Общие сведения об электрической передачи

Каждый тепловоз, кроме дизеля, экипажа, вспомогательного и тормоз­ного оборудования, имеет передачу, т. е. комплекс устройств, при помощи которых энергия, снимаемая с коленчатого вала дизеля, передается на колесные пары для создания силы тяги, Передача должна обеспечить: наибольшую силу тяги при трогании тепловоза с места (т. е. в тот момент, когда дизель развивает небольшую мощность); сохранение постоянной мощности дизеля независимо от условий движения тепловоза (при определен­ной частоте вращения коленчатого вала дизеля); автоматическое измене­ние силы тяги в зависимости от скоро­сти движения тепловоза; отсутствие постоянной связи коленчатого вала дизеля с колесными парами, дающее возможность пуска дизеля и работы его без нагрузки; изменение направ­ления движения тепловоза без ревер­сирования дизеля. Кроме того, переда­ча должна иметь высокий коэффици­ент полезного действия (к. п. д.) на всех режимах работы тепловоза и быть надежной в эксплуатации.

На тепловозах ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ и ЧМЭЗЭ применена электрическая пе­редача постоянного тока, которая, по­мимо выполнения указанных требова­ний, обеспечивает также электриче­ский пуск дизеля, дистанционное управление агрегатами, 'защиту обо­рудования от аварийных режимов, ра­боту по системе многих единиц. При такой передаче вырабатываемая пер­вичным двигателем — дизелем — механическая энергия преобразуется ге­нератором в электрическую. Ток от генератора поступает в тяговые элек­тродвигатели, преобразующие элект­рическую энергию в механическую. Вращающий момент от якорей тяго­вых электродвигателей через тяговые редукторы передается на колесные пары.

Все электрические машины, аппа­раты и приборы тепловоза ЧМЭЗ по­казаны на принципиальной схеме электрооборудования (рис. 100, см. вкладку). Для удобства пользования схема дана в заводском исполнении, т. е. в таком виде, в каком она изобра­жена на внутренней стороне двери ап­паратной камеры и в прилагаемых к тепловозу заводских инструкциях.

Принципиальная схема электри­ческой передачи тепловоза ЧМЭЗ по­казана на рис. 101. Тяговый генератор Г питает током шесть тяговых элект­родвигателей 1-6 с последовательным возбуждением, постоянно соеди­ненных в три параллельные ветви. Каждая ветвь состоит из двух после­довательно соединенных тяговых электродвигателей. Подключение тя­говых электродвигателей к тяговому генератору производится поездными контакторами КП1-КПЗ. Для изме­нения направления движения тепло­воза обмотки возбуждения тяговых электродвигателей 1—2, 3—4 и 5—6 соединены с соответствующими якор­ными обмотками через контакты ре­версора Р.

Электрическая схема предусмат­ривает двухступенчатое ослабление возбуждения тяговых электродвига­телей, для чего параллельно их обмот­кам возбуждения через контакты кон­такторов ослабления возбуждения КШ1—КШ6 подключаются шунтиру­ющие резисторы PJII1—RIII6. На пер­вой ступени ослабления возбуждения включены контакторы КШ1, КШЗ и КШ5, вследствие чего 35 % тока на­грузки протекает по обмоткам воз­буждения, а 65 % — по шунтирую­щим резисторам. На второй ступени ослабления возбуждения дополни­тельно включаются контакторы КШ2, КШ4 и КШ6. В этом случае по обмот­кам возбуждения тяговых электро­двигателей протекает 20 % тока на­грузки, а 80 % идет по шунтирующим резисторам. Таким образом, коэффи­циенты ослабления возбуждения пер­вой и второй ступеней (т. е. процент­ное отношение тока возбуждения к то­ку нагрузки) равны соответственно 35 и 20 %.

Тяговый генератор получает неза­висимое возбуждение от возбудителя В после включения контактора КВ. В свою очередь возбудитель имеет неза­висимое возбуждение и самовозбужде­ние. Независимая обмотка IF возбуди­теля питается от вспомогательного ге­нератора ВГ, а обмотка параллельного возбуждения D — от самого возбудите­ля. Дифференциальная (противокомпаундная) обмотка 2F возбудителя, под­ключенная параллельно обмотке доба­вочных полюсов Q тягового генератора, позволяет осуществлять автоматиче­ское регулирование мощности тягово­го генератора при различных скоро­стях движения тепловоза.

При пуске дизеля тяговый генера­тор работает в режиме стартерного электродвигателя с последователь­ным возбуждением, получая питание от аккумуляторной батареи БА. Под­ключение тягового генератора к бата­рее производится пусковыми контак­торами КД1 и КД2. Батарея является также источником питания всех по­требителей при неработающем дизе­ле. Во время работы дизеля цепи уп­равления и освещения питаются от вспомогательного генератора. Диод Д4 предотвращает разрядку батареи на вспомогательный генератор. На тепловозах ЧМЭЗ первого выпуска эту задачу выполняло реле обратного тока вместе с контактором зарядки ба­тареи.

