Тягові електродвигуни пасажирських електровозів та електропоїздів (docx)

Тягові електродвигуни пасажирських електровозів та електропоїздів

Завантажити конспект в форматі «docx» ви можете в кінці опису.

Зміст:

Особливостями тягових електродвигунів пасажирських локомотивів та моторних вагонів електропоїздів є їх опорно-рамне розташування. В електровозах серії ЧС обертаючий момент від якоря тягового двигуна до шестерні моторно-осьового редуктора передається за допомогою карданного вала, в електровозі ДСЗ — торсіонним валом, в електропоїздах гумово-кордовою муфтою. Це обумовлює конструкцію якорів і остовів цих електричних машин.

На рис. 4.24 показано конструкцію тягового електродвигуна AL-4846dT електровоза ЧС2Т Тягова електрична машина має шість головних та додаткових полюсів. Остов (16) циліндричної форми відлитий зі спеціальної сталі з високою механічною міцністю і високими магнітними властивостями. На зовнішній поверхні остова є відливки для кріплення несучих кронштейнів, якими тяговий двигун кріпиться до рами візка. З боку, протилежного до колектора, у верхній частині остова знаходиться отвір, до якого кріпиться вентиляційний кожух охолодження.

Через верхній люк з кожухом (5), з боку колектора здійснюється викид повітря в атмосферу. Цей люк не служить для огляду щіткотримачів (3) і колектора (18). Отвір в нижній частині остова з боку колектора також призначений для його огляду. Головні та додаткові полюси укріплені на внутрішній поверхні остова через прокладки, які служать опорою котушок і покращують відвід тепла від полюсів до остова.

Сердечник головного полюса набраний з листової електротехнічної сталі товщиною 1,0 мм та стягнутий заклепками. Сердечник кріпиться до остова двома болтами (24) із пружинними шайбами. Болти вгвинчені в сталевий стрижень (23), цим забезпечується рівномірність передачі тиску на листи сердечника при затягуванні болтів.


Рис. 4.24 Тяговий електродвигун AL-4846dT електровоза ЧС2.

1 — болт; 2 — траверса; 3 — щітковий апарат; 4 — кабелі та шини; 5 — вентиляційний кожух; 6 — обмотка додаткового полюсу; 7 — сердечник додаткового полюсу; 8, 12 — лабіринтове ущільнення; 9 — задня натискна шайба; 10, 24 — болти кріплення полюсів; 11 — підшипниковий щит; 13 — роликовий підшипник; 14 — підшипникова кришка; 15 — глуха кришка; 16 — остов: 17 — натискний конус; 18 — колектор; 19 — передня натискна шайба; 20 — обмотка вирівнювачів; 21 — сердечник якоря; 22 — обмотка якоря; 23 -сталевий стрижень; 25 — обмотка головного полюса

Котушка (25) головного полюса має 24 витки та намотана на широке ребро із двох проводів смугової міді, загальним перетином 2(2,8×28) мм (на двигуні електровоза ЧС2 — один провід перетином 5×28 мм). Котушка складається із двох шарів, розділених ізоляційною прокладкою (товщина 1 мм) з азбесту й картону. У кожному шарі 12 витків. Витки ізольовані друг від друга азбестовою стрічкою товщиною 0,3 мм та картоном. Зовнішня ізоляція котушки складається із семи шарів шовкослюдяної стрічки товщиною 0,12 мм і чотирьох шарів склотканини товщиною 0,1 мм.

Для підвищення вологостійкості ізоляції котушки після намотування просочують компаундною масою, що заповнює всі порожнечі і надає котушці монолітність. До кінців обмоток срібним припоєм припаяні латунні скоби. У них, у свою чергу, впаяний вивідний кабель.Повітряний зазор між головним полюсом та якорем становить 8 мм, довжина головного полюса — 360 мм. Додатковий полюс складається із сердечника (7) і котушки (6).

