Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Тяговые двигатели переменного тока тепловоза

ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ.

Предназначен для преобразования электрической энергии в механическую и передачи ее на колесные пары через тяговый редуктор.

На 2ТЭ10В установлен ТЭД типа ЭД-118А.

На 2ТЭ10М –ЭД-118Б.

На 2ТЭ10У-ЭД-118Б или ЭД-125.

Все эти двигатели представляют собой четырех полюсную машину постоянного тока с последовательным возбуждением и принудительной вентиляцией.

Технические параметрыЭД-118Б
Номинальная мощность (кВт) Номинальный ток (А) Номинальное напряжение (В) Номинальные обороты (об/мин.) Максимальный ток (1 мин.) (А) Максимальное напряжение (В) Максимальные обороты (об/мин.) Зазоры под полюсами (мм.): -главные -дополнительные Щетки: -марка -размер (мм.) -нажатие (кгс) -количество (шт.) -минимальная высота (мм.)ЭГ-61 2*(12,5*40*60) 4,2-4,8

На 2ТЭ10 двигатели имеют опорно-осевую подвеску, размещены на тележках «гуськом». Как на магистральных тепловозах все ТЭД обычно соединяются параллельно, а на маневровых имеют смешанное соединение (на ЧМЭ3 три параллельные группы, а в каждой группе по два ТЭД соединенных последовательно).

Рис.7 Общий вид двигателя ЭД-118Б.

1-крышка подшипника,2-упорная шайба,3-подшипниковый щит,4-уплотнительное кольцо, 5-щеткодержатель,6-остов,7-нажимной конус,8-коллекторная пластина,9-втулка коллектора,10-балансировачный груз,11-нажимная шайба,12-полюсной болт,13-катушка якоря,14-сердечник якоря,15-сердечник главного полюса,16-катушка главного полюса,17-козырек и сетка,18-специальная гайка,19-вал якоря,20-вкладыш,21-осевой подшипник,22-крышка оси,23-катушка дополнительного полюса,24-сердечник дополнительного полюса,25-маслоуказатель,26-пробка,27-польстер,28-трубка для смазки подшипника.

Магнитная система.

Включает в себя корпус (остов) Г.П. и Д.П.

Остов ТЭД стальной, литой имеет восьмигранную форму. Снаружи остов имеет приливы для крепления шапок МОП, а с противоположной стороны упорные носики под пружинный комплект, а также транспортировочные захваты. С обоих торцов остова расточены горловины под подшипниковые щиты. Со стороны коллектора- малый подшипниковый щит, а со стороны редуктора большой. Со стороны коллектора остов имеет вентиляционное окно к которому крепится суфле для подвода охлаждающего воздуха, а также три смотровые окна, закрытые крышками, верхняя из которых имеет быстросъемный замок. С противоположной стороны остов имеет три вентиляционных окна для выхода охлаждающего воздуха, которые закрыты сетками с козырьками. Зимой, чтобы в ТЭД не попадал снег при заглушенном дизеле, боковые окна закрывают наглухо, на верхнее ставится хлопушка, а у нижнего между козырьком и сеткой ставится мешковина. С наружи на остове размещены две клицы с выводами обмоток ТЭД:

Со стороны коллектора- выводы якорной обмотки Я1-Я2

Со стороны редуктора- выводы сериесной обмотки С1-С2.

Главные полюса предназначены для создания основного магнитного потока. Каждый Г.П. состоит из стального наборного сердечника и медной полюсной катушки. Конструктивно Г.П. выполнены аналогично Г.П. главного генератора и отличаются только геометрическими размерами и параметрами катушек.

Дополнительно у ТЭД между башмаком сердечника и катушкой еще установлена стальная пружинная рамка, которая исключает ослабление катушки на полюсе при усыхании изоляции или ослаблении полюсных болтов.

Сериесная обмотка возбуждения С1-С2 имеет на каждом Г.П. по 19 витков и включена последовательно с якорной обмоткой через силовые контакторы П.Р. (поездной реверсор) который обеспечивает реверсирование ТЭД и самого тепловоза.

Все Г.П. крепятся к остову ТЭД тремя болтами, причем верхние полюсные болты заливаются битумной мастикой для контроля за их креплением.

Рис. 8 Главный полюс.

