Двомашинні агрегати та подільники напруги
Завантажити конспект в форматі “docx” ви можете в кінці опису
На електрорухомому складі постійного струму широке використання знайшли електричні машини, які об’єднують в собі дві машини з одним загальним валом. Одним з таких двомашинних агрегатів є перетворювач НБ-436В, призначений для живлення обмоток збудження тягових електродвигунів електровозів ВЛ10, ВЛ11 при рекуперативному гальмуванні.
Перетворювач встановлений в машинному відділенні кожної секції електровоза. Він складається з електричного двигуна постійного струму потужністю 40,7 кВт, який живиться напругою — 3000 В, і генератора постійного струму потужністю 30,4 кВт і напругою 38 В. Дві машини знаходяться в одному корпусі і мають єдиний вал якоря, який обертається з частотою — 1290 об/хв.
Електричний двигун являє собою чотирьохполюсну високовольтну машину зі змішаним збудженням, яка живиться від контактної мережі, а шестиполюсний генератор з незалежним збудженням живить обмотки збудження тягових електродвигунів електровоза, який працює в режимі рекуперативного гальмування.
Загальна маса двомашинного агрегату —1900 кг. Нероз’ємний остів (4) (рис. 4.56) перетворювача циліндричної форми відлитий зі сталі 25Л-1, він є одночасно магнітопроводом. Остів має спеціальні лабети для кріплення перетворювача до фундаменту, а також припливи з отворами для транспортування.
Рис. 4.56 Двомашинний агрегат-перетворювач НБ-436В: 1,12- щити підшипникові; 2, 10 – щіткові апарати двигуна й генератора; 3, 9 – колектори двигуна і генератора; 4 – остів; 5, 7 -сердечники якорів; 6, 8 – обмотки якорів; 11 – вентилятор; 13 – реле обертів; 14, 19 – сердечники додаткових полюсів; 15, 20 -котушки додаткових полюсів; 16, 21 – котушки головних полюсів незалежного збудження; 17, 22 – котушки головних полюсів послідовного збудження; 18, 23 – сердечники головних полюсів
Сердечники головних полюсів двигуна (23) і генератора (18) набрані з тонколистової сталі Ст2 товщиною 1,5 мм і скріплені сталевими заклепками, а сердечники додаткових полюсів (19) й (14) виготовлені з товстолистової сталі Ст2. До остову головні полюси прикріплені сталевими шпильками М16, а додаткові — болтами М16. Електродвигун перетворювача має змішане збудження. Котушки головних полюсів послідовного збудження (22) мають по 95 витків.
Вони виготовлені із прямокутного проводу ПСД розмірами 1,6×3,0 мм, а котушки незалежного збудження (21) мають по 234 витки і виготовлені із прямокутного проводу ПСД розмірами 1,6X2,36 мм. Котушки додаткових полюсів (20) мають по 219 витків і виготовлені із прямокутного проводу ПСД розмірами 1,6×3,0 мм.
Корпусна ізоляція котушок послідовного збудження головних полюсів і котушок додаткових полюсів складається із шести шарів, а котушки незалежного збудження — із трьох шарів склослюдинітової стрічки 0,13×25 мм, покладеної з перекриттям вполовину ширини стрічки. Котушки разом із сердечниками полюсів просочені епоксидним компаундом і являють собою нероз’ємний моноблок. Сердечник (5) якоря набраний з електротехнічної сталі 1312 товщиною 0,5 мм.
Він має три ряди аксіальних отворів для проходу повітря, для вентиляції. В пазу сердечника покладена обмотка (6) якоря. Обмотка хвильова, складається з 49 котушок, намотаних сімома секціями в чотири оберти. Виготовляють її з круглого проводу ПТТВСД діаметром 1,18 мм. З’єднання кінців обмотки й клинів з півниками виконано пайкою оловом. Корпусна ізоляція котушок якоря складається із шести шарів склослюдинітової стрічки, покладеної, одного шару стрічки із фторопласта, і одного шару стрічки скляної електроізоляційної.
Генератор перетворювача має незалежне збудження. Магнітна система генератора мало насичена. На головних полюсах розміщені котушки незалежного (16) і послідовного (17) збудження. Котушки (16) одержують живлення від генератора управління НБ-110 (ДК-405К) і мають по 230 витків. Вони виготовлені із проводу ПСД розмірами 1,6×4,0 мм. Корпусна ізоляція виконана з склослюдинітової стрічки розмірами 0,13X25 мм у три шари, покладених з перекриттям вполовину ширини.
