Меню

Тяговые двигатели постоянного тока в основном выполнены с

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрический ток и наоборот. Подавляющее большинство электрических устройств работают по простой схеме: под действием механической энергии вырабатывается электричество, которое в свою очередь вызывает движение станков, машин, механизмов, подвижного состава. В транспортной отрасли хорошо известен тяговый электродвигатель, приводящий в действие колесные пары вагонов. Использование их в режиме генератора дает возможность затормозить состав. Процесс торможения происходит за счет нагрузки, образующейся в процессе превращения механической энергии состава, находящегося в движении, в электрический ток.

  1. Появление и развитие тяговых устройств
  2. Коллекторный агрегат на постоянном токе
  3. Назначение и устройство станины
  4. Главные полюса
  5. Назначение и устройство добавочных полюсов
  6. Якорь и коллектор
  7. Тяговые электродвигатель асинхронного типа

Появление и развитие тяговых устройств

В самом начале, когда электрический транспорт только начал использоваться, на всех видах подвижного состава устанавливались коллекторные тяговые электродвигатели. При этом передача энергии осуществлялась по самой простой схеме, поэтому агрегатами можно было легко управлять в любом рабочем режиме. Технические и механические характеристики полностью отвечали всем требованиям транспортной специфики.

Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Тем не менее, в процессе эксплуатации тяговый электродвигатель постоянного тока обнаружил ряд недостатков. В первую очередь, это сам коллектор, оборудованный подвижными контактами – щетками, требующий регулярного технического обслуживания. Принимаемые меры по снижению искрения, повышению надежности коммутации, во многом усложнили устройство двигателя. В результате, его размеры заметно увеличились, а максимальная скорость вращения осталась на прежнем уровне.

Постепенно развивалось направление силовой техники на основе быстродействующих полупроводников. Это позволило заменить реостатную систему, применяемую в коллекторных агрегатах, импульсной, отличающейся повышенной надежностью и экономичностью. В дальнейшем, в вагонных парах стал устанавливаться асинхронный тяговый двигатель в качестве приводного механизма.

Основными проблемами, с которыми пришлось столкнуться при эксплуатации асинхронных двигателей, считаются сложные регулировки. Определенные трудности возникают при использовании электрического торможения, когда для этих целей служат моторы на основе короткозамкнутого ротора. В данный период идет разработка более современных тяговых приводов на основе синхронных агрегатов, в которых установлен ротор на постоянных магнитах.

Поскольку на железнодорожном транспорте до сих пор широко используются именно коллекторные агрегаты, следует более подробно рассмотреть их общее устройство и порядок работы.

Коллекторный агрегат на постоянном токе

Любой коллекторный агрегат является своеобразной электрической машиной, которая в зависимости от своего предназначения выполняет функции генератора или электродвигателя. Отличительной чертой этих устройств считается соединение якорной обмотки с коллектором.

Основным источником питания коллекторных движков служит постоянный ток. Сейчас уже выпускаются модификации многофункциональных агрегатов с невысокой мощностью, способных работать не только от постоянного, но и от переменного тока.

Стандартный тяговый электродвигатель состоит из коллектора (1), щеток (2), сердечника ротора или якоря (3), сердечника главного полюса (4), обмотки возбуждения (5), станины (6). Кроме того, сюда же включены подшипниковый щит (7), вентилятор (8), якорная обмотка (9).

Все детали соединяются в несколько конструктивных элементов. Прежде всего, это магнитная система, под влиянием которой появляется магнитное поле, а также якорь с обмоткой, вращающийся с помощью подшипников. Коллектор и другие детали разъединяются между собой воздушной прослойкой.

В агрегатах постоянного тока возникновение магнитного поля происходит с участием обмоток возбуждения. Они располагаются на полюсных сердечниках и подключены к постоянному току. Количество полюсов может быть разным, в зависимости от мощности двигателя и его использования в транспортной единице. Их число чаще всего находится в рамках от 2 до 12. Стандартная магнитная система представляет собой монолитную металлическую станину, в которой присутствуют съемные шихтованные сердечники. Чтобы понять, как взаимодействуют узлы и детали между собой, необходимо более подробно рассмотреть устройство каждого компонента.

Назначение и устройство станины

Каждый тяговый электродвигатель оборудуется станиной, используемой прежде всего в качестве магнитопровода, по которому осуществляется прохождение магнитных потоков основных и дополнительных полюсов. Еще она служит местом расположения и крепления полюсов и подшипниковой защиты.

При наличии больших нагрузок станина обычно бывает отлита из стали или сварена из толстых электротехнических стальных листов. Благодаря такой конструкции создается требуемая механическая устойчивость и высокая магнитная проницаемость. Стенки обычно имеют толщину, обеспечивающую установленный уровень магнитной индукции, а ее размеры ориентированы на поперечное сечение главных полюсов и составляют не ниже 50% этого размера.