1-сердечник главного полюса,2-катушка полюса,3-рамка,4-щетка,5-листы сердечника,6-стержень,7-заклепки,8-пружинная рамка,9-фланец,10-изоляция,11-вывод,12-прокладка,13-заполнитель(замазка Л-7),14-скоба.

Дополнительные полюсапредназначены для улучшения коммутации. Конструктивно они выполнены аналогично Д.П. и Г.Г. и отличаются только геометрическими размерами и параметрами катушек (у Д.П. 17 витков). Кроме этого у ТЭД между остовом и Д.П. еще установлена стальная пружинная рамка и алюминиевая прокладка, которая увеличивает сопротивление магнитной цепи Д.П., что бы не допустить их насыщения. Д.П. установлены по середине между Г.П. (геометрическая нейтраль) и крепятся к остову тремя болтами.

Рис.9 Добавочный полюс.

7-заклепки,8-пружинная рамка,9-фланец,15-полюсный наконечник,16-катушка,17-прокладка(текстолит),

Якорь.

Предназначен для создания вращающего электромагнитного момента Мвр=Се*Фг.п.*Iя, за счет которого якорь начинает вращаться с частотой n=Uг.г.-IRтэд/Cе*Фг.п. При вращении якоря в магнитном поле главных полюсов в якорной обмотке индуктируется противо – ЭДС Етэд=Се*Фгп*n, которая очень сильно влияет на ток нагрузки главного генератора Iгг=Uгг-Eтэд/Rтэд.

Якорь состоит из вала , сердечника якоря и якорной обмотки. Вал якоря выполнен из легированной стали, вращается на двух роликовых подшипниках (со стороны редуктора- опорный, а со стороны коллектора- опорно-упорный). Со стороны этого подшипника к торцу вала якоря крепится упорная шайба, которая ограничивает осевой разбег якоря, допускаемый не более 0,6мм. Подшипники смазываются смазкой (буксол) и для удержания смазки подшипники закрыты крышками с лабиринтовыми уплотнителями. Для предупреждения высасывания смазки из большого подшипника охлаждающим воздухом в большом подшипниковом щите выполнено дренажное отверстие. На конусный хвостовик вала ТЭД установлена ведущая шестерня, которая удерживается на валу только за счет натяга. Стопорная гайка, удерживающая шестерню от осевого смещения, после монтажа и остывания шестерни снимается, чтобы не заклинивало тяговый редуктор.

Читайте так же:
Как удлинить провода теплого пола

В средней части вала смонтирован сердечник якоря, который набран из отдельных листов электротехнической стали. Сердечник удерживается на валу в сжатом спрессованном состоянии двумя стальными наживными дисками (обмоткодержателями). Каждый лист сердечника имеет круглые отверстия, которые при сборке образуют продольные вентиляционные пазы. По наружному периметру листы имеют зубья с ласточкиными хвостами, между которыми при сборке образуются пазы (54 паза), в которые укладываются 54 катушки простой петлевой обмотки якоря с шагом по пазам 1-14, а по коллектору 1-2. Каждая катушка состоит из четырех секций, а каждая секция имеет по три витка. Обмотка якоря крепится в пазах сердечника трапецеидальными изоляционными клиньями, а лобовые части катушек прижимаются к обмоткодержателям бандажами из стеклоткани.

Коллектор.

Предназначен для распределения тока по катушкам якорной обмотки. Коллектор состоит из 216 отдельных медных пластин, между которыми устанавливается миканитовые прокладки. Корпус коллектора имеет стальную подколлекторную втулку и передний нажимной конус, которые стянуты коллекторными шпильками. Для изоляции от корпуса установлены миканитовые изоляционные манжеты. Собранный коллектор устанавливают с натягом на вал якоря, после чего к петушкам коллекторных пластин припаивают концы катушек якорной обмотки. После монтажа коллектора он обтачивается, шлифуется и продораживается на глубину 1-1,5 мм. (в эксплуатации не мене 0,5 мм.).

Рис.10 Якорь с коллектором.

1-нажимной конус,2-коллекторный болт,3-бандаж,4-коллектор,5-бандаж,6-уравнительное соединение,7-катушка якоря,8-стклотекстолит,9-миканит,10-картон,11-сердечник якоря, 12-клин(текстолит),13-изолирующий сегмент,14-вал,15-прокладка,16-коллекторная пластина,17-палец,18-щетка,19-щеткодержатель,20-пружина.