Котушки (17) послідовного збудження обтікаються струмом рекуперації тягових електродвигунів, забезпечують необхідні характеристики генератора для усталеної роботи електричного кола. Вони включені в два паралельні ланцюги по три послідовно. Котушки мають по одному витку і виготовлені із прямокутного мідного проводу розмірами 3,8×22 мм марки МГМ. Намотування виконують в два паралельних проведення.
Корпусна ізоляція — стрічка склослюдинітова розмірами 0,13×25 мм в шість шарів, покладених з перекриттям в половину ширини стрічки. Котушки (15) додаткових полюсів генератора мають вісім витків і виготовлені з мідного проводу МГМ розмірами 3,55X16 мм. Намотування виконане в три паралельних проведення. Корпусна ізоляція — стрічка склослюдинітова розмірами 0,13×25 мм три шари з перекриттям в половину ширини.
Всі полюсні котушки разом з полюсними сердечниками просочують епоксидним компаундом. Вони являють собою нероз’ємні моноблоки. Сердечник (7) якоря генератора набраний з електротехнічної сталі 1312 товщиною 0,5 мм. Сердечник має три ряди аксіальних отворів для проходу повітря, для вентиляції. В пази сердечника покладена петльова обмотка (8) якоря зі зрівнювачами.
Вона складається з 57 котушок, кожна з яких має вісім окремих провідників, розташованих по висоті в два ряди й по чотири провідники в ряді. Обмотка виготовлена із прямокутного проводу ПЭТВСД розмірами 1,56×8 мм. Ізоляція котушок виконана з склослюдинітової стрічки, одного шару стрічки із фторопласта і одного шару стрічки скляної електроізоляційної. Число зрівнювачів — 57. Вони виготовлені із проводу ПСДК розмірами 1,6×5,6 мм і ізольовані одним шаром стрічки скляної електроізоляції. З’єднання кінців обмотки й клинів з півниками виконано пайкою оловом.
Рис. 4.57 Схема з’єднання перетворювача НБ-436В: а) котушок полюсів двигуна; б) обмотки якоря двигуна; в) котушок головних полюсів генератора; г) котушок допоміжних полюсів і якоря генератора; д) якоря генератора
Щітковий апарат (2) двигуна уніфікований із щітковим апаратом електродвигуна ТЛ-110М. Щітковий апарат (10) генератора складається із траверси поворотного типу, на якій закріплені шість пальців, стрижні яких ізольовані бакелизованим папером. На кожному пальці закріплено п’ять щіткотримачів, в яких встановлено по одній щітці розмірами 16x32x32 мм. Траверсу до остову кріплять болтами.
Колектор (3) якоря двигуна уніфікований з колектором двигуна ТЛ-110М (крім розмірів шліца). Колектор (9) якоря генератора набраний з 228 мідних пластин, ізольованих міканітовими прокладками, а від корпуса міканітовими манжетами і циліндром. Якір перетворювача опирається на роликові підшипники. З боку двигуна встановлений фіксуючий підшипник, з боку генератора — плаваючий. Зовнішні кільця запресовані в підшипникові щити (1, 12), які виготовлені зі сталевого лиття, а внутрішні встановлені на вал якоря.
Конструктивне використання підшипникового вузла забезпечує створення в ньому камери для змащення, а також ущільнення для запобігання витоку змащення з камери. Підшипникові щити запресовані в остові і прикріплені до нього кожен шістьома болтами М20 із пружинними шайбами. Перетворювач НБ-436У — машина, що самовентилюється.
Вентилятор (11) машини насаджений з боку колектора генератора на вал. З боку генератора на зовнішній стороні підшипникового щита встановлено реле обертів (13). На електропоїздах постійного струму ЭР2Р, ЭР2Т з електродинамічним гальмуванням встановлюють двомашинний агрегат 1ПВ6, який складається з електродвигуна постійного струму, підключеного до контактної мережі, та синхронного генератора змінного струму — 220 В, 50 Гц, який живить електромашини допоміжних кіл.
