Тяговый электродвигатель
Каждая колесная пара тепловоза приводится во вращение тяговыми электродвигателями типа ЭД-118Б через одноступенчатый прямозубый редуктор.
Техническая характеристика тягового электродвигателя ЭД-118Б
- Мощность, кВт……………… 305
- Напряжение, В……………… 46311
- Ток, А………………… 72012
- Частота вращения, об/мин…………… 58510
- К. п. д., %……………….. 91,6
- Расход охлаждающего воздуха, м/с……….. 1,33-1,25
- Статическое давление охлаждающего воздуха, Па…… 1570
- Момент на валу, Н — м……………. 4983
- Максимальное значение кратковременного тока, А…… 1100
Тяговый электродвигатель представляет собой электрическую машину постоянного тока последовательного возбуждения с добавочными полюсами. На рис. 96 дана схема соединений обмоток тягового электродвигателя. Стрелками показано направление тока, при котором полюсы имеют обозначенную на схеме полярность, а якорь — обозначенное направление вращения. Тяговый электродвигатель рассчитан на реверсивную работу.
Магнитный поток главных полюсов, взаимодействуя с током якорной обмотки, создает на валу якоря тягового электродвигателя вращающий момент, передаваемый через редуктор колесной паре. Добавочные полюсы служат для создания коммутирующего магнитного потока, способствующего обеспечению коммутации якорной обмотки без подгара коллекторных пластин и щеток. Для обеспечения широкого диапазона изменения частоты вращения вала якоря тягового электродвигателя в схеме тепловоза предусмотрены две ступени ослабления магнитного потока главных полюсов и гиперболическая форма внешней характеристики тягового генератора.
В отличие от обычных электрических машин постоянного тока тяговый электродвигатель имеет конструктивные особенности, связанные со специфическими условиями работы и монтажом его на тепловозе (габаритные размеры и форма из-за необходимости вписывания в пространство, ограниченное шириной колеи и диаметром колеса тепловоза и типом подвески электродвигателя; вибрация и удары на стыках рельсов, воздействие снега, дождя, пыли; температурный интервал окружающей срды от -50 до +40 °С). Вентиляция независимая, осевая, принудительная от вентилятора, приводимого валом дизеля через редуктор, вход охлаждающего воздуха в электродвигатель со стороны коллектора.
Тяговый электродвигатель (рис. 97) состоит из следующих основных сборочных единиц: магнитной системы, якоря, подшипниковых узлов, мотор-но-осевых подшипников, щеткодержателей.
Магнитная система — элемент магнитопровода и конструктивный каркас тягового электродвигателя — состоит из остова 10, моноблоков главных и добавочных полюсов, межкатушечных соединений, выводных проводов и кронштейнов 6 для крепления щеткодержателей 5.
Остов восьмигранной формы отлит из стали с небольшим содержанием углерода. В остов выполнены расточки поверхностей под установку подшипниковых щитов и моторно-осевых подшипников. Остов имеет выступы для размещения пружинной подвески на тележке тепловоза, вентиляционные люки для входа и выхода охлаждающего воздуха и доступа к внутренним поверхностям электродвигателя при осмотрах и ремонтах.
Главные и добавочные полюсы состоят из сердечников 12, 13 и катушек 9, 15, соединенных в единый моноблок с помощью эпоксидного компаунда, что исключает возможность перемещения катушки относительно полюса при вибрации и предотвращает перетирание изоляции.
Рис. 96. Схема соединения обмоток тягового электродвигателя ЭД-118А (вид со стороны коллектора): 1-полюс главный (катушка открытая); 2-полюс добавочный, 3-полюс главный (катушка перекрещенная), Я,ЯЯ-начало и конец обмотки якоря, К,КК-начало и конец обмотки возбуждения
Таблица 5
Сердечники главных полюсов набраны из стальных листов, стянутых заклепками и стальным стержнем с отверстиями с резьбой для болтового крепления.
Сердечники добавочных полюсов выполнены из стального проката с отверстиями для болтового крепления и уголками из немагнитного материала, соединенными с сердечником с помощью заклепок. Уголки служат опорой для катушки. Между сердечником добавочного полюса 12 и остовом 10 установлена прокладка из немагнитного материала, которая является неотъемлемой частью магнитной цепи электродвигателя.
Катушки главных и добавочных полюсов изготовлены из медной шины. Намотка катушек главных полюсов производится плашмя, добавочных — на ребро. Параметры катушек даны в табл. 5. Изоляция катушек главных и добавочных полюсов — из стеклосодержащих материалов и эпоксидного компаунда класса Р, допускающая перегрев до 155 °С.
Соединения между главными полюсами набраны из гибких шин и имеют двусторонний обхват выводов, между добавочными полюсами — специальным проводом. Соединительные шины и провода для уменьшения нагрузки на выводы катушек прикреплены к остову через резиновые амортизаторы.