Щеточный аппарат.

Предназначен для подвода и съема тока с коллектора.

Щеточный аппарат состоит из четырех литых щеткодержателей, которые крепятся к траверсам. Зазоры между щеткодержателями и коллектором должны быть 2-4 мм.

В каждом щеткодержателе установлено по три разрезные щетки марки ЭГ-61 с резиновыми амортизаторами. Для равномерного износа коллектора у каждого щеткодержателя одно окно выполнено под одну щетку, а другое под две и соседние разноименные щеткодержатели устанавливаются развернутыми в противоположные стороны. Нажатие на щетки регулируется спиральной стальной пружиной в пределах 4,2-4,8 кгс. На каждой щетке с боку имеются риски предельного износа. Одноименные щеткодержатели соединены между собой шинами, а к верхнему минусовому щеткодержателю еще крепится тонкий провод от БДС.При пересылке тепловоза в холодном состоянии нужно обязательно снять все щетки с тяговых электродвигателей, что бы исключить самовозбуждение ТЭД и предупредить возникновение пожара и образование ползунов на колесных парах.

Вентиляция.

Все ТЭД имеют только принудительное охлаждение, так как у них максимальная нагрузка совпадает с минимальными оборотами. Тяговый двигатель одной тележки охлаждается от центробежного вентилятора производительностью 250 куб. метр/мин. воздуха, который через вентиляционные патрубки и суфле нагнетает воздух со стороны коллектора, сразу охлаждая его и щеточный аппарат. Внутри машины часть воздуха проходит снаружи якоря, охлаждая главные и добавочные полюса, а вторая часть воздуха проходит через вентиляционные окна в корпусе коллектора и вентиляционные каналы в сердечнике, охлаждая якорную обмотку. Отработанный горячий воздух выбрасывается наружу через вентиляционные окна со стороны редуктора.

Дата добавления: 2015-11-10 ; просмотров: 12335 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Электропоезд ЭТ2М, ЭР2Т, ЭТ2 | Тяговые двигатели

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

Тяговые двигатели электропоезда служат для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для вращения колесных пар моторного вагона.

На электропоезда серии ЭТ2М устанавливают тяговые двигатели ТЭД-2У1, на электропоездах остальных серий могут быть установлены тяговые двигатели 1ДТ-003.3У1, 1ДТ-003.4У1, 1ДТ-003.5У1, 1ДТ-003.6У1, 1ДТ-0037У1 и 1ДТ-003.8У1. Принцип работы и устройство всех модификаций тяговых двигателей одинаковые, отличие в классе применяемой изоляции и размерах щеткодержателей.

Технические характеристики тягового двигателя 1ДТ-003.5У1, .6У1, .7У1

Номинальное напряжение, В. 750

Минимальная степень возбуждения, %. 20

Мощность, кВт. 235

Сила тока, А. 345

Частота вращения, мин 1 . 1250

Марка щеток . ЭГ-2А

Высота щетки, мм:

Величина усилия нажатия на щетку, Н (кгс). 22,5 — 24,0 (2,2 — 2,4)

Количество щеток . 8

1 — вентилятор: 2 — задний подшипниковый щит; 3 — задняя крышка подшипника; 4 — подшипник; 5 — вал якоря; 6 — трубка смазки подшипника; 7 — вентиляционная решетка; 8 — остов (станина); 9 — якорь; 10 — кронштейн щеткодержателя; 11 — щеткодержатель; 12 — передняя крышка подшипника; 13 — передний подшипниковый щит; 14 — катушка главного полюса; 15 — сердечник главного полюса; 16 — сердечник дополнительного полюса; 17 — катушка дополнительного полюса

I — обмоткодержатель с вентилятором; 2 — втулка якоря; 3 — вал; 4 — бандаж; 5 — коллектор; 6 — нажимной конус коллектора: 7 — изоляционные манжеты; 8 — пластина коллектора; 9 — втулка коллектора; 10 — клин; 11 — обмотка якоря; 12 — сердечник якоря

Читайте так же:
Пусковой ток теплового насоса

Во время работы двигателя в режиме тяги его обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря, а при электрическом торможении создается независимое возбуждение от специального статического возбудителя.

Основными частями тягового двигателя являются станина 8 (рис. 3.1) и якорь 9.