Сердечник набраний з листової сталі товщиною 1,0 мм на двох сталевих прямокутних стрижнях товщиною по 40 мм. Сталеві листи сердечника закріплюють двома заклепками. Сердечник кріпиться до остову двома шпильками із пружинними шайбами. Шпильки вгвинчуються в сталеві стрижні товщиною 40 мм, встановлені між листами. Котушка додаткового полюса виготовлена зі смугової міді перетином 4×35 мм, намотаної на вузьке ребро в один шар і складається з 21 витка. Ізоляція котушки така сама і у головного полюса.

Конструкція остову та полюсів тягових електродвигунів AL-4442np електровоза ЧС4т(рис. 4.25) в основному аналогічна. Відмінністю є те, що головні та допоміжні полюси закріплені трьома болтами, а кількість витків як у головних, так і в допоміжних полюсах, становить по 10, причому мідна шина намотана «на ребро». Крім того, ізоляція полюсів більш високого класу.


Рис. 4.25 Тяговий електродвигун AL-4442np електровоза ЧС4Т:

1, 4 — підшипникові щити; 2 — траверса; 3, 5 — натискні шайби; 6. 22 — кришки роликових підшипників; 7 — кришка з ущільненням; 8, 19 — пустотілі втулки; 9, 21 — внутрішні кільця підшипників; 10. 20 — лабіринтові ущільнення; 11 — пустотіла втулка сердечника; 12 — пластини внутрішньої поверхні вала; 13 — циліндр; 14. 24 — хрестовина; 15, 23 — підшипники хрестовини; 16 — сердечник якоря; 17 — карданний вал; 18 — корпус колектора; 25 — поводок карданного вала; 26 — поводок шестерні; 27 — шестерня редуктора

Якір двигуна AL-4442n пасажирського електровоза ЧС4 по конструкції відрізняється від якорів двигунів з опорно-осьовим підвішуванням. Втулка (11) якоря являє собою пустотілий циліндр, до кінців якого приєднані пустотілі втулки (8, 19). На втулку (11) напресовано сердечник якоря (16) і натискні шайби (3, 5), на втулку (19) — корпус колектора (18), внутрішнє кільце підшипника (21) і лабіринтове ущільнення (20), а на втулку (8) — внутрішнє кільце підшипника (9) і лабіринтове ущільнення (10).

Зовнішні кільця підшипників і лабіринтових ущільнень запресовані в підшипникові щити (4, 1). В підшипниковому щиті колектора встановлено траверсу (2). Зовні роликові підшипники закриті кришками (6, 22), а внутрішня порожнина втулки (8) — кришкою (7) з ущільненнями. Усередині втулки (11) знаходиться карданний вал (17) і кулачкова муфта, якій передається обертаючій момент від якоря до карданного вала. На зовнішній поверхні циліндра (13) кулачкової муфти зроблено 12 шліцьових вирізів уздовж утворюючого циліндра, в які входить стільки ж пластин 12, жорстко прикріплених до внутрішньої поверхні втулки якоря.

На циліндр (13) насаджені два підшипники (15), розташовані по діагоналі, в які входять пальці хрестовини (14) кулачкової муфти. Інші пальці тієї ж хрестовини входять в такі ж підшипники (15), але вже розташовані (також по діагоналі) на повідці карданного вала (17). Таким чином, хрестовина (14) кулачкової муфти приводить в обертання від втулки якоря (11) карданний вал (17). Обертаючий момент від карданного вала на малу шестірню передається через таку ж кулачкову муфту, яка розміщена поза тяговим двигуном.

Як було вказано вище, найбільші перспективи використання в пасажирському русі мають асинхронні тягові електродвигуни. У цих електродвигунів немає щіткового вузла. Тому відсутність комутаційних обмежень дозволяє здійснювати широкій діапазон регулювання їх потужності. Перевагою є також низька собівартість експлуатації та обслуговування цих двигунів. На електровозі ДСЗ встановлено асинхронний тяговий електродвигун з короткозамкненим ротором — АД-914 потужністю 1200 кВт.