Основная электрическая аппара­тура тепловоза ЧМЭЗ (реверсор, кон­такторы, реле, регулятор напряжения и т. д.) установлена в аппаратной ка­мере (рис. 102, а), на каркасе которой смонтирован главный распредели­тельный щит (рис. 102, б). Кроме того, часть аппаратов находится в кабине машиниста на главном (рис. 103, а) и вспомогательном (рис. 103, б) пультах управления.

Ряд аппаратов (блок-магнит, кон­цевой выключатель, реле давления масла и воздуха, термореле и др.) раз­мещен в машинном помещении тепло­воза.

Электрические машины

К электрическим машинам тепло­возов относятся тяговый генератор Г (см. рис. 100), вспомогательный гене­ратор ВГ, возбудитель В и тяговые электродвигатели /—6. Основные технические данные электрических машин приведены в приложении 1.

Тяговый генератор. Установлен­ный на тепловозах генератор, являю­щийся десятиполюсной машиной по­стоянного тока с независимым воз­буждением и самовентиляцией, состоит из станины, главных и добавочных полюсов, подшипникового и заднего щитов, якоря и щеткодержателей со щетками.

Станина 9 (рис. 104, а и б) пред­ставляет собой цилиндр диаметром 1470 мм с толщиной стенок 51 мм. Она является частью магнитопровода ма­шины и поэтому изготовлена из стали с хорошей магнитной проводимостью. Для монтажа генератора на раме ди­зеля с обеих сторон станины приваре­ны лапы 28 и втулки 27 с резьбой под болты. Отверстия в лапах использу­ются при транспортировке генератора на ремонтах. К станине приварены также восемь кронштейнов 25 для крепления заднего щита 2.

На станине укреплены десять главных 7 и десять добавочных 24 по­люсов. Каждый полюс закреплен дву­мя болтами 33 (М24) (рис. 104, в), под головки которых поставлены пружин­ные разрезные шайбы. Для уменьше­ния вихревых токов сердечник 35 главного полюса набран из 246 листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком. По концам пакета поставлены стальные пластины 36 толщиной 16 мм. Листы сердечника вместе с пластина­ми спрессованы и стянуты четырьмя заклепками 37 диаметром 16 мм. Кон­цы заклепок приваривают к пласти­нам 36, для чего отверстия под заклеп­ки с наружной стороны пластин раззенковывают. В центральное отвер­стие сердечника запрессован стальной цилиндрический стержень 34 диамет­ром 50 мм с двумя резьбовыми отвер­стиями под крепежные болты. Часть сердечника со стороны, обращенной к якорю, уширена, образуя полюсный наконечник, который обеспечивает лучшее распределение магнитного по­тока по поверхности якоря, а также служит упором для катушек.

Каждый из главных полюсов имеет две катушки. Катушка 32 пусковой обмотки, предназначенной для созда­ния основного магнитного потока при пуске дизеля, выполнена из четырех витков полосовой меди, изолирован­ных друг от друга. Катушка 31 незави­симой обмотки, создающей магнитный поток при работе генератора под на­грузкой, имеет 63,5 витка медного изо­лированного провода прямоугольного сечения. Катушки пусковой обмотки соединены перемычками из полосовой меди, а катушки независимой обмотки — перемычками из многожильного мед­ного провода. В каждой из обмоток соединение катушек выполнено так, что полярность полюсов чередуется (за северным полюсом следует южный и т. д.).

Добавочный полюс (рис. 104, г) также представляет собой электро­магнит, состоящий из сердечника и ка­тушки. Сердечник 39 добавочного по­люса выстроган из стального листа и заужен со стороны, обращенной к яко­рю. Он имеет два резьбовых отверстия д под крепежные болты и четыре про­дольных паза г (по два с каждой сторо­ны) для крепления катушки. Катушка 38 добавочного полюса имеет 9,5 вит­ков полосовой меди, намотанных в два слоя. По торцам катушки припаяны ее выводы 40. При сборке добавочного полюса крепление катушки обеспечи­вается заливкой изоляционной массы между катушкой и сердечником. Маг­нитный поток, создаваемый добавоч­ными полюсами, уменьшает искрение под щетками во время работы генера­тора, т. е. улучшает коммутацию ма­шины.

