ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ.
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ.
Вспомогательными машинами называют агрегаты, обеспечивающие собственные нужды электровоза. К ним относятся:
1. мотор-вентиляторы, охлаждающие обмотки тяговых электродвигателей, пусковые резисторы, индуктивные шунты, обмотки электродвигателя НБ-431 компрессора, и создающие избыточное давление в кузове;
2. мотор-компрессоры, питающие сжатым воздухом пневматическую схему электровоза и тормозные устройства поезда;
3. вспомогательные мотор-компрессоры, служащие для подъёма токоприёмников при отсутствии сжатого воздуха на электровозе;
4. генераторы управления, питающие цепи управления и заряжающие аккумуляторные батареи;
5. преобразователи (мотор-генераторы), питающие обмотки возбуждения тяговых электродвигателей в режиме рекуперативного торможения.
Электродвигатели всех вспомогательных машин — электромашины постоянного тока. Состоят из элементов, имеющих назначение, аналогичное назначению элементов тяговых электродвигателей, и подобное им конструктивное исполнение. Номинальное напряжение на коллекторах всех электродвигателей 3000 В, поэтому расчётное межламельное напряжение почти в два раза выше, чем у тяговых электродвигателей. Однако коммутация относительно устойчива, так как, во-первых, величина тока в обмотках якорей небольшая, а, во-вторых, отсутствует реверсирование. Кроме того, для ограничения величины пускового тока и бросков тока при колебаниях напряжения в контактной сети, в цепь электродвигателей вспомогательных машин включаются пусковые и демпферные резисторы. Пусковые резисторы, включаемые в цепь более мощных электродвигателей, автоматически выводятся из их цепи при уменьшении пускового тока до величины, близкой к номинальной, а демпферные — остаются включенными постоянно. Но, несмотря на применение этих резисторов, пусковой ток по величине кратковременно превышает в 5-7 раз номинальное значение. Для сокращения времени действия таких больших пусковых токов необходимо, чтобы при пуске электродвигатели развивали большой вращающий момент, приводящий к быстрому увеличению частоты вращения якоря, а следовательно противо-э.д.с., и к уменьшению пускового тока электродвигателя.
Как указывалось выше, электродвигатели вспомогательных машин не реверсируются, что позволяет все их обмотки соединить последовательно внутри машины и иметь только два выводных провода с маркировкой Я и КК, за исключением электродвигателя ТЛ-110М вентилятора. Кроме того, в отличие от тяговых электродвигателей, электродвигатели вспомогательных машин имеют самовентиляцию. При такой системе вентиляции в двигателе устанавливается вентилятор с радиальными лопатками, вращающийся вместе с якорем. Исключение составляет тихоходный электродвигатель НБ-431П компрессора, обмотки которого охлаждаются от мотор-вентилятора. Как и у тяговых электродвигателей, щёткодержатели устанавливаются на поворотной траверсе, позволяющей отрегулировать положение щёток на нейтрали и добиться их безыскровой работы.
Все электродвигатели имеют четырех-полюсную систему возбуждения, за исключением электродвигателя П-11М вспомогательного компрессора, и волновую обмотку якоря, т.к. напряжение их на коллекторах составляет 3000В. Исключение составляет генератор преобразователя, который имеет петлевую обмотку, так как номинальный ток его обмотки якоря равен 800 А.
МОТОР-ВЕНТИЛЯТОР.
Мотор — вентилятор — это агрегат, состоящий из электродвигателя, генератора управления и центробежного вентилятора. Приводом этого агрегата является электродвигатель последовательного возбуждения типа ТЛ — 110М. На его удлинённый вал якоря с одной стороны напрессована по шпонке ступица колеса центробежного вентилятора, а с другой стороны — якорь генератора управления типа НБ-110.
4.2.1. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ТИПА ТЛ-110М МОТОР-ВЕНТИЛЯТОРА.
