Классы коммутации и классы изоляции.

Класс коммутации определяется по степени искрения под сбегающим краем щётки при работе двигателя с номинальным напряжением и при двойном часовом токе - в течении 30 секунд, с вращением якоря в каждую сторону (т.е. при работе двигателя при двойной нагрузке).

· Класс 1 - искрения под щётками нет.

· Класс 1¼ - есть слабое искрение под ¼ частью щёток (по ширине щёток)

· Класс 1½ - есть искрение под ½ частью щёток по их ширине.

· Класс 2 - есть искрение под всей поверхностью щёток по их ширине.

· Класс 3 - есть сильное искрение под щётками, переходящее в круговой огонь по коллектору от "+" к "-" щёткам.

Для тяговых двигателей электровозов степени коммутации "2" и "3" не допустимы.

Классы изоляции обмоток двигателей.

Класс изоляции "F" - допускает предельную температуру перегрева изоляции при длительной работе Т_max = + 155 ⁰C

К классу изоляции "F" относятся: микалента, киперная лента пропитанные изоляционным лаком.

Класс изоляции "Н" - допускает предельную температуру перегрева изоляции при длительной работе Т_max = + 180 ⁰C

К классу изоляции "Н" относятся: стекломикалента, стеклолента пропитанные изоляционным лаком.

Реверсирование тягового двигателя.

Реверсирование - это, изменение направления вращения якоря тягового двигателя, что необходимо для изменения направления движения электровоза.

Реверсирование тягового двигателя можно сделать двумя способами:

1. Изменением направления тока в обмотке возбуждения двигателя, при прежнем направлении тока в обмотке якоря. Реверсирование осуществляется с помощью специального аппарата, называемого реверсором.

1. Путём изменения направления тока в обмотке якоря тягового двигателя, при прежнем направлении тока в обмотке возбуждения. Также данный способ применяется для реверсирования двигателя сервомотора на электровозах ВЛ-80 ^с

Регулирование скорости вращения якоря.

n_дв = (U_дв - I_дв R_дв) / (С_е Ф_дв) (1)

Ф_дв = (I_в ∙ W) / R_маг (2)

Е = С_е ∙ n ∙ Ф_дв (3)

I_я = (U_дв - Е) / R_дв (4)

М_вр = С_м ∙ I_я ∙ Ф_дв (5)

Из формулы (1) видно, что скорость вращения якоря тягового двигателя n_дв, можно регулировать двумя способами: изменением величины напряжения двигателя U_дв и изменением величины магнитного потока двигателя Ф_дв

Первый способ - изменение величины напряжения тягового двигателя, производится во время набора или сброса позиций за счет переключения секций на вторичной или первичной обмотке силового трансформатора с помощью предназначенных для этого аппаратов. При этом на тяговый двигатель, на каждой позиции добавляется соответствующее напряжение, и в итоге на тяговом двигателе будет его номинальное напряжение.

Второй способ - изменением величины магнитного потока тягового двигателя Ф_дв, это изменение осуществляется с помощью "ослабления поля". Для этого нужно включить контакторы ослабления поля, которые подключают параллельно обмотке возбуждения тягового двигателя свои сопротивления. Тогда часть тока якоря пойдёт мимо обмотки возбуждения, по сопротивлениям. Из-за этого уменьшится ток в обмотки возбуждения, следовательно, уменьшится магнитный поток, создаваемый ею (формула 2). Из-за уменьшения Ф_дв, уменьшается в якоре противо ЭДС Е (формула 3). Из-за уменьшения Е, в якоре броском увеличивается ток I_я (формула 4). За счет увеличения тока якоря, увеличивается вращательный момент двигателя М_вр (формула 5) - так как увеличение тока якоря происходит в большей степени, чем уменьшение магнитного потока двигателя. За счет увеличения М_вр, увеличивается сила тяги электровоза, что приводит к увеличению скорости движения - за счёт увеличения тока якорей тяговых двигателей, поэтому электровоз берёт из контактной сети больший ток.

 

Тяговый двигатель НБ-514.

 

Двигатель тяговый пульсирующего тока НБ-514Е предназначены для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую, передаваемую с вала тягового двигателя на колесную пару электровоза.

 

Техническая характеристика тягового двигателя НБ-514Б.