Между полюсами размещен якорь генератора, служащий для укладки проводников, в которых наводится электродвижущая сила (э. д. с). Якорь состоит из сварного корпуса с корот­ким валом, сердечника, обмотки и коллектора. Вал 16 (см. рис. 104, а) запрессован в ступицу 21, соединен­ную восемью ребрами со стальным ба­рабаном 8. На барабане размещен сер­дечник 23, набранный из 465 листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и восьми стальных листов тол­щиной 2 мм, расположенных по краям. Листы изолированы друг от друга ла­ком. В каждом листе сделаны 135 па­зов для укладки обмотки якоря и 72 вентиляционных отверстия диамет­ром 35 мм, расположенные по двум окружностям. При сборке листы сер­дечника напрессовывают на барабан 8 со шпонкой до упора в задний обмоткодержатель 5 — стальное кольцо, со­единенное 32 приварными ребрами с барабаном. В собранном виде сердеч­ник удерживается отлитой из стали передней нажимной шайбой 22, кото­рая напрессована на барабан и допол­нительно застопорена кольцом.

В пазах сердечника уложена петле­вая обмотка якоря 1, состоящая из 135 катушек. Каждая катушка (рис. 105, а и б) состоит из трех одновитковых секций. Следовательно, обмотка якоря имеет 405 витков, причем каж­дый виток выполнен в виде двух мед­ных изолированных стержней 2 пря­моугольного сечения, расположенных друг над другом. Катушка дополнительно изолируется стеклолентой 3. В каждый паз сначала укладывают ак­тивную сторону В одной катушки, а поверх нее — активную сторону А другой. Таким образом, все катушки размещены в 135 пазах. На дно паза и между катушками ставят изоляцион­ные прокладки 4 и 7. Стороны обеих катушек отделены от сердечника 6 па­зовой изоляцией J.

Шаг обмотки якоря по пазам (1 - 14) получают делением числа пазов на число главных полюсов. В тот момент, когда сторона А катушки, уложенная в первом пазу, будет- находиться под серединой северного полюса, сторона Б катушки, уложенная в 14-й паз, ока­жется под серединой южного полюса, т. е. наводимые в каждой активной стороне секции э.д.с. Е будут складываться. Шаг обмотки по коллектору 1 — 2 (начало и конец каждой одновитковой секции присоединены к двум со­седним коллекторным пластинам). Катушки укреплены в пазах сердеч­ника якоря текстолитовыми клиньями 1. Передние и задние лобовые части катушек удерживаются бандажами, намотанными из стальной проволоки. Под передними лобовыми частями в выемке нажимной шайбы 22 (см. рис. 104, а) размещены уравнительные соединения 10 (270 медных перемычек с шагом по коллектору 2 — 83, 3 — 84, 5 — 86, 6 — 87 и т. д.).

К ступице корпуса при помощи двух дисков приварена втулка 11, на которую напрессован коллектор 19, имеющий 405 медных пластин, соеди­ненных перемычками с концами сек­ций обмотки якоря. Пластины 2 (рис. 106) изолированы друг от друга миканитовыми прокладками и укреп­лены в кольцевом пазу, образованном корпусом коллектора 7 и нажимной шайбой 5. Корпус и шайба спрессова­ны и стянуты 14 болтами 4 (М20). Для изоляции медных пластин от корпуса коллектора и нажимной шайбы слу­жат две миканитовые манжеты 1 и 3 и миканитовый цилиндр 6. Выступаю­щий конец передней манжеты закреп­лен веревочным бандажом и покрыт изоляционной эмалью. Коллектор ге­нератора предназначен для выпрям­ления переменного тока, идущего во внешнюю цепь, т. е. к тяговым элект­родвигателям.

С противоположной стороны к торцу барабана 8 (см. рис. 104, а) при­варен стальной диск 4, к которому прикреплено 16 болтами М20 сталь­ное сварное вентиляторное колесо 6, имеющее 35 лопаток. Во избежание самоотворачивания болтов под их го­ловки поставлены лепестковые шай­бы. Дополнительная фиксация венти­ляторного колеса осуществляется двумя штифтами диаметром 20 мм. В расточку диска 4 вставлен и приварен стальной цилиндрический фланец 3, соединенный двенадцатью болтами МЗО с фланцем коленчатого вала ди­зеля. Таким образом, седьмой корен­ной подшипник коленчатого вала яв­ляется одновременно и опорой якоря. Другой опорой якоря является роли­ковый подшипник 17, установленный в подшипниковом щите 13 — сталь­ном фланце, к выступам которого при­варены десять наклонных ребер 20, соединяющих его со станиной.

В расточку щита вварено стальное кольцо с коническим отверстием под корпус подшипника 6 (рис. 107, а), ко­торый после запрессовки в щит допол­нительно закрепляют восемью болта­ми М16. Со стороны коллектора роли­ковый подшипник 2 имеет уплотне­ние, образованное задней крышкой 3 и напрессованным на вал 4 лабиринт­ным кольцом 5. С противоположной стороны подшипник закрыт передней крышкой 11 и маслоотражательным диском 8, прикрепленным шестью болтами М8 к напрессованному на вал кольцу 9. Крышки 3 н 11 отлиты из чугуна и стянуты восемью болтами 1 (M12), проходящими через отверстия в корпусе подшипника.