Якорь электродвигателя состоит из вала 20, передней 11 н задней 17 нажимных шайб, пакета листов якоря, коллектора 2, уравнительных соединений и катушек якорных 16. Вал предназначен для передачи вращающего момента и монтажа элементов якоря, изготовлен из легированной стали с большими радиусами переходов от одного диаметра к другому для снятия концентрации напряжения и конусным концом вала под посадку шестерни тягового редуктора. На конусном конце вала предусмотрены отверстия для обеспечения маслосъема шестерни. Нажимные шайбы изготовлены из стальных отливок и, кроме того, выполняют роль обмотко-держателей. Пакет листов якоря выполнен из электротехнической стали. Листы имеют пазы для размещения якорных катушек и вентиляционные отверстия. После штамповки листы дважды покрывают изоляционным лаком с обеих сторон.
Коллектор 2 арочного типа состоит из конуса, втулки, манжет, цилиндра, комплекта коллекторных пластин и миканитовых прокладок, болтов, соединяющих конус и втулку. Конус и болты изготовлены из легированной стали. Втулка из стального литья. Манжеты изготовлены из миканита, цилиндр — из фторопластовой пленки. Коллекторные пластины изготовлены из профильной меди с присадкой кадмия либо серебра, что обеспечивает повышенную стойкость к истиранию. Пластины изолированы друг от друга миканитовыми прокладками, а от корпуса — миканитовыми манжетами и фторопластовым цилиндром. Для обеспечения нормальной работы щеток и исключения перекрытия по поверхности в готовом якоре миканитовые прокладки фрезеруют на глубину до 1,5 мм.
Рис. 97. Электродвигатель постоянного тока тяговый типа ЭД-118Б: 1-трубка подачи смазки, 2-коллектор, 3-подшипник роликовый; 4-щит подшипниковый, 5-щеткодержатель; 6-кронштейн; 7-щетка; 8 — палец щеткодержателя; 9-катушка добавочного полюса; 10-остов; 11-шайба нажимная передняя, 12-сердечник добавочного полюча; 13-сердечник главного полюса; 14-якорь иеобмотаиный; 15-катушка главного полюса, 16-катушка якорная; 17-шайба нажимная задняя, 18-дренажное отверстие; 19-лабиринтное кольцо, 20-вал якоря, 21-подшипник; 22-щнт подшипниковый
Уравнительные соединения представляют собой катушки из неизолированной медной проволоки и предназначены для исключения или уменьшения влияния уравнительных токов в якорной обмотке, изолируются стеклосодер-жащей лентой на основе эпоксидного компаунда. Якорные катушки 16 изготовлены из изолированного провода. Параметры якорных катушек и уравнительных соединений даны в табл. 5. Изоляция якоря выполнена на основе стеклосодержащих материалов и эпоксидных смол.
Обмотки якоря соединены с коллектором пайкой серебросодержащим припоем или сваркой неплавящимся электродом в среде инертного газа. Пропитка якоря вакуум-нагнетательная в лаке на эпоксидной основе. От центробежных усилий обмотка якоря удерживается с помощью клиньев в пазовой части и стеклобандажной лентой в лобовых частях.
Якорь проходит динамическую балансировку с устранением дисбаланса специальными грузами, располагаемыми в кольцевых пазах с обеих сторон якоря. Якорь окрашен электроизоляционной эмалью горячей сушки. Класс нагревостойкости обмотки якоря И и допускает перегрев до 140 °С, как вращающаяся обмотка по ГОСТ 2582-81.
Подшипниковые узлы состоят из массивных стальных литых щитов 4, 22 роликовых подшипников 3, 21, наружных и внутренних крышек с лабиринтными аэродинамическими уплотнениями. Для подшипников применяется консистентная смазка типа ЖРО, обеспечивающая работоспособность узла во всех климатических зонах. Подшипниковые узлы снабжены трубками 1 для добавления смазки в эксплуатации и камерами сброса отработанной смазки.
Моторно-осевые подшипники обеспечивают вращение оси колесной пары и являются элементом подвески тягового электродвигателя. Конструкция моторно-осевых подшипников рассмотрена при описании тележки тепловоза.
Корпус щеткодержателя 5 литой, латунный. Нажатие на щетки 7 осуществляется пружинами. Имеется устройство для регулировки нажатия, приспособление для фиксации пружины в поднятом положении. От корпуса щеткодержатель изолирован пальцами с фторопластовыми цилиндрами. Электрографитированные щетки разрезные типа ЭГ-61 2Х (12,5X40X60) мм с резиновым амортизатором, обеспечивающим демпфирование вибрации, уменьшение износа и снижение влияния отклонений от требуемой геометрии поверхности коллектора. Число щеткодержателей — 4, число щеток в щеткодержателях — 3. Тяговый электродвигатель ЭД-118А отличается от ЭД-118Б системой смазки моторно-осевых подшипников.
Тяговый генератор тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Тепловоз 2ТЭ10М и 3ТЭ10М | Двухмашинный агрегат А-706Б тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М