Тяговый электродвигатель

/ Тепловоз ТЭ3 / Тяговый электродвигатель

На тепловозах ТЭЗ установлены тяговые электродвигатели ЭДТ-200А последовательного возбуждения. Двигатели ЭДТ-200А четырехполюсные,

с добавочными полюсами и так называемой «трамвайной» моторно-осевой подвеской. Схема расположения тяговых двигателей на трехосной тележке тепловоза показана на рис. 65.

Остов двигателя. Моторно-осевая часть остова (рис. 66) расточена совместно с литыми отъемными частями подшипников 10, называемыми также «шапками моторно-осевых подшипников». Эта расточка выполнена в остове строго параллельно оси расточки под щиты и полюсы, чем обеспечивается правильная работа зубчатой передачи. В этой расточке смонтированы вкладыши 6 моторно-осевых подшипников.

Электродвигатель с одной стороны подвешен к оси тепловоза через моторно-осевые подшипники, с другой стороны он опирается посредством приливов на остове (носиков) на специальную траверсу, смягчающую удары, передаваемые на двигатель от оси тележки. Для уменьшения износа носики имеют съемные накладки, изготовленные из глубоко цементированной стали с последующей закалкой до твердости НИС 56-60. Накладки прикреплены к остову заклепками. При движении тепловоза двигатель за счет податливости пружин траверсы может несколько перемещаться в вертикальном направлении, качаясь относительно оси колесной пары.

Зубчатая передача односторонняя и состоит из малой шестерни, насаженной в горячем состоянии на конец вала электродвигателя, и большого зубчатого колеса, насаженного на ступицу колесного центра. Зубчатая передача заключена в стальной сварной разъемный кожух, прикрепляемый тремя болтами к электродвигателю. В верхней части кожуха расположено отверстие с пробкой, через которое заливается смазка лишь в таком количестве, чтобы она покрывала нижние зубья большого зубчатого колеса.

Рис. 65. Схема расположения тяговых двигателей на тележке
Рис. 66. Электродвигатель тяговый ЭДТ-200Б: 1 - упорное кольцо подшипника; 2- крышка подшипника; 3, 4-подшипниковые щиты; 5 - лабиринтное кольцо; 6 - якорь; 7 - остов; 8- вкладыш; 9- шерстяная набивка; 10- шапка моторно-осевых подшипников; 11 - главный полюс; 12 - добавочный полюс

Поскольку частота вращения якорей тяговых электродвигателей в эксплуатации меняется в широких пределах, они выполнены с принудительной вентиляцией от отдельно стоящих вентиляторов, по одному на каждую тележку. Так же как и тяговый генератор, электродвигатель ЭДТ-200А рассчитан для работы при изменении температуры охлаждающего воздуха в пределах от -40 до +40 °С.

Для 'первых двух опытных тепловозов были изготовлены тяговые электродвигатели ЭДТ-200. Их якоря имели нажимные шайбы, которые закрывали задние лобовые части. При испытании этих двигателей оказалось, что нагрев обмотки якоря превышал предусмотренную норму и не обеспечивал работу в указанных выше пределах температур охлаждающего воздуха. Для снижения температуры нагрева обмотки якоря конструкция нажимной шайбы была изменена так, что задние лобовые части стали открытыми. Эта конструкция положила основу тяговым двигателям ЭДТ-200А, а затем ЭДТ-200Б.

Якорь. Сердечник якоря набран из штампованных листов электротехнической стали марки Э12 толщиной 0;5 мм, дважды лакированных с обеих сторон, собранных на валу и спрессованных под большим давлением. Вал выполнен из высококачественной стали. Листы удерживаются на валу нажимными шайбами. Задняя нажимная шайба упирается при этом в буртик вала, а передняя удерживается за счет сил сцепления с валом, создаваемых при горячей посадке. Непосредственно в упор к передней нажимной шайбе на вал насажен прессовой посадкой коллектор, что служит дополнительным креплением для сердечника. Листы сердечника, нажимные шайбы и коллектор собраны и удерживаются в определенном взаиморасположении при помощи призматических шпонок. Сердечник якоря имеет 50 пазов, в которые уложено такое же число катушек. Для предотвращения «веера» зубцов крайние листы сердечника штампуются из электротехнической стали толщиной 1 мм. Крайние листы имеют уширенные пазы для усиления изоляции катушек в месте их вывода из паза.