Станина имеет кронштейны для закрепления двигателя на тележке вагона и люки для входа и выхода охлаждающего воздуха, а также для осмотра и профилактики щеточно-коллекторного узла. В станине установлены главные полюсы 15 для создания основного магнитного потока и дополнительные полюсы 16 для создания магнитного поля в коммутационной зоне с целью улучшения коммутации тягового двигателя. Сердечники 15 главных полюсов собраны из фасонных листов, отштампованных из электротехнической стали, катушки 14 полюсов двухслойные, с обмотками из медной ленты. Сердечники 16 дополнительных полюсов отлиты из стали с последующей механической обработкой, а обмотки 17 катушек выполнены из медной проволоки и установлены на специальных планках. Изоляцией катушек главных и дополнительных полюсов служат стеклослюдинито-вая лента и стеклолента. Катушки в сборе с полюсами пропитаны эпоксидным компаундом и образуют монолит-

ную конструкцию. Устанавливают дополнительные полюсы в нейтральных плоскостях между главными полюсами.

Все основные детали якоря собраны на втулке 2 (рис. 3.2), напрессованной на вал 3. Благодаря этому в случае необходимости можно заменить вал без нарушения целостности других элементов якоря. Сердечник 12 якоря набран из лакированных листов электротехнической стали, спрессованных между обмоткодержателем 1 и втулкой 9 коллектора. Обмоткодержатель 1 отлит из стали совместно с крыльчаткой вентилятора. Катушка 11 якоря состоит из семи одновитковых секций. Катушки и уравнители изолированы стеклослюди-нитовой и стеклянной лентами. В пазовой части якоря обмотка удерживается клиньями 10, в лобовых частях — бандажом 4 из стеклобандажной ленты. Коллектор 5 имеет арочную конструкцию. Нажимной конус 6 армирован стеклобандажной лентой для создания необходимой изолирующей поверхности между токоведущими и заземленными частями. Изоляционные манжеты 7 выполнены из стеклослюдопласта. Якорь 9 (см. рис. 3.1) вращается в роликовых подшипниках 4, наружные кольца которых запрессованы в отлитые из стали подшипниковые щиты 2 и 13. Эти щиты монтируют в горловину станины 8 при сборке двигателя. Для добавления смазки в подшипники служат масло-

подводящие трубки 6 в крышках 3 и 12 подшипников. Щеткодержатели 11 изготовлены из латуни. Регулируют усилие нажатия пружины на щетку поворотом регулировочного винта нажимного устройства. Кронштейны 10 щеткодержателя выполнены из пластмассы, армированной в резьбовой и контактной частях кронштейнов металлическими деталями. Кабели для подключения электродвигателя изготовлены из многожильного провода с резиновой изоляцией, снаружи двигателя они защищены рукавами. Маркировка проводов выполнена на станине и наконечниках следующим образом: Я1 и Я2 — соответственно начало и конец обмоток якоря и дополнительных полюсов; С1 и С2 — начало и конец обмотки возбуждения.

Ненормальными условиями эксплуатации являются перегрузка двигателей по току, допущение буксования колесных пар и юза при электродинамическом торможении, неправильное применение рекуперативного и реостатного торможения. Во всех этих случаях, а также при несвоевременной подготовке к работе в зимних условиях возможно повреждение тяговых двигателей.

Двадцать лет внедрения асинхронного электропривода на городском электротранспорте

До конца ХХ в. на подвижном составе городского электротранспорта (трамвай, троллейбус, метро) на территории бывшего СССР применялся электропривод постоянного тока с релейно-контакторной системой управления (РКСУ). Такой привод обладает следующими недостатками:

  • Наличие коллектора у двигателей постоянного тока требовало обслуживания коллекторного щеточного узла и диктовало необходимость его защиты от попада­ния влаги, что в условиях эксплуатации достаточно сложно было обеспечить, поэтому в сырую (снежную) погоду увеличивалось число отказов тяговых двигателей.
  • Отсутствие возможности возвращения части энергии при торможении в контактную сеть (рекуперативное торможение).
  • Использование пуско-тормозных реостатов для регулирования скорости приводило к увеличению потерь на регулирование, особенно при движении на низких скоростях.
  • Необходимость использования большого количества контактных элементов, осуществляющих коммутацию под током (до 200 А) и требующих периодического обслуживания.
  • Инертность систем токовой защиты не позволяла ограничить токи в аварийных режимах.