При сборке во внутреннюю по­лость подшипника закладывают 800 — 850 г смазки ЖРО, а при текущих ре­монтах ТР-1 и ТР-2 добавляют ее че­рез трубочку, ввернутую в корпус под­шипника и соединенную вертикаль­ным и горизонтальным каналами с его внутренней полостью. Просочившая­ся наружу смазка собирается в карма­не чугунного маслоотстойника 10, ук­репленного на корпусе 6 подшипника двумя шпильками 7(М16). Для удобст­ва очистки карман выполнен съемным и прикреплен к маслоотстойнику дву­мя винтами М5.

На конусную часть вала 16 (см. рис. 104, а) напрессован шкив 14, име­ющий 13 ручьев под клиновые ремни

(восемь ремней для привода двухма­шинного агрегата и пять для привода вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки). Шкив дополнительно закреплен шай­бой 15 и двумя болтами М20, вверну­тыми в торец вала. Для снятия шкива с помощью гидравлического пресса на торце вала сделано осевое отверстие в диаметром 8 мм с резьбой М20 под штуцер пресса, соединенное радиаль­ным отверстием б диаметром 4 мм с кольцевой канавкой а шириной 3 мм, проточенной на наружной поверхно­сти конусной части вала.

К подшипниковому щиту 13 с внутренней стороны прикреплена де­сятью болтами М16 стальная траверса 18, на которой установлены десять комплектов щеткодержателей 12. От­верстия под болты имеют овальную форму, что позволяет на капитальных ремонтах КР-1 и КР-2 при необходи­мости поворачивать траверсу с щетко­держателями относительно подшип­никового щита, добиваясь безыскро­вой работы щеток.

Комплект щеткодержателей, вхо­дящий в узел токосъема (рис. 107, б), состоит из пяти латунных щеткодер­жателей 12, укрепленных при помощи зажимов 14 на общей латунной трубке 15. В каждом щеткодержателе имеет­ся по одной разрезной щетке 13, при­нимаемой к коллектору пластинчатой пружиной 25. Шунты 24 щеток при­креплены болтами к зажимам. В труб­ку запрессован стальной палец 17, на свободный конец которого напрессо­вывается пластмасса. При сборке пла­стмассовый изолятор 19 вставляют в приварное гнездо 22 траверсы 23 и укрепляют в нем накладкой 21 и двумя болтами 20. К трубке припаяна медная контактная пластина 16, соединенная с одной из двух собирательных шин 18. Каждая шина представляет собой медное кольцо квадратного сечения, объединяющее пять комплектов ще­ток одинаковой полярности (передняя шина плюсовая, а задняя минусовая). К шинам припаяны медные пластины с отверстиями для болтов крепления кабелей силовой цепи.

Со стороны дизеля генератор за­крыт задним щитом 2 (см. рис. 104, а и б), который прикреплен 16 болтами М20 к кронштейнам 25. Задний щит представляет собой стальной цилинд­рический диск с приваренными к нему восемью ребрами жесткости 30. К вы­ступающим концам ребер приварены пластины 29 с отверстиями под кре­пежные болты. В щите расточено цен­тральное отверстие под выступающий конец фланца 3 корпуса якоря. Для предотвращения попадания грязи внутрь генератора к заднему щиту с тыльной стороны прикреплено во­семью болтами М10 уплотнительное текстолитовое кольцо 26, уменьшаю­щее воздушный зазор между задним щитом и вращающим якорем до 1 мм.

Пространство между ребрами 20, позволяющее осматривать коллектор и щетки, закрыто тремя съемными крышками. Охлаждающий воздух за­сасывается вентиляторным колесом 6 со стороны коллектора через окна между выступами подшипникового щита и выбрасывается в пространство между кронштейнами 25. Внутри ге­нератора воздух расходится двумя па­раллельными потоками, один из кото­рых омывает наружную поверхность якоря и полюсов, а другой проходит внутри корпусов коллектора и якоря и по вентиляционным каналам сердеч­ника якоря. Над вращающимся венти­ляторным колесом установлена за­щитная сетка из проволоки, приварен­ная к кронштейнам 25.

Работа генератора. При пуске ди­зеля генератор работает как стартер-ный электродвигатель с последова­тельным возбуждением. От "плюса" аккумуляторной батареи БА ток через зажим А1 по­ступает на общую шину плюсовых ще­ток, от которых проходит по десяти параллельным ветвям обмотки якоря к минусовым щеткам. От общей шины минусовых щеток ток через перемыч­ку попадает на зажим A2Q1 и далее двумя параллельными ветвями (каж­дая ветвь состоит из пяти последова­тельно соединенных катушек одина­ковой полярности) проходит по обмот­ке добавочных полюсов. Конец этой обмотки (зажим Q2) соединен пере­мычкой с началом пусковой обмотки (зажим S1). Пройдя по десяти последо­вательно соединенным катушкам пу­сковой обмотки, ток через зажим 52 уходит на "минус" батареи.

Во время пуска якорная обмотка представляет собой 8)0 проводников с током, находящихся в магнитном по­ле, создаваемом пусковой обмоткой. На каждый такой проводник действу­ет электромагнитная (выталкиваю­щая) сила. В результате совместного действия этих сил якорь генератора приходит во вращение, раскручивая жестко соединенный с ним коленча­тый вал дизеля.

При работе генератора под нагруз­кой ток от "плюса" возбудителя через зажим F2 поступает в независимую обмотку, проходит по десяти последо­вательно соединенным катушкам йот зажима F1 возвращается на "минус" возбудителя. Так как в магнитном по­ле, создаваемом независимой обмот­кой, вращается якорь генератора, то в проводниках его обмотки наводится (индуцируется) э.д.с, обеспечиваю­щая протекание тока по замкнутой си­ловой цепи. От "плюса" генератора через зажим А1 ток поступает к тяго­вым электродвигателям, от которых возвращается на зажим Q2 генерато­ра, проходит по обмотке добавочных полюсов к зажиму A2Q1, попадает че­рез перемычку на общую шину мину­совых щеток, протекает по обмотке якоря и от общей шины плюсовых ще­ток вновь уходит во внешнюю цепь. Полярность главных полюсов во вре­мя пуска и при работе генератора под нагрузкой не меняется. Направление тока в обмотке добавочных полюсов при работе генератора под нагрузкой меняется на противоположное, что приводит к изменению полярности до­бавочных полюсов.

Двухмашинный агрегат (рис. 109). Этот агрегат представляет собой ме­ханическое объединение двух элект­рических машин (вспомогательного генератора ВГи возбудителя В). Вспо­могательный генератор питает цепи управления, освещения, независимую обмотку возбуждения возбудителя и заряжает аккумуляторную батарею. Возбудитель предназначен для пита­ния независимой обмотки возбужде­ния тягового генератора.

Станины 1 и 2 обеих машин (рис. 110, а) представляют собой сталь­ные цилиндры диаметром 457 мм. к нижней части которых с двух сторон приварены лапы 3, используемые для монтажа агрегата на главной раме тепловоза. В каждой станине просвер­лены 16 сквозных отверстий в под бол­ты крепления полюсов и отверстие б с резьбой М20 под рымболт. На торцах станин имеются четыре резьбовых от­верстия а под болты крепления под­шипниковых щитов.

Цилиндрическая часть станины возбудителя соединена сварным вы­ступом и перемычкой с кольцом, в ко­тором сделаны четыре сквозных от­верстия г под болты 15 (M12) (см. рис. 109, а), соединяющие станины обеих машин. При сборке двухмашин­ного агрегата фиксация станин обес­печивается постановкой двух цилинд­рических штифтов диаметром 10 мм.

К станинам прикреплены болтами по четыре главных и четыре добавоч­ных полюса. Сердечники 14 (рис. 110, б) главных полюсов набраны из 115 (вспомогательный генератор) и 65 (возбудитель) листов электротехниче­ской стали толщиной I мм, изолиро­ванных друг от друга лаком. По кон­цам пакета поставлены стальные лис ты толщиной 5 мм. Каждый пакет спрессован и стянут пятью заклепка­ми 17диаметром 8 мм. В пакете сдела­ны два резьбовых отверстия (M12) под крепежные болты.

На сердечнике главного полюса вспомогательного генератора уста­новлена катушка 16, размещенная между двумя гетинаксовыми проклад­ками 13 толщиной 3 мм. Четыре после­довательно соединенные катушки, выполненные из 800 витков изолиро­ванного медного провода, образуют обмотку параллельного возбуждения вспомогательной) генератора. На главных полюсах возбудителя расположены три обмотки возбуждения, на­значение и устройство которых рас­смотрены ниже. На каждом полюсе катушки всех трех обмоток отделены друг от друга гетинаксовыми проклад­ками 13 толщиной 3 мм. При сборке между станинами и главными полюса­ми с обеих сторон ставят резиновые клинья 15.