 

Наименование показателя

Значение

 

Номинальный режим работы

Часовой

Продолжительный

 

Номинальная мощность, кW (кВт)

820

765

 

Номинальное напряжение, V(B)

1000

 

Номинальный ток якоря, А (А)

870

810

 

Номинальная частота вращения, r/min (об/мин)

920

940

 

КПД, %

94,55

94,7

 

Расход вентилирующего воздуха при полном напоре 620 Ра (Па), не менее, m³/min (м³/мин)

70

 

Класс изоляции якорь/остов

Н/Н

 

 

Масса двигателя НБ-514Б и НБ-514Д

(без зубчатой передачи), kg (кг)

4300

 

Масса двигателя НБ-514Е

(без зубчатой передачи), kg (кг)

4350

 

Тяговый двигатель выполнен для опорно-осевого подвешивания и представляет собой шестиполюсную компенсированную электрическую машину, работающую в режиме тяги как двигатель с последовательным возбуждением, а в режиме электрического рекуперативного торможения - как генератор с независимым регулируемым возбуждением, и независимой системой вентиляции. Охлаждающий воздух подается в тяговый двигатель со стороны коллектора через вентиляционный люк. Выходит, охлаждающий воздух через окна в подшипниковом щите и два люка в остове которые закрыты сетками. Тяговые двигатель состоит из остова 1, двух подшипниковых щитов 3, шести главных полюсов 4 с компенсационной обмоткой, шести дополнительных полюсов 5, якоря 7 и щеточного механизма 6.

 

 

 

Остов.

Стальной литой цилиндрической формы является одновременно магнитопроводом и корпусом двигателя. К нему крепятся шесть главных 1 и шесть добавочных полюсов 2, щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь.

 

С одной стороны, на остове отлиты: для опоры на ось колесной пары, посадочные поверхности 9 для размещения корпусов моторно-осевых подшипников качения

обе горловины под посадку подшипниковых щитов выполнены диаметром 760⁺_-6 мм. Для предохранения моторно-осевых подшипников качения от попадания в них пыли и влаги ось с подшипниками закрыта крышкой 1, с помощью, которой тяговый двигатель крепится к оси колесной пары. Крышка 1 запрессована в остов и закреплена восемью болтами М36х2, десятью болтами М24х2 и четырьмя штифтами 020. В крышке оси имеется отверстие, закрытое пробкой 2, для очистки средней части оси и моторно-осевой горловины остова от отработанной смазки без снятия крышки, четыре кронштейна 3 с отверстиями для крепления кожухов зубчатой передачи.

А также на остове отлиты два кронштейна с отверстиями для транспортировки ТЭД краном 7.

С другой стороны, к остову ТЭД восемью болтами М42 укреплен кронштейн для подвески ТЭД к раме тележки 4 и отлиты вверху два кронштейна на случай обрыва подвески ТЭД с отверстиями для транспортировки ТЭД краном3.

 

С коллекторной стороны сверху остова отлиты: раструб для входа охлаждающего воздуха из кузова от вентиляторов через брезентовый патрубок 2.

С противоколлекторной стороны сверху и сбоку в остове отлит раструб для выхода охлаждающего воздуха из ТЭД вверх под кузов, закрытый сеткой.

В остове предусмотрены два люка для осмотра коллектора и щеточного аппарата: один в верхней, другой в нижней части остова.

 

Коллекторные люки закрываются крышками. Крышка верхнего коллекторного люка имеет пружинный замок, с помощью которого она прижимается к остову. Крышка нижнего коллекторного люка крепится к остову двумя болтами. Для уплотнения на крышках коллекторных люков установлены войлочные прокладки.

С торцов остов имеет горловины с привалочными поверхностями для установки подшипниковых щитов 6. На торцевой стенке остова со стороны коллектора расположены устройства стопорения, поворота и фиксации траверсы. В нижней части остов имеет отверстия для слива конденсата.

 

Подшипниковые щиты

 

стальные, имеют гнезда для установки наружных колец подшипников1, в которых вращается якорь. Через них передается на остов ТЭД вес якоря и продольные усилия.

Во фланцах имеются четыре отверстия с резьбой для выжимных болтов, с помощью которых щиты выпрессовываются из остова при разборке тягового двигателя. С наружной стороны на подшипниковых щитах имеются бобышки 2 с резьбой для крепления кожухов зубчатых передач и камеры для сбора отработанной смазки. Отработанная смазка по каналу крышки подшипникового щита, под собственным весом перемещается в грязесборник.

В подшипниковом щите со стороны коллектора имеются два люка для проверки состояния крепления шинных соединений и замены пальцев кронштейнов щеткодержателей под электровозом. Подшипниковый щит со стороны, противоположной коллектору, имеет окна для выхода вентилирующего воздуха из тягового двигателя. В остов подшипниковые щиты установлены с натягом и закреплены двенадцатью болтами с пружинными шайбами.

Якорные подшипники - радиальные, однорядные с короткими цилиндрическими роликами, средней серии.

Для смазывания подшипников используется смазка «Буксол». Добавление смазки производится через трубки, ввинченные в отверстия подшипниковых щитов, которые сообщаются с подшипниковыми камерами. Внутренние кольца подшипников с натягом установлены на вал якоря и в осевом направлении зафиксированы на валу. Наружные кольца подшипников установлены в гнезда подшипниковых щитов и закреплены в осевом направлении крышками. Последние крепятся к подшипниковым щитам болтами. Под головки болтов установлены плоские стопорные шайбы, предохраняющие болты от самоотвинчивания посредством отгиба шайб на крышку и головки болтов.