Были попытки заменить РКСУ тиристорными системами управления (ТиСУ), но из-за несовершенства элементной базы широкого распространения такие системы не получили, а в 90-е годы прошлого века в большинстве случаев на подвижном составе ТиСУ были заменены на РКСУ.

Рис. 1. Первый в России трамвай с двигателем переменного тока

В 1996 г. был впервые испытан и передан в эксплуатацию на трамвайном вагоне ЛВС-86А (№ гор. 2200, рис. 1) тяговый электропривод переменного тока, разработанный ЗАО НПП «ЭПРО». В 1998 г. комиссией, созданной по распоряжению Министерства транспорта РФ от 07.12.1998, был успешно испытан комплект тягового электропривода переменного тока ЭПРОТЭТ-300 на серийном трамвае ЛВС-97А.

Читайте так же:
Конспект урока физики тепловое действие тока

К концу 90-х годов впервые в Рос-сии тяговый привод переменного тока, разработанный и изготовленный ЗАО НПП «ЭПРО», был внедрен на всех видах городского электротранспорта — трамваях, троллейбусах и метрополитене.

С середины 2000 г. в ряде городов, таких как Москва, Санкт-Петербург, Казань, осуществляется закупка подвижного состава для наземного городского транспорта только с приводом переменного тока. В настоящее время несколько сот единиц наземного подвижного состава с приводом ЗАО НПП «ЭПРО» эксплуатируются во многих регионах России.

Сертифицирован и эксплуатируется подвижной состав с комплектом ЭПРОТЭТ на Украине, в Беларуси, в Болгарии. Только в Донецке комплект ЭПРОТЭТ установлен более чем на 100 троллейбусах производства Львовского автобусного завода (ЛАЗ).

Применение комплектов ЭПРОТЭТ позволило не только заменить тяговые двигатели постоянного тока на более надежные асинхронные тяговые двигатели, но и снизить эксплуатационные расходы как на техническое обслуживание (ТО) систем тягового привода (таблица), так и за счет экономии электрической энергии (нет потерь в пусковых реостатах и за счет возвращения части затраченной электрической энергии при рекуперативном торможении).

Таблица. Сравнительный анализ времени, затрачиваемого на выполнение ТО-1 и ТО-2 вагонов модели ЛВС-97К, зав. № 6203 (РКСУ), и модели ЛВС-97А, зав. № 6201 (с асинхронными тяговыми двигателями)

Тяговые преобразователи, поставляемые для трамваев и троллейбусов, практически идентичны. На рис. 2 показана схема силовых цепей комплекта для троллейбуса. В случае трамвая увеличивается число преобразователей и при необходимости число подключаемых двигателей. Например, на трамвайном вагоне модели АКСМ-843 (трехсекционный низкопольный, эксплуатируется в Санкт-Петербурге и Казани) установлены четыре преобразователя, управляющие четырьмя тяговыми асинхронными двигателями, а на вагонах моделей ЛМ-2008, МТТА и др. установлены два преобразователя, и каждый управляет двумя тяговыми двигателями каждой тележки. Для снижения износа ведущих колес на троллейбусах производства ЛАЗ модели Е301А2 (сочлененный троллейбус) тяговые двигатели установлены на тягаче и прицепе, а управляются от одного тягового преобразователя БСПТ-180. Такие троллейбусы эксплуатируются в Киеве, Донецке и Кременчуге.

Рис. 2. Схема силовых цепей универсального комплекта тягового электропривода ЭПРОТЭТ

Необходимо отметить универсальность тяговых преобразователей, которая позволяет после замены программы использовать их для управления тяговыми двигателями постоянного тока. Такое свойство позволяет применять БСПТ во время капитально-востановительного ремонта трамвайных вагонов и троллейбусов без замены тяговых двигателей.

Представляют интерес проведенные в IV кв. 2012 г. ГУП «Горэлектротранс» Санкт-Петербурга сравнительные испытания троллейбусов, позволившие подтвердить эффект снижения потребления электроэнергии на тягу при замене РКСУ на транзисторные системы управления.