На представленном рисунке отмечено расположение станины (1), относительно других деталей и компонентов – сердечника полюса (2), катушки обмотки возбуждения (3) и полюсного башмака (4). Между всеми элементами и якорем существует воздушная прослойка (5). Размеры диаметра изнутри станины рассчитываются так, чтобы в этом пространстве мог разместиться якорь, полюса главные и дополнительные и их обмотки.

Тяговый электродвигатель локомотива может иметь стальную литую станину с уменьшенной массой и пониженным поперечным сечением, ориентированным на оси главных полюсов. Это дает возможность равномерно распределить магнитный поток, поступающий к станине от главного полюса.

Частично станина, не выполняющая функции магнитопровода, образует коллекторное пространство с незначительной толщиной стенок, достаточной для обеспечения необходимой механической прочности. В некоторых конструкциях это место закрывается отдельными ребрами жесткости, прикрытыми тонким защитным кожухом.

Главные полюса

Тяговый электродвигатель, работающий на постоянном токе, включает в свою конструкцию обмотку возбуждения, где и появляется магнитодвижущая сила, создающая, в свою очередь, магнитное поле. В состав обмотки входят катушки, надеваемые на сердечники основных полюсов. На стороне сердечника, направленной к якорю, устанавливается полюсный наконечник, он же башмак. С его помощью осуществляется равномерное распределение магнитного потока по всей поверхности якоря. Перечисленные детали отмечены на предыдущем рисунке вместе со станиной.

На практике довольно редко используется схема, включающая в себя полюсный сердечник и полюсный башмак. Как правило, они объединяются в единое целое и образуют главный полюс. За счет этого в сердечнике полюса наступает снижение вихревых потоков, вызываемых действием пульсаций магнитной индукции в наконечниках из-за зубчатой поверхности якоря.

Для сборки полюса используются стальные лакированные листы, которые затем попадают под пресс высокого давления. Сквозь сердечник пропускаются болты или специальные заклепки, чтобы стянуть всю конструкцию. Их равномерное распределение позволяет успешно выдерживать упругость сжатых полос. Крепление полюсов к станине осуществляется с помощью болтов или шпилек.

Назначение и устройство добавочных полюсов

Каждый тяговый электродвигатель мощностью более 1 кВт оборудуется дополнительными полюсами, для того чтобы снизить количество искр, появляющихся на щетках. Их устройство очень простое, включающее в себя сердечник (1) и катушку (2), где использован медный проводник в изоляции. Его сечение рассчитывается по рабочему току двигателя, поскольку эта катушка и обмотка якоря последовательно подключаются друг к другу.

Стальной сердечник изготавливается в виде монолитной конструкции, по причине отсутствия в нем вихревых токов, так как магнитная индукция имеет очень малую величину. Местом монтажа дополнительных полюсов определен промежуток между главными полюсами, а крепление к станине выполняется специальными болтами. Величина воздушной прослойки под ними существенно превышает зазор под главными полюсами. Его регулировка выполняется при помощи специальных пластин из материалов магнитного или немагнитного типа, а окончательная величина определяется, когда тяговый двигатель постоянного тока настраивается на коммутацию при достижении минимального количества искр.

Якорь и коллектор

В состав якоря входит вал, сердечник, обмотки и коллектор. Конфигурация сердечника выполнена в форме цилиндра, а сам он изготовлен из тонких штампованных листов электротехнической стали. Для изоляции листов используется лак или бумага. В сжатом виде после сборки сердечник фиксируется нажимными шайбами. Благодаря устройству сердечника, удается компенсировать влияние вихревых токов и снизить в нем утечку электроэнергии. Охлаждение ТЭД выполняется за счет специальных каналов вентиляции, устроенных в сердечнике.

Для якорных обмоток используется медный проводник круглого или прямоугольного сечения. Он закладывается в выемки сердечника и качественно изолируется от него. Вся обмотка делится на секции, концы каждой из них соединяются с коллектором путем пайки.

В конструкцию каждого коллектора входит активная составляющая и система крепления. Изоляция медных коллекторных пластинок (7) выполняется с помощью специальных прокладок. Провода якорной обмотки припаиваются к выступу в конце элемента (5). Край пластин, расположенный снизу (6) после сборки зажимается с помощью двух нажимных колец (3). Эти кольца также изолируются, а сама изоляция утапливается на 1,5 мм внутрь скользящей поверхности коллектора.

Тяговые электродвигатель асинхронного типа

На железнодорожном транспорте асинхронный тяговый двигатель долгое время не мог использоваться из-за отсутствия в электроснабжении подвижного состава переменного трехфазного тока. Постепенно развивающееся электротехническое производство позволило создать и усовершенствовать электронику полупроводникового типа.

Читайте также:  Зависимость эдс генератора от тока возбуждения называется

Таким образом, были созданы преобразователи тока и напряжения, обладающие мощностью, достаточной, чтобы обеспечить энергией асинхронный тяговый двигатель. Ведущую роль в этом деле сыграли мощные транзисторы.