Мощность, кВт. 53,1
Напряжение на коллекторе, В……………………… 3000
Ток якоря, А. 20,6
Частота вращения, об/мин ………………………….. 990
Сопротивление обмоток при температуре 200 С, Ом:
главных полюсов. 2,9
дополнительных полюсов . 0,97
Класс изоляции по нагревостойкости:
полюсной системы …………………………………. F
Режим работы ……………………………………… продолжительный.
Система вентиляции н. самовентиляция
На электровозах ВЛ11 м установлены электродвигатели типа ТЛ-110В, аналогичные по устройству электродвигателю ТЛ-11ОМ на ВЛ-10, но имеющие мощность 53, 9 квт, на 0,8 квт больше.
Основные элементы: остов 4 (рис.4.1,а), два подшипниковых щита 1 и 9, четыре главных (14,15) и четыре дополнительных (12,13) полюса (рис.4.1,б), якорь (5, 6,7,8,11) с коллектором (22,23,3,) вентилятор 10, щеточный узел (2, 3,1).
Остов.Остов 4 цилиндрической формы (рис.4.1). Служит для крепления основных элементов и является одновременно магнитопроводом. Имеет два отверстия под подшипниковые щиты, приливы28 для транспортировки, лапы 27 для крепления к фундаменту, приливы 29 для крепления коробки 30 с выводами и со стороны противоположной коллектору, окна 26 для выхода охлаждающего воздуха.
Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты служат для размещения моторно-якорных подшипников, то есть для центровки вала якоря, и создания запаса смазки. Оба щита крепятся к остову 4 болтами. Подшипниковый щит со стороны коллектора имеет смотровой люк, закрытый съемной крышкой 25 с отверстиями для засасывания охлаждающего воздуха. Кроме этого, он имеет приливы 31 для крепления лап остова генератора управления и продолговатые отверстия для прохода охлаждающего воздуха от генератора управления. Как и в тяговом электродвигателе, на валу якоря и в отверстиях щитов смонтированы детали подшипниковых узлов. На вал якоря с двух сторон напрессованы передние упорные кольца 16, внутренние кольца 17 якорных подшипников 19 и задние упорные кольца 18. В отверстиях щитов запрессованы наружные кольца подшипников 19 с роликами и сепараторами. Наружное кольцо подшипника со стороны коллектора зафиксировано в щите передней 20 и задней 21 крышками с вертикальными лабиринтами, скрепленными между собой и со щитом болтами. Внутреннее пространство между крышками образует подшипниковую камеру, заполненную при сборке на 2/3 объёма смазкой ЖРО в количестве 250-300 грамм. Устройство подшипникового щита со стороны противоположной коллектору отличается тем, что роль задней крышки выполняет сам подшипниковый щит. Добавление смазки производят через трубки 33.
Главные полюсы. Главные полюсы (рис.4.1,б) служат для создания основного магнитного потока двигателя. Полюс состоит из шихтованного, клёпанного сердечника 15 и катушки 14. Катушка намотана из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет287 витков. Корпусная и покровная изоляции класса F Монолит: катушка изолирована стеклослюдинитовой лентой и вместе с сердечником пропитана в эпоксидном компаунде под давлением.
Дополнительные полюсы (добавочные).Дополнительные полюсы (рис.4.1,б) служат для улучшения коммутации. Полюс состоит из сплошного, стального сердечника 13 и катушки 12. Она имеет 120 витков и намотана из изолированного провода прямоугольного сечения. Удерживается на сердечнике при помощи латунных угольников. Сердечник крепится к остову через диамагнитную прокладку толщиной 3мм. Изоляция катушки аналогична изоляции катушки главных полюсов. Воздушный зазор между якорем и главными полюсами составляет 4 мм, а между якорем и дополнительными полюсами 5,7мм.