Находившиеся в эксплуатации троллейбусы с РКСУ были оснащены измерительными приборами типа РЭЭТ-2, позволяющими фиксировать как потребляемую, так и рекуперируемую электроэнергию. В течение трех недель троллейбусы эксплуатировались на различных городских маршрутах. При этом ежедневно фиксировался пробег, потребляемая на тягу электроэнергия и рассчитывался удельный расход на 1 км пути. Затем эти же троллейбусы были переоборудованы с заменой РКСУ на транзисторные системы управления. После выполнения модернизации троллейбусы эксплуатировались на тех же городских маршрутах. Контролировались те же показатели, но наряду с расходом электроэнергии фиксировалась и энергия рекуперации. Эксперимент продолжался также в течение трех недель.

В итоге полученный по всем троллейбусам средний процент экономии электроэнергии на тягу по результатам проведенных испытаний составил 52,3%. Этот показатель, в зависимости от насыщенности региона подвижным составом, летнего либо зимнего периода, будет составлять около 40% от общего потребления электроэнергии.

Таким образом, более чем 20-лет­ний успешный опыт применения комплектов тягового привода ЭПРОТЭТ позволяет сделать следующие выводы:

  • Замена тяговых двигателей постоянного тока на асинхронные тяговые двигатели повышает надежность подвижного состава и снижает расходы на обслуживание.
  • Применение транзисторных преобразователей для управления тяговыми двигателями значительно снижает эксплуатационные расходы, связанные как с техническим обслуживанием системы управления, так и с экономией электроэнергии, потребляемой тяговым электроприводом.
  • Любой проводимый капитально-восстановительный ремонт подвижного состава должен сопровождаться заменой резисторно-контакторного привода транзисторной системы управления.

Тяговые характеристики тепловозов с электрической передачей мощности.

На сегодняшний день большинство тепловозов используемых на железных дорогах России и мира в качестве передачи мощности используют электрическую передачу. В зависимости от типа используемых электрических машин электрические передачи разделяют на передачи постоянного тока, переменно-постоянного тока и переменного тока. В передачах постоянного тока используются тяговый генератор и тяговые двигатели постоянного тока, в передачах переменно-постоянного тока используется синхронный тяговый генератор и двигатели постоянного тока, в передачах переменного тока используются генератор и двигатели переменного тока. В электрической передаче якорь тягового генератора через муфту жестко соединен с коленчатым валом дизеля, а якоря тяговых двигателей через осевые редуктора связаны с ведущими колесными парами тепловоза.

Читайте так же:
Выключатель трехполюсный с электромагнитным тепловым или комбинированным расцепителем

Принципиальная схема электрической передачи постоянного тока приведена на рисунке 18. Передача содержит тяговый генератор и несколько тяговых двигателей. Такие передачи нашли широкое распространение на тепловозах мощностью до 2200кВт.

Рисунок 18. Схема электрической передачи постоянного тока:

САР – система автоматического регулирования возбуждения тягового генератора; ОВГ – обмотка возбуждения тягового генератора; ТГ – тяговый генератор; ТЭД – тяговый электродвигатель; ОВ – обмотка возбуждения тягового электродвигателя; RШ1, RШ2 – сопротивления ослабления магнитного потока тягового двигателя.

Благодаря наличию двух последовательно соединенных коллекторов генератора и тягового двигателя вся тяговая цепь данной передачи может быть разделена на две практически независимые системы: дизель – тяговый генератор и тяговый двигатель – колесная пара.

Как и в случае с э.п.с. регулирование скорости движение тепловоза с электрической передачей осуществляется путем изменения напряжения тягового генератора (ступенчатое при изменении схемы соединения или плавно при регулировании возбуждении тягового генератора) или регулированием тяговых двигателей включением ступеней ослабления магнитного потока.

При регулировании тягового генератора стремятся обеспечить постоянство мощности, частоты вращения и подачи топлива дизеля при различных значениях тока нагрузки. Для этого используется специальная система регулирования напряжения тягового генератора.

При регулировании и выборе типа применяемых тяговых двигателей главной задачей является обеспечение наименьшего изменения тока нагрузки при изменении момента сопротивления движению. Наиболее подходящими для данного условия являются двигатели с сериесной (последовательной) системой возбуждения. В качестве регулирования используется включение ступеней ослабления поля.

При установившемся режиме работы дизеля и постоянном выходе рейки топливного насоса система регулирования возбуждения тягового генератора изменяет напряжение на его зажимах таким образом, чтобы обеспечить выполнение следующего условия:

; (13) где PГ – выходная мощность тягового генератора кВт, IГ – ток нагрузки тягового генератора (А); UГ – напряжение на зажимах тягового генератора (В); – коэффициент полезного действия тягового генератора.