Данные устройства оказались просты и надежны в эксплуатации. У них заметно снизились габаритные размеры и вес в сравнении с двигателями постоянного тока. Асинхронный тяговый двигатель не требует особого технического обслуживания, способен переходить в генераторный режим без специального переключения, а лишь под действием повышенной частоты вращения ротора. Подобная схема существенно упрощает использование системы электрического торможения.

Генератор постоянного тока: устройство и принцип действия

Принцип работы электродвигателя

Устройство генератора: принцип работы

Виды электродвигателей: устройство, принцип работы

Источник

Электродвигатели постоянного тока. Устройство и работа. Виды

Электрические двигатели, приводящиеся в движение путем воздействия постоянного тока, применяются значительно реже, по сравнению с двигателями, работающими от переменного тока. В бытовых условиях электродвигатели постоянного тока используются в детских игрушках, с питанием от обычных батареек с постоянным током. На производстве электродвигатели постоянного тока приводят в действие различные агрегаты и оборудование. Питание для них подводится от мощных батарей аккумуляторов.

Устройство и принцип работы

Электродвигатели постоянного тока по конструкции подобны синхронным двигателям переменного тока, с разницей в типе тока. В простых демонстрационных моделях двигателя применяли один магнит и рамку с проходящим по ней током. Такое устройство рассматривалось в качестве простого примера. Современные двигатели являются совершенными сложными устройствами, способными развивать большую мощность.

Главной обмоткой двигателя служит якорь, на который подается питание через коллектор и щеточный механизм. Он совершает вращательное движение в магнитном поле, образованном полюсами статора (корпуса двигателя). Якорь изготавливается из нескольких обмоток, уложенных в его пазах, и закрепленных там специальным эпоксидным составом.

Статор может состоять из обмоток возбуждения или из постоянных магнитов. В маломощных двигателях используют постоянные магниты, а в двигателях с повышенной мощностью статор снабжен обмотками возбуждения. Статор с торцов закрыт крышками со встроенными в них подшипниками, служащими для вращения вала якоря. На одном конце этого вала закреплен охлаждающий вентилятор, который создает напор воздуха и прогоняет его по внутренней части двигателя во время работы.

Elektrodvigateli postoiannogo toka ustroistvo

Принцип действия такого двигателя основывается на законе Ампера. При размещении проволочной рамки в магнитном поле, она будет вращаться. Проходящий по ней ток создает вокруг себя магнитное поле, взаимодействующее с внешним магнитным полем, что приводит к вращению рамки. В современной конструкции мотора роль рамки играет якорь с обмотками. На них подается ток, в результате вокруг якоря создается магнитное поле, которое приводит его во вращательное движение.

Для поочередной подачи тока на обмотки якоря применяются специальные щетки из сплава графита и меди.

Выводы обмоток якоря объединены в один узел, называемый коллектором, выполненным в виде кольца из ламелей, закрепленных на валу якоря. При вращении вала щетки по очереди подают питание на обмотки якоря через ламели коллектора. В результате вал двигателя вращается с равномерной скоростью. Чем больше обмоток имеет якорь, тем равномернее будет работать двигатель.

Щеточный узел является наиболее уязвимым механизмом в конструкции двигателя. Во время работы медно-графитовые щетки притираются к коллектору, повторяя его форму, и с постоянным усилием прижимаются к нему. В процессе эксплуатации щетки изнашиваются, а токопроводящая пыль, являющаяся продуктом этого износа, оседает на деталях двигателя. Эту пыль необходимо периодически удалять. Обычно удаление пыли выполняют воздухом под большим давлением.

Щетки требуют периодического их перемещения в пазах и продувки воздухом, так как от накопившейся пыли они могут застрять в направляющих пазах. Это приведет к зависанию щеток над коллектором и нарушению работы двигателя. Щетки периодически требуют замены из-за их износа. В месте контакта коллектора со щетками также происходит износ коллектора. Поэтому при износе якорь снимают и на токарном станке протачивают коллектор. После проточки коллектора изоляция, находящаяся между ламелями коллектора стачивается на небольшую глубину, чтобы она не разрушала щетки, так как ее прочность значительно превышает прочность щеток.

Виды
Электродвигатели постоянного тока разделяют по характеру возбуждения:
Независимое возбуждение

При таком характере возбуждения обмотка подключается к внешнему источнику питания. При этом параметры двигателя аналогичны двигателю на постоянных магнитах. Обороты вращения настраиваются сопротивлением обмоток якоря. Скорость регулируют специальным регулировочным реостатом, включенным в цепь обмоток возбуждения. При значительном снижении сопротивления или при обрыве цепи ток якоря повышается до опасных величин.

Elektrodvigatel p.t. nezavisimoe vozbuzhdenie

Электродвигатели с независимым возбуждением запрещается запускать без нагрузки или с небольшой нагрузкой, так как его скорость резко возрастет, и двигатель выйдет из строя.

