На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).

Все тяговые двигатели постоянного тока вагонов метрополитена имеют в основном одинаковое устройство. Двигатель состоит из остова, четырех главных и четырех добавочных полюсов, якоря, подшипниковых щитов, щеточного аппарата, вентилятора.

Остов двигателя

Он выполнен из электромагнитной стали имеет цилиндрическую форму и служит магнитопроводом. Для жесткого крепления к поперечной балке рамы тележки на остов предусмотрены три прилива-кронштейна и два предохранительных ребра. В остове имеются отверстия для крепления главных и добавочных полюсов, вентиляционные и коллекторные люки. Из остова двигателя выходят шесть кабелей. Торцовые части остова закрыты подшипниковыми щитами. В остове укреплена паспортная табличка с указанием завода-изготовителя, заводского номера, массы, тока, частоты вращения, мощности и напряжения.

Главные полюса

Рис.1.

Они предназначены для создания основного магнитного потока. Главный полюс состоит из сердечника и катушки. 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 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 -- подмагничивающая, которая создает дополнительный магнитный поток при работе двигателя только в генераторном режиме. Подмагничивающая обмотка включена параллельно двум основным и получает питание от высоковольтной цепи через автоматический выключатель, предохранитель и контактор. Изоляция катушек главных полюсов кремнийорганическая. Главный полюс крепится к остову двумя болтами, которые ввертывают в квадратный стержень, расположенный в теле сердечника.

Добавочные полюса

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.

Рис.2.

Машина постоянного тока имеет якорь, состоящий из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали 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. В верхней части пазы имеют форму ласточкиного хвоста. Листы насаживают на вал и фиксируют шпонкой. Собранные листы прессуются между двумя нажимными шайбами.

Обмотка якоря состоит из секций, которые укладывают в пазы сердечника и пропитывают асфальтовым и бакелитовым лаками. Чтобы обмотка не выпадала из пазов, в пазовую часть забивают текстолитовые клинья, а переднюю и заднюю части обмотки укрепляют проволочными бандажами, которые после намотки пропаивают оловом. Назначение коллектора 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. Коллектор состоит из втулки, коллекторных медных пластин, нажимного конуса. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми пластинами, от втулки и нажимного конуса -- изоляционными манжетами. 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 с прорезью 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 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 установлены шариковые или роликовые подшипники -- надежные и не требующие большого ухода. Со стороны коллектора стоит упорный подшипник; его наружное кольцо упирается в прилив подшипникового щита. Со стороны тяговой передачи установлен свободный подшипник, 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-лабич рингами, 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 обеспечивает надежного контакта между щеткой и коллектором, вследствие чего возникает искрение под щеткой. Нажатие не должно превышать 25Н (2,5 кгс) и быть менее 15Н (1,5 кгс). Щеткодержатель укрепляют на кронштейне и с помощью двух шпилек, запрессованных в кронштейн, крепят непосредственно к подшипниковому щиту. Кронштейн от щеткодержателя и подшипникового шита изолируют фарфоровыми изоляторами. Для осмотра коллектора и щеткодержателей в остове двигателя имеются люки с крышками, 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 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. Воздух выталкивается наружу со стороны вентилятора через люк остова.

Напряжение на зажимах двигателя... 1500 В

Ток часового режима........ 480 А

Мощность часового режима...... 670 кВт

Частота вращения часового режима 790 об/мин

Ток продолжительного режима..... 410 А

Мощность продолжительного режима 575 кВт

Частота вращения продолжительного режима 830 об/мин

Возбуждение последовательное

Класс изоляции по нагревостойкости обмотки якоря...... В

Класс изоляции по нагревостойкости полюсной системы..р

Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах 1690 об/мин

Подвешивание двигателя опорно-осевое

Передаточное число........ 88/23--3,826

Сопротивление обмоток главных полюсов при температуре 20 °С 0,025 Ом

Сопротивление обмоток дополнительных ПОЛЮСОВ и компенсационной обмотки при температуре 20 °С 0,0356

Сопротивление обмотки якоря при температуре 20 "С...0,0317 Ом

Система вентиляции........ независимая

Количество вентилирующего воздуха, не менее 95 м3/мин

К. п. д. в часовом режиме....... 0,931

К. п. д. в продолжительном режиме.... 0І930

Масса без шестерен....... 5000 кг

Сравнительный анализ двигателей ТЛ-2К1 и НБ-418К6

Наибольшее распространение в промышленности получили электрические двигатели двух видов: переменного тока НБ-418К6 и постоянного тока ТЛ-2К1 с различными способами возбуждения.

Двигатели, которые могут быть использованы в качестве тяговых на электровозе, должны удовлетворять как минимум двум требованиям. Прежде всего, они должны допускать возможность регулирования в широких пределах частоты вращения. Это позволяет изменять скорость движения поезда. Кроме того, необходимо иметь возможность регулировать в широком диапазоне силу тяги, т. е. вращающий момент, развиваемый двигателем. Так, двигатели электровоза должны обеспечивать значительную силу тяги во время трогания поезда, его разгона, при преодолении крутых подъемов и т. п. и снижать ее при более легких условиях движения.

С точки зрения организации движения, казалось бы, желательно, чтобы поезда независимо от изменения сопротивления движению перемещались с постоянной скоростью или эта скорость снижалась бы незначительно. В этом случае зависимость между силой тяги Р и скоростью движения и (рис. 4, а) представляла бы в прямоугольных осях координат вертикальную прямую линию 1, параллельную оси Р, или слегка наклонную линию 2. Зависимость между силой тяги, развиваемой двигателями локомотива, и скоростью его движения называют тяговой характеристикой и представляют ее графически, как показано на рис. 4, или в виде таблиц.

Рисунок 4. жесткая (а) и мягкая (б) тяговые характеристики

Изображенные на рис. 4, а тяговые характеристики являются жесткими. В случае жесткой характеристики мощность, потребляемая двигателями и равная произведению силы тяги на скорость, например, на крутых подъемах, возрастает пропорционально увеличению силы тяги. Резкое увеличение потребляемой мощности приводит к необходимости повышения мощности как самих двигателей, так и тяговых подстанций, увеличения площади сечения контактной подвески, что связано с затратами денежных средств и дефицитных материалов. Избежать этого можно, обеспечив характеристику двигателя, при которой с увеличением сопротивления движению поезда автоматически снижалась бы его скорость, т. е. так называемую мягкую характеристику (рис. 4, б). Она имеет вид кривой, называемой гиперболой. Двигатель с такой тяговой характеристикой работал бы при неизменной мощности. Однако при движении тяжелых составов на крутых подъемах, когда необходима большая сила тяги, поезда перемещались бы с очень низкой скоростью, тем самым резко ограничивая пропускную способность участка железной дороги. Примерно такой характеристикой обладают тепловозы, так как мощность их тяговых двигателей ограничена мощностью дизеля. Это относится и к паровой тяге, при которой мощность ограничивается производительностью котла.

Мощность, развиваемая тяговыми двигателями электровоза, практически не ограничена мощностью источника энергии. Ведь электровоз получает энергию через контактную сеть и тяговые подстанции от энергосистем, обычно обладающих мощностями, несоизмеримо большими мощности электровозов. Поэтому при создании электровозов стремятся получить характеристику, показанную на рис. 4, б штриховой линией. Электровоз, оборудованный двигателями с такой характеристикой, может развивать значительную силу тяги на крутых подъемах при сравнительно высокой скорости. Конечно, мощность, потребляемая тяговыми двигателями в условиях больших сил тяги, повышается, но это не приводит к резким перегрузкам питающей системы.

Двигатели ТЛ-2К1 самые распространенные. Достоинства их трудно переоценить: простота устройства и обслуживания, высокая надежность, низкая стоимость, несложный пуск. Однако, как известно, частота вращения асинхронного двигателя почти постоянна и мало зависит от нагрузки, она определяется частотой подводимого тока и числом пар полюсов двигателя. Поэтому регулировать частоту вращения таких двигателей, а, следовательно, и скорость движения поездов можно только изменением частоты питающего тока и числа пар полюсов, что трудно осуществить. Кроме того, как уже отмечалось выше, для питания таких двигателей требуется устраивать сложную контактную сеть.

Благодаря развитию полупроводниковой техники оказалось возможным создать преобразователи однофазного переменного тока в переменный трехфазный и регулировать их частоту.

В какой же степени отвечают требованиям, предъявляемым к тяговым двигателям, электрические машины постоянного тока? Напомним, что эти машины -- генераторы и двигатели -- различаются по способу возбуждения.

Обмотка возбуждения может быть включена параллельно обмотке якоря (рис. 5, а) и последовательно с ней (рис5, б). Такие двигатели называют соответственно двигателями параллельного и последовательного возбуждения. Используют также двигатели, у которых имеются две обмотки возбуждения -- параллельная и последовательная. Их называют двигателями смешанного возбуждения (рис. 5, в). Если обмотки возбуждения включены согласно, т. е. создаваемые ими магнитные потоки складываются, то такие двигатели называют двигателями согласного возбуждения; если потоки вычитаются, то имеем двигатели встречного возбуждения. Применяют и независимое возбуждение: обмотка возбуждения питается от автономного (независимого) источника энергии (рис. 5, г).

Рисунок 5. Схемы, проясняющие способы возбуждения двигателей постоянного тока

Чтобы оценить возможности регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, напомним, что при вращении в магнитном поле проводников обмотки якоря двигателя в них возникает (индуцируется) электродвижущая сила (э. д. с). Направление ее определяют, пользуясь известным правилом правой руки. При этом ток, проходящий по проводникам якоря от источника энергии, направлен встречно индуцируемой э. д. с. Напряжение, подведенное к двигателю, уравновешивается э. д. с, наводимой в обмотке якоря, и падением напряжения в обмотках двигателя.

Значение э. д. с. пропорционально магнитному потоку и частоте вращения, с которой проводники пересекают магнитные силовые линии. Поэтому без ощутимой ошибки можно считать, порциональность) или магнитный поток возбуждения (обратная пропорциональность).

Как зависит вращающий момент от тока якоря? Если подключить проводники обмотки якоря двигателя к электрической сети, то проходящий по ним ток, взаимодействуя с магнитным полем полюсов, создаст силы, действующие на каждый проводник с током. В результате совместного действия этих сил создается вращающий момент М, пропорциональный току якоря и магнитному потоку полюсов.

Чтобы построить тяговую характеристику двигателя постоянного тока, необходимо установить, как изменяются частота вращения п и момент М в зависимости от тока при разных способах возбуждения двигателей.

Для двигателей с параллельным возбуждением можно считать, что ток возбуждения не изменяется с изменением нагрузки.

Примерно такие же характеристики будут иметь двигатели с независимым возбуждением, если не изменяется ток возбуждения.

Рассмотрим те же характеристики для двигателя с последовательным возбуждением (см. рис. 5, б). У такого двигателя магнитный поток зависит от нагрузки, так как по обмотке возбуждения проходит ток якоря. Частота вращения якоря обратно пропорциональна потоку и при увеличении тока якоря, а значит и магнитного потока, резко уменьшается (рис. 6, б). Вращающий момент двигателя, наоборот, резко возрастает, так как одновременно увеличиваются ток якоря и зависящий от него магнитный поток возбуждения.

В действительности магнитный поток немного уменьшается вследствие размагничивающего действия реакции якоря. В случае небольших нагрузок магнитный поток возрастает пропорционально току, а вращающий момент, пропорционально квадрату тока якоря.

Рисунок 6. Электромеханические характеристики двигателей с параллельным (а) и последовательным (б) возбуждением

Если нагрузка увеличивается значительно, ток двигателя возрастет до такой степени, что наступит насыщение его магнитной системы. Это приведет к тому, что частота вращения будет снижаться уже в меньшей степени. Но тогда начнет более интенсивно возрастать ток, а значит, и потребляемая из сети мощность. При этом скорость движения поезда несколько стабилизируется. Зависимости частоты вращения якоря, вращающего момента и коэффициента полезного действия) от потребляемого двигателем тока называют электромеханическими характеристиками на валу тягового двигателя при неизменном напряжении, подводимом к тяговому двигателю, и постоянной температуре обмоток 115°С (по ГОСТ 2582--81).

По электромеханическим характеристикам двигателя можно построить его тяговую характеристику. Для этого берут ряд значений тока и определяют по характеристикам соответствующие им частоту вращения и вращающий момент. По частоте вращения двигателя несложно подсчитать скорость движения поезда, так как известны передаточное число редуктора и диаметр круга катания колесной пары.

Поскольку в теории тяги пользуются размерностью частоты вращения якоря тягового электродвигателя, выраженной в об/мин, а скорость движения поезда измеряют в км/ч.

Зная вращающий момент на валу двигателя, а также потери при передаче момента от вала тягового двигателя к колесной паре, которые характеризуют к. п. д. передачи, можно получить и силу тяги, развиваемую одной, а затем и всеми колесными парами электровоза.

По полученным данным строят тяговую характеристику (см. рис. 4). На электрических железных дорогах в качестве тяговых в подавляющем большинстве случаев используют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением НБ418К6, обладающие мягкой тяговой характеристикой. Такие двигатели, как отмечалось выше, при больших нагрузках вследствие снижения скорости потребляют меньшую мощность из системы электроснабжения.

Тяговые двигатели последовательного возбуждения НБ418К6 имеют и другие преимущества по сравнению с двигателями параллельного возбуждения ТЛ-2К1. В частности, при постройке тяговых двигателей устанавливают допуски на точность изготовления, на химический состав материалов для двигателей и т. п. Создать двигатели с абсолютно одинаковыми характеристиками практически невозможно. Вследствие различия характеристик тяговые двигатели, установленные на одном электровозе, при работе воспринимают неравные нагрузки. Более равномерно нагрузки распределяются между двигателями последовательного возбуждения, так как они имеют мягкую тяговую характеристику.

Однако, двигатели последовательного возбуждения НБ418К6 имеют и весьма существенный недостаток -- электровозы с такими двигателями склонны к боксованию, иногда переходящему в разносное. Этот недостаток особенно резко проявился после того, когда масса поезда стала ограничиваться расчетным коэффициентом сцепления. Жесткая характеристика в значительно большей мере способствует прекращению боксования, так как в этом случае сила тяги резко снижается даже при небольшом скольжении и имеется больше шансов на восстановление сцепления. К недостаткам тяговых двигателей последовательного возбуждения НБ418К6 относится и то, что они не могут автоматически переходить в режим электрического торможения: для этого необходимо предварительно изменить способ возбуждения тягового двигателя.

Введение

Днем рождения электрической тяги принято считать 31 мая 1879 г., когда на промышленной выставке в Берлине демонстрировалась первая электрическая железная дорога длиной 300 м, построенная Вернером Сименсом. Электровоз, напоминавший современный электрокар, приводился в движение электродвигателем мощностью 9,6 кВт (13 л. с.). Электрический ток напряжением 160 В передавался к двигателю по отдельному контактному рельсу, обратным проводом служили рельсы, по которым двигался поезд - три миниатюрных вагончика со скоростью 7 км/ч, скамейки вмещали 18 пассажиров.