Зависимость при реализации номинальной мощности дизеля называют внешней характеристикой тягового генератора. Та же зависимость при мощности дизеля меньше номинальной называется частичной характеристикой тягового генератора. Внешняя и частичные характеристики тягового генератора показаны на рисунке 19. При определении мощности генератора на частичных нагрузках при различных частотах вращения, прежде всего, стремятся обеспечить экономичность работы тепловозного дизеля.

Важным вопросом является выбор основных параметров внешней характеристики тягового генератора, а именно максимального и номинального тока, а также максимального напряжения. Максимальный ток тягового генератора выбирается таким образом, чтобы обеспечить реализацию тяговым двигателям реализацию максимальной силы тяги по условиям сцепления колесных пар с рельсами. Номинальный ток тягового генератора выбирается таким образом, чтобы обеспечить реализацию длительной (расчетной) силы тяги по условию нагревания электрических машин. Значение максимального напряжения генератора определяется исходя из обеспечения максимальной скорости движения тепловоза при включенном ослаблении поля.

Рисунок 19. Внешняя и частичные характеристики тягового генератора:

Uг max – максимальное напряжение тягового генератора (В); Uг ном – номинальное напряжение тягового генератора (В); Uг min – минимальное напряжение тягового генератора; Iг max – максимальный ток тягового генератора (А); Iг ном – номинальный (расчетный) ток тягового генератора (А); Iг min – минимальный ток тягового генератора (А); ПКМ1, ПКМ5, ПКМ10, ПКМ14 и ПКМ15 – соответственно первая, пятая, десятая, четырнадцатая и пятнадцатая позиции контроллера машиниста.

Преимуществами электрической передачи мощности постоянного тока являются:

• отсутствие кинематической связи вала теплового двигателя с движущими колесами локомотива;

• возможность плавного регулирования силы тяги и скорости локомотива во всем заданном рабочем диапазоне;

• высокое значение к. п. д. передачи и теплового двигателя во всем рабочем диапазоне (при мощности менее 1000кВт к.п.д. составляет 0,78—0,84, а при более 1000 кВт – 0,84—0,86);

• высокая степень использования мощности теплового двигателя во всем рабочем диапазоне;

• отсутствие муфт сцепления и промежуточных зубчатых редукторов; возможность осуществления электродинамического или рео­статного торможения; высокая долговечность и надежность;

• достаточная свобода в разме­щении силового и вспомогательного оборудования при конструировании локомотива.

К числу недостатков электрической передачи постоянного тока можно отнести:

• более высокую стоимость передачи по сравнению с механической и гидравлической, что особенно заметно при малых мощностях;

• значительный расход цветных металлов, высококачественной стали и изоляционных материалов на изготовление;

• многократные настроечные (реостатные) испытания в процессе эксплуатации;

• снижение надежности и к.п.д. передачи в целом от ухудшения климатических условий эксплуатации;

• достаточно большой вес электрических машин и передачи в целом;

• необходимость тщательного ухода за коллекторно-щеточным узлом электрических машин.

Читайте так же:
Расчет номинального тока теплового расцепителя

Электрическая передача постоянного тока для тягового подвижного ж.д. состава охватывает диа­пазон мощностей от 220 до 4400 кВт. Отдельные локомотивы строятся или проектируются на большие мощности. При мощностях более 1470 кВт в агрегате применяется исключительно электрическая передача.

Электрические передачи мощности переменно-постоянного тока. Тенденция к увеличению мощности на единицу веса и габаритов тепловоза привела к тому, что возникла проблема с размещением оборудования в дизельном помещении и моторных тележках, а затем и снижение надежной работы коллекторно-щеточного узла машин постоянного тока и в первую очередь тягового генератора. Увеличение нагрузок привели к неудовлетворительной работе его щеток и коллектора.

Расчеты и опытные данные показали, что при произведении Рг ном×nд ном > (25¸30)×10 3 не удается обеспечить надежную работу коллекторно-щеточного узла машины постоянного тока. Поэтому переход на передачу постоянно-переменного тока для тепловозов был обусловлен.

