электрических передач постоянного и переменно-постоянного тока

Передача постоянного тока. Электрическая передача постоянного тока получила наиболее широкое применение на тепловозах. В качестве примера на рис. 1.8 представлена принципиальная схема электрической передачи тепловоза 2ТЭ10М. Тяговый генератор Г

Рис 1.8. Принципиальная схема электрической передачи постоянного тока: 1-6- тяговые электродвигатели; Г — тяговый генератор; РБІ-РБЗ-реле боксования; ПР — реверсор; OB обмотки возбуждения тяговых двигателей. ОД — обмотки добавочных полюсов; ВШІ, ВШ2 — групповые контакторы ослаблення возбуждения; СИП, СШ2-резисторы; ПІ -116 контакторы поездные; РІП, РП2- реле перехода; РПЗ- реле ограничения максимальной скорости; ß -возбудитель; СИВ — синхронный подвозбуяитель; TP — трансформатор распределительный; ЬТ — блок тахометричеекий; AB — амнлистат; ИД индуктивный датчик; ТИН — трансформатор постоянного напряжения; T1ITI- 77/74 трансформаторы постоянного тока; СУ- узел селективный; CT — трансформатор стабилизирующий; ВВІ, ЄВ2 выпрямители; ОС. ОУ, ОЗ. OP ■ обмогки управления ачплистата; I1BI. ПВ2, IIFS3- выпрямительные блоки уравнительных соединений; БДС — блок сравнения; ОВГ -обмотка возбуждения тягового генератора; HB. РН — обмотка возбудителя независимого возбуждения и размагничивающая. УЙМ — узел выделения максимальноготока (ВЗ—В6)

постоянного тока питает тягоаые электродвигатели 1-6, соединенные параллельно. Генератор Г имеет независимое возбуждение, а электродвигатели — последовательное. К генератору тяговые электродвигатели подключаются электропневматическими (поездными) контакторами П1 — П6.

Для расширения диапазона использования полной мощности тягового генератора применяются две ступени ослабления возбуждения электродвигателей. Для этого включают резисторы СШ1, СШ2 параллельно обмоткам возбуждения ОВ электродвигателей с помощью групповых контакторов ВШ1, ВШ2. Направление движения тепловоза изменяется реверсором ПР, который изменяет направление тока в обмотках возбуждения ОВ.

Независимая обмотка возбуждения генератора Г получает питание от возбудителя постоянного тока В, имеющего две обмотки возбуждения: независимую НВ и размагничивающую РВ. Обмотка НВ получает питание от амплистата возбуждения АВ (магнитного усилителя с внутренней обратной связью), а обмотка РВ от вспомогательного генератора ВГ. В амплистате происходит суммирование и усиление сигналов задания по частоте враа1.ения вала дизеля и обратной связи по току и напряжению генератора Г. Амплистат имеет четыре обмотки управления: задающую 03, регулировочную ОР, управления ОУ и стабилизирующую ОС.

Комплексное противобоксовочное устройство тепловоза обеспечивает обнаружение боксования и его прекращение с небольшими потерями силы тяги, а также создание динамических жестких характеристик тягового генератора. Система уравнительных соединений двигателей предназначена для улучшения противобоксовочных свойств тепловоза. При жестких динамических характеристиках уравнительные соединения обеспечивают более эффективное восстановление нормального режима работы электродвигателей боксую-щих колесных пар.

Размагничивающая обмотка РВ обеспечивает возбуждение В при повреждении элементов автоматической системы регулирования напряжения генератора Г и размагничивание возбудителя, а следовательно, и ограничение тока генератора при трогании с места. Размагничивание В вызвано тем, что амплистат имеет большой ток холостого хода.

Передача переменно-постоянного тока. Такая электрическая передача применена на тепловозе 2ТЭ116 (рис. 1.9). Переменное напряжение тягового синхронного генератора СГ подается к выпрямительной установке ВУ и после выпрямления подводится к шести тяговым электродвигателям. Двигатели, соединенные параллельно, подключаются к тяговому генератору с помощью электропневматических контакторов Л1 — П6. Генератор СГ также обеспечивает питание переменным током асинхронные электродвигатели вентиляторов охлаждения различного назначения.

Рис. 1.9. Принципиальная схема электрической передачи переменно-постоянного тока

Сила тяги и скорость тепловоза зависят от тока и напряжения тягового генератора. Их соотношения определены внешней характеристикой генератора. Для расширения диапазона скоростей тепловоза, при которых используется полная мощность дизеля, предусмотрены две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей: первая ступень 0/71 -60 % и вторая ОП2- 37 %. Ослабление возбуждения осуществляется подключением резисторов CUII — СШ6 параллельно обмоткам возбуждения двигателей с помощью групповых контакторов Bült и BI1I2. Переход на Olli и OIJ2 и обратно происходит автоматически с помощью реле перехода РІП и РП2. Изменение направления движения тепловоза достигается изменением направления тока в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей с помощью реверсора ПР.

Обмотка возбуждения тягового синхронного генератора питается от однофазного синхронного возбудителя СВ, через управляемый выпрямитель (усилитель) УВВ. Выходное напряжение УВВ регулируется изменением момента открытия управляемых вентилей (тиристоров), установленных в двух плечах моста

Регулированием тока возбуждения тягового генератора СГ создается требуемая внешняя характеристика (см. рис. 1.3.). Система автоматического регулирования напряжения синхронного тягового генератора СГ построена но принципу замкнутого регулирования напряжения Ur, тока 1, и мощности Р,. Сигналы обратнойсвязи по току и напряжению генератора СГ, получаемые от трансформаторов постоянного тока 7″/777 — ТПТ4 и напряжения ТПН, поступают в узел преобразования и сравнения сигналов, именуемый селективным СУ. В узле СУ по сигналам С/, и 1г формируется сигнал по мощности генератора и каждый из них сравнивается с сигналом задания (уставки).

Полученный сигнал рассогласования через блок управления возбуждением БУВ управляет открытием тиристоров управляемого выпрямителя УВВ, устанавливая ток возбуждения СГ, необходимый для поддержания заданного значения одной из величин 1Г, 11г или Рт. Для получения задания по 1Л, 1г, Р, в узле СУ используют два вида сигналов: по частоте вращения и отклонению мощности дизеля. Первый поступает от тахометрического блока задания БЗВ, а второй — от индуктивного датчика ИД. Система регулирования обеспечивает полное использование свободной мощности дизеля при всех возможных колебаниях.

Для компенсации падения напряжения в цепи обмотки возбуждения СБ при возрастании тока возбуждения СГ применен узел коррекции, состоящий из трансформатора ТК и выпрямительного моста. При повреждении элементов системы автоматического регулирования возбуждения СГ предусмотрен аварийный режим, при котором переключателем шунтируются тиристоры УВВ и он работает как обычный неуправляемый выпрямительный мост; регулирование производится вручную машинистом.

Электрическое оборудование имеет следующие защиты: выпрямительной установки ВУ от токов внешних (в цепи выпрямленного тока) и внутренних (в цепи выпрямительной установки) коротких замыканий, выпрямительной установки и тяговых электродвигателей при выходе из строя электродвигателей вентиляторов, электрооборудования при пробое силовой цепи на корпус, тяговых электродвигателей при боксовании колесных пар и от перегруза при выходе из строя одного из них.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector