Структурная и принципиальная схемы тяговой электропередачи постоянного тока тепловоза 2ТЭ10М

Схема регулирования возбуждения тягового генератора представляет со­бой замкнутую систему автоматического регулирования напряжения, тока и мощности тягового генератора Г (рис 1.). Синхронный подвозбудитель СПВ вырабатывает напряжение переменной частоты, пропорциональное частоте вращения вала дизеля. Тахометрический блок ТБ преобразует частоту напря­жения синхронного подвозбудителя в пропорциональное ей напряжение и пе­редает сигнал задания в амплистат АВ.

Сигналы обратной связи, пропорциональные напряжению тягового гене­ратора и токам тяговых электродвигателей, поступают от трансформаторов постоянного напряжения ТПН и постоянного тока ТПТ в селективный узел СУ. В селективном узле формируется результирующий сигнал отрицательной обратной связи, поступающий в амплистат в виде тока управления.

В амплистате алгебраически суммируются магнитодвижущие силы, соз­даваемые встречно направленными сигналами задания и управления. Сум­марный сигнал подмагничивания соответствует выходному напряжению амплистата и в свою очередь определяет возбуждение возбудителя В и тягового генератора. Такая схема регулирования создает селективную (вспомогатель­ную) характеристику генератора. Для получения необходимой гиперболи­ческой внешней характеристики тягового генератора дополнительную коррек­цию в амплистат вносит индуктивный датчик ИД, преобразующий механичес­кое перемещение штока сервопривода регулятора частоты вращения дизеля Д в электрический сигнал. Регулятор частоты вращения реагирует на откло­нение мощности дизеля от заданной. Стабилизирующий трансформатор СТ служит для обеспечения устойчивой работы схемы. Сигнал от стабилизиру­ющего трансформатора поступает в амплистат только во время переходного процесса, когда изменяется напряжение возбудителя.

Принципиальная схема тяговой электропередачи.

Для передачи мощ­ности от дизеля к колесным парам и регулирования тяговой мощности на тепловозе применяется электропередача постоянного тока. Принципиальная схема тяговой электропередачи каждой секции одинакова.

Тяговой генератор Г постоянного тока с независимым возбуждением пита­ет шесть параллельно соединенных тяговых электродвигателей 1-6последо­вательного возбуждения. Электромеханические характеристики электродви­гателей последовательного возбуждения в рабочем диапазоне скоростей име­ют вид гиперболы, что позволяет осуществить автоматическое регулирование возбуждения тягового генератора при помощи сравнительно несложных и на­дежных в эксплуатации электрических аппаратов. Тяговые электродвигатели включаются поездными контакторами П1—П6.

Вид А

Вид Б

Рис. 9.1 Тяговый генератор ГП-311Б (продольный и поперечный разрезы)

1—отверстия выброса охлаждающего воздуха, 2—лапа генератора, 3—роликоподшипник, 4—трубка подачи смазки, 5—коллектор, 6—подшипниковый щит, 7—щеткодержатели, 8—крышка коллекторной камеры, 9—бракеты, 10—изоляторы, 11—поворотная траверса, 12—уравнители, 13— пусковая обмотка, 14—обмотка независимого возбуждения, 15—станина, 16— главный полюс, 17— добавочный полюс, 18—сердечник якоря, 19—обмотка добавочного полюса, 20—обмотка якоря, 21—воздухоподводяший патрубок, 22— корпус якоря, 23—электрощетки

Для увеличения диапазона использования полной мощности тяговых электродвигателей применяются две ступени ослабления возбуждения. Кон­такторы ослабления возбуждения ВШ1, ВШ2 включают резисторы ослабле­ния возбуждения СШ1, СШ2 параллельно обмоткам возбуждения ОВ элек­тродвигателей 1-6. Сигналы для срабатывания контакторов ВШ1, ВШ2 поступают от реле ослабления возбуждения РП1, РП2, катушки напряжения ко­торых включены через регулировочные резисторы СРПН1, СРПН2 на напря­жение тягового генератора, а токовые — через резисторы СРПТ параллельно обмоткам добавочных полюсов тягового генератора.