Параллельное возбуждение

Обмотки возбуждения и ротора соединяются параллельно с одним источником тока. При такой схеме ток обмотки возбуждения значительно ниже тока ротора. Параметры двигателей становятся слишком жесткими, их можно применять для привода вентиляторов и станков.

Elektrodvigatel p.t. parallelnoe vozbuzhdenie

Регулировка оборотов двигателя обеспечивается реостатом в последовательной цепи с обмотками возбуждения или в цепи ротора.

Последовательное возбуждение

В этом случае возбуждающая обмотка подключается последовательно с якорем, в результате чего по этим обмоткам проходит одинаковый ток. Обороты вращения такого мотора зависят от его нагрузки. Двигатель нельзя запускать на холостом ходу без нагрузки. Однако такой двигатель обладает приличными пусковыми параметрами, поэтому подобная схема используется в работе тяжелого электротранспорта.

Elektrodvigatel p.t. posledovatelnoe vozbuzhdenie
Смешанное возбуждение

Такая схема предусматривает применение двух обмоток возбуждения, находящихся парами на каждом полюсе двигателя. Эти обмотки можно соединять двумя способами: с суммированием потоков, либо с их вычитанием. В итоге электродвигатель может обладать такими же характеристиками, как у двигателей с параллельным или последовательным возбуждением.

Elektrodvigatel p.t. smeshannoe vozbuzhdenie

Чтобы заставить двигатель вращаться в другую сторону, на одной из обмоток изменяют полярность. Для управления скоростью вращения мотора и его запуском используют ступенчатое переключение разных резисторов.

Особенности эксплуатации

Электродвигатели постоянного тока отличаются экологичностью и надежностью. Их главным отличием от двигателей переменного тока является возможность регулировки оборотов вращения в большом диапазоне.

Elektrodvigateli postoiannogo toka skhema

Такие электродвигатели постоянного тока можно также применять в качестве генератора. Изменив направление тока в обмотке возбуждения или в якоре, можно изменять направление вращения двигателя. Регулировка оборотов вала двигателя осуществляется с помощью переменного резистора. В двигателях с последовательной схемой возбуждения это сопротивление расположено в цепи якоря и позволяет уменьшить скорость вращения в 2-3 раза.

Этот вариант подходит для механизмов с длительным временем простоя, так как при работе реостат сильно нагревается. Повышение оборотов создается путем включения в цепь возбуждающей обмотки реостата.

Для моторов с параллельной схемой возбуждения в цепи якоря также применяются реостаты для уменьшения оборотов в два раза. Если в цепь обмотки возбуждения подключить сопротивление, то это позволит повышать обороты до 4 раз.

Применение реостата связано с выделением тепла. Поэтому в современных конструкциях двигателей реостаты заменяют электронными элементами, управляющими скоростью без сильного нагревания.

На коэффициент полезного действия мотора, работающего на постоянном токе, влияет его мощность. Слабые электродвигатели постоянного тока обладают малой эффективностью, и их КПД около 40%, в то время, как электродвигатели мощностью 1 МВт могут обладать коэффициентом полезного действия до 96%.

Источник

Устройство тягового двигателя

Все тяговые двигатели постоянного тока имеют в основном одинаковое устройство. Двигатель состоит из остова 1 (рис. 40, а), четырех главных и четырех добавочных полюсов, якоря 8, подшипниковых щитов 4, 10, щеточного аппарата 5, вентилятора 9.

Остов двигателя. Он выполнен из электромагнитной стали, имеет цилиндрическую форму и служит магнитопроводом. Для жесткого крепления к поперечной балке рамы тележки на остове предусмотрены три прилива-кронштейна и два предохранительных ребра (см. рис. 26).

В остове имеются отверстия для крепления главных и добавочных полюсов, вентиляционные и коллекторные люки. Из остова двигателя выходят шесть кабелей: Я и ЯЯ, К и КК, Н и НН(рис. 41). Торцовые части остова закрыты подшипниковыми щитами. На остове укреплена паспортная табличка с указанием завода-изготовителя, заводского номера, массы, тока, частоты вращения, мощности и напряжения.

Продольные разрезы тягового двигателя <а) и его якоря (б)

Главные полюсы. Они предназначены для создания основного Магнитного потока Главный полюс состоит из сердечника 7 (см. рис. 40, а) и катушки 6. Катушки всех главных полюсов соединены последовательно и составляют обмотку возбуждения. Сердечник набран из листов электротехнической стали толщиной 1,5 мм для Уменьшения вихревых токов. Перед сборкой листы прокрашивают изоляционным лаком, сжимают прессом и скрепляют заклепками. Часть сердечника, обращенная к якорю, выполнена более широкой и называется полюсным наконечником. Эта часть служит для

Читайте также:  Вибраторы для постоянного тока

Я и ЯЯ — начало и конец обмотки якоря; Н и НН — начало и конец обмотки подмагничивания; К и КК — начало и конец обмотки возбуждения поддержания катушки, а также для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре.