Добавочные полюсы обеих машин (рис. 110, в) конструктивно одинаковы и отличаются лишь по способу креп­ления катушек. Сердечники 22 выпол­нены цельными и имеют по два резь­бовых отверстия д (Ml2) под крепеж­ные болты. Обмотки добавочных по­люсов состоят из четырех последова­тельно соединенных катушек, имею­щих по 22 (вспомогательный генера­тор) и 17 (возбудитель) витков полосовой меди. Катушка 23 добавоч­ного полюса возбудителя снизу упира­ется в полюсный наконечник 24, при­варенный к сердечнику, а сверху фик­сируется двумя цилиндрическими штифтами 21 диаметром 3 мм, прохо­дящими через отверстия в сердечнике. Катушка 25 добавочного полюса вспо­могательного генератора укреплена на сердечнике посредством двух верх­них 21 и двух нижних 26 штифтов. Концы всех штифтов разведены в раз­ные стороны. Каждая катушка поме­щена между двумя гетинаксовыми прокладками 13 толщиной 4 мм.

Якоря обеих машин собраны на об­щем валу 1 (см. рис. 109, а) и конструк­тивно почти одинаковы. Каждый якорь состоит из сердечника, обмотки и коллектора. Сердечники 19 набраны из 266 (вспомогательный генератор) и 166 (возбудитель) листов электротех­нической стали толщиной 0,5 мм, изо­лированных друг от друга лаком. Ли­сты зафиксированы шпонкой и стяну­ты двумя чугунными нажимными шайбами, напрессованными на вал. При сборке задние нажимные шайбы 20 насаживают до упора в борт вала, а передние нажимные шайбы 17 допол­нительно стопорят пружинным коль­цом.

Сердечники имеют по восемь вентиляционных каналов диаметром 22 мм для прохода охлаждающего воз­духа, а также 47 (вспомогательный ге­нератор) и 37 (возбудитель) пазов, в которые уложены волновые обмотки якорей 8, собранные соответственно из 47 и 37 катушек. Каждая катушка состоит из трех одновитковых секций, т. е. якорная обмотка вспомогательно­го генератора имеет 141 виток, а воз­будителя — 111 витков. В каждом па­зу сердечников якорей находятся шесть изолированных проводников. Поперечное сечение проводников якорной обмотки возбудителя (и соот­ветственно ширина паза) несколько больше, чем вспомогательного гене­ратора, так как у последнего ток на­грузки ниже. Катушки в пазах закреп­лены текстолитовыми клиньями; ло­бовые части катушек укреплены про­волочными бандажами. Шаг обмоток по пазам 1 — 13 (вспомогательный ге­нератор) и 1 — 10 (возбудитель), шаг по коллектору соответственно 1 — 71 и 1 — 56. Концы секций якорных об­моток припаяны к петушкам коллек­торных пластин.

Коллекторы 7 по конструкции оди­наковы и имеют 141 (вспомогательный генератор) и 111 (возбудитель) кол­лекторных пластин. Корпус 28 кол­лектора (рис. 110, г) и нажимная шайба 32 спрессованы и стянуты шестью шпильками 27 (М12). Гайки, наверну­тые на передние концы шпилек, до­полнительно фиксируются лепестко­выми шайбами. Коллекторные пла­стины 29 изолированы друг от друга миканитовыми прокладками, а от кор­пуса коллектора и нажимной шайбы — миканитовым цилиндром 30 и двумя манжетами 31.

Вал 1 (см. рис. 109) вращается в двух подшипниках: шариковом 16 (со стороны вспомогательного генерато­ра) и роликовом 2 (со стороны возбу­дителя). Подшипники установлены в щитах 4, прикрепленных четырьмя болтами 9 (М12) к торцам станин. Внутренняя полость подшипников, за­полняемая смазкой, образована пере­дней 22 и задней 23 подшипниковыми крышками, которые стянуты тремя болтами Мб, проходящими через от­верстия в щитах. Задние крышки 23 вместе с упорными кольцами 24 обра­зуют лабиринтные уплотнения, пре­пятствующие попаданию смазки внутрь машин. Упорное кольцо со сто­роны возбудителя напрессовано на вал до упора в борт, а кольцо со сторо­ны вспомогательного генератора на­дето на вал свободно, но прижато к его борту внутренним кольцом подшип­ника 16. Опорный подшипник 16 до­полнительно закреплен стопорным кольцом 25. Опорно-упорный подшип­ник 2 ограничивает осевой разбег вала двухмашинного агрегата. При сборке во внутреннюю полость каждого под­шипника закладывают 100— 120 г смазки ЖРО, а при текущих ремонтах через масленки 3 добавляют по 10 — 20 г.

Подшипниковые щиты 4 отлиты из чугуна и по конструкции одинаковы. В каждом щите расточено центральное отверстие диаметром 110 мм под под­шипник. Для осмотра коллектора и щеток в щитах сделаны четыре люка, закрываемые съемными крышками с пружинными замками. Нижние крыш­ки имеют прорези для прохода охлаж­дающего воздуха.