Рис. 4.58 Двомашинний агрегат 1ПВ6 електропоїзда ЭР2Р: 1 – траверса щіткотримача двигуна; 2 – колектор двигуна: 3 – щит двигуна: 4, 26 – підшипник: 5 – кришка підшипника; 6 -вал; 7 – трубка змащення підшипника ДО; 17 – кришки оглядових люків; 9 – остів двигуна; 10 – якір двигуна; 11 – обмотка якоря; 12 – обмоткотримач; 13 – вентиляційні отвори; 14 – станина генератора; 15 – коробка висновків;
16 – контактні кільця; 18 -шайба; 19 – траверса щіткотримача генератора; 20 – щіткотримач генератора; 21 – обмотка ротора; 22 – обмотка статора; 23 -ротор генератора; 24 – статор генератора; 25 – втулка; 27 – підшипниковий щит; 28 – вентилятор; 29 – обмотка додаткового полюса; 30 – додатковий полюс двигуна; 31 – головний полюс двигуна; 32 – обмотка головного полюса; 33 – щіткотримач
Двигун перетворювача являє собою чотирьохполюсну електричну машину постійного струму зі змішаним збудженням і самовентиляцією. Двигун живиться від контактної мережі й розрахований на номінальну напругу 3000 В. Його потужність 44(50) кВт, при номінальному струмі 18,4 (19,2) А. Частота обертання якоря двигуна 1000 об/хв. Сталева станина (остів) (9) (рис. 4.58) двигуна має циліндричну форму. Чотири лабети остова служать для підвіски двигуна під вагоном.
З боку колектора в остові є оглядові люки, закриті знімними кришками (8). Із протилежної сторони остова виконані закриті сітками отвори (13) для виходу повітря вентиляції. У горловинах остову встановлені підшипникові щити (3, 27), у гнізда яких запресовані зовнішні обойми роликових підшипників (4, 26). Внутрішні кільця підшипників напресовані на вал якоря (6).
Радіально-упорний підшипник (4) з боку колектора жорстко закріплений, а радіальний підшипник (26), з боку вентилятора може трохи переміщатися в осьовому напрямку при температурних змінах довжини вала. Підшипники заповнюють змащенням ЖРО (Буксол). З боку, протилежного колектору, до якоря (10) прикріплене вентиляторне колесо (28) із двома рядами лопаток. Один ряд лопаток служить для вентиляції двигуна, інший — генератора.
На кінець вала (6) якоря двигуна, що виходить із його остову, встановлений на шпонці ротор (23) синхронного генератора. Сердечник якоря (10) набирають із окремих штампованих сталевих листів, покритих по обидва боки ізоляційним лаком. Сталеві листи насаджують на вал (6) і затискають двома натискними шайбами (обмоткотримачами) (12). В 49 пазах якоря покладена хвильова обмотка (11), її корпусна ізоляція складається із чотирьох шарів липкої склоескапонової стрічки і одного шару склострічки.
Пазові і лобові частини обмотки закріплені бандажами. Колектор (2) має аркову конструкцію, він стягнутий шістьома болтами між натискним конусом і втулкою. Колектор набраний з 343 колекторних пластин, ізольованих між собою міканітовими прокладками. Пластини ізольовані від корпуса колектора міканітовим циліндром і манжетами. Якір (10) у зборі являє собою монолітну конструкцію і встановлений на валу двигуна за допомогою шпонок.
Усередині остова (навколо якоря) розташовані чотири головних (31) і чотири додаткових (30) полюси. Сердечники головних полюсів набрані зі сталевих листів і стягнуті заклепками. Сердечники додаткових полюсів відлиті зі сталі. Кожен полюс прикріплений до остова трьома болтами, між додатковими полюсами і остовом установлені діамагнітні прокладки.
На сердечниках головних полюсів розташовані по дві котушки (32) послідовного збудження (високовольтна) і незалежного збудження (низьковольтна), які закріплені пружинними фланцями. Корпуси котушок ізолюють склослюдинітовою стрічкою і склострічкою, потім котушки в зборі з полюсами просочують в епоксидному компаунді. На поворотній траверсі (1) встановлені чотири щіткотримачі (33), у кожному з яких розташована одна щітка.