В тяговых двигателях ДК-108А, установленных на вагонах Е (по сравнению с ДК-104 на вагонах Д), увеличен зазор между якорем и главными полюсами, что, с одной стороны, дало возможность увеличить скорость в ходовых режимах на 26 %, а с другой стороны, уменьшилась эффективность электрического торможения (медленное возбуждение двигателей в генераторном режиме из-за недостаточного магнитного потока). Для увеличения эффективности электрического торможения в катушках главных полюсов кроме двух основных обмоток, создающих основной магнитный поток в тяговом и тормозном режимах, имеется третья — подмагничиваю-щая, которая создает дополнительный магнитный поток при работе двигателя только в генераторном режиме. Подмагничиваю-щая обмотка включена параллельно двум основным и получает питание от высоковольтной цепи через автоматический выключатель, предохранитель и контактор ТШ (см. рис. 110). Изоляция катушек главных полюсов кремнийорганическая.

Главный полюс крепится к остову двумя болтами, которые ввертывают в квадратный стержень, расположенный в теле сердечника.

Добавочные полюсы. Они предназначены для создания дополнительного магнитного потока, который улучшает коммутацию и уменьшает реакцию якоря в зоне между главными полюсами. По размерам они меньше главных полюсов и расположены между ними. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки.

Сердечник выполнен монолитным, так как вихревые токи в его наконечнике не возникают из-за небольшой индукции под добавочным полюсом. Крепится сердечник к остову двумя болтами. Между остовом и сердечником для меньшего рассеяния магнитного потока установлена диамагнитная латунная прокладка.

Катушки добавочных полюсов соединены последовательно одна с другой и с обмоткой якоря.

Якорь. Машина постоянного тока имеет якорь (рис. 42), состоящий из сердечника 4, обмотки, коллектора 7 и вала 1. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали 2 толщиной 0,5 мм.

Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при пересечении якорем магнитного поля, листы изолируют один от другого лаком. В каждом листе имеется отверстие со шпоночной канавкой для насадки на вал, вентиляционные отверстия и пазы для укладки обмотки якоря 6. В верхней части пазы имеют форму ласточкиного хвоста. Листы насаживают на вал и фиксируют шпонкой. Собранные листы прессуются между двумя нажимными шайбами 3 и 5.

Обмотка якоря 20 (см. рис. 40, б) состоит из секций, которые укладывают в пазы сердечника 18 и пропитывают асфальтовым и бакелитовым лаками. Чтобы обмотка не выпадала из пазов, в пазовую часть забивают текстолитовые клинья 17, а переднюю и заднюю части обмотки укрепляют проволочными бандажами 19, которые после намотки пропаивают оловом.

Назначение коллектора 12 машины постоянного тока в различных режимах работы неодинаково. Так, в генераторном режиме коллектор служит для преобразования переменной электродвижущей силы (э.д.с.), индуцируемой в обмотке якоря, в постоянную э.д.с. на щетках генератора, в двигательном — для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря, чтобы якорь двигателя вращался в какую-либо определенную сторону.

Сердечник якоря (а) и якорь в процессе сборки (б)

Коллектор состоит из втулки, коллекторных медных пластин 14, нажимного конуса. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми пластинами, от втулки и нажимного конуса — изоляционными манжетами 13. Рабочую часть коллектора, имеющую контакт со щетками, протачивают на станке и шлифуют. Чтобы при работе щетки не касались миканитовых пластин, коллектор подвергают «продорожке». При этом миканитовые пластины становятся ниже коллекторных примерно на 1 мм. Со стороны сердечника в коллекторных пластинах предусмотрены выступы 15 с проре зью для впаивания проводников обмотки якоря. Коллекторные пластины имеют клинообразное сечение, а для удобства крепления — форму «ласточкин хвост». Коллектор насаживают на вал якоря прессовой посадкой и фиксируют шпонкой.

Вал якоря 21 имеет разные посадочные диаметры. Кроме якоря и коллектора, на вал напрессована стальная втулка вентилятора Внутренние кольца подшипников и подшипниковые втулки насажены на вал в горячем состоянии.

Подшипниковые щиты. В щитах 4, 10 (си. рис. 40, а) установлены шариковые или роликовые подшипники — надежные и не требующие большого ухода. Со стороны коллектора стоит упорный подшипник 3; его наружное кольцо упирается в прилив подшипникового щита. Со стороны тяговой передачи установлен свободный подшипник 11, который позволяет валу якоря удлиняться при нагреве Для подшипников применяют густую консистентную смазку. Чтобы смазка при работе двигателей не выбрасывалась из смазочных камер, предусмотрено гидравлическое (лабиринтное) уплотнение Вязкая смазка, попав в небольшой зазор между канавками-лабиринтами, проточенными в щите, и втулкой, насаженной на вал, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам лабиринта, где самой смазкой создаются гидравлические перегородки.