Змінна напруга на затисках двигуна 1870 В, первинна частота живлення — 55,9 Гц. Електродвигун розвиває обертаючий момент 10400 Нм. Тяговий двигун АД-914 являє собою безкорпусну машину з порожнистим валом ротора, призначену для індивідуального приводу колісної пари при опорно-рамному підвішуванні. Конструкція двигуна представлена на рис. 4.26.


Рис. 4.26 Асинхронний тяговий електродвигун з короткозамкненим ротором АД-914:
1 — пустотілий вал; 2 — датчик швидкості; 3 — хвильова обмотка статора; 4 — кришка люка; 5 — сердечник статора; 6 — сердечник ротора; 7 — алюмінієва «біляча клітка»; 8 — клин кріплення обмотки статора; 9 — вентиляційні канали ротора і статора; 10 — коробка виводів; 11 — стопорне кільце; 12 — стопорний сектор


Рис. 4.27 Статор — а), лист статора — б) та котушка хвильової обмотки статора -в) тягового двигуна АД-914:
1,4- напівкорпуси остову; 2 — сердечник статора; 3 — скріплюючі накладки

Остов-корпус виконаний максимально полегшеним. Остов має відливки для кронштейнів рамного кріплення, отвори для подачі повітря з системи вентиляції та виходу в атмосферу, та для встановлення підшипникових щитів. В остов встановлено шихтований сердечник статора (5). Листи статора (2) (рис. 4.27) збираються в пакет, який розташовується між двома напівкорпусами (1) і (4). По зовнішньому діаметру сердечника розміщуються жорсткі скріплюючі накладки (3), які мають довжину, однакову з шихтованим сердечником.

Сердечник поділений на декілька пакетів ізоляційними листами товщиною 0,5 мм, які запобігають появі вихрових струмів. Пази статора прямокутні, в них встановлена хвильова обмотка, провідники якої вкладаються широкою частиною до дна паза. Така конструкція зменшує втрати від вихрових струмів. Обмотку виготовлено з провідника ПСДКТЛ розміром 2,24×8,0 мм. Корпусна ізоляція виконана з поліамідної плівки у 7 шарів, покривна ізоляція — зі склострічки ЛЕС. Обмотка просочена лаком КО-916К.


Рис 4.28 Ротори тягового електродвигуна АД-914 з алюмінієвою «білячою кліткою»- а) та з мідною «білячою кліткою» — б): 1 — порожнистий вал; 2 — шпонка; 3 — короткозамикаюче кільце; 4 — алюмінієвий (мідний) стрижень; 5 — пайка припоєм ПСР-45

Ротор набраний з листів електротехнічної сталі і з натягом насаджений на шпонку вала (рис. 4.28. По поверхні ротора нарізані напівзакриті овальні пази. Обмотка ротора алюмінієва «білячою кліткою». Зібраний на вал шихтований ротор двигуна розігрівається в печі до температури плавлення алюмінію 670 °С, потім встановлюється на вібростенд і зразу ж заливається рідким алюмінієвим сплавом А7. Вібрація під час заливки зменшує порожнини і тріщини.

Ротор також виготовляють з мідною обмоткою. В пази ротора запресовують мідні стрижні, які припаюють до короткозамикаючого кільця припоєм ПСР-45. Отвори в листах ротора створюють канали для вентиляції. На електропоїздах серій ЭР2, ЭР9, ЭД2, ЭД9, ЭТ2, ЕПЛ2, ЕПЛ9 встановлені колекторні тягові електродвигуни пульсуючого струму з послідовним збудженням. Всі вони виконані для опорно-рамного підвішування з передачею обертаючого моменту від вала якоря до моторноосевого редуктора через пружну, гумово-кордову муфту.