Траверса закріплена на підшипниковому щиті в спеціальному виточенні і після випробування двигуна фіксується гвинтом. Латунний корпус щіткотримача (33) закріплений на валику, на якому надіто порцеляновий ізолятор. Щітки мають гнучкі мідні шунти з наконечниками. До колектора щітки притиснуті стрічковими спіральними пружинами, укріпленими на щіткотримачі. Синхронний генератор, що приводиться в обертання двигуном перетворювача, призначений для живлення допоміжних кіл і кіл управління електропоїздом.
Він являє собою шестиполюсну електричну машину потужністю 38 кВт, що виробляє змінний струм промислової частоти 50 Гц із номінальною напругою 230 В і силою струму 20 А. Ротор (23) генератора встановлений на виступаючому кінці вала (6) двигуна. Сердечник ротора виконаний зі сталевого лиття, має шестигранну форму і зафіксований на валу шпонкою.
Кожен полюс ротора закріплений на сердечнику трьома болтами, на полюсах розташована обмотка збудження (21), яка живиться постійним струмом і створює робочий магнітний потік. Полюсні котушки обмотки збудження з’єднані послідовно, їхня ізоляція виконана зі склослюдинітової стрічки і склострічки, просоченої в епоксидному компаунді. На сердечник ротора напресований пластмасовий корпус зі сталевою втулкою, на якому укріплені два латунних контактних кільця (16).
До торця корпуса генератора прикріплений щит із чотирма щіткотримачами (20), ізольованими від щита. Живлення від зовнішнього джерела до обмотки збудження підводиться через щітки, притиснуті до кілець гвинтовими пружинами. В остов генератора запресований сердечник статора (24), набраний з листів електротехнічної сталі. Сердечник зафіксований шпонками, привареними до остова. У пазах статора розташована трифазна обмотка (22), з’єднана «зіркою».
При обертанні ротора магнітний потік, створюваний полюсами, перетинає провідники статорних обмоток і наводить в них змінні е.р.с. Котушки статора, намотані з ізольованого проводу, мають по вісім витків, кожен виток складається із трьох паралельно з’єднаних провідників. Пази обмотки статора ізольовані двома шарами електрокартону, між якими прокладений склослюдопласт.
Котушки в пазах також ізольовані електрокартоном і шаром гнучкого міканіту і закріплені буковими клинами. На електропоїздах постійного струму разом з генератором кіл управління ДК-405Б застосовують подільник напруги ДК-601Г і ДК-604В.
Подільник напруги — це двохколекторна машина постійного струму, яка має загальну чотириполюсну магнітну систему без додаткових полюсів і загальний сердечник якоря з двома незалежними хвильовими обмотками, вкладеними в одних і тих самих пазах та приєднаними кожна до свого колектора, які розташовані по обидва боки сердечника якоря. Обидві обмотки з’єднані послідовно через щітковий апарат колекторів.
Рис. 4.59 Схема включення подільника напруги
Збудження машини здійснюється паралельною обмоткою Ш (рис. 4.59), один кінець якої з’єднаний з «землею» і послідовними обмотками С1 і С2. Навантаження дільника напруги (двигун компресора ДК) підключене до середньої точки А між якірними обмотками. Оскільки обидві однакові обмотки якоря обертаються в одному індукторі, то е.р.с., які в них наводяться, рівні між собою.
Отже, обмотка Я1 працює в режимі двигуна, а обмотка Я2 — в генераторному режимі. Напруга, на яку ввімкнене навантаження, дещо менша 1500 В і залежить від величини струму І, який споживається ДК. Це основний режим подільника напруги. Покращення комутації досягають зміщенням щіток з лінії геометричної нейтралі проти напрямку обертання на 3…5 колекторних пластин.
Пускається ПН як двигун послідовного збудження, бо зростання потоку обмотки 111 запізнюється через її велику індуктивність. Машина швидко досягає номінальної частоти обертання, встановлюються струм і потік обмотки Ш, а в обмотках С1 і С2 вони зменшуються, машина практично працює з паралельним збудженням, при якому обмотка Ш зменшує вплив коливань напруги на частоту обертання.
Обертається якір дільника напруги проти годинникової стрілки, якщо дивитися з боку генератора. Остов (7) дільника напруги (рис. 4.60) сталевий, литий, циліндричної форми. З обох сторін закритий підшипниковими щитами (1), в які встановлені підшипники: з боку генератора — кульковий, упорний № 7Н315; з боку вентилятора — роликовий, вільний № 3H32413T.