Подшипниковые щиты крепят к обеим сторонам остова.

Щеточный аппарат. Для соединения коллектора двигателя с силовой цепью вагона используют электрографитные щетки марки ЭГ-2А, которые обладают хорошими коммутирующими свойствами, высокой механической прочностью и способны выдерживать большие перегрузки. Щетки представляют собой прямоугольные призмы размером 16 х 32 х 40 мм. Рабочую поверхность щеток пришлифовывают к коллектору для обеспечения надежного контакта.

Щетки устанавливают в обоймы, называемые щеткодержателями, и соединяют с ними гибкими медными шунтами: в каждом щеткодержателе по две щетки, число щеткодержателей — четыре. Нажим на щетку осуществляется пружиной, упирающейся одним концом через палец в щетку, другим — в щеткодержатель.

Нажатие на щетку должно быть отрегулировано в строго определенных пределах, так как чрезмерный нажим вызывает быстрый износ щетки и нагрев коллектора, а недостаточный не обеспе чивает надежного контакта между щеткой и коллектором, вследствие чего возникает искрение под щеткой. Нажатие не должно превышать 25 Н (2,5 кгс) и быть менее 15 Н (1,5 кгс).

Щеткодержатель укрепляют на кронштейне и с помощью двух шпилек, запрессованных в кронштейн, крепят непосредственно к под-, шипниковому щиту. Кронштейн от щеткодержателя и подшипникового шита изолируют фарфоровыми изоляторами. Для осмотра коллектора и щеткодержателей в остове двигателя имеются люки с крышками 2 (см. рис. 40), обеспечивающими достаточную защиту от проникновения воды и грязи.

Вентилятор. В процессе работы необходимо охлаждать двигатель, так как с повышением температуры его обмоток снижается мощность двигателя.

Вентилятор 9 состоит из стальной втулки и силуминовой крыльчатки, скрепленных восемью заклепками. Лопатки крыльчатки расположены радиально для выброса воздуха в одном направлении. Вентилятор вращается вместе с якорем двигателя, создавая в нем разрежение. Потоки воздуха засасываются внутрь двигателя через отверстия со стороны коллектора. Часть воздушного потока омывает якорь, главные и добавочные полюса, другая проходит внутри коллектора и якоря по вентиляционным каналам 16. Воздух выталкивается наружу со стороны вентилятора через люк остова.

Контрольные вопросы 1. Перечислите основные элементы конструкции тягового двигателя.

2. Каково назначение главных полюсов машины постоянного тока?

3. Как устроен якорь тягового двигателя?

4. Каково назначение добавочных полюсов?

5. Для чего предназначен коллектор машины постоянного тока?

6. Каково назначение щеточного аппарата?

7. Каким образом осуществляется вентиляция тягового двигателя?

Электропоезда метрополитена

  • Введение
  • Кузов вагона
  • Оборудование салона
  • Тележки. Рамы тележек
  • Колесные пары
  • Буксовые узлы
  • Рессорное подвешивание кузова
  • Тяговая передача и узел подвешивания редуктора
  • Карданная муфта
  • Узлы подвешивания тягового двигателя и бруса токоприемника
  • Тормозное оборудование
  • Автосцепка
  • Механическая часть. Узел подвешивания автосцепки
  • Пневматическая и электрическая части
  • Порядок сцепления и расцепления вагонов. Уход за автосцепкой
  • Тяговые двигатели. Мотор-компрессоры
  • Устройство тягового двигателя
  • Работа тягового двигателя
  • Пуск тягового двигателя
  • Регулирование частоты вращения якоря тягового двигателя и изменение направления его вращения
  • Электрическое торможение
  • Мотор-компрессоры
  • Уход за двигателями
  • Электрические аппараты и приборы
  • Токоприемники
  • Главный разъединитель
  • Заземляющие устройства
  • Главный предохранитель
  • Электропневматические вентили
  • Индивидуальные контакторы
  • Групповые контакторы
  • Реле управления и защиты
  • Выключатели
  • Регулятор давления
  • Резисторы, электрические печи и индуктивные шунты
  • Плавкие предохранители
  • Соединительные устройства
  • Измерительные приборы
  • Аккумуляторная батарея
  • Радиооборудование
  • Виды схем, принципы их построения
  • Условные графические и буквенные обозначения
  • Способы управления тяговыми двигателями
  • Перечень электрооборудования силовых цепей вагона Е
  • Силовые цепи вагона Е в тяговом режиме
  • Силовые цепи вагона Е в тормозном режиме
  • Перечень электрооборудования силовых цепей вагона ЕжЗ
  • Силовые цепи вагона ЕжЗ в тяговом режиме
  • Силовые цепи вагона ЕжЗ в тормозном режиме
  • Общие сведения о схеме цепей управления
  • Цепи управления вагона Е в тяговом режиме
  • Цепи управления вагона Е в тормозном режиме
  • Цепи управления вагона ЕжЗ в тяговом режиме
  • Цепи управления вагона ЕжЗ в тормозном режиме
  • Резервное управление поездом
  • Система АЛС — АРС. Контроль эффективности торможения и бдительности машиниста
  • Общие сведения о схеме вспомогательных цепей
  • Вспомогательные цепи высокого напряжения
  • Вспомогательные цепи низкого напряжения
  • Защита электрических цепей вагона
  • Цепи сигнализации неисправностей
  • Система планово-предупредительного ремонта
  • Причины производственного травматизма
  • Электротравматизм и его предупреждение
  • Правила безопасной работы с инструментами и приспособлениями
  • Правила безопасности при осмотре и ремонте вагонного оборудования
Читайте также:  Потребляемый ток ртутной лампы