Двигуни чотирьохполюсні, з самовентиляцією. На електропоїздах ЭР9П, ЭР9Е, ЭР9М, ЭР9Т і ЭД9Т встановлюють тягові двигуни РТ-51Д або РТ-51М, а на електропоїздах ЭД9М — ТЭД-ЗУ1. Принцип роботи та устрій всіх модифікацій тягових двигунів однакові, відмінність у класі ізоляції й розмірах щіткотримачів. Потужність електродвигунів становить 200-240 кВт, напруга на затисках для двигунів УРТ-110Б — 1500 В для 1ДТ.003.4У1 — 750 В, двигунів РТ-51 — 825 В. Основними частинами тягового двигуна є остов і якір.

Остови тягових електродвигунів електропоїздів відлиті зі сталі, вони мають два відливки (5) (рис. 4.29) для закріплення двигуна на візку вагона, люки для входу та виходу повітря охолодження, а також для огляду і профілактики щітково-колекторного вузла. Забір повітря проводиться через вентиляційний люк, розташований з боку колектора, а викид — через отвори в остові з протилежної сторони. Бічні отвори в осінньо-зимовий період закривають спеціальними заглушками. Відливок на остові запобігає падінню двигуна на рейки на випадок поломки кріплення.

В остові встановлені чотири головні полюси (2) для створення основного магнітного потоку і чотири додаткові полюси (3). Сердечники головних полюсів (10) (рис. 4.30) зібрані з фасонних листів, відштампованих з електротехнічної сталі. Сердечники головних полюсів шихтують перпендикулярно осі якоря з листів товщиною 2 мм, а додаткових — паралельно осі якоря з листів товщиною 0,5 мм. Котушки головних полюсів (8) двошарові, кожна складається з 68 витків шинної міді 1,95×22 мм. В верхньому ряду мається 39 витків, в нижньому — 29.

Котушки ізольовані від корпуса трьома шарами липкої склоескапонової стрічки товщиною 0,17 мм, поверх якої намотаний один шар кіперної стрічки. Сердечники (17) додаткових полюсів відлиті зі сталі з наступною механічною обробкою, а обмотки (15) котушок виконані з мідного проводу та встановлені на спеціальних планках. Котушки додаткових полюсів намотані на ребро із шинної міді 3,05×26,3 мм і мають по 37 витків.

Ці котушки ізольовані від корпуса шістьма шарами склослюдинітової стрічки товщиною 0,11 мм і двома шарами склострічки. Всі стрічки намотані напівперекришу. Міжвиткова ізоляція всіх котушок складається з азбестового паперу товщиною 0,3 мм. Зібрані котушки просочують компаундом № 225Д.


Рис. 4.29 Остов тягового двигуна УРТ-110Б з полюсами:
1 — остов; 2 — головний полюс; 3 — додатковий полюс; 4 — котушка головного полюса; 5 -кронштейни для підвішування на рамі візка; 6 -болти кріплення полюса

Для виключення вібрацій між остовом і котушкою поміщають пружинні напівфланці. З іншої сторони котушка притискається до напівфланців полюсними пластмасовими фланцями, що збільшують її площу опори, не викликаючи додаткових потоків розсіювання. Додаткові полюси встановлені в нейтральних площинах між головними полюсами. Для головних і додаткових полюсів застосована ізоляція «Моноліт-2».

Всередині сердечників, стягнутих заклепками, поміщають сталеві стрижні (по одному в головних полюсах і по три стрижня в додаткових), в яких маються отвори з різьбою для болтів, що кріплять полюси до остову. Щіткотримачі виготовлені з латуні. Регулюють зусилля натискання пружини на щітку поворотом регулювального гвинта натискного пристрою.

Кронштейни щіткотримача виконані із пластмаси, армованої в різьбовій і контактній частинах кронштейнів металевими деталями. Кабелі для підключення електродвигуна виготовлені з багатожильного проводу з гумовою ізоляцією, зовні двигуна вони захищені рукавами. У кожному з чотирьох щіткотримачів зі спіральними пружинами знаходиться по дві розрізні щітки 2×12,5×32 мм. Виводи обмотки якоря та допоміжних полюсів позначаються — Я1 й Я2, обмотки головних полюсів — С1 і С2.