Электродвигатели ЭДТ-200А и ЭДТ-200Б выполнены с петлевой обмоткой якоря. В каждом пазу находится две стороны трехсекционных катушек. Каждая секция одновитковая. Виток состоит из трех параллельно включенных проводников с дельта-асбестовой изоляцией (рис. 67). Между витками проложены вертикальные прокладки 4 из гибкого миканита толщиной 0,2 мм. Изоляция 8 катушек от корпуса состоит из микаленты толщиной 0,1 мм, наложенной в пазовой части в три слоя вполнахлеста и в лобовой части - в один слой вполнахлеста. Схема петлевой обмотки якоря приведена на рис. 68. Шаг обмотки по коллектору 1-2, шаг по пазам 1 -13. Обмотка выполнена с уравнительными соединениями по одному на каждый паз (на три секции) из той же меди, что и проводники обмотки. Шаг уравнителей по коллектору 1-76, 4-79 и т. д.

Конструкция и изоляция обмотки показаны на рис. 69. Для размещения концов уравнительных соеди-

Рис. 67. Разрез паза обмотки якоря тягового

электродвигателя ЭДТ-200Б: 1 - клин; 2, 3 - ппокладки; 4 - прокладка между витками; 5 - проводник; 6 - прокладка между катушками; 7,8 - слои изоляции от корпуса

Рис. 68. Схема петлевой обмотки якоря: а - обмотка якоря, б - уравнительные соединения

нений в передней нажимной шайбе проточено кольцевое углубление. Задние лобовые части от корпуса изолированы двумя слоями прокладочного миканита толщиной 1 мм, скрепляемыми суровым полотном и стеклянной лентой. Изоляция между слоями обмотки состоит из двух слоев миканита толщиной 0,5 мм, а между обмоткой и уравнительными соединениями - из пяти слоев миканита, закрепленных также стеклянной лентой. Изоляция обмотки якоря относится к классу В.

Катушки удерживаются в пазах текстолитовыми клиньями. На дно паза, между катушками и под клин уложены прокладки из гибкого миканита толщиной 0,5 мм. Непосредственно под клин и на дно паза укладываются также прессшпановые прокладки, предохраняющие изоляцию от повреждения при укладке катушки и забивании клина.

Лобовые части обмотки удерживаются бандажами из стальной проволоки диаметром 2 мм, намотанной с предварительным натягом усилием 2350-2450 Н. Между обмоткой и бандажом уложена изоляция, состоящая из двух слоев гибкого миканита толщиной 0,5 мм и двух слоев электрокартона такой же толщины, закрепленных лентой. Непосредственно под бандаж со стороны коллектора уложен так называемый «чехол» из сурового полотна, край которого загибается поверх внешних крайних витков бандажа, создавая после пропитки и покрытия эмалью изоляционный покров, предотвращающий перекрытие по поверхности с пластин коллектора на бандаж при малом расстоянии между ними.

Уравнительные соединения расположены со стороны коллектора под лобовыми частями обмотки. Концы их впаяны в прорези коллекторных пластин под концами секций обмотки, для чего каждая третья пластина имеет более глубокую прорезь.

Коллектор. Коллектор собран из 150 пластин, изготовленных за одно целое с петушками их поофильной коллекторной меди. Между пластинами проложены прокладки из коллекторного

миканита толщиной 0,8 мм. После проточки коллектора миканит между пластинами выбирается на глубину до 1,5 мм. Пластины изолированы от корпуса манжетами толщиной 2 мм, изготовленными из формовочного миканита, и затянуты стальным нажимным конусом, удерживаемым 12 болтами. Коллектор подвергается динамической формовке. Якоря электродвигателей динамически балансируют.

Магнитная система. Электродвигатель имеет магнитную систему, состоящую из остова, являющегося магни-топроводом, и станины. В остове установлены четыре главных и добавочных полюса. Главные полюсы собраны из штампованных листов малоуглеродистой стали толщиной 2 мм, спрессованных под большим давлением и стянутых заклепками. При штамповке в каждом листе вырубается окно и, таким образом, в собранном полюсе образуется продольный канал, куда вставлен призматический стержень с тремя нарезанными отверстиями, слу-жащими для крепления болтами полюса к остову. По торцам к полюсу приварены два угольника, полки которых создают опору для катушек. Воздушный зазор под главным полюсом 4,5 мм. Добавочные полюсы отлиты из стали и крепятся к остову также тремя болтами. Между добавочным полюсом и остовом расположена латунная прокладка толщиной 0,5 мм. Воздушный зазор под добавочным полюсом 6,5 мм.