В том же 1879 г. была пущена внутризаводская линия электрической железной дороги протяженностью примерно 2 км на текстильной фабрике Дюшен-Фурье в г. Брейль во Франции. В 1880 г. в России Ф. А. Пироцкому удалось электрическим током привести в движение большой тяжелый вагон, вмещавший 40 пассажиров. 16 мая 1881 г. было открыто пассажирское движение на первой городской электрической железной дороге Берлин - Лихтерфельд.

Рельсы этой дороги были уложены на эстакаде. Несколько позже электрическая железная дорога Эльберфельд - Бремен соединила ряд промышленных пунктов Германии.

Первоначально электрическая тяга применялась на городских трамвайных линиях и промышленных предприятиях, особенно на рудниках и в угольных копях. Но очень скоро оказалось, что она выгодна на перевальных и тоннельных участках железных дорог, а также в пригородном движении. В 1895 г. в США были электрифицированы тоннель в Балтиморе и тоннельные подходы к Нью-Йорку. Для этих линий построены электровозы мощностью 185 кВТ (50 км/ч).

После первой мировой войны на путь электрификации железных дорог вступают многие страны. Электрическая тяга начинает вводиться на магистральных линиях с большой плотностью движения. В Германии электрифицируют линии Гамбург - Альтон, Лейпциг - Галле - Магдебург, горную дорогу в Силезии, альпийские дороги в Австрии.

Электрифицирует северные дороги Италия. Приступают к электрификации Франция, Швейцария. В Африке появляется электрифицированная железная дорога в Конго.

В России проекты электрификации железных дорог имелись еще до первой мировой войны. Уже начали электрификацию линии. С.-Петербург - Ораниенбаум, но война помешала ее завершить. И только в 1926 г. было открыто движение электропоездов между Баку и нефтепромыслом Сабунчи.

16 августа 1932 г. вступил в строй первый магистральный электрифицированный участок Хашури - Зестафони, проходящий через Сурамский перевал на Кавказе. В этом же году в СССР был построен первый отечественный электровоз серии Сс. Уже к 1935 г. в СССР было электрифицировано 1907 км путей и находилось в эксплуатации 84 электровоза.

В настоящее время общая протяженность электрических железных дорог во всем мире достигла 200 тыс. км, что составляет примерно 20% общей их длины. Это, как правило, наиболее грузонапряженные линии, горные участки с крутыми подъемами и многочисленными кривыми участками пути, пригородные узлы больших городов с интенсивным движением электропоездов.

Техника электрических железных дорог за время их существования изменилась коренным образом, сохранился только принцип действия. Применяется привод осей локомотива от электрических тяговых двигателей, которые используют энергию электростанций. Эта энергия подводится от электростанций к железной дороге по высоковольтным линиям электропередачи, а к электроподвижному составу - по контактной сети. Обратной цепью служат рельсы и земля.

Применяются три различные системы электрической тяги - постоянного тока, переменного тока пониженной частоты и переменного тока стандартной промышленной частоты 50 Гц. В первой половине текущего столетия до второй мировой войны применялись две первые системы, третья получила признание в 50-60-х годах, когда началось интенсивное развитие преобразовательной техники и систем управления приводами. В системе постоянного тока к токоприемникам электроподвижного состава подводится ток напряжением 3000 В (в некоторых странах 1500 В и ниже). Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного значения и выпрямляется мощными полупроводниковыми выпрямителями.

Достоинством системы постоянного тока в то время была возможность применения коллекторных двигателей постоянного тока, обладающих превосходными тяговыми и эксплуатационными свойствами. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. По этой причине по контактным проводам передаются значительные токи, вызывая потери энергии и затрудняя процесс токосъема в контакте между проводом и токоприемником.

Интенсификация железнодорожных перевозок, увеличение массы поездов привели на некоторых участках постоянного тока к трудностям питания электровозов из-за необходимости увеличения площади поперечного сечения проводов контактной сети (подвешивание второго усиливающего контактного провода) и обеспечения эффективности токосъема.

Все же система постоянного тока получила широкое распространение во многих странах, более половины всех электрических линий работают по такой системе.

Задача системы тягового электроснабжения - обеспечить эффективную работу электроподвижного состава с минимальными потерями энергии и при возможно меньших затратах на сооружение и обслуживание тяговых подстанций, контактной сети, линий электропередачи и т. д. Стремлением поднять напряжение в контактной сети и исключить из системы электрического питания процесс выпрямления тока объясняется применение и развитие в ряде стран Европы (ФРГ, Швейцария, Норвегия, Швеция, Австрия) системы переменного тока напряжением 15000 В, имеющую пониженную частоту 16,6 Гц. В этой системе на электровозах используют однофазные коллекторные двигатели, имеющие худшие показатели, чем двигатели постоянного тока. Эти двигатели не могут работать на общепромышленной частоте 50 Гц, поэтому приходится применять пониженную частоту. Для выработки электрического тока такой частоты потребовалось построить специальные "железнодорожные" электростанции, не связанные с общепромышленными энергосистемами. Линии электропередачи в этой системе однофазные, на подстанциях осуществляется только понижение напряжения трансформаторами. В отличие от подстанций постоянного тока в этом случае не нужны преобразователи переменного тока в постоянный, в качестве которых применялись ненадежные в эксплуатации, громоздкие и неэкономичные ртутные выпрямители. Но простота конструкции электровозов постоянного тока имела решающее значение, что определило ее более широкое использование. Это и обусловило распространение системы постоянного тока на железных дорогах СССР в первые годы электрификации. Для работы на таких линиях промышленностью поставлялись шестиосные электровозы серии Сс (для железных дорог с горным профилем) и ВЛ19 (для равнинных дорог). В пригородном движении использовались моторвагонные поезда серии Сэ, состоявшие из одного моторного и двух прицепных вагонов.

B первые послевоенные годы во многих странах была возобновлена интенсивная электрификация железных дорог. В СССР возобновилось производство электровозов постоянного тока серии ВЛ22. Для пригородного движения были разработаны новые моторвагонные поезда Ср, способные работать при напряжении 1500 и 3000 В.

В 50-е годы был создан более мощный восьмиосный электровоз постоянного тока ВЛ8, а затем - ВЛ10 и ВЛ11. В это же время в СССР и Франции были начаты работы по созданию новой более экономичной системы электрической тяги переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением в тяговой сети 25 000 В. В этой системе тяговые подстанции, как и в системе постоянного тока, питаются от общепромышленных высоковольтных трехфазных сетей. Но на них нет выпрямителей.

Трехфазное напряжение переменного тока линий электропередачи преобразуется трансформаторами в однофазное напряжение контактной сети 25 000 В, а ток выпрямляется непосредственно на электроподвижном составе. Легкие, компактные и безопасные для персонала полупроводниковые выпрямители, которые пришли на смену ртутным, обеспечили приоритет этой системы. Во всем мире электрификация железных дорог развивается по системе переменного тока промышленной частоты.

Для новых линий, электрифицированных на переменном токе частотой 50 Гц, напряжением 25 кВ, были созданы шестиосные электровозы ВЛ60 с ртутными выпрямителями и коллекторными двигателями, а затем восьмиосные с полупроводниковыми выпрямителями ВЛ80 и ВЛ80с. Электровозы ВЛ60 также были переоборудованы на полупроводниковые преобразователи и получили обозначение серии ВЛ60к.

В настоящее время основными сериями грузовых электровозов постоянного тока являются ВЛ11, ВЛ10, ВЛ10у и переменного тока ВЛ80к, ВЛ80р, ВЛ80т, ВЛ-80с, ВЛ85. Электровоз ВЛ82М является локомотивом двойного питания. В пассажирском движении эксплуатируются электровозы постоянного тока серий ЧС2,ЧС2Т, ЧС6, ЧС7, ЧС200 и переменного тока ЧС4, ЧС4Т, ЧС8.

На Коломенском и Новочеркасском заводах изготовлен восьмиосный пассажирский электровоз переменного тока ЭП200, рассчитанный на скорость движения 200 км/ч.

Цель работы

Заданием на дипломную работу было предложено описать назначение и конструкцию тягового электродвигателя, технологический процесс ремонта щеточного аппарата, изучить безопасные приёмы труда, меры по экономичному расходованию материалов при ремонте, а также начертить чертеж на формате А1, содержащий вид траверсы и щеткодержателя тягового электродвигателя ТЛ-2К.

Краткая характеристика тягового электродвигателя ТЛ-2К

1.1 Назначение тягового двигателя ТЛ-2К.

На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ-2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).

1.2 Принцип работы ТЛ-2К.

При прохождении тока по проводнику, расположенному в магнитном поле, возникает сила электромагнитного взаимодействия, стремящаяся перемещать проводник в направлении, перпендикулярном проводнику и магнитным силовым линиям. Проводники обмотки якоря в определенном порядке присоединены к коллекторным пластинам. На внешней поверхности коллектора установлены щетки положительной (+) и отрицательной (-) полярностей, которые при включении двигателя соединяют коллектор с источником тока. Таким образом, через коллектор и щетки получает питание током обмотка якоря двигателя. Коллектор обеспечивает такое распределение тока в обмотке якоря, при котором ток в проводниках, находящийся в любое мгновение времени под полюсами одной полярности, имеет одно направление, а в проводниках, находящихся под полюсами другой полярности, - противоположное.

Катушки возбуждения и обмотка якоря могут получать питание от разных источников тока, т. е тяговый двигатель будет иметь независимое возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены параллельно и получать питание от одного и того же источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь параллельное возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены последовательно и получать питание от одного источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь последовательное возбуждение. Сложным требованием эксплуатации наиболее полно удовлетворяют двигатели с последовательным возбуждением, поэтому их применяют на электровозах.

1.3 Устройство ТЛ-2К.

Тяговый двигатель ТЛ-2К имеет глухие подшипниковые щиты с выбросом охлаждающего воздуха через специальный патрубок.

Он состоит из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щитов (рис.1). Остов двигателя 3 представляет собой отливку из стали марки 25Л цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему крепятся шесть главных 34 и шесть дополнительных 4 полюсов, поворотная траверса 24 с шестью щеткодержателями 1 и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь 5 двигателя. С наружной поверхности остов имеет два прилива 27 для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвески двигателя, предохранительные приливы и приливы с отверстиями для транспортировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенные для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично закрываются крышками. Крышка верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка нижнего одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной и крышка второго нижнего люка четырьмя болтами М12. Для подачи воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противоположной коллектору, через специальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове.

Рисунок 1 - Тяговый двигатель ТЛ-2К

Выводы из двигателя выполнены кабелем марки ПМУ-4000 сечением 120 мм 2 . Кабели защищены брезентовыми чехлами с комбинированной пропиткой. На кабелях имеются ярлычки из полихлорвиниловых трубок с обозначениями Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками: якоря, дополнительных полюсов и с компенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов.

Сердечники главных полюсов собраны из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди МГМ размерами 1,?95 65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Корпусная изоляция состоит из восьми слоев стекломикаленты марки ЛМК-ТТ 0,13*30 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,2 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Межвитковая изоляция выполнена из бумаги асбестовой в два ряда слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком К-58. Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря последовательно.

Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки МГМ сечением 3,28?22 мм и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два стержня. Корпусная изоляция состоит из 9 слоев микаленты марки ЛФЧ-ББ 0,1х20 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой микаленты толщиной 0,1 мм, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Крепление компенсационной обмотки в пазах клиньями из текстолита марки Б.

Сердечники дополнительных полюсов выполнены из толстолистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20 каждый. Для уменьшения насыщения добавочного полюса между остовом и сердечником дополнительных полюсов предусмотрены латунные прокладки толщиной 7 мм. Катушки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой медной проволоки МГМ сечением 6х20 мм и имеют 10 витков каждая.

Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком К-58.

Щеточный аппарат тягового электродвигателя состоит из траверсы разрезного типа с поворотным механизмом (рис.2), шести кронштейнов и шести щеткодержателей. Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства: одно – внизу остова, второе – со стороны подвески. Электрическое соединение кронштейнов траверсы между собой выполнено кабелями ПС-4000 сечением 50 мм 2 .

Рисунок 2 - Траверса

Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин) закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Изоляционные пальцы представляют собой стальные шпильки, опрессованные прессмассой АГ-4, сверху на них насажены фарфоровые изоляторы. Щеткодержатель (рис.3) имеет две цилиндрические пружины, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим на оси нажимного пальца с помощью регулирующего винта, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное нажатие на щетку. Кроме того, при максимально допустимом износе щетки давление нажимного пальца на нее автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора шунтами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 рахмером2(8х50)х60 мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой.

Рисунок 3 - Щеткодержатель

Для более надежного крепления и для регулировки положения щеткодержателя относительно рабочей поверхности по высоте коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейна предусмотрена гребенка.

Якорь двигателя состоит из коллектора обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали марки Э-22 толщиной, 0,5 мм, стальной втулки, задней и передней нажимных шайб, вала, катушек и 25 секционных уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит корпусом коллектора. Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы,

напрессованной на вал якоря, что обеспечивает его замены. Катушка имеет 14 отдельных проводников, расположенных по высоте в два ряда, и по семи проводников в ряду, они изготовлены из ленточной меди размером 0,9?8,0 мм марки МГМ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины микаленты ЛФЧ-ББ толщиной 0,075 мм. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Уравнители секционные изготавливают из трех проводов сечением 0,90х2,83 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из одного слоя стеклослюдянитовой ленты ЛСК-110тт 0,11х20 мм, одного слоя ленты электроизоляционного фторопласта толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,11 мм. Вся изоляция уложена с перекрытием половины ширины ленты. В пазовой части обмотка якоря крепится текстолитовыми клиньями, а в лобовой части – стеклобандажом.

Коллектор тягового двигателя с диаметром рабочей поверхности 660 мм состоит из 525 медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками.

От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром. Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов – 75, шаг по пазам – 1 – 13, число коллекторных пластин – 525, шаг по коллектору – 1 – 2, шаг уравнителей по коллектору – 1 – 176.

Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндрическими роликами типа 8Н2428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3 – 8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в щиты подшипников, а внутренние кольца напрессованы на вал якоря. Подшипниковые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения. Подшипниковые щиты запрессованы в остов и прикреплены к нему каждый восемью болтами М24 с пружинными шайбами. Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутренней поверхности баббитом Б16, и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпоночное соединение.

1.4 Технические данные двигателя ТЛ-2К.

Напряжение на зажимах двигателя__________________________ 1500 В

Ток при часовом режиме___________________________________466 А

Мощность при часовом режиме_____________________________650 кВт

Скорость вращения при часовом режиме_____________________770 об/мин.

Ток при длительном режиме________________________________400 А

Мощность_______________________________________________560кВт

Скорость вращения при длительном режиме__________________825 об/мин

Возбуждение_______________________________________последовательное

Изоляция обмотки якоря_________________________________________В

Изоляция обмотки возбуждения___________________________________Н

Максимальная скорость вращения при среднеизношенных бандажах______________________________________________1690 об/мин

Подвеска двигателя___________________________________опорно-осевая

Передаточное число____________________________________88/23 – 3,826.

Сопротивление обмоток главных

Полюсов при 200С_________________________________________0,025 Ом.

Сопротивление обмоток дополнительных

Полюсов и компенсационной обмотки

При 200С________________________________________________0,0365 Ом

Сопротивление обмотки якоря при 200С______________________0,0317 Ом

Система вентиляции_____________________________________независимая

Количество вентилирующего воздуха_________________не менее 95 м3/мин

К. П. Д. ТЛ2К в часовом режиме________________________________0,934

К. П. Д. ТЛ2К в длительном режиме_____________________________0,936

Вес без малых шестеренок____________________________________5000 кг

Ремонт щеточного аппарата

2.1 Осмотр и ремонт траверсы и ее деталей.

Разборку и ремонт траверс производят на специальных приспособлениях - кантователях траверс. На опоре кантователя размещены два механизма вращения с приводами. На кантователе (можно ремонтировать сразу две траверсы) предусмотрены два кольца, на каждом из которых имеется по два прижима для закрепления траверсы. Кольца устанавливают в удобное для работы положение и закрепляют. Поворот колец осуществляется от приводного червячного механизма, угол поворота в вертикальной плоскости 360°.

После установки и закрепления траверсы на кольце приспособления производят ее разборку: отворачивают гайки снимают щеткодержатели 4 (см. рис.2); отвернув болты 7, отсоединяют от кронштейнов перемычки 6 (кабель), и отвернув болты 8, снимают кронштейны 2 с накладками 3; выворачивают изолированные пальцы 9. Перевернув траверсу обратной стороной, сняв крепежные детали, которыми перемычки крепятся к траверсе, освобождают перемычки.

Траверсу осматривают, обнаруженные трещины заваривают; проверяют калибром установленной степени точности резьбу отверстий под пальцы кронштейнов щеткодержателей (М30Х1,5); при необходимости резьбу восстанавливают путем наплавки отверстий и нарезки номинального размера. Осматривают место на траверсе под фиксатор. На траверсах с большим сроком службы место под фиксатор обычно имеет износ. Этот износ необходимо устранить, так как иначе не будет обеспечена правильная без перемещений фиксация траверсы. Изношенное место наплавляют, а затем обрабатывают заподлицо.

После ремонта траверсу покрывают электроизоляционной эмалью (кроме зубьев и поверхности под подшипниковый щит).

Проверяют и при необходимости ремонтируют разжимное устройство, с помощью которого траверса закрепляется в выточке подшипникового щита. Разжимное устройство позволяет путем увеличения или уменьшения зазора между краями траверсы разжимать или сжимать ее. Изменение размера зазора осуществляется шпилькой, которая вкручивается в специальные шарниры разжимного устройства. Шпилька разжимного устройства должна свободно вкручиваться в шарниры и обеспечивать возможность изменения зазора в пределах 2-5 мм. Проверяют резьбу деталей разжимного устройства, неисправные детали заменяют.

2.2 Ремонт кронштейнов

Осматривают и проверяют состояние кронштейнов и накладок к ним. Кронштейны и накладки, в которых обнаружены трещины, заменяют исправными. Резьбовыми калибрами установленной степени точности проверяют резьбу, при необходимости резьбовые отверстия восстанавливают. Проверяют состояние гребенки. При повреждении резьбы гребенки не более 20% ее площади восстановление гребенки производят путем расчистки впадин. Контролируют надежность крепления шпилек. Осматривают перемычки. Перемычки, имеющие дефекты, поврежденную изоляцию, заменяют исправными. Поврежденную изоляцию разрешается восстанавливать.

Особое внимание обращают на состояние деталей фиксирующего я стопорных устройств. Износы на этих деталях должны быть устранены, их размеры должны соответствовать номинальным. Восстановление деталей осуществляют наплавкой и последующей обработкой а соответствии с чертежом. Фиксатор должен плотно устанавливаться в выточке: этим обеспечивается правильная фиксация траверсы на геометрической нейтрали двигателя.

На кронштейнах с исправными изоляционными пальцами осматривают фарфоровые изоляторы и проверяют их состояние. Изоляторы, на которых обнаружены дефекты (трещины, потемневшая глазурь и отколы), заменяют исправными. Проверяют плотность посадки фарфорового изолятора на изоляции пальца и пальца в кронштейне. При попытке поворачивания от руки в ту или другую сторону изолятор и палец кронштейна не должны перемещаться.

Во избежание механических повреждений изоляторов при установке кронштейна в остов и затяжке болтов следят за тем, чтобы после насадки изолятора его торец не доходил до торца пальца на 0,5-3 мм.

В случаях ослабления посадки изоляции на пальце или пальца в кронштейне кронштейн ремонтируют с перепрессовкой пальца. Установка на тяговые двигатели кронштейнов с ослаблением указанных деталей не допускается. Наличие неплотностей между пальцем и изолятором способствует проникновению в изоляцию кронштейна влаги и вызывает повреждения кронштейнов; наличие неплотностей между пальцем и кронштейном приводит к повышенной вибрации щеточных узлов и ухудшению условий работы скользящего щеточно-коллекторного контакта. При необходимости осуществляют механический ремонт корпуса кронштейна. Обнаруженные в его корпусе трещины длиной до 30 мм, если они удалены от отверстий под пальцы на расстояние не менее 30 мм, заваривают.

Проверяют гребенку кронштейна, а также резьбовые отверстия. Если повреждение резьбы гребенки занимает не более 20.% ее площади, то разрешается их ремонтировать расчисткой впадин. Если нарезка повреждена на большей площади, то поверхность гребенки наплавляют и делают нарезку вновь. Резьбовые отверстия кронштейна проверяют калибром установленной степени точности. Отверстия, у которых резьба имеет дефекты, восстанавливают.

Резьбовые отверстия для крепления щеткодержателей, а также отверстия для крепления токоведущих проводов заваривают, затем их рассверливают и нарезают резьбу номинального размера. Резьбовые отверстия пальцев кронштейнов разрешается восстанавливать постановкой в них специальных втулок на резьбе. Для этого дефектное отверстие пальца рассверливают на больший диаметр (при М24 до 27,8 мм) и нарезают в нем резьбу МЗО. Затем вытачивают ремонтную втулку и такую же резьбу МЗО нарезают на ее внешнем диаметре. Втулку вворачивают в отверстие. Затем во втулке просверливают отверстие нужного диаметра и в соответствии с чертежом нарезают резьбу номинального размера. Резьбу на втулке, а также резьбу на пальце под установку втулки проверяют калибром. Втулку изготовляют из стали Ст40. Чтобы установка втулки в пальце кронштейна была прочной, ее дополнительно закрепляют четырьмя установочными винтами МЗХ15. Торец втулки обтачивают заподлицо с торцом пальца. У всех кронштейнов проверяют установочные размеры, которые влияют на правильность расстановки электрощеток на коллекторе.

Для правильной установки кронштейна в остове относительно коллектора необходимо, чтобы плоскость гребенки кронштейна была строго перпендикулярна опорной плоскости пальцев и опорные поверхности пальцев кронштейна находились в одной плоскости.

У отремонтированных кронштейнов проверяют электрическую прочность изоляции. Проверку производят, прикладывая к изоляции напряжение, превышающее на 20.% напряжение, которым испытывается тяговый двигатель в целом после ремонта. Наиболее эффективно испытание отремонтированных кронштейнов на пробой после выдержки их в воде.

2.3 Ремонт щеткодержателей.

В процессе эксплуатации щеткодержатель подвергается механическим нагрузкам, возникающим от собственного веса и динамических ударов, воспринимаемых тяговыми двигателями от неровностей пути и зубчатой передачи, а также воздействию электрического тока, проходящего через щеткодержатель и электрощетки. Поэтому детали щеткодержателей в эксплуатации значительно изнашиваются и теряют первоначальные характеристики. Изнашиваются поверхности щеточных окон корпусов щеткодержателей, валики, втулки и шайбы. Изменяется характеристика пружин, определяющих значения нажатия пальцев на щетки, изнашиваются резьбовые поверхности, появляются трещины в корпусах щеткодержателей и других деталях. Следовательно, при деповском ремонте машин щеткодержатели и их детали требуют тщательной проверки, при необходимости ремонта или замены.

Для обеспечения надежной работы щеточного узла в эксплуатации детали щеткодержателей и щеткодержатель в целом должны удовлетворять ряду требований:

Окна щеткодержателей должны быть обработаны так, чтобы их размеры обеспечивали правильную, без перекосов установку электрощеток на коллекторе.

Противоположные стенки окон должны быть строго параллельны друг другу, а продольная ось окна - параллельна плоскости гребенки щеткодержателя;

Состояние крепежных деталей и всех отверстий (с резьбой и без нее) должно обеспечивать надежное крепление щеткодержателей к кронштейну, а щеточных проводников - к корпусу щеткодержателя, так как неудовлетворительный контакт в местах соединений токоведущих элементов вызывает повышенный нагрев деталей и их повреждения. Следует добиваться того, чтобы оси, шайбы, втулки щеткодержателя не имели выработок и износов сверх установленных норм;

Пружины щеткодержателя должны создавать установленные величины нажатия нажимных пальцев на электрощетки при изменении их положения в пределах рабочего износа электрощеток;

Нажимной палец должен перемещаться относительно оси, на которой он закреплен, без перекоса и заедания. Поперечные перемещения пальца должны быть строго ограничены предусмотренными в конструкции устройствами;

Установочные размеры щеткодержателей должны соответствовать размерам, указанным в чертежах и нормах допусков и износоз правил ремонта, так как только при выполнении этого условия может быть обеспечена правильная расстановка электрощеток на коллекторе по полюсным делениям.

Чтобы выполнить эти требования, при деповском ремонте тяговых двигателей тщательно проверяют все детали щеткодержателей с полной их разборкой. После разборки корпус щеткодержателя осматривают. Выявляют трещины, которые могут быть у щеточного окна и в местах перехода корпуса к гребенке. Замеряют износ окон. Проверяют наличие выработки в отверстиях приливов под ось пружины и резьбовые отверстия для крепления щеточных проводников. Трещины на корпусе после их разделки и подогрева корпуса щеткодержателя заваривают газовой сваркой. Для предотвращения изломов щеткодержателей в эксплуатации заварку трещин у основания прилива для крепления корпуса, а также трещин, которые могут вызвать откол щеточного окна, не производят. Щеткодержатели с такими трещинами бракуют.

Поврежденную поверхность гребенки щеткодержателя восстанавливают так же, как поверхность гребенки кронштейна.

Изношенные окна щеткодержателя наиболее целесообразно восстанавливать методом электролитического меднения. Этот способ позволяет нарастить необходимую толщину слоя на стенки окон, а затем точно обработать их протяжкой на номинальный размер. Перед меднением стенки окон выравнивают по наибольшему износу, после чего подсчитывают необходимую толщину слоя меднения. Подсчет толщины слоя ведется с учетом припуска на обработку протяжкой 0,2 мм.

Разработанные отверстия в корпусе щеткодержателя под оси пружин, болты и винты, у которых обнаружена выработка или износ более 0,5 мм, восстанавливают наплавкой латунью или бронзой с последующей рассверловкой отверстий по чертежу.

Расстояние от гребенки до оси окна щеткодержателя должно быть у двигателей ДПЭ-400, НБ-411 и НБ-406 - 125±0,5 мм; у двигателей ТЛ-2К1, AL-4846eT и AL-4846dT - 45±0,2 мм. Расстояние между осями щеточного окна и отверстия под ось щеткодержателя должно быть: у двигателей ДПЭ-400 и НБ-411 - 70±0,2 мм; НБ-406Б - 75±0,3 мм; AL-4846dT. AL-4846eT и ТЛ-2К1 - 65±0,2 мм.

Параллельность стенок окна щеткодержателя и его гребенки проверяют на контрольном угольнике. Вертикальная стенка угольника имеет гребенку, выполненную по размерам гребенки проверяемого щеткодержателя. Непараллельность стенок окна относительно плоскости гребенки более 0,3 мм не допускается. При установке корпуса щеткодержателя на контрольный угольник, если в его размерах нет нарушений, окна щеткодержателя и угольника совпадут (в пределах установленных норм) и электрощетка (или шаблон) свободно пройдет через окна щеткодержателя и шаблона.

Трещины выявляют тщательным осмотром пружин. Пружины, в которых обнаружены трещины, бракуют.

В конструкциях щеткодержателей с ленточной пружиной нажатие регулируют перестановкой шплинта в отверстие барабана. На щеткодержателях с пружиной, изготовленной из проволоки, нажатие регулируют ввинчиванием или вывинчиванием специального винта. В собранном щеткодержателе обращают внимание на отсутствие заеданий пружины при поворачивании от руки нажимных пальцев вокруг оси. Пальцы при перемещении относительно оси не должны касаться боковыми гранями стенок окна щеткодержателя.

2.4 Электрощетки.

Устойчивая работа щеточно-коллекторного узла тяговых двигателей в большой степени зависит от конструкции и марки электрощеток, соответствия их характеристик - электрических и механических - предъявляемым требованиям, от правильности установки электрощеток в щеткодержателях и на коллекторе.

На всех тяговых двигателях отечественных электровозов применяют разрезные (двойные) электрощетки с резиновым амортизатором 2 (рис. 4) и гибкими выводами 3 (шунтиками). На концы выводов устанавливают наконечники 4, с помощью которых выводы крепят болтами к передней стенке корпуса щеткодержателя. Общее сечение выводов выбирают в соответствии с плотностью тока, проходящего через электрощетку.

Рисунок 4 - Электрощетка тяговых двигателей ТЛ-2К (конструкция):

1 - тело электрощетки; 2 - резиновый амортизатор; 3 - вывод; 4 - наконечник; 5 - медный порошок (конопаточный)

Важной характеристикой электрощеток является переходное электросопротивление между выводом и телом электрощетки. На электрощетках тяговых двигателей электровозов сопротивление в заделке вывода более 1,25 МОм не допускается. При увеличенном сопротивлении в местах контакта конопаточныи порошок сильно нагревается, выкрашивается, что приводит к постепенному нарушению места крепления шунта, перегоранию конопаточного порошка и вывода.

На упакованную пачку электрощеток наклеиваются этикетки. Каждая электрощетка имеет маркировку, в которой указаны условное обозначение ее марки, товарный знак заввда-изготовителя, год изготовления, номер партии. Маркировка электрощеток и характеристики, указанные в этикетке, должны использоваться при предъявлении рекламаций заводам-изготовителям. На всех электрощетках тяговых двигателей имеется риска, которая обозначает допустимый в эксплуатации износ электрощетки. Риску на электрощетке наносят обычно на расстоянии 5 мм от низа заделки вывода. Расстояние от риски до рабочей грани электрощетки определяет ресурс электрощетки. Использование электрощеток за пределами риски недопустимо, так как при этом вывод может оголиться и повредить поверхность коллектора. Во избежание подобных повреждений в конструкциях щеткодержателей обычно предусмотрены специальные ограничители, которые при критическом износе электрощетки не допускают, чтобы нажимной палец опирался на электрощетку. Палец при этом опирается на органичитель. В щеткодержателях отечественных двигателей таким ограничителем являются стенки окна.

Все электрощетки перед установкой на двигатель осматривают. При этом контролируют состояние и пригонку к электрощетке резинового амортизатора. Отверстия в резиновом амортизаторе должны соответствовать размещению выводов в электрощетке. Амортизатор должен свободно входить в окно щеткодержателя. Тщательно проверяют качество заделки выводов в корпусе электрощетки. В отдельных случаях при изготовлении электрощеток цементирующая конопаточныи порошок паста поднимается на 3-10 мм по выводам и затвердевает. Затвердевшая паста делает выводы жесткими, и тогда через небольшой пробег проводники ломаются и электрощетка выходит из строя. Поэтому перед постановкой электрощеток необходимо убедиться, что заклейка пастой произведена правильно и шунтик по всей длине, особенно в местах выхода из корпуса электрощетки, гибкий и не имеет затвердевших мест.

2.5 Сборка щеточного аппарата

После того как все узлы и детали отремонтированы и проверены, начинают сборку траверсы. Сборку выполняют на том же приспособлении, на котором производили ее разборку. Заворачивают в резьбовые отверстия траверсы пальцы, обеспечивая перпендикулярность их оси к поверхности траверсы (отклонение оси от перпендикулярного положения допускается не более 0,2 мм). На пальцах устанавливают и укрепляют кронштейны с накладками. С обратной стороны траверсы укладывают и при помощи специальных скоб укрепляют перемычки. При установке перемычек во избежание их перетирания о скобы в местах крепления подкладывают дополнительную изоляцию из электрокартона. Прикрепляют болтами перемычки к кронштейнам. Устанавливают на гребенку кронштейнов щеткодержатели и закрепляют их болтами (шпильками).

Регулировку положения щеткодержателей на траверсе относительно друг друга и относительно коллектора очень удобно производить на специальном приспособлении - монтажном столе, разработанном впервые Быченко В. А. для монтажа траверс двигателей электровозов переменного тока. Такие приспособления нашли широкое применение в депо.

Рисунок 5 - Монтажный пол для сборки траверс

Приспособление состоит из плиты 1 (рис.5) и суппортного устройства 2. К плите приварены шесть упоров 5 с пазами и прижимы 6 для закрепления траверсы 7. Упоры расположены на плите по окружности через 60°. В суппортном устройстве закреплен шаблон 3, которым контролируют правильность положения окон щеткодержателей 4. Конструкция суппортного устройства обеспечивает перемещение шаблона в радиальном направлении и его вращение вокруг центральной оси.

Проверяемую собранную траверсу устанавливают на плиту приспособления, вводят шаблон в окно одного из щеткодержателей и паз соответствующего упора, после чего закрепляют траверсу с помощью прижимов к плите. Затем шаблоном проверяют правильность установки остальных щеткодержателей, последовательно вводя шаблон в их окна и пазы соответствующих упоров. При правильной установке щеткодержателей шаблон свободно, без смещения траверсы входит в окна и соответствующие им пазы упоров. В тех случаях, когда окно щеткодержателя смещено относительно шаблона, выявляют причину смещения, при необходимости снимают и заменяют щеткодержатель, регулируют положение кронштейна или его пальца.

На монтажном столе проверяют правильность расстановки щеткодержателей по их осям, точность радиального положения их окон (осей электрощеток), расстояние от нижней надколлекторной кромки окна щеткодержателей до коллектора. Разница расстояний между осями окон щеткодержателей рекомендуется не более 1,5 мм (для тяговых двигателей всех типов); непараллельность осей окон щеткодержателей относительно осей (или кромки) коллекторных пластин не более 1 мм; расстояние от низа окна щеткодержателя до коллектора от 2 до 4 мм; минимальное расстояние между торцом петушков коллектора и корпусом щеткодержателей для тяговых двигателей ДПЭ-400, НБ-411, НБ-406 и ТЛ-2К1 4,5 мм, AL-4846eT и AL-4846dT 7 мм. После ремонта и сборки траверсу покрывают электроизоляционной эмалью в соответствии с чертежом.

Окончательную проверку положения траверсы и контроль установки электрощеток на коллекторе производят при монтаже тягового двигателя.

Устройство ТЭД ТЛ-2К1

Назначение и технические данные. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К1 предназначен для преобра­зования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря двигателя пе­редается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче под­шипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиаль­ному направлению.

Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной сто­роны он опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колес­ной пары электровоза, а с другой - на раму тележки через шар­нирную подвеску и резиновые шайбы. Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза..

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вен­тилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя.

Технические данные двигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах двигателя..………………………………… 1500 В

Ток часового режима......………………………………………………. 480 А

Мощность часового режима....………………………………………… 670 кВт

Частота вращения часового режима... ... ………………………………790 об/мин

Ток продолжительного режима..... …………………………………… 410 А

Мощность продолжительного режима..……………………………….. 575 кВт

Частота вращения продолжительного режима ……………………… 830 об/мин

Возбуждение........………………………………………………………последовательное

Класс изоляции по нагревостойкости обмотки

якоря............ …………………………………………………………….. В

Класс изоляции по нагревостойкости полюсной си­стемы..........……. F

Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах........ 1690 об/мин

Подвешивание двигателя.....………………………………………….. опорно-осевое

Передаточное число......…………………………………………….. ….88/23-3,826

Сопротивление обмоток главных полюсов при тем­пературе 20 "С......... 0,025Ом

Сопротивление обмоток дополнительных полюсов и

компенсационной обмотки при температуре 20°С..........……………….. 0,0366 »

Сопротивление обмотки якоря при

Температуре 20 о С ………………………………………………………….. 0,0317 Ом

Система вентиляции........ …………………………………………………независимая

Количество вентилирующего воздуха, не менее. …………………….. 95 м.куб/мин

К. п. д. в часовом режиме.....……………………………………………. 0,931

К. п. д. в продолжительном.режиме.... ………………………………… 0,930

Масса без шестерен. ....... ……………………………………………… 5000 кг

Конструкция. Тяговый двигатель ТЛ-2К.1 состоит из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щи­тов.

Остов двигателя представляет собой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, поворотная траверса с шестью щетко­держателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя.

Установку подшипниковых щитов в остов электродвигателя производят в такой последовательности: собранный остов с по­люсными и компенсационными катушками ставят стороной, про­тивоположной коллектору, вверх. Индукционным нагревателем нагревают горловину до температуры 100-150°С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачива­ют остов на 180°, опускают якорь, устанавливают траверсу и ана­логично описанному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешивания двигате­ля, предохранительные при­ливы и приливы для транс­портировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппара­та и коллектора. Люки гер­метично закрываются крыш­ками.

Крышка верхнего кол­лекторного люка укреплена на остове специальным пру­жинным замком, крышканижнего люка - одним бол­том М20 и специальным бол­том с цилиндрической пру­жиной, а крышка второго нижнего люка - четырьмя болтами М12.

Для подвода воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противополож­ной коллектору, через спе­циальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выводы из двигателя выполнены кабе­лем марки ПМУ-4000 пло­щадью сечения 120 мм 2 . Ка­бели защищены брезентовы­ми чехлами с комбиниро­ванной пропиткой. На кабе­лях имеются ярлычки из по­лихлорвиниловых трубок с обозначением Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками якоря, дополни­тельных полюсов и с ком­пенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полю­сов.

Сердечники главных по­люсов на­браны из листовой электро­технической стали марки 1312 толщиной 0,5мм,скреплены заклепками и ук­реплены на остове четырь­мя болтами М24 каждый. Между сердечником главно­го полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имею­щая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди ЛММ размерами 1,95х65 мм, изогнута по радиу­су для обеспечения прилега­ния к внутренней поверхно­сти остова.

Корпусная изоляция со­стоит из восьми слоев стеклослюдинитовой ленты с полиэти-лентерефталантной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и од­ного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм, наложен­ных с перекрытием в поло­вину ширины ленты. Межвитквая изоляция выполнена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм и про­питана лаком КО-919.

Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных по­люсов, и соединенная с об­моткой якоря последова­тельно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты, одного слоя фторопластовой ленты и одного слоя стеклоленты ЛЭС, уложен­ных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты, она уло­жена с перекрытием в половину ширины ленты.

1. Вкладыш моторно–осевого подшипника

2.10. Смотровой люк

2. Траверса

3. Кабели соединения кронштейнов траверсы щеткодержателя

4. Передняя нажимная шайба (нажимной конус)

5. Коллекторный болт

6. Задняя крышка подшипника

8. Подшипник якоря

11. Передняя крышка подшипника

12. Лабиринтное кольцо

13. Уплотнительное кольцо

14. Вал тягового двигателя

15. Валик шестерни проворота траверсы

16. Пружинная шайба

17. Специальная гайка

18. Шпонка шестерни

19. Нажимная гайка

20. Маслоотбойное кольцо

21. Нажимной конус

22. Подшипниковый щит со стороны коллектора

23. Корпус (втулка) коллектора

24. Уравнительное соединение

25. Обмотка якоря

26. Компенсационная обмотка

27. Катушка главного полюса

28. Шпонка сердечника якоря

29. Сердечник якоря

30. Заклепка сердечника главного полюса

31. Болт главного полюса

32. Кабель (Я)

33. Кабель (ЯЯ)

34. Сердечник главного полюса

35. Стальная прокладка между главным полюсом и остовом

36. Кабель (К)

37. Кабель (КК)

39. Выхлопной патрубок

41. Стеклобандаж

43. Подшипниковый щит со стороны противоположной коллектору

44. Нажимная шайба

45. Кронштейн

46. Гайка – барашек

47. Крышка моторно-осевого подшипника

48. Стопорная планка

50. Крышка буксы моторно-осевого подшипника

51. Букса моторно-осевого подшипника

52. Трубка для залива смазки в моторно-осевые подшипники

53. Перехдный канал

54. Подбивочная пряжа

55. Пробка слива смазки из рабочей камеры

56. Перегородка

57. Пробка слива смазки из рабочей камеры

58. Болт, крепящий дополнительный полюс к остову

59. Прокладка дополнительного полюса

60. Катушка дополнительного полюса

61. Сердечник дополнительного полюса

62. Втулка якоря

63. Коллектор

65. Шпонка вкладышей моторно-осевого подшипника

66. Шестерня проворота траверсы

67. Стержень изолятора

68. Регулировочный винт

69. Нажимные пальцы

70. Цилиндрическая пружина

71. Корпус щеткодержателя

72. Щетка с гибким проводом (шунтом)

73. Верхняя часть кронштейна

74. Палец кронштейна щеткодержателя

75. Нижняя часть кронштейна щеткодержателя

76. Болт кронштейна щеткодержателя

77. Болт фиксатора

78. Фиксатор

79. Стопорная планка

81. Регулировочный винт

82. Трубка подвода смазки

84. Уплотнение

Компенсационная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изо­ляция компенсационных катушек на ТЭВЗ выпекается в приспо­соблениях, на НЭВЗ - в остове.

Сердечники дополнительных полюсов выполнены из тол­столистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20. Для уменьшения насыщения дополнительных по­люсов между остовом и сердечниками дополнительных полюсов предусмотрены диамагнитные прокладки толщиной 8 мм. Катуш­ки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой мед­ной проволоки ПММ и имеют 10 витков каж­дая.

Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция сос­тоит из асбестовых прокладок, пропитанных ла­ком КО-919.

Новочеркасский электровозостроительный завод изготавлива­ет тяговый двигатель ТЛ-2К1, полюсная система (катушки глав­ных и дополнительных полюсов) которого выполнена на изоляции системы «Монолит 2». Корпусная изоляция катушек выполнена из стеклослюдинитовой ленты, катушки пропитаны в эпоксидном компаунде ЭМТ-1 или ЭМТ-2, причем катушки дополнительных полюсов пропитаны совместно с сердечниками и представляют собой не­разъемный моноблок. На моноблоке закреплена диамагнитная прокладка толщиной 10 мм, которая одновременно служит для закрепления катушки. Катушка главного полюса от перемещений на сердечнике уплотнена двумя клиньями в распор по лобовым частям.

Щеточный аппарат тягового электродвигателя состо­ит из траверсы разрезного типа с поворотным механизмом, ше­сти кронштейнов и шести щеткодержателей.

Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шес­терней поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства: один-внизу остова, другой-со стороны подве­шивания.

Электрическое соединение кронштейнов траверсы меж­ду собой выполнено кабелями ПС-4000 площадью сечения 50 мм 2 .. Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин), за­креплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Стальные шпильки пальцев опрессованы прессмассой АГ-4В, на них насажены фарфоровые изоляторы.

Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружи­ны, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержате­ля, другим - на оси нажимного пальца с помощью винта, которым регулируют натя­жение пружины. Кинемати­ка нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное на­жатие на щетку. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажа­тие пальца на щетку авто­матически прекращается. Это позволяет предотвра­тить повреждение рабочей поверхности коллектора гиб­кими проводами сработан­ных щеток. В окна щетко­держателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размерами 2(8х50х 60) мм. с резиновыми амортизаторами. Крепле­ние щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой. Для бо­лее надежного крепления и регулировки положения щеткодержателя относи­тельно рабочей поверхности по высоте при износе кол­лектора на корпусе щетко­держателя и кронштейна предусмотрены гребенки.

Якорь дви­гателя состоит из коллекто­ра, обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в па­кет из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, стальной втулки, задней и передней нажимных шайб, вала. В сердечнике имеется один ряд аксиаль­ных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит кор­пусом коллектора.Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы, напрессо­ванной на вал якоря, что обеспечивает возможность его замены,

Якорь имеет 75 катушек и 25 секционных уравнительных со­единений. Соединение концов обмотки и клиньев с петушками коллекторных пластин выполнено припоем ПСР-2,5 на специальной установке токами высокой частоты.

Каждая катушка имеет 14 отдельных проводников, располо­женных по высоте в два ряда, и по семь проводников в ряду. Они изготовлены из медной ленты размерами 0,9х8,0 мм марки ЛММ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой ленты. Каждый пакет из семи проводников изолирован также стеклослюдинктовой лентой с перекрытием в половину ширины ленты. На НЭВЗ изготов­ляют якорные катушки из изолированного провода ПЭТВСД без дополнительного наложения витковой изоляции. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты, одного слоя ленты фторопластовой и одного слоя стеклоленты, уло­женных с перекрытием в половину ширины ленты.

Уравнители секционные изготовляют из трех проводов разме­рами 1Х2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода со­стоит из одного слоя стеклослюдинитовой ленты и одного слоя ленты фторопластовой. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяют в секцию од­ним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ши­рины ленты. В пазовой части обмотку якоря крепят текстолито­выми клиньями, а в лобовой части - стеклобандажом.

Коллектор двигателя с диаметром рабочей поверхности 660ммнабран из медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1-13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллек­тору 1-2, шаг уравнителейпо коллектору 1-176.

Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндриче­скими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пре­делах 6,3-8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в подшипниковые щиты, а внутренние - на вал якоря. Подшип­никовые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения. Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутрен­ней поверхности баббитом Б 16, и букс с постоян­ным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпо­ночное соединение.

Технические данные.

Часовой режим. Длительный режим.

Ток, А…………………………………….480 Ток, А……………………………410

Мощность, кВт………………………….670 Мощность, кВт………………...575

Частота вращения, Частота вращения,

об/мин………………………………….790 об/мин…………………………..830

К.п.д…………………………………….0,931 К.п.д…………………………….0,936

Напряжение на коллекторе, В…………………………………………….1500

Наибльшая частота вращения

при среднеизношеных бандажах, об/мин. …………………………… 1690

Класс изоляции по нагревостойкости:

обмотки якоря ………………………………………………………………. В

полюсной системы ………………………………………………………… F

Передаточное число …………………………………………………….. . 88/23

Сопротивление обмоток при температуре 200С, Ом:

главных полюсов ………………………………………………………… 0,025

дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и якоря …. 0,0356

Количество вентилирующего воздуха, м3 /мин.

не менее……………………………………………………………………..…95

Масса без шестерен, кг…...………………………………………………...5000

Максимальная частота вращения, об/мин……………………………… ..1690

Технические характеристики электродвигателя ЭДП810.

часовой длительный

Ток А 580 540

Мощность кВт 810 755

Частота вращения об/мин 750 770

Кпд % 93,1 93,3

Напряжение на коллекторе В 1500

Наибольшая частота вращения об/мин 1800

Класс изоляции якорь Н

полюсная система Н

Количество вентил. Воздуха м3/с 1,25

Масса кг. 5000

Ток якоря при трогании А 900

Ток возбуждения при трогании А 800

Основные элементы: остов, два подшипниковых щита, шесть главных, шесть дополнительных полюсов, якорь и щеточный узел.

Остов. Остов служит для размещения основных элементов тягового электродвигателя и является магнитопроводом. Он имеет две горловины под подшипниковые щиты, верхний и нижних коллекторных люка, вентиляционный люк для подвода охлаждающего воздуха, люк с кожухом для его выброса, кожух для ликвидации давления воздуха в остове. Два прилива под буксы моторно-осевых подшипников, четыре прилива для транспортировки и четыре кронштейна для крепления кожухов зубчатой передачи. Сзади - два предохранительных носика на случай обрыва маятниковой подвески электродвигателя и площадку для крепления её кронштейна.

Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты служат для размещения моторно-якорных подшипников вала якоря, то есть для его центровки и сохранения запаса смазки. Они запрессовываются в горловины остова нагретые индукционным нагревателем до температуры 100 – 150 градусов. Для выпрессовки щиты имеют резьбовые отверстия. На концы вала якоря и в отверстия щитов запрессовываются детали подшипниковых узлов.

На каждый конец вала якоря напрессовываются заднее упорное кольцо, внутреннее кольцо якорного подшипника переднее и переднее упорное кольцо. В центральное отверстие каждого щита запрессовывается наружное кольцо подшипника с роликами и сепаратором. Оно фиксируется передней и задней крышками с лабиринтами, которые соединяются между собой и со щитом при помощи гаек со шпильками. Подшипниковый щит с передней и задней крышками образует подшипниковую камеру.

На переднее упорное кольцо напрессовывается лабиринтовое кольцо. Подшипники имеют на внутренних кольцах один бурт и обеспечивают разбег якоря в остове в пределах 6.3-8 мм, который обеспечивает выравнивание нагрузок между левой и правой зубчатыми передачами. При сборке подшипников подшипниковые камеры заполняются смазкой ЖРО в количестве 1,5 кг. При необходимости на ТР через трубку в подшипниковом щите прослушивают работу моторно-якорных подшипников и добавляют по 150-170 гр. смазки ЖРО.

Главные полюсы. Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока тягового

электродвигателя. Главный полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник шихтованный, то есть набран из листов электротехнической стали толщиной 0, 5 мм покрытых лаком и склепанных трубчатыми заклепками. Шихтованный сердечник уменьшает вихревые токи, что уменьшает нагрев сердечников. В два прямоугольных отверстия сердечника запрессовываются сплошные стальные стержни с резьбой под четыре полюсных болта. Головки болтов, крепящие верхние полюсы, заливаются компаундной массой. В полюсной дуге сердечника проштамповывается 10 пазов для укладки витков компенсационной обмотки. Катушка главного полюса намотана из шинной меди на широкое ребро и имеет 19 витков. К началу и к концу катушки припаяны гибкие выводы из медного, многожильного и изолированного провода сечением 95 мм с наконечниками. Изоляция катушки межвитковая, корпусная и покровная класса F. Для исключения повреждения изоляции катушки, во время сборки, между ней и сердечником устанавливается металлический флянец. При монтаже полюса между его сердечником и остовом устанавливается стальная прокладка толщиной 0, 5 мм.

Катушки шести полюсов соединяются между собой последовательно и образуют обмотку главных полюсов (обмотку возбуждения), которая имеет выводы из остова с маркировкой и К и КК. Выводы выполняются из медного, многожильного и изолированного провода сечением 120 мм 2 и защищаются брезентовыми чехлами.

Дополнительные плюсы (добавочные полюсы). Дополнительные полюсы служат для улучшения коммутации. Дополнительный полюс состоит из сплошного, стального сердечника и катушки. Сердечник сплошной, так как индукция под полюсом мала и вихревые токи незначительны, Катушка дополнительного полюса намотана из шинной меди и имеет 10 витков. Межвитковая, корпусная и покровная изоляции класса F. Выводы катушек этих полюсов изготавливаются в двух вариантах. При первом варианте один вывод гибкий из изолированного провода сечением 95 мм, а второй – жесткий и изготовлен из листовой меди сечением 6 ´ 20 мм. При втором варианте оба вывода гибкие, Один изготовлен из медного, многожильного и изолированного провода сечением 95мм2 , а второй - из медной плетенки ПШ. Эта конструкция выводов более надежна, поэтому в настоящее время только она и применяется.

Катушка крепится на сердечнике при помощи бронзовых угольников, приклёпанных к сердечнику, а сердечник к остову – через латунную (диамагнитную) прокладку толщиной 8 мм. Так же, как и у главных полюсов, между катушкой и сердечником устанавливается стальной фланец.

Катушки шести полюсов соединяются последовательно и образуют обмотку дополнительных полюсов, соединённую последовательно с обмоткой якоря.

Компенсационная обмотка. Компенсационная обмотка служит для полной компенсации реак-ции якоря под каждым из главных полюсов. Катушка обмотки намотана из мягкой медной шинки. Она имеет 10 изолированных витков. Каждые два витка изолированы вместе, поэтому готовая катушка имеет 5 двойных витков. Затем эти витки покрываются корпусной и покровной

изоляцией класса F. Одна сторона катушки укладывается в пазы полюсной дуги сердечника одного полюса, а другая – в пазы полюсной дуги сердечник соседнего полюса. и каждый её двойной виток крепится текстолитовыми клиньями.

Примечание: При укладке всей катушки в сердечник одного полюса, из-за различного направления тока в каждой из пяти сторон катушки, она не будет иметь магнитного потока.

Катушки шести полюсов обмотки соединяются последовательно и образуют компенсационную обмотку, соединённую последовательно с обмоткой якоря.

Якорь. Якорь служит для создания магнитного потока который, взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов создает вращающий момент тягового электродвигателя.

Основные элементы якоря: вал 8, втулка 4, сердечник 5, обмотка 6, коллектор (1,3) , и задняя нажимная шайба. Служит для напрессовки элементов якоря и шестерён зубчатой передачи.

Втулка барабанного типа. Служит для напрессовки задней нажимной шайбы, сердечника якоря, крепления обмотки якоря и напрессовки коллектора. Состоит из цилиндрической части и барабана. Барабан втулки с торцов имеет круглые вентиляционные отверстия, а внутри – ребра жёсткости с продолговатыми вентиляционными отверстиями.

Сердечник 5 набран из листов электротехнической стали толщиной 0,5мм. Имеет по окружности 75 пазов под катушки обмотки якоря. Один ряд вентиляционных отверстий и центральное отверстие под барабан втулки. Сердечник напрессовывается на барабан втулки по шпонке и фиксируется на нём задней нажимной шайбой 7 и корпусом 3 коллектора. Задняя нажимная шайба по шпонке напрессовывается на барабан втулки, а коллектор – на цилиндрическую часть втулки также по шпонке. Корпус 3 коллектора выполняет роль передней нажимной шайбы.

Обмотка якоря петлевая. Состоит из 75 катушек, в каждой из них 7 секций. В секции два, вертикально расположенных, проводника. Обмотка имеет 25 уравнительных соединений по три проводника в каждом, то есть всего 75 проводников Шаг секций по коллектору 1-2, шаг катушек по пазам 1-13, шаг уравнительных проводников по коллектору 1-176. Форма катушки обмотки якоря изображена на рисунке 22,а. Катуша имеет пазовую часть и две лобовых части.

При сборке якоря пазовая часть катушки укладывается в пазы сердечника якоря, передняя лобовая

часть на корпус коллектора, а задняя – на заднюю нажимную шайбу. Межвитковая изоляция проводников и секций, корпусная и покровная изоляция катушек класса В. Катушки обмотки якоря в пазовой части закреплены текстолитовыми клиньями, а в лобовых частях – с натягом обматываются стеклобандажной лентой.

Коллектор. Коллектор осуществляет коммутацию, то есть сохраняет постоянным направление тока в секциях обмотки якоря под каждым из главных полюсов.

Коллектор состоит из корпуса 4 и нажимного конуса 6, изготовленных отливкой из стали. Между ними располагаются 525, легированных серебром, медных коллекторных пластин 1 и между ними - столько же миканитовых пластин. Пластины изолируются от корпуса и конуса с боков миканитовыми манжетами (конусами) 7 и 3, а снизу - миканитовым цилиндром 2. Корпус и нажимной конус соединяются между собой болтами 5. Выступающая часть миканитовой манжеты 7, расположенной на нажимном конусе, с натягом бандажируется стеклобандажной лентой. Последний слой этой ленты покрывается электроизоляционной эмалью НЦ-929 или ГФ-92ХС до получения ровной, глянцевой поверхности. Эта часть коллектора называется изоляционной или миканитовый конус. Собранный коллектор напрессовывается по шпонке на цилиндрическую часть втулки якоря, устанавливается маслоотбойное кольцо 9 и закручивается корончатая гайка 10.

Нижняя часть коллекторных пластины имеют форму ”ласточкина хвоста”, обеспечивающая их надёжное крепление между корпусом коллектора и нажимным конусом (рис.24). В верхней части они имеют выступы, называемые ”петушками”. В их прорези, при сборке якоря, впаиваются секции катушки обмотки якоря и её уравнительные соединения. Для облегчения веса коллектора, что уменьшает центробежные силы, и для снятия напряжений, возникающих при нагревании коллектора, в них просверливаются отверстия. С обеих сторон коллекторной пластины снимаются фаски размером 0,2 мм ´ 45о и на 1,5+/- 0,1мм углубляются (продораживаютя) миканитовые пластины.

Щёточный узел. Щёточный узел служит для подвода тока через коллектор к обмотке якоря.

Основные элементы щёточного узла: поворотная траверса 1, пальцы кронштейнов 2 с изоляторами, щёткодержатели 4 и щётки.

Траверса служит для крепления щёточного аппарата и для настройки коммутации. Изготовлена в

виде стального разрезного кольца с зубьями по наружной окружности. В разрезе имеет разжимное устройство, которое служит для сжатия траверсы перед её поворотом и разжатия её в подшипниковом щите после его окончания. Зубья траверсы входят в зацепление с зубьями поворотной шестерни 6, которая закреплена при помощи валика около нижнего коллекторного люка. Его квадратный конец, выполненный под ключ-трещётку, выходит наружу остова. В подшипниковом щите положение траверсы зафиксировано фиксатором 5, расположенного около верхнего коллекторного люка, и двумя стопорными устройствами 7. На заводе изготовителе, после настройки коммутации, положение траверсы отмечается рисками на остове и на траверсе.

Пальцы кронштейна служат для крепления кронштейнов щеткодержателей. Палец состоит из стальной шпильки 1 с резьбой, опрессованной сверху пресс-массой АГ-4В и фарфорового изолятора 3, плотно насажанного на слой пресс-массы при помощи пасты АСТ-Т. Перед насадкой изолятора на выступ шпильки под ключ одевается миканитовая шайба. Пальцы ввернуты в траверсу по два рядом для крепления одного кронштейна.

Кронштейны служат для крепления щёткодержателей. Кронштейн 3 стальной, разъёмный и состоит из двух половин.

Кронштейн закрепляется на двух пальцах и обе его половины стягиваются одним болтом. На торцевой поверхности верхней половины имеется шпилька 4 и “гребёнка” для крепления щёткодержателя, а также резьбовые отверстия для крепления выводных проводов и перемычек между щёткодержателями. Щёткодержатели 2 служат для установки щёток. Щёткодержатель изго- товлен из кремнистой латуни. Имеет привалочную поверхность с овальным отверстием и “гребёнкой” для

крепления его на шпильке кронштейна при помощи гайки с пружинящей шайбой, окно для установки двух щёток 3 и нажимной механизм. Он включает в себя две пружины 1 , работающие на растяжение и нажимные пальцы 4. Механизм обеспечивает постоянное давление на щётку независимо от её высоты и прекращает его при минимальной высоте. Натяжение пружин, которыми устанавливается давление на щётки, производится винтами 5. Медные, плетёные шунты обеих щёток крепятся винтом к корпусу щёткодержателя.

Щётки служат для создания скользящего контакта между коллектором и щёткодержателем.

Щётки электорографитированные, на сажевой основе, разрезные, с резиновыми амортизаторами, типа

ЭГ-61 размером 2 (8 ´ 50 ´ 60) мм. В каждый щёткодержатель устанавливаются две щётки.

Щётка состоит из двух половин 1, резиновых амортизаторов 2, медных плетёных шунтов 3 и припаянных к ним медных лужённых наконечников 4. Крепление медных шунтов в отверстиях щеток производится при помощи медного порошка методом конопатки. При этом переходное сопротивление между шунтом щёткой не должно быть более 1,25 Мом. В противном случае произойдет выгорание конопаточного порошка и перегорание медного шунта. Электрографитированные щётки, отличаются от ранее выпускаемых щёток типа ЭГ-2А, отсутствием зольности, что способствует образованию устойчивой политуры на рабочей поверхности коллектора и способствует повышению коммутационных свойств щёток.