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200

Источник



Устройство тягового электродвигателя постоянного тока

Тяговый двигатель имеет неподвижный остов (статор) вращающийся якорь (ротор) корпус статора представляет собой литую тонкостенную пустотелую конструкцию четырехгранной формы со скошенными углами (рис.4.30). Снаружи с одной стороны имеются верхний и нижний приливы для размещения упругой траверсы для подвески к раме тележки, а с другой стороны-приливы для крепления разъемных моторно-осевых подшипников, через которые двигатель опирается на ось колесной пары.

Рис.4.30. Тяговый двигатель электровоза постоянного тока: 1- остов, 2- вентиляционный патрубок, 3- обмотки главных полюсов, 4-сердечники главных полюсов, 5-мотрно-якорные подшипники , 6-вал якоря, 7- якорь, 8-обмотки дополнительных полюсов, 9- сердечники дополнительных полюсов, 10-щеткодержатель, 11-коллектор, 12-подшипниковые щиты.

Рис.4.31. Остов тягового электродвигателя: 1-корпус, 2,3-главный и дополнительный полюсы,4-горловины для установки моторно-осевых подшипников.

Сверху остов имеет патрубки для присоединения к системе вентиляции, сбоку и снизу смотровые люки.

Остов является частью магнитной системы тягового двигателя. Внутри него имеются симметрично расположенные приливы, к которым крепят болтами сердечники полюсов прямоугольной формы. Предварительно на сердечники надевают, обмотки возбуждения.

Сердечники главных полюсовнабирают из тонких штампованных листов, которые, чтобы изолировать их друг от друга, покрывают специальным лаком. При сборке полюсы стягивают специальными заклепками Такие сердечники полюсов называют шихтованными.

Обмотки возбужденияглавных полюсов выполняют в видеокатушек из меди прямоугольного профиля, которые наматывают «плашмя» в два слоя. Витки и слои изолируют друг от друга и от остова.

Якорь тягового двигателя, как и сердечники полюсов, для уменьшения вихревых токов выполняют шихтованным (рис.4.32)

По внешней окружности на листах штамповкой делают прямоугольные вырезы. После сборки всех листов якоря они образуют продольные пазы, в которых размещают обмотку. Обмотку якоря изготовляют в виде отдельных медных изолированных секций или полусекций (рис.4.33); их закладывают в пазы на поверхности якоря и закрепляют с помощью изоляционных клиньев и бандажей (рис.4.32).

Рис.4.32. Сердечник якоря тягового двигателя: 1-штампованные листы, 2-сборная рейка, 3-втулка якоря, 4-нажимные шайбы, 5-пазы для обмотки, 6-выточки для наложения бандажа.

Моторно-якорные подшипники качения, в которых вращается якорь тягового двигателя, внутренними кольцами напрессованы на концы вала якоря. Вал изготовляют из хромоникелевой стали, обладающей высокой прочностью. При сборке тягового двигателя наружные кольца подшипников запрессовывают в

подшипниковые щиты, которые затем вставляют в посадочные

Рис 4.33. Секции обмотки якоря: а- петлевая; б- волновая.

Подшипниковые щиты имеют в центральной части специальные, так называемые лабиринтные камеры, предотвращающие попадание внутрь тягового двигателя смазки при вращении якоря.

Коллекторно-щеточный узел – один из ответственных узлов тягового двигателя- во многом определяет его нормальную работу. Коллекторно-щеточный узел состоит из коллектора, щеток, нажимных пружин, щеткодержателей и их деталей.

Коллектор представляет собой набор тщательно подобранных, радиально расположенных по его окружности медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками (рис.4.34). Эти прокладки склеивают из тонких слоев слюды, обладающей, как известно, высокой электрической прочностью, влаго- и теплостойкостью.

Для того чтобы можно было надежно закрепить коллекторные пластины на цилиндрической стальной коробке, им в нижней части придают форму ласточкина хвоста. Крепят их нажимными шайбами и стягивают болтами.

Рис.4.34. Коллектор тягового двигателя постоянного тока:

1- коробка; 2- нажимные шайбы; 3- изоляционные манжеты; 4-петушки; 5- медные пластины; 6-ласточкин хвост; 7- миканитовые прокладки.

Коллектор напрессовывают на якорную втулку или на вал якоря двигателя. К коллекторным пластинам припаяны в соответствии с расположением в пазах сердечника выводы одной секции обмотки якоря, состоящей из нескольких витков.

К обмотке якоря электрический ток подводится: через щетки и. щетки располагают по геометрической нейтрали основного магнитного потока, т. е. в зоне его отсутствия, что облегчает условия коммутации. Следует иметь в виду, что коммутация тяговых двигателей протекает в трудных условиях, определяемых действием на коллектор и щетки случайных динамических сил, возникающих вследствие движения э. п. с. по неровностям рельсового пути.

Щетки изготовляют из материалов, обеспечивающих их высокую твердость, большое переходное электрическое сопротивление, малый коэффициент трения при взаимодействии с коллектором; они допускают номинальную плотность тока до 10-12 А/см 2 . Ширина щетки больше ширины коллекторной пластины; обычно щетка перекрывает несколько коллекторных пластин, из-за чего одновременно под одной щеткой коммутируют несколько секций обмотки якоря.

Для обеспечения по возможности равномерного нажатия щеток на коллектор их устанавливают в специальных обоймах с нажимными пружинами. Эти обоймы выполняют разъемными с фиксирующими зубчатыми поверхностями, позволяющими при необходимости несколько смещать щетки. Обоймы, их детали, а также изолирующие кронштейны, которые крепят болтами к внутренней торцовой поверхности остова, образуют щетко — держатель.

Как правило, щетки выполняют состоящими из двух частей. При этом инерционные силы действуют порознь на каждую половину щетки, контакт с коллекторными пластинами становится более стабильным,. а значит, облегчаются условия коммутации.

Конструктивные решения по улучшению условий коммутациисводятся к предотвращению искажения основного магнитного потока реакцией якоря. Для этого увеличивают воздушный зазор, выполняют его расходящимся от середины полюса к концам, применяют дополнительные полюсы и компенсационную обмотку.

Обмотки дополнительных полюсов, наиболее эффективно снижающие реакцию якоря, создают магнитный поток, компенсирующий искажение основного магнитного потока. Этому же способствует компенсационная обмотка, укладываемая в пазы полюсов и остова по его внутренней образующей.

Изоляция тягового двигателя играет большую роль в обеспечении его надежности, так как у работающего двигателя об- мотки и другие узлы находятся под высоким напряжением. Поэтому для обеспечения. нормальной работы тягового двигателя и безопасности обслуживающего персонала обмотки и его узлы изолируют друг от друга и относительно «земли».

В современных тяговых двигателях применяют три вида изоляции: витковую, изолирующую проводники обмотки друг от друга (для этой цели используют стеклослюдинитовую ленту); корпусную, применять новые виды изоляции на основе полимерных лент и компаундов. Такая изоляция имеет значительно меньшую толщину по сравнению со стеклослюдинитовой лентой, более высокую , электрическую и механическую прочность.

Бесколлекторные тяговые двигатели

Широко применяемые тяговые двигатели постоянного и пульсирующего тока имеют, однако, существенные недостатки. Это прежде всего наличие коллекторно-щеточного узла, который требует постоянного ухода в эксплуатации. Щетки быстро изнашиваются, поверхность коллектора заволакивается продуктами их износа и распада, под влиянием тряски происходят нарушение коммутации, искрообразование на коллекторе и т. п.

В бесколлекторных двигателях — вентильных синхронных и асинхронных — нет необходимости выполнять работы по текущему содержанию коллектора и щеток; при тех же габаритах оказывается, возможным создать двигатель большей мощности, чем коллекторный. При этом отпадают ограничения по прочности узлов. Бесколлекторный двигатель допускает большую частоту вращения, имеет меньшую массу, более низкую стоимость изготовления и эксплуатации.

Основные же трудности использования бесколлекторных двигателей для тяги состоят, во-первых, в сложности преобразования однофазного тока контактной сети в трехфазный для питания тяговых двигателей, и во-вторых, в сложности системы регулирования бесколлектоных двигателей.

Только в последние годы благодаря появлению тиристоров оказалось возможным использовать для тяги бесколлекторные двигатели как асинхронные, так и вентильные. На тиристорах были созданы преобразователи постоянного или однофазного тока постоянной частоты в трехфазный переменный регулируемой частоты. Появилась возможность так регулировать бесколлекторный тяговый двигатель, что каждому значению его вращающего момента, а следовательно, и силы тяги (или торможения) соответствуют напряжение и частота питающего тока, обеспечивающие полное использование мощности э. п. с.

Регулирование режимов работы сводится при этом к преобразованию по требуемым законам напряжения и тока контактной сети в напряжение и ток, питающие обмотки бесколлекторного двигателя. Машинист выбирает режимы так, чтобы обеспечить желаемые характеристики э. п с: на каждом элементе профиля пути.

Источник