Катушки главных полюсов (рис. 70) намотаны из шинной меди размером 6,5X25 мм плашмя. Каждая катушка состоит из двух полукатушек, соединенных последовательно и изолированных прокладкой из прессованного асбеста и миканита. Между витками проложена изоляция 2 из асбестовой бумаги толщиной 0,4 мм в два слоя. К концам катушки припаяны твердым припоем хомутики 6 и 7 для впайки соединительных и выводных кабелей 8.

Изоляция катушки состоит из асбе-

стовой ленты, трех слоев микаленты 4 толщиной 0,17 мм и покровной хлопчатобумажной ленты. Катушка подвергается компаундировке в битуме, пропитывающем витковую изоляцию. При наложении изоляции каждый слой микаленты промазывают глифталевым лаком. После изготовления катушки в хомутики впаивают соединительные кабели.

Катушки добавочных полюсов (рис. 71) намотаны из шинной меди размером 5,5X25 мм на ребро. Выводы катушек выполнены из отогнутых концов той же меди. Изоляция между витками состоит из асбестовой бумаги. Изоляция катушки выполнена из трех слоев микаленты толщиной 0,17 мм вполнахлеста и одного слоя хлопчатобумажной ленты. Катушки добавочных полюсов подвергаются компаундировке дважды: до и после наложения корпусной изоляции. Катушки главных полюсов надевают непосредственно на сердечник полюса и зажимают между обработанными с большой точностью плоскостями остова и полюсными башмаками.

Как отмечалось выше, в электродвигателе ЭДТ-200А по сравнению с двигателем ЭДТ-200 была изменена конструкция нажимной шайбы, что позволило открыть задние лобовые части и в результате снизить нагрев обмотки якоря на 15 °С. Однако открытие задних лобовых частей выявило недостаток в конструкции подшипникового щита. Головки обмотки якоря начали работать как вентилятор, создавая давление (разрежение) в остове двигателя до 300-350 Па. Это приводило к затягиванию через лабиринтные уплотнения подшипника редукторной смазки.

Для устранения этого недостатка был применен подшипниковый щит новой конструкции (рис. 72), в котором предусмотрены специальные каналы, соединяющие внутреннюю лабиринтную полость подшипника с атмосферой.

До 1958 г. в эксплуатации имели место частые случаи излома выводов катушек добавочных полюсов. Причиной излома было ослабление катушек по посадке. Для устранения этого дефекта в январе 1958 г. были введены

Рис. 71. Катушка добавочного полюса тягового

электродвигателя: 1 - медный проводник; 2 - межвитковая изоляция; 3,4,5 - изоляция от корпуса; 6 - выводы

Рис. 72. Подшипниковый щит новой конструкции: А - каналы для соединения с атмосферой

пружинные рамки, устанавливаемые под катушки главных полюсов. Это в свою очередь привело к необходимости изменения высоты и размера полосовой меди катушек - в результате несколько изменилось сопротивление обмоток возбуждения. Изменение сопротивления катушек главных полюсов повлекло за собой изменение сопротивления резисторов ослабления возбуждения для сохранения заданных скоростных характеристик тягового двигателя. После введения перечисленных изменений марка двигателя стала ЭД-200Б. В 1959 г. в этом двигателе была усовершенствована конструкция коллектора. Новый коллектор (рис. 73) отличается от старого конструкцией пластины и коллекторных болтов. Пластина 4 имеет более симметричное расположение выточки ласточкина хвоста относительно вылетов.

Для облегчения коллектора и снижения нагрузок на детали коллектора

Рис. 73. Коллектор электоодвигателя ЭДТ-200Б

(усовершенствованный): 1 - конус нажимной; 2, 5 - изоляция коллектора; 3 - стяжной болт; 4 - пластина; 6 - корпус; 7 -

груз балансировочный; 8- шнур от центробежных сил в пластинах имеются отверстия диаметром 32 мм. Коллекторные болты 2 удлинены, а головки их имеют наружный шестигранник и круглую опорную поверхность в виде шайбы. Болты изготовлены методом горячей штамповки из стали 20Х. Место соединения нажимного конуса 1 с коробкой уплотняется пропитанным асбестовым шнуром 8. Болты от самоотвинчивания предохраняют при помощи медных шайб. Для механического крепления балансировочных грузов 7 предусмотрены специальные канавки в виде ласточкиных хвостов. В коллекторе старой конструкции балансировочные грузы крепились приваркой.