Якорь.Якорь служит для создания магнитного потока, который взаимодействует с магнитным потоком главных полюсов, создает вращающий момент двигателя. Якорь состоит из вала 11, коллектора (3, 22,23), передней нажимной шайбы 5, сердечника 6, задней нажимной шайбы 7 и обмотки якоря 8.
Сердечник якоря изготовлен из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеет 3 ряда аксиальных отверстий диаметром 22, 20 и 18 мм, центральное отверстие под вал якоря, по окружности 43 паза под катушки обмотки якоря и углубления под стеклобандаж, крепящий эти катушки. Сердечник напрессовывается на вал по шпонке.
Обмотка якоря волновая. Она имеет 43 катушки, в катушке 8 секций, в секции два витка из изолированного провода круглого сечения. Корпусная и покровная изоляции класса 8 (стеклослюдинитовая лента, фторопласт и стеклолента). Секции обмотки якоря впаиваются в прорези петушков коллекторных пластин. Для полного заполнения прорези применяют медные клинья. После этого обмотка якоря, как в пазовой, так и в лобовых частях закрепляется бандажами из стеклобандажной ленты.
Коллектор.Коллектор обеспечивает коммутацию, т.е. сохраняет постоянным направление тока в секциях обмотки якоря под каждым из главных полюсов. Состоит из корпуса 23 и нажимного конуса 22. между ними располагаются 343 медные коллекторные пластины 3 и столько же миканитовых пластин. Они изолируются от корпуса и нажимного конуса с боков миканитовыми манжетами (конусами), а снизу- миканитовым цилиндром. После изоляции пластин, корпус и нажимной конус стягиваются болтами. Как и у тягового электродвигателя, выступающая часть миканитовой манжеты, расположенной на нажимном конусе, с натягом бандажируется стеклобандажной лентой и последний её слой покрывается электроизоляционной эмалью НЦ-929 до получения ровной и гладкой поверхности. Собранный коллектор напрессовывается на вал якоря по шпонке. Эту часть коллектора называют изоляционным или миканитовым конусом. Для исключения попадания смазки на коллектор из подшипниковой камеры подшипникового щита, между корпусом коллектора и задней крышкой подшипникового щита, устанавливается маслоотбойное кольцо 24.
Щёточный узел. Щёточный узел служит для подвода тока через коллектор к обмотке якоря. Состоит из поворотной Г-образной траверсы 2, четырех изоляционных пальцев с закреплёнными на них щёткодержателями 32 со щётками.
Поворотная траверса 2 представляет из себя стальное кольцо с продолговатыми отверстиями для её поворота и крепления к подшипниковому щиту болтами. На ней закреплены четыре стальных пальца, опрессованных пресс-массой АГ-4, с насаженными на них фарфоровыми изоляторами. На конце пальца имеется плоская поверхность с гребёнкой и отверстие для крепления щёткодержателя. В каждом щёткодержателе установлена щётка типа ЭГ-61 размером 10х25х50 мм.
Вентиляция электродвигателя независимая. Вентиляция осуществляется вентилятором 10 с радиальными лопатками, напрессованным на вал якоря по шпонке. Охлаждающий воздух засасывается в отверстия в крышке генератора управления с коллекторной стороны, проходит между его якорем и полюсами и через продолговатые отверстия в подшипниковом щите электродвигателя вентилятора поступает к коллектору. Одновременно воздух засасывается через отверстия в коллекторном люке электродвигателя. Проходит в воздушном зазоре между якорем и полюсами, затем через три ряда аксиальных отверстий в сердечнике и выбрасывается наружу через отверстия в крышке 26 с противоколлекторной стороны.
Схема соединения обмоток.Так как электродвигатель ТЛ-11ОМ является двигателем с последовательным возбуждением, то все его обмотки соединяются последовательно по следующей схеме(рис.4.2 и 4.3): вывод Я, перемычка между плюсовыми щеткодержателями, плюсовые щетки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, минусовые щётки и щёткодержатели, перемычка между минусовыми
щёткодержателями, катушки четырех дополнительных полюсов, соединённых последовательно, средний вывод С1, четыре катушки главных полюсов, соединенных последовательно, вывод С2.