В кришках підшипників передбачені лабіринтові канавки, а для додавання змащення — трубки, що закривають різьбовими пробками. По обидві сторони остову є два оглядові люки (5), закриті знімними кришками з гумовими ущільненнями. Для підвіски подільника напруги до рами передбачено чотири лабети. У верхній частині остів має шість отворів для вивідних проводів. Всередині остова розташовані чотири головних і чотири додаткових полюси.
Сердечники головних полюсів (9) набирають із листової сталі й скріплюють заклепками. Сердечники додаткових полюсів (20) литі. На кожному головному полюсі укріплені дві котушки: незалежного збудження (10) (нижчої напруги) і послідовного збудження (11) (вищої напруги). Між котушками прокладають електрокартон. Головні полюси кріплять до остова шпильками, угвинченими в тіло полюса. Додаткові полюси мають по одній котушці (21) послідовного збудження (вищої напруги).
До остова додаткові полюси кріплять болтами. Котушки послідовного збудження головних полюсів виконані із круглого ізольованого проводу й мають 170 витків кожна. Котушки незалежного збудження виготовлені теж із круглого ізольованого проводу, але меншого перетину й мають 530 витків. Незалежного збудження включені на напругу 50 В (110 В). Котушки додаткових полюсів мають 350 витків і відрізняються від котушок послідовного порушення головних полюсів тільки розмірами.
Корпусною ізоляцією котушок служить склоескапонова лакотканина, намотана в шість шарів, і тафтяна стрічка — в один шар. Котушки двічі просочують у компаунді. Міжкотушечні та вивідні з’єднання виконані із проводу ПС перетином 6 мм2. Вал якоря (17) подільника напруги виготовлений зі сталі, кінці його виходять із остова по обидва боки. З однієї сторони на нього насаджений якір генератора управління, а з іншого боку — вентилятор (15).
Рис. 4.60 Поздовжній розріз подільника напруги ДК-604В з генератором управління: 1 – підшипникові щит; 2 – колектор; 3 – щіткотримач; 4 – колекторна пластина; 5 – колекторний люк; 6 – верхня обмотка якоря; 7 – остів; 8 – натискна шайба; 9 – сердечник головного полюса; 10 – котушка незалежного збудження; 11 – котушка напруги; 12 – сердечник якоря; 13 – нижня обмотка якоря; 14 – траверса;
15 – вентилятор; 16 – кришка підшипника; 17 – вал якоря; 18 – втулка якоря; 19 – дротовий бандаж; 20 – сердечник додаткового полюса; 21 – котушка додаткового полюса; 22 -колекторний люк генератора; 23 – вентиляційний патрубок; 24 – траверса генератора; 25 – щіткотримач генератора; 26 – остов генератора; 27 – колектор генератора; 28 – передня натискна шайба; 29 – обмотка якоря; 30 – сердечник якоря; 31 – задня натискна шайба; 32 – головний полюс генератора: 33 – котушка головного полюса
На середній частині вала набраний сердечник якоря (12), який складається зі сталевих листів, ізольованих друг від друга лаком і затиснутих по обидва боки натискними шайбами (8). Обидва колектори (2) насаджені на вал до упору з натискними шайбами. Сердечник і колектори втримуються на валу шпонками. У сердечнику є 45 пазів, у які покладені дві обмотки якоря. Нижня (13) (з боку генератора) з’єднується пайкою зі своїм колектором, а верхня (6) (з боку вентилятора) — зі своїм.
Колектори набирають із 315 мідних пластин (4), ізольованих міканітовими прокладками. Несучий пластмасовий корпус колектора армований колекторною сталевою втулкою (18). Обмотка якоря хвильова. Обидві обмотки однакові по числу витків у секції й розміру проведення, і при включенні ділять прикладену напругу навпіл. Кожна обмотка складається із семи секцій, а кожна секція являє собою чотири витки, виконаних з ізольованого круглого проводу.
Корпусна ізоляція обмотки склоескапонова лакотканинна, намотана в шість шарів і один шар тафтяної стрічки. Пази сердечника ізольовані електрокартоном, на виході секцій в паз встановлена додаткова кутова ізоляція. Кріплення обмоток у пазах здійснюють дротовими бандажами, розташованими на лобових частинах обох обмоток і на середній частині сердечника. Підбандажною ізоляцією служить електрокартон. Після монтажу якір просочують у термореактивному лаку.