Рис. 4.30 Тяговий двигун РТ-51М (РТ-51Д) електропоїздів серій ЭР9, ЭД9:

1 — остов двигуна; 2 — якір; 3 — упорна шайба; 4 — передня кришка; 5 — радіально-упорний підшипник; 6 — передній підшипниковий щит; 7 — щіткотримач, 8 — котушка головного полюса; 9 — стрижень головного полюса; 10 — сердечник головного полюса; 11 — пружинний фланець; 12 — задній підшипниковий шит: 13 — радіальний підшипник; 14-задня кришка; 15-котушка додаткового полюса; 16 — полюсний болт; 17 — сердечник додаткового полюса; 18 — стрижень додаткового полюса


Рис. 4.31 Тяговий електродвигун УРТ-110Б (1ДТ.003.4У1) електропоїздів серії ЭР2:

1 — остов; 2 — сердечник якоря; 3 — шайба упорна; 4 — передня кришка; 5 — радіально-упорний підшипник; 6 -підшипниковий щит; 7 — щіткотримач; 8 — котушка головного полюса; 9 — сердечник головного полюса, 10 — прокладка; 1′ підшипниковий щит; 12 — задня кришка; 13 — вал; 14 — котушка додаткового полюса; 15 — сердечник додаткового полюса

Сердечник якоря (6) (рис. 4.32, а) набраний на втулці (10) з лакованих листів електротехнічної сталі товщиною 0,5 мм, спресованих між обмоткотримачем (11) і втулкою колектора (1) та напресованих на вал 12. Його виступаючий кінець оброблений на конус під посадку муфти приводу. Для зменшення магнітних втрат в зібраному сердечнику через 50 мм довжини пакета поставлені листи з електрокартону товщиною 1 мм. Обмоткотримач (11) відлитий зі сталі разом із крильчаткою вентилятора.


Рис. 4.32 Якір тягового електродвигуна електропоїздів ЭР2, ЭР9, ЭД9 — а) та хвильова і петльова обмотки якорів — б):
1 — натискний конус; 2 — колекторні пластини; 3 — міканітова ізоляція; 4 — втулка колектора; 5 — обмотка; 6 — сердечник якоря; 7 — вентиляційні отвори; 8 — болт; 9 — гайка; 10 — втулка; 11 — обмоткотримач з крильчаткою вентилятора; 12 -вал; 13 — пази з текстолітовими клинами

Листи сердечника якоря мають 6 пазів для обмотки (13), а також 48 вентиляційних каналів (7) діаметром 22 мм, розташованих в три ряди, а в середині отвір у відповідності з зовнішнім діаметром втулки (10). Обмотка якоря двошарова, проста, хвильова або петльова (рис. 4.32, б). Обмотка має 47 секцій, кожна з яких складається з п’яти провідників 1,81×14,5 мм. Крок по пазах 1-12, крок по колекторі 1-118.

Міжвиткова ізоляція виконана з мікастрічки. Корпусна ізоляція — три шари липкої склоескапонової стрічки. В пазовій частині якоря намотана склострічка, а на лобових частинах і головках — тафтяна. В верхній частині паза знаходиться ізоляція з міканіту і електрокартону. Обмоткотримачі ізолюють формувальним і листовим міканітом.

В пазовій частині обмотка утримується текстолітовими клинами, а на лобових частинах — бандажами зі склобандажної стрічки. Зібраний якір просочують лаком. Аналогічну конструкцію мають двигуни УРТ-110Б (рис. 4.31) електропоїздів ЭР2 та 1ДТ.003.4У1 електропоїздів ЭР2Р та ЭР2Т і ДК-106 з тією різницею, що сердечники їхніх додаткових полюсів виконані суцільними.

Також вас може зацікавити:

Загальні відомості про електрорухомий склад (електропоїзди, електровози)