Рис. 4.1. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы электродвигателя ТЛ-110М:
Источник статьи: http://poznayka.org/s74250t1.html
Построение электрической цепи вспомогательных машин зависит от значения напряжения и рода тока, выбранного для питания их привода, способов ограничения пусковых токов, способа обогрева кабин электровоза, характера защиты цепей от перегрузок и коротких замыканий. Электрические цепи привода вспомогательных машин на электровозах постоянного и переменного тока значительно различаются.
Электровозы постоянного тока
Рассмотрим схему вспомогательных цепей одной секции электровоза постоянного тока ВЛ11 показанную на рис. 79. Вспомогательные цепи каждой секции включают в себя электромашинный преобразователь АМ-Г, электродвигатель компрессора МК, электродвигатель вентилятора MB и восемь электрических печей Пч1—Пч8 мощностью 1 кВт каждая. Это оборудование объединено в общую цепь, для защиты которой от перегрузок и коротких замыканий применены различного рода реле (в частности, дифференциальное ДР), воздействующие на быстродействующий выключатель БВ.
Рис. 79. Принципиальная схема высоковольтных
вспомогательных цепей секции электровоза ВЛ11
Электромашинный преобразователь, состоящий из двигателя и генератора, смонтированных на одном валу, служит для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперации.
Электродвигатели вентиляторов могут работать в режимах высокой и низкой скорости. При работе в режиме высокой скорости к двигателям вентиляторов подводится полное напряжение контактной сети 3000 В. Когда вентиляторы работают в режиме низкой скорости на двухсекционном электровозе и двух двухсекционных электровозах, управляемых по системе многих единиц, соединяют последовательно два двигателя вентиляторов (напряжение 1500 В на каждом двигателе), а на трехсекционном — три (на каждом двигателе напряжение 1000 В). Переключение с одного режима на другой производится специальным дистанционным двухпозиционным переключателем вентиляторов ПкВ.
Переключатели вентиляторов ПкВ могут быть кулачкового или барабанного типа . Электровозы ВЛ8 и ВЛ10 имеют переключатели, подобные по устройству реверсору. Разница заключается только в ином расположении кулачков. На электровозе ВЛ11 установлен переключатель барабанного типа.
Так как генераторы управления приводятся во вращение двигателями вентиляторов, то при переходе с высокой частоты вращения на низкую соответственно уменьшается и напряжение генераторов. Если в режиме высокой частоты вращения напряжение каждого генератора равно 50 В, то при низкой оно будет примерно в 2 раза меньше, т. е. 25 В. Чтобы не нарушать нормальной работы цепи управления, генераторы управления тоже переключают с параллельного соединения на последовательное . Для этого используют переключатель вентиляторов, на котором предусмотрены дополнительные сегменты и пальцы.
Кабины машиниста отапливаются электрическими печами Пч1—Пч8; они включены в две параллельные группы по четыре последовательно в каждой. Для обогрева недействующей кабины машиниста соединяют последовательно восемь печей: для этого нож переключателя Рз2 нужно поставить в верхнее положение и включить соответствующую кнопку Электрические печи I группы (на рис. 79 контактор К52).
На электровозах ВЛ8 и ВЛ10 установлено по шесть электрических печей в кабине; они также разбиты на две параллельные группы. Локомотивная бригада может включить одну или две группы печей.
Кожуха печей надежно соединены с кузовом электровоза, т. е. заземлены. Это предохраняет обслуживающий персонал от случайного попадания под высокое напряжение при повреждении изоляции печи.
Напряжение в контактном проводе колеблется иногда в очень больших пределах. В соответствии с этим частота вращения двигателей вентиляторов изменяется; изменяется и напряжение генераторов управления. Чтобы автоматически поддерживать напряжение генераторов постоянным, используют специальные регуляторы напряжения. В зависимости от частоты вращения двигателей эти регуляторы изменяют значение тока возбуждения, вводя в цепь возбуждения или выводя из нее резисторы или подключая их параллельно обмоткам возбуждения.
Автоматическое включение и выключение компрессоров осуществляется специальным регулятором давления. Регулятор выключает компрессор, когда давление в главных резервуарах достигает 0,9 МПа (и вновь включает, когда оно понизится до 0,75 МПа). Разность в давлении 0,15 МПа не сказывается на работе аппаратов, приводимых в действие сжатым воздухом (тем более, что ко всем аппаратам, за исключением устройств пескоподачи и звуковых сигналов, сжатый воздух подводится через понижающие редукторы), зато оказывается возможным реже включать и выключать компрессоры. Это снижает расход электрической энергии и уменьшает износ оборудования.
Для облегчения условий пуска в цепях электродвигателя вентилятора MB и преобразователя АМ-Г установлены электромагнитные контакторы К56 и К57, автоматически шунтирующие пусковые резисторы после запуска машин. Каждая из вспомогательных цепей, содержащая двигатели, имеет постоянно включенные демпферные резисторы для ограничения токов в двигателях.
Вспомогательные машины и электрические цепи включаются электромагнитными контакторами К51—К55, управляемыми кнопочными выключателями из кабины машиниста. (На рис. 79 во включенном положении находятся цепи мотор-вентилятора и мотор-компрессора.)
Электровозы переменного тока
Рассмотрим схему вспомогательных цепей восьмиосного электровоза переменного тока на примере секции электровоза ВЛ80р (рис. 80).
Рис. 80. Принципиальная схема высоковольтных
вспомогательных цепей секции электровоза ВЛ80р
Расщепитель фаз ФР присоединен параллельно к шинам XI Х2, ХЗ. Шины XI и Х2 подключены к обмотке собственных нужд трансформатора, рассчитанной на 400 В.
Пуск расщепителя фаз, как уже было сказано, осуществляется с помощью пускового резистора R. Потребителями трехфазного тока являются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором: МВ1, МВ2 — вентиляторов охлаждения тяговых двигателей; МВЗ, МВ4 — спаренных вентиляторов охлаждения выпрямительно-инверторных преобразователей, сглаживающих реакторов, радиаторов тягового трансформатора; МВ5 — вентилятора охлаждения блока стабилизирующих резисторов и выпрямительной установки возбуждения; МК — компрессора;
МН — масляного насоса системы охлаждения трансформатора.
Перечисленные асинхронные двигатели включаются соответствующими контакторами; при этом включаются конденсаторы между линейной и генераторной фазами двигателя (кроме электродвигателя МН), что облегчает запуск и условия работы двигателей, так как улучшается симметрия трехфазной системы.
Электродвигатель вентилятора МВ5 включается только в режиме рекуперативного торможения.
Отметим, что на электровозах ВЛ80 других модификаций установлено по четыре двигателя для вентиляции силового оборудования каждой секции. Охлаждение оборудования, используемого в режиме торможения, осуществляется спаренными вентиляторами.
Все двигатели защищены от перегрузок и коротких замыканий тепловыми реле. От обмотки собственных нужд получают питание печи для обогрева кабины машиниста, обогреватели санузла, нагреватели калорифера обдува лобовых стекол кабины.
В исключительных случаях допускается снижение напряжения в контактной сети до 19 000 В. Для того чтобы по-прежнему к вспомогательным машинам подводилось напряжение 400 В, с помощью переключателя Я их подключают к выводу 0 обмотки собственных нужд трансформатора. Вольтметры, включенные во вспомогательные цепи (см. рис. 79 и 80), отградуированы по напряжению контактной сети.
Источник статьи: http://pomogala.ru/elektrovoz/elektrovoz_28.html
