Общие сведения

На тепловозах применяются электрические машины различных видов: тяговые генераторы, тяговые электродвигатели, возбудители и подвоз-будители, вспомогательные генераторы и электродвигатели, стартер-генераторы и электростартеры. Тяговые генераторы и тяговые электродвигатели относятся к основным, а остальные - к вспомогательным электрическим машинам тепловозов. Все выпускаемые электрические машины в основном постоянного тока, но для основных серий тепловозов тяговые генераторы, возбудители и подвозбудители выпускаются синхронными, а некоторые опытные образцы тяговых электродвигателей и ряд вспомогательных электродвигателей - асинхронными. Для питания цепей управления, освещения и некоторых других электропотребителей при неработающем дизеле, а также для электрического пуска дизеля на тепловозах устанавливается аккумуляторная батарея.

По конструкции, характеристикам и режимам работы электрические машины тепловозов существенно отличаются от электрических машин общего назначения. Они должны развивать большую мощность на единицу массы и объема, быть работоспособными в условиях повышенной вибрации, тряски, толчков и ударов с ускорением до 20g для тяговых электродвигателей и до 3£ для остальных электромашин и аккумуляторных батарей, в различных климатических условиях, в том числе при температурах окружающего воздуха от минус 50 до плюс 40 °С (в тени), на высоте до 1200 и даже 1400 м над уровнем моря, а в исполнении для особо холодных районов

(ХЛ) - от минус 60 до плюс 40 °С, при резких изменениях температуры окружающего воздуха (на 20-30 °С за 2-3 ч), в запыленном влажном воздухе, при выпадении росы и др.

Конструкция, применяемые материалы и технология изготовления электрических машин для тепловозов должны обеспечивать повышенную прочность, безотказность, долговечность и ремонтопригодность их в эксплуатации, способность к большим кратковременным перегрузкам и стойкость к различным климатическим и эксплуатационным условиям. В связи с этим исполнение основных составных частей машин и батарей имеет ряд характерных особенностей.

Обмотки якорей высокоиспользо-ванных тяговых генераторов постоянного тока выполняют многоходовыми, ступенчатыми с полным числом уравнительных соединений для устойчивой работы их при больших нагрузках, а обмотки статоров синхронных генераторов - волновыми одновитковыми, иногда совмещенными в одних пазах сердечников с вспомогательными обмотками. В обмотках применяют провода с усиленной витковой изоляцией. Корпусную изоляцию выполняют из тепло- и влагостойких материалов классов Р и Н, устойчивых также к загрязнениям, парам топлива и масла и продуктам сгорания, дизеля. В пазах сердечников изоляцию обмоток дополнительно усиливают гильзой из плен-костеклоткани. Для перспективных предельно используемых машин применяют наиболее прогрессивную полиамидную изоляцию класса Н. Лобовые части обмоток якорей крепят бандажами из специальной высокопрочной бандажной стеклоленты, наложенной с натяжением до 400 МПа по определенной схеме раскладки, а в пазах сердечников обмотки крепят стеклотекстолитовыми или прессованными из прочной пластмассы клиньями. Для повышения монолитности, влагостойкости, механической и электрической прочности изоляции обмотки после укладки пропитывают в термореактивных лаках или эпоксидном компаунде.

Сердечники якорей и статоров машин набирают (шихтуют) из тонколистовой электротехнической стали с высокой магнитной проницаемостью и изоляционным (лаковым или металлургическим) покрытием. Крайние пакеты листов сваривают по зубцам неплавящимся электродом или усиливают нажимными пальцами для предотвращения от распушения и излома зубцов в эксплуатации.