На среднюю часть вала 1 напрес­сован стальной диск, к которому пятью болтами М8 прикреплено вен­тиляторное колесо 13, отлитое из си­лумина. Охлаждающий воздух заса­сывается через прорези в нижних крышках 21 подшипниковых щитов и выбрасывается через окна в станине возбудителя. Сверху к станине возбу­дителя прикреплена текстолитовая панель зажимов 14, закрываемая съемной крышкой.

Токосъемные устройства обеих ма­шин конструктивно одинаковы и анало­гичны щеточному устройству тягового генератора. Четыре комплекта щетко­держателей вместе с пластмассовыми изоляторами укреплены при помощи стяжных болтов в приливах чугунной траверсы 5 (см. рис. 109), которая при­креплена четырьмя болтами М8 к под­шипниковому щиту. Комплект состоит из двух щеткодержателей 6, в каждом из которых установлено по одной щет­ке. Щетки вспомогательного генерато­ра и возбудителя отличаются по разме­рам и поэтому не вза­имозаменяемы.

Со стороны возбудителя на конус­ную часть вала напрессован шкив 35 (рис. 110, д) с восемью ручьями под приводные ремни. Шкив дополни­тельно закреплен гайкой 34 с двумя шайбами, из которых одна пружинная. Для спрессовки шкива предусмотрены осевое отверстие е и радиальное от­верстие ж, совпадающее с кольцевым; канавкой з на наружной поверхности вала 33.

Приваренными к станинам лапами двухмашинный агрегат опирается на плиты 7 и 8 (см. рис. 110, и), изготов­ленные из швеллера. Задняя плита 7 (со стороны тягового генератора) с обоих концов имеет приварные пла­стины 6 и при помощи пальцев 4 шар­нирно соединена с ушками 5. В сере­дине передней плиты 8 приварена на­кладка 9 с вырезом под стяжной болт 10, головка которого пальцем 11 шар­нирно соединена с ушками 12 (ушки 5 и 12 приварены к главной раме тепло­воза). Такое крепление агрегата на главной раме позволяет, меняя затяж­ку болта 10, регулировать натяжение приводных ремней. При усилии 10 Н (1 кгс) стрела прогиба для новых ре­мней должна быть равна 12 — 14 мм, а для старых — 13 — 15 мм.

Схема внутренних соединений вспомогательного генератора изобра­жена на рис. 111, а. От "плюса" ВГ через зажим А1 ток уходит к потребителям, от которых возвра­щается на зажим D2/Q2. Часть тока нагрузки ВГ через регулятор напря­жения РН, провод 162 и зажим D1 поступает в обмотку параллельного возбуждения, проходит по четырем последовательно соединенным ка­тушкам и затем по перемычке прихо­дит к выводу катушки добавочного по­люса, где соединяется с током, иду­щим от потребителей. Общий ток на­грузки ВГ проходит но четырем последовательно соединенным ка­тушкам обмотки добавочных полюсов, далее по перемычке поступает к мину­совым щеткам, протекает по обмотке якоря и через плюсовые щетки уходит во внешнюю цепь. Первоначальное возбуждение вспомогательный гене­ратор получает от аккумуляторной батареи.

На рис. 111.б показана схема внут­ренних соединений возбудителя, на главных полюсах которого расположе­ны три обмотки, состоящие из четырех последовательно соединенных кату­шек. Катушки 19 и 20 (см. рис. 110, б) независимой обмотки IF и обмотки параллельного возбуждения Д намо­танные из медного изолированного провода, имеют соответственно 600 и 300 витков. Катушки 18 противоком­паундной обмотки 2Fимеют по 15 вит­ков полосовой меди. Магнитная систе­ма возбудителя обеспечивает автома­тическое регулирование мощности тя­гового генератора.

Независимая обмотка 1F (рис. 112, а) возбудителя питается от вспомога­тельной) генератора, напряжение ко­торого поддерживается практически постоянным. Последовательно с этой обмоткой включен резистор R8. С сопротивление его меняется только пр переводе главной рукоятки контроллера с одной позиции на другую (см. с. 304). Следовательно, при неизменной позиции контроллера, т. е. определенном сопротивлении резистор R8, магнитный поток, создаваемый не зависимой обмоткой, не меняется.

Обмотка параллельного возбуждения D получает питание от самого возбудителя, напряжение которого меняется в зависимости от нагрузки тягового генератора. Однако создаваемый этой обмоткой магнитный поток примерно вдвое меньше магнитного потока независимой обмотки и поэто­му имеет вспомогательное значение для плавного регулирования мощно­сти. Сопротивление резистора RI0, включенного последовательно с об­моткой параллельного возбуждения, также меняется только при изменении позиции контроллера (при наборе по­зиций сопротивление резистора R10 увеличивается, а при сбросе уменьша­ется). При боксовании колесных пар цепь питания обмотки параллельного возбуждения автоматически размыка­ется контактами РУ51 и РУ54 защит­ного реле РУ5, что уменьшает силу тяги тепловоза, способствуя прекра­щению боксования. Регулировочный реостат регулятора мощности дизеля (на рис. 112, а он не показан) может уменьшать магнитный поток обмотки параллельного возбуждения, не допу­ская перегрузки дизеля (см. с. 313).