В конструкции подшипниковых узлов предусмотрены уплотняющие устройства, защищающие якорные подшипники от проникновения смазки из кожухов зубчатой передачи и утечки смазки из подшипниковых камер.

С внутренней стороны лабиринтные уплотнения через отверстия сообщаются с атмосферой. Это способствует выравниванию давления в подшипниковых камерах до уровня атмосферного и тем самым исключается выдавливание смазки из них разностью давлений, возникающей в работающем двигателе при продувке через него вентилирующего воздуха.

 

 

Главный полюс.

Служит для создания основного магнитного потока.

ГП состоит - из катушки, сердечника и деталей крепления. Сердечник выполнен шихтованным из штампованных листов электротехнической стали и стянут заклепками. Каждый сердечник имеет восемь пазов открытой формы, предназначенных для размещения катушек компенсационной обмотки.

 

 

Катушка главного полюса имеет девять витков намотанной на ребро мягкой медной шины. К крайним виткам катушки припаяны выводы из гибкого медного провода.

Крепление катушки на сердечнике полюса производится при помощи алюминиевых планок, клиньев и регулировочных прокладок. На поверхности катушки, прилегающей к остову, приклеены прокладки из электролита. Это обеспечивает предохранение изоляции катушки от повреждений и плотное зажатие катушки между наконечником полюса и остовом. Полюс с установленной на нем катушкой пропитан в эпоксидном компаунде, и после выпечки представляет собой монолитный единый блок. По центру сердечника запрессован стальной стержень с тремя резьбовыми отверстиями. Главные полюсы крепятся к остову тремя болтами М30.

 

Добавочный полюс.

Служит для ликвидации вредных реакций якоря и для улучшения коммутаций ТЭД. Крепятся к остову тремя болтами M16. Состоит из катушки и сердечника.

Сердечник полюса выполнен по высоте из двух частей, изготовленных из стального листа. На часть сердечника, расположенную со стороны якоря, крепятся латунные наконечники, устанавливается катушка и закрепляется алюминиевыми планками, выполняющими одновременно роль второго воздушного зазора.

Катушка добавочного полюса имеет пять витков намотанной на ребро мягкой медной шины. К крайним виткам припаяны выводы из гибкого медного провода. Корпусная изоляция состоит из слюдинитовой ленты, междувитковая - из бумаги асбестовой электроизоляционной. Катушка с полюсом пропитана в эпоксидном компаунде, и после выпечки представляет собой монолитный единый блок.

 

Компенсационная обмотка.

КО служит для компенсации влияний реакции якоря. Состоит из шести отдельных катушек, в каждой из которых по семь витков мягкой медной проволоки.

Корпусная и междувитковая изоляции выполнены из слюдинитовой ленты. От механических повреждений изоляция катушек защищена пазовой изоляцией. Каждая катушка укладывается в пазы сердечников двух соседних главных полюсов и закреплены в них клиньями из профильного стеклопластика.

 

 

Якорь.

Состоит из сердечника, вала, коллектора и обмотки, уложенной в пазы сердечника.

 

 

Сердечник - посажен на втулку вала якоря и состоит из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

 

Сердечник зажат с одной стороны задней нажимной шайбой, с другой - втулкой коллектора. В сердечнике имеются 87 пазов открытой формы для размещения якорной обмотки и аксиальные 44 отверстия для прохода вентилирующего воздуха.

Коллектор – набирается из 348 коллекторных пластин из меди с присадкой серебра и 348 меканитовых пластин.

Коллекторная пластина выполнена в виде клина, а по середине имеет отверстие Ø30 мм. Сверху к пластинам приварены петушки.

 

 

Снизу пластина имеет вид «ласточкина хвоста». Нажимной конус и втулка коллектора спрессовываются друг к другу с усилием 110 тонн, при этом образуются два замка коллекторной камеры, которые плотно заполняются замазкой.

Собранный коллектор напрессовывают на втулку якоря с последующей допрессовкой и коллектора и сердечника якоря, после этого по резьбе устанавливают гайку коллектора и стопорят ее приваркой.

Втулка якоря отливается из стали в виде двух цилиндров коробчатой формы и напрессовывается на вал с усилием 70-100 тонн без шпонки.

При разборе якоря коллектор может быть целиком спрессован с вала якоря.

Вал якоря – отковывается из хромоникелевой стали и обтачивается по нескольким диаметрам.

Вал якоря имеет плавные переходы от одного диаметра к другому. Концы вала заканчиваются конусами для посадки малых шестерен зубчатой передачи.

На торцах вала имеется внутренняя резьба для ввинчивания рым-болта для транспортировки якоря, а также полукольцевую выемку для съема шестерни путем подачи масла под давлением 50 атм. Через «Т»-образное отверстие в торце вала.

 

Обмотка якоря - простая петлевая. Состоит из 87 якорных и 58 уравнительных катушек, концы которых приварены к петушкам коллектора.

Каждая из 87 катушек якоря имеет 4 секции, расположенные плашмя в пазах сердечника якоря.

При входе в петушки коллектора, провода секций повернуты на 90° и расплющены до 1,4 мм.

В пазах сердечника провода крепятся клиньями из профильного стеклопластика толщиной 5 мм., а лобовые части обмоток крепятся стеклобандажной лентой с обоих сторон.

Шаг якорных катушек по пазам зависит от количества главных полюсов в двигателе и равен полюсному шагу.

Шаг по коллектору – расстояние между началом и концом секции, выраженное в коллекторных пластинах и зависит от типа обмотки.

Коллекторных пластин коллектор имеет столько, сколько секций имеет обмотка якоря потому, что к каждой коллекторной пластине припаивается начало и конец разных секций.

87 катушек × 4 секции = 348 секций = 348 коллекторных пластин.

Каждая из 58 катушек уравнителей состоит из трех уравнителей на паз:

58 катушек × 3 секции = 174 уравнителей.

 

Уравнители служат для разгрузки щеток и коллектора от уравнительных токов, которые возникают между параллельными ветвями обмотки якоря с разной ЭДС в виду ассиметрии магнитной цепи.

 

Щеточное устройство.

Служит для подвода напряжения к обмотке якоря через коллектор.

В состав щеточного устройства входит:

- поворотная траверса;

- изоляционные пальцы – 12 штук;

- кронштейн щеткодержателя – 6 штук;

 

- щеткодержатели – 6 штук;

 

- щетки – 18 штук.

 

Основным элементом щеточного устройства является – траверса.

 

Траверса- стальная, разрезная, имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с зубьями шестерни поворотного механизма. На траверсе закреплены шесть кронштейнов с изоляционными пальцами, шесть щеткодержателей и соединяющая их между собой изолированная шина. В двигателе траверса закреплена фиксирующим и двумя стопорными устройствами, а также разжимным устройством.

 

 

Поворотный механизм траверсы состоит из шестерни и валика, закрепленных на остове. Шестерня входит в зацепление с зубьями траверсы. Валик имеет квадратную головку. При вращении валика специальным ключом шестерня поворачивает траверсу.

Разжимное устройство состоит из двух шарниров, закрепленных гайками с шайбами, шпильки и пружинного стопора. Один шарнир имеет отверстие с правой, другой - с левой резьбой. В шарниры вкручена шпилька, имеющая шестигранник для вращения её гаечным ключом и зубчатое колесо для её стопорения. При вращении шпильки происходит разжатие или сжатие траверсы в диаметральном направлении. В рабочем положении траверса должна быть разжата на максимальный диаметр.

Фиксирующее устройство траверсы состоит из подкладки, накладки с пазом для входа фиксатора и самого фиксатора. Накладка прикреплена к траверсе двумя болтами. Имеющиеся в накладке пазы позволяют при установке траверсы на геометрическую нейтраль накладку перемещать. Контроль установки траверсы на геометрическую нейтраль в эксплуатации производят по совпадению рисок, нанесенных на остове и траверсе в районах верхнего и нижнего коллекторных люков.

Кронштейн щеткодержателя разъемный, состоит из корпуса и накладки, которые с помощью болта закреплены на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Щеткодержатель крепится к кронштейну шпилькой и гайкой с пружинной шайбой.

Фиксация щеткодержателя в осевом направлении относительно петушков коллектора осуществляется специальной шайбой, помещенной на шпильке крепления щеткодержателя. На сопрягаемых поверхностях кронштейна и щеткодержателя для более надежного их соединения выполнена гребёнка, которая одновременно позволяет выбрать и зафиксировать определенное положение щеткодержателя в радиальном направлении относительно рабочей поверхности коллектора.

Щеткодержательсостоит из корпуса 75, имеющего три окна для щеток 74, и трех нажимных пальцев 69 с резиновыми амортизаторами.

Три плюсовых и три минусовых щеткодержателя, через кронштейны соединены между собой перемычками из медных изолированных шин, которые проходят внутри пустотелой траверсы.

Щетки 74, разрезные, из двух половин, с гибкими медными шунтами.

На высоте 20 мм. с боку каждой половинки щетки, наносится риска.

Корпус и пальцы отлиты из латуни. Нажатие нажимных пальцев 69 на щетки 74 создают три цилиндрические пружины 72. С помощью винтов осуществляется регулировка усилия нажатия пружин.