Система вентиляции. Система вентиляции независимая. Охлаждающий воздух поступает через люк с коллекторной стороны, охлаждает коллектор и через пространство между его ребрами жёсткости проходит тремя путями:

· в воздушном зазоре между якорем и полюсами;

· через отверстия в сердечнике;

· через отверстия во втулке и вокруг её внутреннего диаметра;

Схема соединения обмоток. Тяговый электродвигатель типа ТЛ-2К1 двигатель последовательного возбуждения, поэтому его обмотки соединяются следующим образом:

· шесть катушек главных полюсов соединены последовательно и образуют обмотку главных полюсов (обмотку возбуждения). Она имеет выводы из остова с маркировкой К и КК..

· шесть катушек обмотки дополнительных полюсов, шесть катушек компенсационной обмотки и обмотка якоря соединены последовательно в следующей очерёдности: вывод Я, перемычка между плюсовыми щёткодержателями, плюсовые щётки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, минусовые щётки, их щёткодержатели, перемычка между ними, катушки обмоток: ДП, КО, КО, ДП, КО, ДП, КО, КО, ДП, КО, КО, ДП, вывод ЯЯ.

Примечания:

· на схеме катушки дополнительных полюсов ДП обозначены нечётными номерами 1, 3, 5, 7, 9, 11, а катушки компенсационной обмотки обозначены буквами H, S, H, S, H, S;

· между собой обмотки возбуждения двух спаренных тяговых электродвигателей соединяются последовательно с обмотками якорей этих двигателей в силовой схеме электровоза при помощи кулачковых элементов тормозных переключателей.

· катушка главного полюса намотана на ребро из мягкой ленточной меди ЛММ, размерами 1,95 ´ 65 мм, изогнутая по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком КО-919 ГОСТ 16508-70. Корпусная изоляция выполнена из восьми слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭП-934-ТП 0, 13 ´ 30 мм ГОСТ13184-78 с полиэтилентерефталантной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм ТУ-17 ГССР8-79, наложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· катушка дополнительного полюса намотана из шинной меди размерами 6 ´ 20 мм. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919. Корпусная изоляция катушки такая же, как и катушки главного полюса;

· катушка компенсационной обмотки намотана из мягкой медной шинки ПММ размерами 3,28 ´ 22 мм. Межвитковая изоляция состоит из одного слоя стеклослюдяной ленты, уложенной с перекрытием половину ширины ленты. Корпусная изоляция выполнена из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПЛ толщиной 0,11мм ГОСТ13184-78 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающей толщиной 0,22мм ТУ-17 ГССР 8-78, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· секция обмотки якоря состоит из двух проводников, выполненных из медной ленты размерами

0,9 ´ 8,0 мм марки ЛММ и изолированных одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой лентой ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм. Точно также изолирован каждый пакет из семи проводников. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стоклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами 0,01´ 20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· уравнительные соединения изготавливают из трех проводников размерами 1´ 2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из стеклослюдинитовой ленты ЛСНК-5-СПл размерами 0,1´ 20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03мм. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяются в секцию одним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты.

ВИДЫ РЕМОНТОВ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ КРАТКАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА.

Правилами ремонта для тяговых электродвигателей установлены три вида ремонта: деповский ТР3, средний СР и капитальный КР. Пробег электровоза между каждым из них составляет 750 тыс. км.

Краткий перечень работ, выполняемый при деповском ремонте ТР-3:

· разборка электродвигателя без снятия полюсных катушек с сердечников, осмотр и ремонт остова, подшипниковых щитов, шапок МОП, их вкладышей. Ремонт механической части якоря. Магнитная дефектоскопия конусов вала и внутренних колец якорных подшипников;

· обточка, продорожка, снятие фасок и шлифовка коллектора. Ревизия щёточного узла.

· пропитка полюсных и якорных катушек, если сопротивление изоляции менее 1 МОм. и не восстанавливается после сушки, катушки были пропитаны при изготовлении или ремонте масленно-битумным лаком и

после смены ослабших бандажей якоря.

Пропитка полюсных катушек производится без снятия полюсов с остова, а якорных – без снятия клиньев в пропиточном лаке ФЛ-98.

После пропитки катушек и их сушки, покрытие их и остова изнутри электроизоляционной эмалью ЭП-91. Сборка, покраска остова снаружи и испытание электродвигателя на испытательной станции.

Примечание: на ТР3 у тяговых двигателей электровозов ЧС производится магнитная дефектоскопия карданного вала, его поводков, цапф, крестовин и корпусов игольчатых подшипников.

Краткий перечень работ, выполняемый при среднем ремонте СР: дополнительно к ТР3 произво-

· у полюсных катушек снятие корпусной изоляции. Осмотр межвитковой изоляции, замер омического сопротивления катушек и проверка их на межвитковое замыкание. Замена жёстких выводов на гибкие. Укладка новой корпусной изоляции, пропитка, сушка и покрытие электроизоляционной эмалью ЭП-91.

· у якоря снятие бандажа, если он ослаб, имеет ожоги дугой или расслоения. Осмотр видимых частей обмотки якоря и пайки в петушках. Двойная пропитка обмотки, сушка и покрытие эмалью ЭП-91. Сборка, покраска и испытание электродвигателя на испытательной станции.

Капитальный ремонт КР: ремонт всех узлов с полной разборкой и с доведением всех размеров до чертежных. Замена изоляции коллектора и изоляции катушек всех обмоток. Сборка, покраска и испытание электродвигателя на испытательной станции.

ПОНЯТИЕ ОБ ИСПЫТАНИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

Перед испытанием тяговых электродвигателей убеждаются в правильности установки щёток на нейтраль, проверяют свободность вращения якоря вручную. На холостом ходу проверяют работу коллекторно-щёточного узла при вращении якоря в обе стороны.

· замеряет омическое сопротивление обмоток при температуре 20 градусов окружающего воздуха. Его отклонение от номинального не должно быть более 10%;

· испытывают на нагревание обмотки при номинальном напряжении и часовом токе в течение 1 часа по методу возвратной работы

Предельно допустимые температуры в градусах для классов изоляции.

Обмотка якоря 120 140 160

Обмотка полюса 130 155 180

Коллектор 95 95 105

Примечание: количество воздуха номинальное для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 95 м 3/мин.

· проверяют частоту в обе стороны при часовом токе и номинальном напряжении. Отклонение частоты вращения должно быть не более +/- 3%;

· проводят испытание на повышенную частоту вращения. Для тягового электродвигателя ТЛ-2К1

2260 об./мин;

· проверяют электрическую прочность витковой изоляции в течение 5 мин, напряжение на 50% сверх номинального напряжения;

· проверяют биение коллектора. Оно допускается не более 0,08мм;

· проверяют коммутацию при вращении в обе стороны. Её проверяют в трех режимах:

Напряжение на коллекторе номинальное (1500 В), ток якоря двойной часовой 960 А, ток возбуждения номинальный;

Напряжение на коллекторе наибольшее (2000 В), частота вращения наибольшая для испытаний 2260 об/мин. Ток возбуждения наименьший, соответствующий ОВ4, то есть 36% от тока якоря;

Напряжение на коллекторе наибольшее (2000 В), ток якоря наибольший пусковой, ток возбуждения наименьший, соответствующий ОВ4 .

· проверяют сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса, которое должно быть не менее

· проверяют электрическую прочность изоляции переменным током в течение 1 мин напряжением: КР – 8800 В, СР-7000 В, ТР3 – 6000 В.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УКЛАДКИ И КРЕПЛЕНИЯ ОБМОТКИ ЯКОРЯ.

· на миканитовый манжет корпуса коллектора укладывают и закрепляют заранее изолированные уравнительные соединения. Их проводники с шагом по коллектору 1-176 заводят в прорези петушков коллекторных пластин;

· в пазы сердечника укладывают прокладки из стеклослюдинита, а на нажимную шайбу и уложенные уравнительные соединения – миканитовые прокладки.

· в пазы сердечника якоря с шагом 1-13 укладывают его катушки и их секции с шагом 1-2 заводят в прорези петушков коллекторных пластин. Между двумя сторонами различных катушек в пазу предварительно укладывают прокладки из слюдинита;

· в пазовой части катушки обмотки якоря закрепляют текстолитовыми клиньями;

· производят пайку секций обмотки якоря и уравнительных соединений;

· производят первичную пропитку обмотки якоря в пропиточном лаке ФЛ-98 и сушку ее в сушильных печах.

· на лобовые части катушек обмотки якоря с натягом укладывают стеклобандаж;

· производят вторичную пропитку обмотки якоря в этом же лаке, сушку, покрытие электроизоляционной эмалью ЭП-9, механическую обработку коллектора и динамическую балансировку якоря с обеих сторон.

Примечания.

Краткие сведения об обмотках якорей.

Обмотки якорей электрических машин электровоза выполняются двух видов:

· волновая обмотка(рис.32,34). Форма волновой обмотки в развернутом виде напоминает волну. В простой волновой обмотке секции, расположенные под различными полюсами соединены последовательно. Поэтому эту обмотку называют ещё и последовательной;

· петлевая обмотка (рис.32,33). Форма катушка петлевой обмотки напоминает петлю. В простой петлевой обмотке секции, расположенные под каждой парой полюсов, образуют параллельные ветви, потому ее называют еще параллельной.

Любая из этих обмоток разделяется щётками на параллельные ветви. В волновой обмотке, независимо от числа пар полюсов, их всегда две. В петлевой обмотке их число равно числу полюсов. Число параллельных ветвей и определяет область применения обмотки.

Сравнение обмоток по току. Наибольшая величина тока, которую можно пропустить по обмотке якоря, определяется его величиной в одной параллельной ветви. Чем больше параллельных ветвей, тем меньший по величине ток протекает в каждой из них (ток обмотки делится на их число). Поскольку число параллельных ветвей больше в петлевой обмотке, она способна пропустить больший ток, чем волновая обмотка. Эта обмотка применяется в тяговых двигателях электровозов серии

ВЛ11, (ВЛ11 м), ЧС и в генераторе преобразователя, работающих при больших токах.

Сравнение обмоток по напряжению. Величина напряжения, приложенная к обмотке, определяется количеством секций обмотки якоря в одной параллельной ветви. При одинаковом количестве секций в обмотках обоих типов, количество секций в одной параллельной ветви в волновой обмотке больше (делится на два). Поэтому эта обмотка подключается под большее напряжение (меньше падение напряжения на каждой секции), чем петлевая. Волновую обмотку применяют в двигателях вспомогательных машин, работающих при напряжении на коллекторе 3000 В.

Особенность петлевой обмотки. Особенность петлевой обмотки заключается в том, что каждая её параллельная ветвь расположена под определенной парой главных полюсов. Из-за того, что технологически нельзя изготовить все главные полюсы с одинаковой намагниченной силой и идеально выполнить воздушные зазоры между якорем и полюсами, в параллельных ветвях индуцируется различные по величине э.д.с.. Разность этих э.д.с. вызывает появление в параллельных ветвях обмотки якоря уравнительных токов. Эти токи, из-за малой величины сопротивлений параллельных ветвей, имеют значительную величину. Уравнительные токи, проходя через щетки, перегружают одни щётки и разгружают другие. Для отвода их от щёток применяют уравнительные соединения, которые соединяют точки обмотки якоря с одинаковым потенциалом.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОВОРОТА ТРАВЕРСЫ.

· отсоединяют провода от кронштейнов двух верхних щёткодержателей и отводят их в сторону от траверсы;

· отворачивают болт фиксатора до выхода фиксатора из паза обоймы на остове;

· фиксатор разворачивают на 180 градусов и утопляют в паз обоймы во избежание зацепления за пальцы кронштейнов щёткодержателей и накладку при повороте траверсы;

· отворачивают на 3-4 оборота болты стопорных устройств;

· через нижний коллекторный люк, вращая шпильку разжимного устройства на траверсе в направлении на ”себя”, устанавливают щель в месте разреза не более 2 мм;

· поворачивая плавно ключём-трещёткой поворотную траверсу подводят к верхнему коллекторному люку два щёткодержателя со стороны вентиляционного люка, а затем остальные щёткодержатели, вращая траверсу в обратном направлении;

· при повороте траверсы через нижний коллекторный люк щеткодержатели подводят к люку в обратной последовательности;

Поворот траверсы в оба направления исключает попадание зуба поворотной шестерни в разрез траверсы.

После окончания осмотра или ремонта щёточного узла траверсу устанавливают по рискам. Закрепляют провода, отнятые от верхних кронштейнов, разжимают траверсу, вращая шпильку разжимного устройства “от себя”, наблюдая через верхний люк за совпадением фиксатора с пазом на траверсе и завертывают болты стопорных устройств до отказа.

ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОМУ УЗЛУ В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

· коллектор должен иметь сухую, гладкую поверхность, темно или светло-орехового цвета (наличие поли-

туры), без следов кругового огня, задиров и царапин;

· глубина продорожки коллекторного миканита должна быть в норме и правильно должны быть фаски с коллекторных пластин;

· миканитовый конус должен быть чистым, гладким, без трещин в электроизоляционной эмали НЦ-929. Не иметь отслоенной этой эмали и следов ожога электрической дугой;

· траверса должна быть правильно установлена в подшипниковом щите и разжата;

· пальцы кронштейнов щёткодержателей должны быть прочно завернуты в траверсу. Их фарфоровые изоляторы должны быть чистыми, не иметь трещин, отколов, следов ожога дугой и не должны проворачиваться на пальцах;

· щёткодержатели должны быть правильно установлены относительно коллектора, обеспечивать нормальную работу щёток и давление на них. Не должны иметь следов ожогов дугой;

· щётки перед постановкой в щёткодержатель должны быть просушены и притёрты к коллектору. Не должны иметь трещин, отколов, обрывов медного шунта больше нормы. Щётки должны иметь нормальную высоту и правильно установлены в окнах щёткодержателей без перекосов и заеданий.

ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ИХ ХАРАКТЕРНЫЕ

ПРИЗНАКИ НА ЕГО КОЛЛЕКТОРЕ.

· оплавление меди коллектора по концам ламелей и петушкам, обгар миканитового конуса, обожжённая дугой глазурь изоляторов кронштейнов: следствие кругового огня по различным причинам;

· местный нагрев коллектора (посинение коллекторных пластин), при этом возможно выгорание изоляции катушки в пазу сердечника якоря: межвитковое замыкание в катушке обмотки якоря;

· подгорание двух смежных коллекторных пластин: обрыв секций обмотки якоря;

· задир коллектора: не закреплен медный шунт одной из щёток, падение щёткодержателя из-за неправильной установки, куржак на коллекторе (образуется в зимний период, если электровоз после поездки, оставлен с опущенными токоприёмниками);

· смазка на коллекторе: избыток смазки в моторно-якорном подшипнике или нарушен лабиринт задней крышки подшипникового щита;

· влага на коллекторе: неплотное прилежание люков, выдача электровоза из теплого стойла без просушки тяговых электродвигателей от калориферной установки.

БРАКОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОГО УЗЛА В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

ТЛ-2К1 АЛ-484еТ

· высота щётки мм………………………… менее 25 менее 21

·откол щётки % от площади…………………более 10 более 10

· обрыв жил медных шунтов %…………… более 15 более 15

·давление на щётку кг……………………… более 3,7 более 2,1

менее 3,0 менее 1,6

· разница этих давлений в

одном щёткодержателе или

щёткодержателях одной полярности % … более 10 более 10

· зазор между щёткой и щёткодержателем

по толщине щётки мм……………………… более 0,35 более 0,35

по ширине щетки мм более1 более 1

· расстояние между корпусом

щёткодержателя и рабочей

поверхностью коллектора мм……………… более 5 более 4

менее 2 менее 1,8

тоже самое до петушков мм……………… менее 4 менее 7

· глубина продорожки коллектора мм……….менее 0,5 менее 0,5

· биение коллектора мм……………………… более 0,1 более 0,1

· выработка коллектора мм………………… более 0, 2 более 0,2

(по разрешению начальника локомотивной службы до 0, 5 мм)

БРАКОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОГО УЗЛА

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Для двигателей ТЛ100М: НБ431П: ТЛ122: НБ110: НБ436В:

Дв. Генер

• высота щетки мм. менее 30 30 30 16 20 25
• зазор между щеткой и

щеткодержателем по толщине мм. более 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

• зазор между щеткой и

щеткодержателем по ширине мм. более 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8

• расстояние от корпуса

щеткодержателя до рабочей более 5 5 5 4 2,5 2,5

поверхности коллектора мм. менее 2,5 2,5 2,5 2 2,5 2,5

• тоже самое до петушков мм. более 5 4 3 4 5,5 12,5
• нажатие на щетку кг. менее 1,2 1 1,2 2,75 1 0,75

более 1,5 1,5 1,5 3,2 1,2 0,1

• глубина продорожки мм. более 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
• биение коллектора мм. более 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБМОТКАХ ЯКОРЕЙ.

Обмотки якорей электрических машин электровоза выполняются двух типов:

Волновая (катушка этой обмотки в развернутом виде напоминает волну). В простой волновой обмотке секции, расположенные под разными полюсами, соединены последовательно, поэтому эту обмотку называют еще и последовательной.

Петлевая (катушка этой обмотки напоминает петлю). В простой петлевой обмотке секции, расположенные под каждой парой полюсов, образуют две параллельные ветви, поэтому ее называют параллельной.

Любая из обмоток разделяется щетками на параллельные ветви.

При волновой обмотке, независимо от числа полюсов, их всегда две.

При петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу полюсов. Число параллельных ветвей обмотки и определяет область ее применения.

Сравнение обмоток по току. Наибольшая величина тока, которую можно пропустить по обмотке якоря, определяется величиной тока в одной параллельной ветви. Чем их больше, тем меньше ток в каждой из них (ток обмотки делится на их число). Поскольку число параллельных ветвей в петлевой обмотке больше, она может пропустить больший ток, чем волновая. Применяется в двигателе ТЛ-2К1 и в генераторе преобразователя НБ-436В, работающих с большими токами.

Сравнение обмоток по напряжению. Величина напряжения, приложенного к обмотке, определяется количеством секций обмотки в одной параллельной ветви. При одинаковом количестве секций в обоих типах обмоток, количество секций в одной параллельной ветви волновой обмотки больше (делится на два) , поэтому эту обмотку подключают под большее напряжение, чем петлевую. Волновую обмотку применяют в двигателях вспомогательных машин, напряжение на коллекторе которых 3000V.

Особенность петлевой обмотки. Особенность этой обмотки заключается в том, что каждая ее параллельная ветвь расположена под определенной парой главных полюсов. Из-за того, что технологически нельзя изготовить все полюсы с одинаковой намагничивающей силой и выполнить строго одинаковыми воздушные зазоры между ними и якорем, в параллельных ветвях индуцируются различные по величине ЭДС. Разность этих ЭДС вызывает появление в ветвях уравнительных токов. Эти токи, из-за малой величины сопротивления параллельных ветвей, имеют значительную величину. Уравнительные токи, проходя через щетки, будут перегружать одни щетки и разгружать другие. Для отвода их от щеток применяют уравнительные соединения, которые соединяют точки обмотки якоря с одинаковым потенциалом.

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ТЭД ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС-2 ТИПА АЛ-484еТ.

Часовой режим длительный режим

Ток 495А 435А

Мощность 700квт 618квт

Частота вращения 680об/мин 720об/мин

Кпд 0,943 0,948

Максимальная частота вращения 1185об/мин

Двигатель имеет опорно-рамное подвешивание. Устройство его аналогично устройству двигателя типа ТЛ-2К, за исключением устройства якоря. Основные элементы: остов, два подшипниковых щита, шесть главных и шесть дополнительных полюсов, якорь, коллектор и щеточный узел.

Остов. В верхней части имеет два люка. С противоколлекторной стороны для входа охлаждающего воздуха, а с коллекторной стороны – для его выхода и осмотра коллектора. Кроме этого, для выхода воздуха служат и два нижних люка. Внутри остова приварены специальные рамки из полосовой стали для крепления катушек полюсов.

Полюс. Принципиально устроены также как и у ТЛ-2К1. Катушка главного полюса выполнена из шинной меди в два слоя и имеет 24 витка (по 12 витков), а катушка дополнительного полюса – в два слоя по 19 витков (по 10 и 9 витков). К началу и к концу катушек припаяны латунные наконечники в которые впаиваются соединительные кабели.

Якорь. Полый вал, два полых фланца, две нажимные шайбы, сердечник и обмотка. Полые фланцы закреплены к торцам полого вала болтами. На них напрессованы внутренние кольца моторно – якорных подшипников. Внутри полого вала расположен карданный вал с внутренней карданной муфтой, которая помещена в смазочную камеру. Смазка в камеру заправляется через трубку в глухой крышке подшипникового щита со стороны коллектора. Карданная муфта шлицами своего цилиндра входит в зацепление с зубьями, которые приварены изнутри полого вала. На наружную сторону полого вала напрессованы задняя нажимная шайба, сердечник и передняя нажимная шайба.

Сердечник шихтованный из листов электротехнической стали. Снаружи имеет87 пазов для катушек обмотки якоря, с торца 48 треугольных отверстий для охлаждения и центральное отверстие диаметром 500мм. по диаметру полого вала и углубление под шпонку.

Коллектор устроен аналогично ТЭД ТЛ-2К1, но имеет 522 медных и столько же пластин из амбирита (коллекторный меканит). Напрессовывается на переднюю нажимную шайбу.

Обмотка якоря. Петлевая, шаг по коллектору 1-2. Имеет 87 катушек. В катушке 6 секций, в секции 2 проводника. Обмотка имеет 174 уравнительных проводника, их шаг по коллектору 1-175. Крепление обмотки в пазах клиновое, а в лобовых частях проволочный бандаж.

Щеточный узел. Устройство аналогично устройству щеточного узла ТЭД типа ТЛ-2К1. Отличие в том, что траверса выполнена неразрезной, щеткодержатели имеют окна для установки трех щеток и у нажимных пальцев пластинчатые пружины.

У двигателя отсутствует компенсационная обмотка, однако он имеет хорошую коммутацию. Это обусловлено опорно – рамным подвешиванием, расчетом магнитной системы, увеличенными воздушными зазорами между якорем и полюсами, большим количеством уравнительных соединений.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Двигатели МК типа НБ-431П, МВ типа ТЛ-110М и АМ-Д типа НБ-436В имеют одинаковое, за небольшим исключением, устройство.

Основные элементы: остов, два подшипниковых щита (у НБ-436В – один), четыре главных и четыре дополнительных полюса, якорь, коллектор, щеточный узел и вентилятор охлаждения.

Остов. Имеет цилиндрическую форму, лапы для крепления к фундаменту, коллекторный люк, окна для выхода охлаждающего воздуха и горловины для подшипниковых щитов.

Подшипниковые щиты. Имеют устройство аналогичное щитам ТЛ2К1, за исключением:

У двигателей НБ-436В и НБ-431П вместо переднего упорного кольца установлены торцевые шайбы.

С коллекторной стороны установлен фиксирующий, а с противоколлекторной стороны - плавающий роликовые подшипники.

Щиты с противоколлекторной стороны не имеют задней крышки, ее роль выполняет сам подшипниковый щит

Смазка ЖРО 200-250 гр., добавление по 20-30 гр. На ТР.

Якорь: вал, коллектор, передняя нажимная шайба, сердечник, задняя нажимная шайба, вентилятор (кроме НБ-431П), обмотка якоря. Вал якоря не имеет втулки, поэтому все элементы напрессовываются на вал по шпонке. Сердечник шихтованный, имеет 43 паза (у НБ-436В 49) для катушек обмотки якоря, три ряда вентиляционных отверстий, центральное отверстие под вал с углублением под шпонку, снаружи углубления под стеклобандаж. С обеих сторон сердечник сжат нажимными шайбами. Обмотка волновая. Корпусная и покровная изоляция катушек обмотки класса В. Крепление катушек по всей длине стеклобандажом. Коллектор имеет устройство аналогичное ТЛ2К1, но количество пластин 343.

Главные и дополнительные полюсы. Их устройство аналогично ТЛ2К1. Катушки намотаны из изолированного провода. Корпусная и покровная изоляция класса F «монолит». У НБ-431П изоляция съемная: стеклослюдинитовая и лавсановая лента.

Щеточный узел: траверса, на которой закреплены четыре стальных пальца, опресованных пресмассой АГ-4 с насаженными на них изоляторами. На пальцах закреплено по одному щеткодержателю с одной щеткой типа ЭГ-61 размером 10-25-50.

Вентиляция: воздух засасывается через отверстия в коллекторном люке, проходит в зазоре между полюсами и якорем, через вентиляционные отверстия в сердечнике и выходит через окна остова с противоколлекторной стороны. У НБ-431П вентиляция принудительная от МВ. Воздух подается через люк с коллекторной стороны и выходит через отверстия в подшипниковом щите с противоколлекторной стороны.

УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ОБМОТОК ГЛАВНЫХ ПОЛЮСОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НБ-436В.

Главные полюсы двигателя. На сердечниках 39 главных полюсов расположены катушки двух обмоток. Катушка 40, соприкасающаяся с остовом, катушка независимой обмотки возбуждения (в дальнейшем – НОВ). Вторая катушка 41 – катушка обмотки последовательного возбуждения (в дальнейшем – ПОВ). Катушка НОВ изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 234 витка. Катушка ПОВ также изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 95 витков. Изоляция катушек класса F Монолит.

НОВ служит для создания основного магнитного потока главных полюсов и получает питание от цепей управления при включении кнопки Возбудитель. ПОВ выполняет роль защитной обмотки и включена в силовую цепь электродвигателя последовательно с обмоткой якоря. Магнитные потоки обеих обмоток имеют согласованное направление, поэтому магнитный поток каждого полюса равен Фгп=Фнов+Фпов.

Действие обмотки последовательного возбуждения. При возникновении короткого замыкания в контактной сети или в крышевом оборудовании электровоза (до быстродействующего выключателя) напряжение в контактной сети спадает до нуля. Прохождение тока по обмотке якоря и последовательной обмотке возбуждения прекращается, но так как главные полюса сохранили свой магнитный поток, созданный независимой обмоткой возбуждения, а якорь вращается по инерции, то двигатель переходит в режим генератора. Этот режим является для него опасным, так как цепь его обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения замыкается через место короткого замыкания и по ним протекает ток короткого замыкания. Однако, наличие обмотки последовательного возбуждения приводит к тому, что протекающий по ней ток короткого замыкания в направлении противоположном ранее протекаемому по ней току, создает сильный магнитный поток, направленный против магнитного потока независимой обмотки возбуждения. Происходит интенсивное размагничивание главных полюсов магнитным потоком, созданным током короткого замыкания и опасный режим прекращается.

Примечания:

· причиной разносного вращения является обрыв независимой обмотки возбуждения. В этом случае магнитный поток главных полюсов создается одной обмоткой последовательного

возбуждения, имеющей в своих четырёх катушках по 95 витков. Магнитный поток главных полюсов, из-за отсутствия магнитного потока независимой обмотки, резко уменьшается. Двигатель начинает работать в режиме глубокого ослабления возбуждения, что приводит к повышенной частоте вращения якоря и к разрушению обоих электромашин. Повышенная частота вращения прекращается при помощи реле оборотов 28, установленного на подшипниковом щите 26 генератора преобразователя (схемное обозначение РО12). Реле срабатывает при частоте вращения 1950 об/мин и выключает контактор, подключающий электродвигатель преобразователя к контактной сети;

· в подобном случае при переходе в режим генератора двигателя с последовательным возбуждением, процесс размагничивания главных полюсов происходит автоматически из-за изменения направления тока в его обмотке возбуждения;

Полюсная система генератора преобразователя. Полюсная система состоит из шести главных и шести дополнительных полюсов. На сердечниках 44 дополнительных полюсов расположены катушки 45, намотанные из изолированного провода прямоугольного сечения. Каждая из них имеет 8 витков из трёх, параллельно соединённых проводников. На сердечниках 14 главных полюсов расположены катушки двух обмоток. Первая катушка 17, соприкасающаяся с остовом – катушка обмотки независимого возбуждения, вторая катушка 18 – катушка обмотки противовозбуждения. Катушка обмотки независимого возбуждения изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 230 витков. У генератора преобразователя на электровозах ВЛ11м эта катушка имеет 280 витков. Катушка обмотки противовозбуждения изготовлена из изолированной медной шины и имеет один виток из двух проводников. Изоляция катушек обоих полюсов класса F Монолит.

Обмотка независимого возбуждения служит для создания магнитного потока главных полюсов. Подключается к цепям управления при сборе схемы рекуперативного торможения. Величина тока в ней регулируется изменением величины сопротивления резистора в ее цепи (схемное обозначение R31) при перемещении тормозной рукоятки контроллера машиниста.

Обмотка противовозбуждения служит для стабилизации тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети, поэтому каждая из двух параллельных ветвей этой обмотки включена в одну их параллельных ветвей тяговых электродвигателей и по ней протекает ток рекуперации.

Схема соединения обмоток. Независимая обмотка имеет две параллельные ветви по три катушки в каждой, соединенные внутри генератора, и имеет выводы Н4 и НН4. Обмотка противовозбуждения имеет также две ветви по три катушки в каждой с выводами Н2 и НН2, и Н3 и НН3. Обмотка якоря соединяется с катушками обмотки дополнительных полюсов в следующей последовательности:вывод Я1.перемычка между минусовыми щёткодержателями, минусовые щётки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, плюсовые щётки и щёткодержатели, перемычка между ними, шесть дополнительных полюсов, вывод ЯЯ2.