Обмотка 2F возбуждения возбуди­теля называется противокомпаундной, так как направление тока в ней не совпадает с направлением тока в двух других обмотках. Поэтому маг­нитный поток этой обмотки направ­лен встречно магнитным потокам не­зависимой обмотки и обмотки парал­лельного возбуждения (на рис. 112, а и б направление магнитных потоков показано стрелками). Противокомпаудная обмотка 2F подключена парал­лельно обмотке добавочных полюсов тягового генератора, т. е. протекаю­щий по ней ток пропорционален току в силовой цепи (току нагрузки), кото­рый меняется в зависимости от скоро­сти движения тепловоза. Следова­тельно, создаваемый противокомпаундной обмоткой магнитный поток также меняется по величине в зависи­мости от тока нагрузки. Последова­тельно с этой обмоткой включен огра­ничительный резистор R11 сопротив­лением 0,35 Ом, вследствие чего по ней протекает примерно 1 % тока на­грузки.

Так как якорь возбудителя враща­ется в магнитном поле, создаваемом тремя обмотками (см. рис. 112, б), то при движении тепловоза на опреде­ленной позиции контроллера (т. е. при неизменной частоте вращения якоря) э.д.с, индуцируемая в обмотке якоря, зависит только от результирующего (общего) магнитного потока возбуди­теля.

Допустим, что тепловоз начинает двигаться по более тяжелому профи­лю пути. Из-за возросшего сопротив­ления движению скорость уменьшает­ся, т. е. колесные пары (а значит, и якоря тяговых электродвигателей) на­чинают вращаться с меньшей часто­той. Уменьшается и противо-э.д.с, на­водимая в якорных обмотках тяговых электродвигателей, что приводит к увеличению тока в них. С ростом тока нагрузки возрастает ток, протекаю­щий по противокомпаундной обмотке возбудителя. Создаваемый ею магнит­ный поток увеличивается, вследствие чего результирующий магнитный по­ток возбудителя уменьшается. Это приводит к уменьшению э.д.с. и на­пряжения возбудителя, т. е. к умень­шению тока, поступающего в незави­симую обмотку тягового генератора. Соответственно уменьшаются маг­нитный поток тягового генератора, его э.д.с. и напряжение. Так как сни­жение напряжения на зажимах тяго­вого генератора происходит практи­чески одновременно с ростом тока на­грузки и в обратно пропорциональной зависимости, то произведение этих двух значений (т. е. мощность генера­тора) остается примерно постоянным.

При уменьшении нагрузки (тепло­воз перешел на более легкий профиль пути) размагничивающее действие противокомпаундной обмотки ослабе­вает, напряжение возбудителя растет, увеличивается ток возбуждения тяго­вого генератора, повышаются его э.д.с. и напряжение.

При работе генератора в холостом режиме к его якорю приложен внеш­ний вращающий момент М_в (рис. 112, в), расходуемый только на преодоление сил трения в подвижных узлах генера­тора. После перехода тягового генера­тора в нагрузочный режим появляется электромагнитный тормозной момент M_т, возникновение которого объясня­ется известным электротехническим явлением: на проводник с током, нахо­дящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила, стремящаяся вытолкнуть его за пределы этого поля. Якорная обмотка генератора является частью силовой цепи. Поэтому при ра­боте генератора под нагрузкой на каждый проводник этой обмотки, на­ходящийся в магнитном поле, создан­ном независимой обмоткой возбужде­ния тягового генератора, начинает действовать электромагнитная сила.

Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что эта сила на­правлена в сторону, противополож­ную вращению проводников якорной обмотки. Совокупность всех электро­магнитных сил создает тормозной мо­мент М_т, на преодоление которого за­трачивается примерно 90 % выраба­тываемой дизелем мощности.

Электромагнитная сила прямо пропорциональна току в проводнике и магнитному потоку Ф_Т, т. е. чем боль­ше ток нагрузки и чем "гуще" магнит­ные силовые линии, тем больше якорь тягового генератора сопротивляется вращению. Однако, как показано вы­ше, с увеличением или уменьшением тока нагрузки магнитная система воз­будителя автоматически уменьшает или увеличивает магнитный поток Ф_Т, т. е. тормозной момент Мг, которым нагружен дизель, практически не ме­няется. Следовательно, автоматиче­ское сохранение постоянства мощно­сти тягового генератора благотворно сказывается на режиме работы дизе­ля, не приспособленного к перегруз­кам. Это одно из преимуществ элект­рической передачи перед другими ти­пами тепловозных передач.