С шестидесятых годов начался выпуск тепловозов с синхронным генератором и полупроводниковой выпрямительной установкой. Система регулирования генера­тора и характеристики на выходе выпрямителя соответствовали передачам постоянно-постоянного тока. На данный момент времени данный тип передачи применен на тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70, ТЭМ7 и др.

На тепловозах с передачей мощности переменно-постоянного тока применяются тяговые элек­тродвигатели постоянного тока с последовательным воз­буждением и ступенчатым ослаблением магнитного потока возбуждения.

В тепловозной передаче мощности переменно-постоянного тока (рисунок 20) применен синхронный трехфазный генератор СГ с возбудителем В и полупроводниковый кремниевый выпрямитель ВУ с интенсивным охлаждением. Синхрон­ные генераторы имеют вес на единицу мощности почти в два раза меньше, чем генераторы постоянного тока при той же мощности и частоте вращения вала дизеля. Имеются реальные возможности для снижения веса и размеров выпрямительных установок.

Рисунок 20. Схема электрической передачи переменно-постоянного тока:

САР – система автоматического регулирования возбуждения тягового генератора; ОВГ – обмотка возбуждения тягового генератора (расположена на роторе); СТГ – синхронный тяговый генератор; ВУ – выпрямительная установка; ТЭД – тяговый электродвигатель; ОВ – обмотка возбуждения тягового электродвигателя; RШ1, RШ2 – сопротивления ослабления магнитного потока тягового двигателя.

Основное преимущество синхронного генератора перед генератором постоянного тока заключается в отсутствии коллек­тора, что повышает надеж­ность его работы и позволяет существенно повысить окруж­ную скорость на поверхности ротора. Если для генератора постоянного тока окружная скорость якоря не превышает 70 м/с, то для синхронного генератора она допускается 180 м/с и в некоторых слу­чаях до 200 м/с.

Расчет и построение тяговых характеристик тепловозов с электрической передачей аналогичен подобному расчету для э.п.с. с той лишь разницей, что напряжение тяговых двигателей изменяется согласно гиперболической характеристике тягового генератора.

На рисунке 21 приведены характеристики тепловоза 3ТЭ10М с электрической передачей постоянного тока, а на рисунке 22 тепловоза 2ТЭ116 с передачей переменно-постоянного тока.

Рисунок 21. Тяговая характеристика тепловоза 3ТЭ10М.

Рисунок 22. Тяговая характеристика тепловоза 2ТЭ116.

Дальнейшее развитие электрической передачи мощности локомотива – это применение передачи мощности переменно-переменного тока – переход на тяговые асинхронные электродвигатели, как тепловозов, так и электровозов.

Основными видами бесколлекторных электродвига­телей являются асинхронный, синхронный и вентиль­ный двигатели. Короткозамкнутый асинхронный тяговый электродвига­тель прост по конструкции и имеет наимень­шие габариты и массу. При одинаковом вращающем моменте и мощности масса асинхронного электродвигателя на 25—30% меньше, чем электро­двигателя постоянного тока.

Электрическая передача переменного тока маневрового тепловоза ТЭМ21, построенного на Брянском машиностроительном заводе, состоит из синхронного генератора переменного тока ГСТ1050-1000, двух статических преобразователей частоты (выпрямитель и инвертор) и четырех асинхронных тяговых двигателей ДАТ-350. Схема передачи приведена на рисунке 23. Синхронный генератор имеет три трехфазные обмотки (две тяговые и третья для питания электроприводов вспомогательных машин) с помощью полужесткой муфты соединен с коленчатым валом дизеля мощностью 1100кВт. Каждый из статических преобразователей частоты состоит из управляемого выпрямителя и автономного инвертора тока и предназначен для регулирования частоты и амплитуды питающего напряжения асинхронных тяговых двигателей. Асинхронные тяговые двигатели попарно подключены к статическим преобразователям. Реверсирование двигателей осуществляется путем изменения последовательности чередования фаз питающего тока.

Рисунок 23. Принципиальная схема электрической передачи переменного тока тепловоза ТЭМ21: СГ – синхронный тяговый генератор; УВУ – управляемая выпрямительная установка; АИТ – автономный инвертор тока; БЗТ – блок запирающих (тормозных) тиристоров; В-ТПЕ – управляемый вентиль цепи возбуждения СГ; RТ – сопротивление тормозных резисторов; АТД – асинхронный тяговый электродвигатель.

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 2136 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector