Схема внутренних соединений ТЭД.

ТЭД имеет обмотки 4-х наименований: - обмотка главных полюсов, дополнительных полюсов, компенсационная обмотка и обмотка якоря. Взаимодействие магнитных полей этих обмоток должно обеспечивать минимальный уровень искрения между коллектором и щетками.

Четыре вывода этих обмоток, оформлены в клемной коробке двойным проводом.

Катушки ГП, соединены между собой последовательно. Причем, в одной катушки ток протекает от начала к концу, а в соседней от конца к началу. Этим обеспечивается чередование южных и северных полюсов.

Якорная обмотка с помощью шести щеткодержателей, разбита на шесть параллельных ветвей.

Якорная обмотка, обмотка дополнительных полюсов и компенсационная обмотка, соединены между собой последовательно.

 

 

Работа ТЭД, заключается в следующем:

- ток, проходящий по обмотки якоря, взаимодействует с магнитным потоком главных полюсов, в результате чего возникает электромагнитный момент, приводящий во вращение якорь.

Ток, проходящий через компенсационную обмотку и обмотку добавочных полюсов, создает магнитные потоки, улучшающие потенциальные условия на коллекторе и облегчающие процессы коммутации.

Класс коммутации ТЭД определяется по степени искрения под сбегающим краем щеток при работе двигателя под номинальным напряжением и при двойном часовом токе якоря в течении 30 сек.

Имеется 5 классов коммутации. Для ТЭД электровозов, 2 и 3 классы коммутации – не допускаются.

- Минимальный диаметр коллектора – 500 мм;

- предельный износ щеток – 20 мм;

- прилегание щеток не менее 75%, их контактной поверхности;

- износ коллектора за 100.000 км. – 0,4÷0,6 мм;

- износ комплекта щеток за 10.000 км. – 1,5÷2,0 мм.

 

На электровозах ЭС5К в качестве привода применяются трехфазные асинхронные двигателя, которые получают питание от обмотки собственных нужд тягового трансформатора.

Достоинством асинхронного двигателя является простота конструкции, относительно низкая стоимость, высокая эксплуатационная надежность, а также частота вращения таких двигателей не зависит от величины питающего напряжения.

Недостатком является зависимость величины вращающего момента (нагрузка на валу) от величины питающего напряжения, т.е. при низком напряжении двигатель не сможет запуститься.

 

Принцип работы – основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с магнитным полем ротора. При подключении обмотки статора к сети создается синусоидально распределенное вращающееся магнитное поле статора. Оно образует в обмотках статора и ротора ЭДС, при этом в короткозамкнутой обмотке ротора начинает протекать электрический ток, образуя вокруг ротора своё магнитное поле. Далее при взаимодействии двух магнитных полей статора и ротора образуется электромагнитная сила, которая стремится провернуть ротор. Необходимым условием для возникновения в асинхронной машине электромагнитного вращающего момента является неравенство частот вращения магнитного поля статора и самого ротора.

На локомотивах применяют асинхронные двигатели с разным количеством обмоток. Причем, количество обмоток всегда кратно 3. Таким образом, двигатели могут иметь 3 обмотки, 6 обмоток, 9 обмоток и т.д. Каждые 3 обмотки у асинхронного двигателя приравнивается к одной паре полюсов. Соответственно, при увеличении количества статорных обмоток частота вращения магнитного поля уменьшается.

Скорость вращения «Ф» статора определяется по формуле:

где: f – частота тока в Гц, (f=50Гц),

60 – число секунд в минуте,

р – число условных пар полюсов (max 12 min 2).

Каждые три обмотки статора образуют одну условную пару полюсов.

Если статор имеет 3 обмотки, то р = 1, n =3000 об/мин.

3 обмотки по кругу занимают пространство 360⁰, поэтому за один период изменения тока магнитное поле повернется на360⁰.

Если статор имеет 6 обмоток, то р = 2, n = 1500 об/мин.

3 обмотки из 6 по кругу занимают пространство 180⁰, поэтому за один период изменения тока магнитное поле повернется на180⁰.

Если статор имеет 9 обмоток, то р = 3, n = 1000 об/мин.

3 обмотки из 9 по кругу занимают пространство 120⁰, поэтому за один период

изменения тока магнитное поле повернется на120⁰.

Режим работы асинхронной машины значительно отличается от режима, на который они рассчитаны, т.к. они получают питание значение которого может изменятся от 280-470 В. Поэтому мощность всех вспомогательных двигателей примерно в 2 раза больше, чем это необходимо для привода механизмов при номинальном напряжении 380В.

 

Ротор асинхронной машины типа «беличье колесо»

Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличья клетка» из-за внешней схожести конструкции, состоит из алюминиевых (реже медных, латунных) стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора. Сердечники ротора и статора имеют зубчатую структуру. В машинах малой и средней мощности обмотку обычно изготавливают путём заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы сердечника ротора. Вместе со стержнями «беличьего колеса» отливают короткозамыкающие кольца и торцевые лопасти, осуществляющие вентиляцию машины. В машинах большой мощности «беличье колесо» выполняют из медных стержней, концы которых соединяют с короткозамыкающими кольцами при помощи сварки. Зачастую пазы ротора или статора делают скошенными для уменьшения высших гармонических ЭДС, вызванных пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов, магнитное сопротивление которых существенно ниже магнитного сопротивления обмотки, а также для снижения шума, вызываемого магнитными причинами.

 

Электродвигатели НВА-55С.

Электродвигатели НВА-55С асинхронные, трехфазные, с короткозамкнутым ротором предназначен для привода вентиляторов охлаждения электрооборудования электровоза, используется для привода главных компрессоров, а также в качестве пускового двигателя.

 

Техническая характеристика