Рис. 9.2. 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 полюса, 13—сердечник главного полюса, 14—якорь необмотанный; 15—катушка главного полюса, 16—катушка якорная, 17—шайба нажимная задняя, 18—дренажное отверстие, 19—лабиринтное кольцо, 20—вал якоря, 21—подшипник; 22—щит подшипниковый

Направление движения тепловоза изменяется путем изменения направле­ния тока в обмотках возбуждения ОВ тяговых электродвигателей при помощи электропневматического переключателя ПР (реверсора). Система возбужде­ния тягового генератора совместно с объединенным регулятором дизеля обес­печивает автоматическое поддержание постоянства мощности в рабочем диа­пазоне внешней характеристики, ограничение тока и напряжения генератора.

Независимая обмотка возбуждения тягового генератора питается от воз­будителя постоянного тока В. Возбудитель имеет две обмотки возбуждения: независимую и размагничивающую. Независимая обмотка включена на вып­рямленное напряжение амплистата АВ (магнитного усилителя). В амплистате осуществляется алгебраическое суммирование и усиление сигналов зада­ния и обратной связи. Сигнал задания, пропорциональный частоте вращения вала дизеля, поступает в обмотку задания 03 амплистата от бесконтактного тахиметрического блока ТВ, питающегося от синхронного подвозбудителя СПВ. Дополнительный сигнал задания поступает в регулировочную об­мотку ОР от индуктивного датчика ИД через выпрямительный мост. Сиг­налы обратной связи по напряжению и току тягового генератора посту­пают в селективный узел от трансформатора постоянного напряжения ТПН и трансформаторов постоянного тока ТПТ. В селективном узле фор­мируется результирующий сигнал обратной связи, поступающий в обмот­ку управления ОУ амплистата.

Для устойчивости электропередачи в переходных режимах сигнал по нап­ряжению возбудителя через стабилизирующий трансформатор поступает в стабилизирующую обмотку ОС амплистата. Для устойчивости электропере­дачи с уравнительными соединениями (при боксовании) дополнительно вве­дена отрицательная обратная связь по уравнительному току. Размагничива­ющая обмотка возбудителя, питающаяся напряжением постоянного тока, служит для аварийного возбуждения возбудителя при выходе из строя элементов системы автоматического регулирования тягового генерато­ра и компенсирует напряжение холостого хода амплистата. Трансфор­маторы постоянного тока и напряжения, рабочие обмотки амплистата, индуктивный датчик питаются от синхронного подвозбудителя через рас­пределительный трансформатор ТР.

ТПТ

ТПН

Д

В

СТ

СПВ

АВ

ТБ

ИД

1-6

Г

- Механическая связь

- Электрическая связь

СУ

ТР

Рисунок 9.3

Рис. 9.3. Структурная схема электропередачи

Д— дизель, Г—генератор, 1-6—двигатели тяговые, ТПТ—трансформатор постоянного тока, ТПН—трансформатор постоянного напряжения, В—возбудитель, СПВ—подвозбудитель, ИД—датчик индуктивный, АВ—амплистат, ТБ—тахиметрический блок, СУ—селективный узел, ТР—трансформатор распределительный, СТ—трансформатор стабилизирующий

Комплексное противобоксовочное устройство тепловоза обеспечивает по­лучение динамических жестких характеристик генератора, т. е. неизменность его напряжения при боксовании одной или нескольких колесных пар, а также своевременное обнаружение боксования и его прекращения с наименьшими потерями силы тяги тепловоза. Уравнительные соединения ПВ1—ПВЗ пред­назначены для улучшения противобоксовочных свойств тепловоза и пред­ставляют собой полупроводниковые диоды, включенные попарно между об­мотками возбуждения тяговых электродвигателей. При боксовании одного из электродвигателей в его обмотку возбуждения поступает дополнительный ток от небоксующего двигателя, что повышает жесткость характеристики боксующего двигателя и стабилизирует режим боксования, не давая ему перерасти в «разносное».