Подільник напруги має по чотири щіткотримача (3) на кожному колекторі, а в кожному щіткотримачі по одній щітці, які встановлені на кронштейни поворотних траверс (14). Щітки вугільні розміром 8x25x50 мм. Вентилятор (15) служить для охолодження подільника напруги та генератора управління. Він складається зі сталевого диска, відлитого заодно з лопатами й укріпленого на виступаючому кінці вала якоря шпонкою й гайкою.
Забір повітря здійснюється через патрубок (23) чавунного щита генератора, що повітропроводом з’єднаний з пасажирським приміщенням вагона. Повітря, що надходить із пасажирського приміщення, спочатку прохолоджує якір і котушки полюсів генератора, потім через отвори в підшипниковому щиті проходить по вентиляційних каналах якоря й між котушками полюсів подільника напруги, прохолоджуючи його, і викидається назовні.
Особливість схеми з’єднання обмоток подільника напруги (рис. 4.61) у тому, що дві самостійні якірні обмотки, покладені в загальних пазах, не мають з’єднання, але мають загальну магнітну систему.
Рис. 4.61 Схема з’єднання обмоток полюсів подільника напруги ДК-604В
Генератор управління призначений для живлення кіл управління, освітлення, вентиляції, а також зарядки акумуляторної батареї постійним струмом напругою 50 В (110 В). Він являє собою чотирьохполюсну машину постійного струму з паралельним збудженням. Остів (26) генератора має циліндричну форму і постачений припливами зі спеціальним виточенням для посадки його на підшипниковий щит подільника напруги. З передньої сторони остова з боків є два закриті кришками колекторних люки.
Його торцева частина закрита чавунним щитом, що має патрубок для вентиляції. Усередині остова по діагоналі розташовані чотири головних полюси (32). Додаткових полюсів генератор не має. Сердечники полюсів набрані зі сталевих листів, скріплених стрижнями, і прикріплені до остова болтами. Котушки полюсів виконані з ізольованого мідного проводу, притиснуті до внутрішньої поверхні остова пружинними фланцями.
Міжкотушечні з’єднання і висновки виконані кабелем перетином 35 мм2. Якір генератора свого вала не має, його кріплять на виступаючому кінці вала дільника напруги. Для зручності монтажу й демонтажу його закріплюють на спеціальній якірній втулці, відлитої заодно із задньою натискною шайбою. Сердечник (30) якоря набирають зі штампованих сталевих листів товщиною 0,5 мм, ізольованих один від одного лаком.
Набраний сердечник запресовують між задньою натискною шайбою (31) і передньою (28), напресованою на втулку якоря. Зібраний якір утримується на валу шпонкою і закріплюється гайкою, наверненою на кінець вала. У сердечнику (30) якоря виштампувані (27) пазів, у які укладають обмотку (29) якоря. Обмотка якоря хвильова, у кожній секції вісім мідних провідників перетином 1,56×5,9 мм. Міжвиткова ізоляція виконана з липкої склоескапонової лакотканини в один шар. Обмотка в пазах закріплена дротовими бандажами.
Колектор якоря набраний з 107 мідних пластин (27), ізольованих міканітовими прокладками. Пластмасовий корпус колектора армований сталевою втулкою. Колектор насаджений на втулку якоря і утримується шпонкою. Щіткотримачі (25) кріплять до траверси (24) пальцями, які мають ізольовану частину, затиснуту в спеціальному замку траверси.
Щіткотримач відлитий з латуні і приклепаний до сталевої коробки, усередині якої розташована натискна пружина, а у верхній частині на поворотній осі укріплений натискний палець, який через циліндричну пружину здійснює необхідне натискання на щітку. Щіткотримачі кріплять до пальців болтами, які проходять у спеціальні вирізи, зроблені в коробці з таким розрахунком, щоб можна було регулювати положення щіткотримача в міру зношування колектора. Усього в генератора чотири групи щіткотримачів, на кожної з яких встановлено по дві щітки.
Також вас може зацікавити:
Загальні відомості про електрорухомий склад (електропоїзди, електровози)