Примечание: на электровозах ВЛ11 и ВЛ11м с системой САУРТ у генератора преобразователя обмотка независимого возбуждения имеет также две параллельных ветви по три катушки в каждой, но каждая из них имеет свои выводы из остова с маркировкой Н5-НН5 и Н4 и НН4.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Принцип действия электрического торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно ему каждая машина может работать как электродвигателем, так и генератором, то есть переходить из двигательного режима в генераторный режим и обратно. Электрическое торможение подразделяется на рекуперативное и реостатное. Рассмотрим принцип действия электрического торможения на примере рекуперативного торможения.

РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;

· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;

· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80-100 вольт;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.

· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОСТЕЙШЕЙ СХЕМЫ РЕКУПЕРАТИВНОГО

ТОРМОЖЕНИЯ С ПРОТИВОВОЗБУЖДЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Одним из условий рекуперативного торможения, как указывалось выше, является стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети. Это условие наиболее просто достигается в схеме рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя.

Простейшая схема рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя показана на рисунке.

Генератор такого преобразователя имеет на сердечниках главных полюсов катушки двух обмоток. Одна из них является катушкой обмотки независимого возбуждения (нов), другая – катушкой обмотки противовозбуждения (пов), Первая обмотка создает магнитный поток главных полюсов, вторая – стабилизирует величину тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

Перед сбором схемы рекуперативного торможения включается кнопка Возбудители. При её включении включается контактор КЗ и подключает обмотку независимого возбуждения (нов) двигателя АМ-Д преобразователя под напряжение цепей управления. После его включения включается К53, подключающий к контактной сети его обмотку якоря вместе с последовательной обмоткой возбуждения (пов). Двигатель начинает работать и вращать якорь генератора АМ-Г преобразователя.

При сборе схемы рекуперативного торможения силовыми контактами кулачковых элементов тормозного переключателя (на схеме не изображены) обмотка возбуждения ОВ тягового электродвигателя ТЭД отключается от обмотки якоря и подключается к зажимам якоря генератора АМ-Г преобразователя.

Затем, после включения контактора К62, к цепям управления через резистор R31 переменной величины подключается обмотка НОВ генератора АМ-Г преобразователя. Появляется магнитный поток главных полюсов генератора и э.д.с. на зажимах его якоря. Поскольку к ним подключена обмотка ОВ тягового двигателя ТЭД, то по ней от плюсового зажима генератора начинает протекать ток возбуждения Iв. Появляется магнитный поток главных полюсов двигателя и э.д.с. на его зажимах.

Подключение тягового электродвигателя к контактной сети и установление необходимой величины тока рекуперации.

Подключение тягового электродвигателя к контактной сети должно произойти тогда, когда величина его э.д.с. превысит напряжение контактной сети на 80-100 вольт. Для этого увеличивается э.д.с. генератора АМ-Г путём уменьшения величины сопротивления резистора R31 при перемещении тормозной рукоятки контроллера машиниста. При уменьшении его изменяются следующие электрические и электромагнитные величины:R31¯, Iнов­, Фнов­, Ег­, Iв.тэд ­, Фтэд ­, Етэд­ и когда Етэд превысит величину Uкс на 80-100 вольт при помощи линейного контактора (на рис.51 не изображён) произойдёт подключение двигателя к контактной сети. После чего образуется цепь тока рекуперации: плюсовой зажим якоря ТЭД, работающего в режиме генератора, силовые контакты БВ, токоприёмник, контактная сеть, схема тяговой подстанции или электровоза, работающего в режиме тяги, рельсовая цепь, обмотка ОПВ АМ-Г, минусовой зажим якоря ТЭД. После протекания тока по обмотке ОПВ магнитный поток главных полюсов генератора АМ-Г будет равен: Фг =Фнов-Фопв.

Для получения необходимых величин тока рекуперации и тормозного момента, который выражается формулой Мт =См Iр ф, вновь уменьшается величина сопротивления резистора R31. Все вышеуказанные электромагнитные электрические величины вновь увеличиваются, увеличивается ток рекуперации и тормозной момент тягового электродвигателя.

Стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

При изменении величины напряжения в контактной сети стабилизация величины тока рекуперации происходит следующим образом. Допустим, что Uкс­, Iр¯ , Фпов¯ , Фг­.(Фг =Фнов-Фопв.), Ег ­, Iв тэд­ ,

Ф тэд­, Е тэд ­, Iр ­, т.е. за счет действия обмотки ОПВ генератора АМ-Г ток рекуперации сохранил свою прежнюю величину.

РЕОСТАТНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Для сбора схемы реостатного торможения тяговые электродвигатели отключаются от контактной сети и подключаются к тормозным резисторам (рис.52). В качестве таких резисторов используются пусковые резисторы. Реостатное торможение осуществляется только на параллельном соединении тяговых электродвигателей, так как на последовательно-параллельном и последовательном соединениях суммарная э.д.с. тяговых двигателей достигает величины опасной для электрооборудования электровоза.

Различают две системы реостатного торможения. Первая – с последовательным самовозбуждением, вторая – с независимым регулируемым самовозбуждением.

При переходе на реостатное торможение первоначальное появление генераторного тока в цепи двигателей вызывается э.д.с., возникающей из-за небольшого остаточного магнетизма главных полюсов тяговых электродвигателей. Для того, чтобы генераторный ток Iт не уничтожал остаточный магнетизм, его направление должно совпадать с направлением тока Iд, предшествующего тягового режима(рис.42,а). Это достигается переключением обмоток тяговых электродвигателей контактами реверсора (см. рис.52,б). Для регулирования величины тока Iт а, следовательно, и тормозной силы тяговых электродвигателей ступенями изменяется величина сопротивления резистора Rт с помощью контакторов 1-4.

При параллельном включении тяговых электродвигателей каждая из групп включается на отдельный резистор, а при включении на общий резистор – применяется перекрестная схема включения обмоток возбуждения электродвигателей (рис.52,в). Если по какой-то причине возрастает э.д.с. и ток в обмотках якорей одной пары двигателей, то соответственно увеличивается ток возбуждения другой пары, а значит – э.д.с. и ток в их обоих обмотках якорей.

КЛАССИФИКАЦИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

Электрическими аппаратами называются устройства, служащие для включения, выключения и регулирования то­ка в электрических цепях электровоза.

Аппараты электровоза работают в тяжёлых условиях: они подвергаются сильным сотрясениям, температура окру­жающего воздуха изменяется от -50 до +40°; на аппараты попадает пыль, влага, смазка; ток проходящий по аппаратам резко меняет величину; возможны частые и длительные перегрузки; напряжение превышает номинальную величину на 15-20 %, возможно приложение и коммутационных перенапряжений (коммутационные напряжения, это напряжения об­разующиеся при разрыве электрической цепи, имеющую большую индуктивность).

Аппараты электровозов должны иметь:

механическую прочность деталей;

электрическую прочность изоляции;

стойкость против перегрузок, тряски, атмосферных влияний;

защищённость от пыли и грязи;

по возможности взаимоза­меняемость и однотипность деталей;

простоту конструкции, удобство в эксплуатации и ремонте;

иметь минимальные габаритные размеры и вес;

должна обеспечиваться чёткость работы в любых атмосферных условиях.

В зависимости от назначения цепей, в которых устанавливаются аппараты, они подразделяются на аппараты:

Аппараты силовой цепи, включаемые в цепь тяговых двигателей;

Аппараты вспомогательных цепей, устанавливаемые в высоковольтную цепь электродвигателей вспомогательных машин и электрических печей;

Аппараты низковольтных цепей управления;

Измерительные приборы, приборы освещения и сигнализации, рейки зажимов, штепсельные разъёмы и розетки.

По типу привода аппараты подразделяются на аппараты:

Аппараты с ручным приводом: разъединители, кнопочные выключатели и т.д.;

Аппараты с электромагнитным приводом: электромагнитные контакторы, реле и т.д.;

Аппараты с электропневматическим приводом: электропневматические контакторы, переключатели групповые, кулач­ковые и т. д.;

По количеству приводимых в действие аппаратов подразделяются на аппараты:

Аппараты с индивидуальным приводом: пневматические и электромагнитные контакторы;

Аппараты с групповым приводом: групповой переключатель, кулачковые переключатели и т.д.;

По способу управления аппараты подразделяются на аппараты:

Аппараты с непосредственным управлением, например кнопочные выключатели (КУ);

Аппараты с косвенным (дистанционным управлением), например электропневматический контактор.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОНТАКТЕ.

Контакты подразделяются по виду соприкосновения контактных по­верхностей и по исполнению.

По виду соприкосновения контактных поверхностей контакты бывают:

Точечные контакты (соприкосновение двух сферических поверхностей рисунок 1,а и рисунок 2,г). Применяются в аппаратах, работающих при малых токах.

Линейные контакты (соприкосновение двух цилиндрических поверхностей рисунок 1,б и рисунок 2,а, б, в), при которых сопри­косновение происходит по линии. Следует отметить, что линейное соприкосновение контактов имеет ограничение по длине (20-35 мм), так как при большей длине возникновение неровностей и перекоса контактов сильно изменяет вели­чину соприкосновения контактов по сравнению с расчётной. Линейные контакты применяются в аппаратах, работаю­щих при больших токах.

Плоские контакты (рисунок 1,в и рисунок 2,г), рассчитанные на большую площадь прилегания плоских поверхностей. Приме­няются в болтовых соединениях и в аппаратах, контакты которых редко изменяют своё положение.

Рисунок 1. Виды соприкосновения контактных поверхностей электрических контактов:

точечные (а); линейные (б); плоские (в).

По исполнению контакты бывают (рисунок 2): г-образные (стопообразные), пальцевые, пластинчато-торцевые, мостиковые и клиновые.

Рис 2 Исполнение электрических контактов

Рисунок 3. Процесс включения контактов с притиранием:

а - выключенное положение, б - соприкосновение контактов, в - включенное положение

Раствор (разрыв контактов) это расстояние между рабочими поверхностями контактов в их выключенном по­ложении.

Провал (притирание) это расстояние, проходимое подвижным контактом от момента соприкосновения контактов вспомогательными поверхностями до их полного замыкания рабочими поверхностями. Производится притирающей пружиной.

Начальное контактное нажатие (давление) создается притирающей пружиной. В зависимости от типа аппарата оно находится в пределах 3.5 – 9 кг.

Конечное контактное нажатие (давление) создается электропневматическим или электромагнитным приводом в зависимости от типа аппарата оно должно быть и менее 14 – 27 кг.

Линия соприкосновения контактов должна быть не менее 80 % от общей площади контакта.

Раствор контактов определяют наименьшим расстоянием между контактами в разомкнутом положении. Измеряется угловым шаблоном, проградуированным в миллиметрах (рисунок 4 а и б).

Провал контактов в каждом из аппаратов измеряют в зависимости от конструкции контактной системы. Так измерение провала контактов у контакторов типа ПК и контакторных элементов групповых переключателей производят при включенном аппарате угловыми шаблонами на 12 и 14 градусов Угол отклонения держателя подвижного контакта от упора контактного рычага (Рис 5, а) равный 13±1 градус соответствует провалу контактов 10 – 12 мм

Провал контактов кулачковых элементов у кулачковых переключателей определяют в замкнутом положении контактов по расстоянию а (Рис 5, б). Расстояние «а» 7-10 мм соответствует

провалу 10-14 мм

Рисунок 5. Определение провала контактов.

а) определение провала контактов контакторов типа ПК и контакторных элементов групповых переключателей б) - определение провала контактов кулачковых элементов к кулачковых аппаратов

ПОНЯТИЕ О ДУГОГАШЕНИИ В АППАРАТАХ.

Размыкание любой электрической цепи сопровождается образованием электрической дуги. Ее длина зависит от величины тока в цепи, состояния контактов и влажности окружающей среды. Образование дуги объясняется тем, что при снятии напряжения с катушки привода аппарата, давление контактов друг на друга ослабевает, переходное сопротивление между ними увеличивается. Это приводит к их нагреву а, следовательно, и к нагреву окружающего воздуха. Воздух вокруг контактов ионизируется, то есть становится токопроводящим, и потому при расхождении контактов между ними возникает электрическая дуга. Она вызывает подгар контактов, а при длительном её горении и большом токе в разрываемой цепи к оплавлению контактов и даже порче аппарата.

При расхождении контактов длина дуги увеличивается. Однако она будет гореть до тех пор, пока ее длина не достигнет критической. При большом токе критическая длина дуги принята 20 В/см. Таким образом, чтобы обеспечить разрыв дуги в аппарате, размыкающем цепь с напряжением 3000 В, нужно вытянуть дугу до 3000В / 20 = 150 см. Растянуть дугу до такой длины путем расхождения контактов не предоставляется возможным, поэтому в таких аппара­тах применяют специальные дугогасительные устройства

В зависимости от мощности дуги ее гашение производят различными способами

Увеличением длины дуги до критической длины выбором величины раствора контактов. Такой способ дугогашения применяется в аппаратах разрываемых цепи управления с небольшими по величине токами. К таким аппаратам относятся реле кнопочные выключатели, контроллер машиниста и т.п.;

Применение двойного разрыва дуги с охлаждением дуги снизу. Такой способ дугогашения применяется в контакторах МК-15-01 на электровозах ВЛ11 и в контакторах МК-009 на электровозах ВЛ11М;

Воздушное дутье, увеличением давления газов внутри предохранителей, из-за нагрева меловой засыпки песка или фибрового корпуса предохранителя;

Применением специального дугогасительного устройства состоящего из дугогасительной катушки и дугогасительной камеры. Такой способ дугогашения применяется в быстродействующем выключателе и контакторах силовой цепи тяговых электродвигателей и высоковольтной цепи вспомогательных машин, а также в низковольтных электромагнитных контакторов, применяемых в цепях управления, обладающими большой индуктивностью или по которым протекают большие токи.

В дугогасительных устройствах дуга рассматривается как проводник с током имеющей определенную длину и сечение и находящийся в магнитном поле создаваемом дугогасительной катушкой. Под действием электромагнитной силы, направление которой определяется по правилу «Левой руки» дуга из раствора контактов перемещается в сторону дугогасительной камеры и сбрасывается на ее дугогасительные рога. В зависимости от конструкции камеры она растягивается до критической длины, огибая лабиринтные перегородки, или разделяется на параллельные ветви, охлаждается о стенки камеры и погасает. При горении дуги в камере воздух и газы, выделяемые из стенок и перегородок камеры, нагреваются. Вытесненные дугой из камеры они ионизируют воздух над ней, поэтому дуга будет гореть вне пределов камеры и перебросится на заземляющие части. Для исключения ионизации воздуха над камерой в дугогасительных камерах, например БВ, или контакторах типа МК-010 на электровозах ВЛ11М, применяют деионные решетки. Они охлаждают нагретые дугой воздух и газы так как представляют из себя пакеты из тонких стальных пластин скрепленные текстолитовыми планками и установленные вверху дугогасительной камеры.

Рисунок 6. Дугогасительное устройство: схема дугогасительного устройства

(а) и взаимодействие магнитного потока дугогасительной катушки и дуги (б).