Основные неисправности узлов и способы их устранения.

Узел: Остов

Неисправность: Образование трещин у отверстий под болты для крепления подшип­никовых щитов, у кол­лекторных люков и вентиляционного окна. Возникновение трещин в подшипниковых щитах и их крышках, в шапках моторно-осевых подшипников; проявле­ние износа и овально­сти посадочных поверх­ностей. Происходит ослабление болтовых и заклепочных соедине­ний, износ поверхно­стей опорных выступов на корпусах, поврежде­ние коллекторных люков. У якорных под­шипников проявляются повышенный износ, трещины, вмятины на кольцах и роликах, шелушение и отколы роликов

Способ устранения: При ремонте в депо разрешается заварка трещин у коллекторного люка или вентиляционного окна длиной не более 150 мм, в сред­ней части моторно-осевой горло­вины — не более 100 мм. Трещи­ны у отверстий под болты для крепления подшипниковых щи­тов можно заваривать только тогда, когда они направлены к кромке якорной горловины. Изношенные поверхности остова и его деталей восстанавливают электродуговой наплавкой. Горловины и внутреннюю по­верхность шапок моторно-осевых подшипников наплавляют так, чтобы наплавляемая поверхность располагалась горизонтально. Восстановление изношенных посадочных поверхностей щитов и крышек, устранение их конус­ности, овальности производят электронаплавкой или нанесе­нием слоя полимерного клея ГЭН-150В. Якорные подшипни­ки промывают в мыльной эмуль­сии, протирают и промывают в бензине. Ослабшие заклепки заменяют новым.

Узел: Полюсы

Неисправность: Ослабление болтов, крепящих полюсы к остову. Сильное опус­кание полюса приводит к заклиниванию якоря. Ослабление катушек на сердечниках

Способ устранения: Ослабшие болты, крепящие полюса в остове, подтягивают после предварительного подо­грева катушки. Катушки полюсов с незначительным повреждением изоляции очищают от нагара, грязи, копоти; поврежденное место покрывают лаком

Узел: Якорь

Неисправность: Износ рабочей поверх­ности коллектора, обра­зование на ней рисок и забоин, наблюдается подгар и оплавление коллекторных пластин, в том числе на поверх­ности петушков, выпла­вление припоя в местах пайки обмотки. Повреждается изоля­ция, ослабляется затя­жка коллекторных бол­тов, возникают трещи­ны и сколы пластмас­совых корпусов. Старе­ние изоляции якорной обмотки: изоляция ис­тирается, разрывается. Ослабляются крепление текстолитовых клиньев в пазах сердечника. Повреждаются бандажи. Трещины в валах, якор­ных коробках, фланцах, нажимных шайбах, вен­тиляторных колесах, лабиринтовых кольцах; ослабление посадки колец, втулок; наруше­ние притирки и износ конусной части вала

Способ устранения: Неисправности коллектора устра­няют продорожкой (углубление канавок между коллекторными пластинами путем снятия части поверхности миканитовых прок­ладок специальной фрезой), об­точкой, снятием фасок, шлифо­вкой (коллектор шлифуют стек­лянной бумагой) и полировкой. Коллекторные болты затягивают при температуре якоря не ниже 80 "С. Трещины в пластмассовом корпусе коллектора зачищают до полного устранения, после чего шлифуют и покрывают электро­изоляционной эмалью. При глу­боких трещинах коллектор подле­жит замене. Ослабшие или повре­жденные клинья обмотки якоря выбивают из паза, после чего проверяют прокладки между об­моткой и клиньями. При повре­ждении прокладка заменяется новой. Поврежденные клинья подлежат замене. Бандажи из стеклоленты, имеющие повреж­дения, снимают. Подбандажную изоляцию при необходимости заменяют. На поврежденных шей­ках и конусах вала проводят про­точку шеек до полного удаления дефекта. Изношенные поверхно­сти восстанавливают вибродуго­вой наплавкой