Коллекторы электрических машин постоянного тока выполняют с герметизированной внутренней полостью для предотвращения проникновения влаги к изоляционным деталям. Пластины коллекторов тяговых генераторов и электродвигателей изготавливают из меди, легированной кадмием или серебром, с повышенной твердостью (до 100-105 НВ) и повышенной точностью размеров профиля сечения. Петушки (флажки) коллекторных пластин (для соединения их с обмоткой якоря) у тяговых генераторов паяют внахлест медно-фосфористым припоем: из отдельного профиля (жесткие) или из медной ленты (мягкие) при большой разности диаметров коллектора и якоря. У других машин пластины вырубают вместе с петушками из одного высокого профиля. При изготовлении коллекторов обеспечивают высокую точность расположения пластин по окружности и вдоль оси, монолитность, стабильность и круглость рабочей поверхности комплекта пластин, необходимые для устойчивого токосъема.

Щеткодержатели с щетками устанавливают с высокой точностью относительно оси и диаметра коллектора и надежно крепят к кронштейнам (или бракетам) через рифленые (гребенчатые) привалочные поверхности для предотвращения от сползания их на коллектор при высоких динамических и вибрационных воздействиях. В механизме щеткодержателей применяют рулонные пружины из специальной ленты или другие пружинно-рычажные устройства для обеспечения постоянства нажатия на щетки и стабильного контакта их с коллектором (контактными кольцами).

Магнитные системы электрических машин постоянного тока выполняют с полным числом главных и добавочных полюсов, располагая их с высокой точностью по окружности. Сердечники главных полюсов собирают на заклепках из тонколистовой стали, а для надежного крепления их болтами к магнитопрово-ду (корпусу машины) вдоль оси сердечника вставляют в окно или внешний паз стержень с резьбовыми отверстиями. Катушки на сердечниках полюсов жестко закрепляют от перемещения с помощью пластинчатых пружин и дистанционных изолирующих рамок или путем пропитки и запечки собранных полюсов в эпоксидном компаунде. Выводы катушек выполняют повышенной вибропрочности иногда из специального уголкового медного профиля или с дополнительным усилением (подпором) стальными изолированными пластинами, а также из пакетов тонких медных Лент. Межкатушечные соединения выполняют из многожильных проводов и пакетов медных лент с закреплением их в средней части к изолированным скобам корпуса машин для предотвращения от излома при повышенных вибродинамических воздействиях.

Контактные соединения токоведу-щих частей выполняют с плотным и стабильным прилеганием соединяемых поверхностей, не изменяющимся в сложных вибрационных, температурных и климатических воздействиях. С этой целью применяют тугоплавкие и вибростойкие сереб-росодержащие и латунные припои, тщательно лудят соединяемые поверхности, контролируют качество пайки специальными приборами. Обмотку якоря тяговых электродвигателей соединяют с коллектором газоэлектрической сваркой непла-вящимся электродом.

В ответственных разъемных соединениях устанавливают болты из высокопрочной легированной стали, а также пружинные тарельчатые шайбы и др.

Несущие детали и сборочные единицы (литые и сварные) изготавливают из стали качественных и холодостойких марок с улучшенной термической и механической обработкой для сохранения ими работоспособности при низких температурах и в условиях повышенной вибрации и тряски. Для всех электрических машин предусматривают интенсивное воздушное охлаждение (вентиляцию), осуществляемое следующими способами: естественным, т. е. за счет теплоотдачи с наружной поверхности в окружающий воздух,- самые малые машины; самовентиляцией, т. е. перемещением (протягиванием) через машину по специальным каналам и зазорам между составными частями потока охлаждающего воздуха посредством закрепленного на якоре или роторе внутри машины (встроенного) вентилятора,- большинство вспомогательных машин, тяговые генераторы маневровых и первых серий магистральных тепловозов мощностью до 1500 кВт; принудительной вентиляцией, т. е. пропуском через машину (под давлением) охлаждающего воздуха от внешнего (независимого) вентилятора,- все основные электрические машины выпускаемых и перспективных тепловозов.

Аккумуляторные батареи дополнительно должны обладать большой емкостью, устойчивостью к большим толчковым, а также глубоким разрядам, многократным перезарядам сохранять работоспособность после длительного хранения и перерывов в работе.

⇐ | Электрические передачи | | Тепловозы: Основы теории и конструкция | | Тяговые генераторы | ⇒