В 1959 г. на двигателях ЭД-200Б внедрен новый, более жесткий остов, в котором усилена связь между осевой частью и магнитопроводом и уменьшен диаметр расточки под щит со стороны шестерен с 620 до 550 мм. Вместе с введением нового остова введено встречное расположение щеткодержателей для более удобного к ним доступа и более равномерного износа коллектора.

На двигателе ЭД-200Б, кроме того, применены новые щеткодержатели с пружинами, поддерживающими постоянное нажатие на щетку независимо от степени ее износа. Крепление пружины позволяет регулировать нажатие на щетку без снятия щеткодержателя. Новый щеткодержатель имеет уменьшенную консоль (со 129 до 75 мм)

и эластичный элемент в виде рессоры. К этому элементу крепится валик из изоляционного материала, через который передается нажатие на щетку. Валик передает на щетку нажатие в распор, в результате чего каждая полущетка прижимается к своей стенке щеткодержателя, что делает более спокойной работу щеток вообще, а при реверсе двигателя в особенности.

В остове электродвигателя со стороны коллектора имеются четыре люка: два сверху, один сбоку и один снизу. Один из верхних люков предназначен для присоединения рукава, подводящего охлаждающий воздух. Остальные три люка служат для доступа к коллектору и щеткам при осмотре и ремонте двигателя.

Со стороны передачи в остове имеются три защищенных сетками отверстия для выхода охлаждающего воздуха: сверху, снизу и сбоку. Верхнее отверстие, кроме того, защищено козырьком от попадания мелких посторонних предметов, а нижнее снабжено таким же козырьком для направления струи выходящего воздуха в стороны. Охлаждающий воздух, нагнетаемый в двигатель, разделяется на две струи, одна из которых проходит внутри корпуса коллектора и затем через осевые вентиляционные каналы сердечника якоря, а другая - между полюсами. Общее количество охлаждающего воздуха, прогоняемое через электродвигатель ЭДТ-200А, должно быть не менее 55 м3/мин. При этом статический напор в коллекторной камере равен около 480 Па. При меньшем расходе воздуха охлаждение двигателя не будет обеспечено.

Подшипники. Якорь электродвигателя вращается на двух роликоподшипниках, вмонтированных в передний и задний подшипниковые щиты. Передний подшипник (со стороны коллектора) 6241жк (или 6241 к1) имеет на наружном кольце бортики с двух сторон, а на внутреннем кольце - бортик с одной стороны и прижимное кольцо. Таким образом, он создает осевую фиксацию положения якоря и воспринимает осевые нагрузки, возникающие при работе. Задний подшипник 32426жк (или 32426к1) имеет бортики только на наружном кольце, так что допускает осевое перемещение внутреннего кольца относительно наружного. Так как оба подшипника являются разборными, при сборке и разборке нужно следить за маркировкой деталей, не допуская применения колец от одного подшипника на других подшипниках. При монтаже в подшипники закладывают смазку УТВ (№ 1-13) в количестве 1200 г в задний подшипник и 800 г в передний.

Вкладыши моторно-осевых подшипников отлиты из бронзы Бр-ОЦС-4-4-17. Вкладыш 8 (см. рис. 66) имеет окно, через которое к валу прижимается шерстяная набивка 9. Нижний конец набивки находится в масляной ванне шапки 10- моторно-осевого подшипника, из которой масло засасывается шерстяными волокнами и подводится к оси. Для заливки масла и проверки его уровня в нижней части «шапки» имеется отверстие, закрытое откидной крышкой.

Конец вала электродвигателя конический, с конусностью 1110. Сцепление шестерни с валом осуществляется за счет натяга при посадке (0,15 мм). Посадка шестерни производится в горячем состоянии. Во избежание сползания шестерня дополнительно закреплена с торца гайкой.

Тяговый генератор | Тепловоз ТЭ3 | Двухмашинный и тахометрический агрегаты