Узел: Щетко­держа­тель

Неисправность: От износа увеличива­ются размеры щеточных окон, щетки изнашива­ются, в них появляются трещины и сколы, за­дир, надрыв шунтов. Перетираются шунты, как у щеток, так и у нажимных пружин. Изнашиваются шарнир­ные соединения и риф­леные поверхности кор­пуса и кронштейна; возникают трещины в корпусе щеткодержа­теля; слабнут болты, крепящие корпус к кронштейну щеткодер­жателя. Снижается электрическая проч­ность изоляции паль­цев, происходит их электрический пробой; у фарфоровых изоля­ционных втулок появ­ляются трещины. У пластмассовых крон­штейнов наблюдаются прожоги, трещины, сколы, ослабление резьбовых втулок

Способ устранения: Корпус щеткодержателя зачища­ют от оплавлений. Трещины зава­ривают газовой сваркой. Трещи­ны у основания прилива и трещи­ны, ведущие к отколу щеточного окна, ремонту не подлежат. Поврежденные гнезда для щеток опиливают, после чего восстанав­ливают наращиванием металла гальваническим способом или наплавлением газовой сваркой с последующей обработкой. Оси, шплинты, шайбы, имеющие износ и повреждения, заменяют новыми, оцинкованными. Пружи­ны с трещинами, потерей упруго­сти заменяют. Фарфоровые изоляторы с трещинами, откола­ми, потемневшей глазурью заме­няют, а при ослаблении — снима­ют и уплотняют прокладками из тонкого миканита или слюды или пластмассой АСТ-Т. Неисправ­ные корпус кронштейна и гребен­ку ремонтируют одинаково: резь­бовые отверстия восстанавливают заваркой с последующей рассвер­ловкой и нарезанием резьбы. Трещины длиной до 30 мм и про­жоги, расположенные не ближе 300 мм от отверстий под пальцы, заваривают с последующей обра­боткой. Поврежденные пластмас­совые кронштейны заменяют

Заключение

В данном курсовом проекте на основе исходных данных мы провели анализ и необходимый расчет. В результате мы выяснили, что проектируемый тепловоз относится к грузовым тепловозам. За прототип проектируемого тепловоза был выбран грузовой тепловоз серии 2ТЭ10М. В ходе курсового проекта были определены основные параметра тепловоза, была разработана конструкция экипажной части тепловоза с подробным описанием каждого узла. Далее провели расчет по выбору оборудования и предложили расположение этого оборудования на тепловозе, в результате чего выяснили, что такое расположение вполне уместно.

При выполнения пункта - "определение тяговой характеристики проектируемого тепловоза" была рассчитана и по полученным данным построена графическая зависимость силы тяги от скорости движения Fk=f(v), по которой можно определить значение скорости порогового (автоматического) режима, начиная с которой на тепловозе осуществляется автоматическое регулирование основных параметров движения. Используя тяговую характеристику мы определили среднюю скорость движения.

В итоге можно отметить, что данный тепловоз может эксплуатироваться на железных дорогах страны.

Список использованной литературы

1.Тепловозы. Под. ред. В.Д.Кузьмича. – М.: Транспорт, 1991. – 352с.

2.Локомотивные энергетические установки. Под. ред. А.И.Володина. – М.: ИПК «Желдориздат», 2002. – 718с.

3.Электрические передачи локомотивов. Под. ред. В.В.Стрекопытова. – М.: Маршрут, 2003. – 310с.

4.Тепловозы. Под. ред. Н.И.Панова. – М.: Машиностроение, 1976. – 544с.

5.Кононов В.Е., Скалин А.В. справочник машиниста тепловоза. – М.: Транспорт, 1993.- 256с.

6.Тепловозы типа 2ТЭ10М и 3ТЭ10М. – М.: Транспорт, 1984. – 290с

7.Правила тяговых расчетов для поездной работы. – М.: Транспорт, 1985. – 287 с.

8.С.П. Филиппов, А.И. Гибалов, В.Е. Быковский: Тепловоз 2ТЭ10М, издательство Транспорт 1982г 326 стр.