Устройство асинхронного тягового двигателя. Технические данные.

Асинхронные двигатели для вагонов метрополитена, выпускаемые разными заводами-изготовителями, конструктивно аналогичны, т.к. созданы на основе двигателя ТАД 280М 4У2 производства АЭК «Динамо». Двигатели имеют принципиально одинаковое устройство: габариты, конструкционные

размеры, обмоточные данные и др.

Рис. 6. Тяговые электродвигатели. Общий вид.

Устройство асинхронного тягового двигателя рассмотрим на примере двигателя ДТА 170 У2 производства АО «Рижский электромашинострои-тельный завод» (принципиальные отличия будут отмечены как примечание).

Трехфазные асинхронные тяговые двигатели ДТА 170 У2 предназначе-ны для установки на вагонах метрополитена для приведения вагона в движение и создания тормозной силы при электрическом торможении. Двигатель является составной частью асинхронного тягового электропривода и рассчитан для питания от инвертора напря­жения.

Двигатель ДТА 170 У2 - самовентилируемый четырехполюсный двигатель с короткозамкнутым ротором.

В обозначении двигателя: ДТА - двигатель тяговый асинхронный; 170 –мощность в кВт; У2 – климатическое исполнение и категория размещения.

3.1 Основные параметры двигателя:

Мощность часового режима – 170 кВт

Номинальный режим работы – повторно-кратковременный S2-60 мин.

(с длительностью рабочего периода неизменной нагрузки 60 мин.)

Номинальное линейное напряжение – 530 В

Номинальная частота тока – 43 Гц

Максимальная частота тока– 120 Гц

Номинальный линейный ток - 237 А

Номинальная частота вращения - 1290 об/мин.

Максимальная частота вращения – 3600 об/мин.

Номинальное скольжение – не менее 1,5 %

КПД – 0,92

Перегрузочная способность (M_max/М_ном) – 3,5

Шаг по пазам обмотки статора 1-12

Масса двигателя – 765 кг.

Двигатель состоит из статора, ротора и двух подшипниковых щитов. Разрез двигателя представлен на рис. 7.

Рис. 7. Двигатель ДТА 170У2. 1 – Станина. 2 – Сердечник. 3 – Обмотка статора. 4 – Стержень обмотки ротора. 5 – Сердечник ротора. 6 – Сегментная шпонка. 7 – Закорачивающее кольцо. 8,9 – Подшипниковый щит. 10 – Вентиляторное колесо. 11 – Вентиляционное отверстие. 12 – Защитная сетка. 13,14 – Подшипник. 15,16 – Крышка подшипника. 17 – Клемная коробка. 18 – Болт сливного отверстия. 19 – Болт заземления. 20 – Корпус установки ДЧВ. 21 – Шестерня ДЧВ. 22 – Вал ротора. 23 – Заглушка. 24 – Устройство добавления смазки.

Статор.

Статор - неподвижная часть двигателя - состоит из станины 1, сердечника 2 и обмотки 3.

3.2.1 Станина.

Станина 1 статора имеет цилиндрическую форму и отлита из конструкционной стали. Крепление двигателя к тележке вагона осуществляется с помощью кронштейнов, отлитых заодно со станиной. Станина так же имеет приливы, предохраняющие двигатель от падения в случае нарушения целостности крепления. Перемещение двигателя при монтаже осуществляется за транспортировочные отверстия в кронштейнах. Со стороны выходного вала станина имеет вентиляционные отверстия, закрытые сетками 12. Торцевые части станины имеют расточку и резьбовые отверстия для установки переднего 8 и заднего 9 подшипниковых щитов.

К боковой поверхности станины приваривается коробка выводов 17 с тремя отверстиями для подвода кабелей от преобразователя. Для заземления двигателя предусмотрен заземляющий болт 19, который расположен на боковой грани станины со стороны коробки выводов и обозначен табличкой с указа­нием знака заземления. На внутренней поверхности станины имеются

Рис. 8. Установка сердечника в станине.

продольные ребра, образующие аксиальные вентиляционные каналы (рис. 8). Для спуска влаги, появляющейся в процессе

эксплуатации двигателя, в

станине имеются два сливных

отверстия, заглушенные болтами 18. Каждый двигатель, выпускаемый изготовителем, имеет на корпусе табличку с основными техническими данными: тип, заводской номер, масса и дата изготов­ления двигателя.

3.2.2 Сердечник статора.

Рис. 9. Фрагмент листа сердечника статора

Сердечник статора 2 (рис. 7) набран из штампованных изоли-рованных листов электротехни-ческой стали толщиной 0,5 мм и установлен через усиливающие листы в станину между буртом и сегментными шпонками 6, предохраняющими сердечник от осевого смещения. Фрагмент листа сердечника представлен на рис. 9. На внутренней поверхности собранного сердечника образуются углубления (пазы), в которые укладываются секции обмотки 3 (рис. 7).

3.2.3 Обмотка статора.

Обмотка статора двухслойная петлевая, выполнена из 60-ти ромбовидных жестких секций (рис.10). Каждая секция состоит из восьми витков прямоугольного медного эмалированного провода сечением 1,8 х 6,3 мм. Витки изолированы лентой, пропитанной лаком.

Рис.10. Секция обмотки статора.

Общая изоляция секции выполнена слюдянитовой лентой. Секции уложены шагом 1-12.

Активные части обмотки закреплены в пазах стекло-текстолитовыми изоляцион-ными клиньями. Расположение секций в пазу представлено на рис.11.

Схема обмотки статора представлена на рис. 12. Пунктирной линией показана пазовая часть секции в нижнем слое паза.

Обмотка статора состоит из трех фазных обмоток, которые образованы из четырех катушечных групп (по пять секций в каждой), включенных параллельно.

Рис.11. Расположение проводников обмотки статора в пазу

Соединения секций выполнено пайкой со стороны заднего подшипникового щита. Паяные соединения изолирова-ны. Фазные обмотки глухим соединением включены по схеме «звезда». Выводные концы обмотки крепятся в коробке 17.

Обозначение выводов - U,V, W.

Рис. 12. Схема статорной обмотки.

Ротор.

Подвижная часть двигателя - ротор - состоит из вала 22, сердечника 5 с короткозамкнутой обмоткой и вентиляторного колеса 10.

3.3.1 Вал ротора.

Вал ротора изготовлен из высокопрочной стали и имеет конический рабочий выходной конец для соединения с тяговой передачей. На валу имеются участки разных диаметров для размещения на них составных частей ротора. В средней части вала имеются выступ (бурт), кольцевая выточка под стопорное кольцо, а так же осевая канавка под шпонку.

3.3.2 Сердечник ротора.

Рис. 13. Фрагмент листа сердечника ротора.

Между буртом и стопорным кольцом посредством шпонки закреплен сердечник 5, представляющий собой пакет штампованных изолированных пластин электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В пластинах выштампованы пазы под обмотку, отверстия для установки на вал и вентиляции. Фрагмент пластины и конфигурация паза представлены на рис. 13. Жесткость пакету придают крайние пластины толщиной 5 мм. В собранном виде у поверхности сердечника образу-

ются полузакрытые пазы, а в теле сердечника вентиляционные каналы.

3.3.3 Обмотка ротора.

В пазы сердечника вставляются медные стержни 4 сечением 5,6 х 22 мм, выступающие концы которых замкнуты накоротко медными кольцами 7. При этом образуется короткозамкнутая обмотка, равномерно распределенная по окружности ротора. Электрическое соединение выполнено методом газовой

сварки с медным присадочным материалом. Более поздняя технология предусматривает метод индукционной пайки стержней к кольцам ротора с серебряной присадкой. Такое соединение обеспечивает повышенное качество электрического соединения и надежности машины.

3.3.4 Вентилятор.

Для обеспечения движения воздуха внутри двигателя на валу ротора установлено вентиляторное колесо 10.

Примечание. Обмотка ротора двигателя ТАДВМ-280 Владимирского завода выполнена методом литья из алюминия, при этом заодно с короткозамыкающими кольцами отлиты вентиляционные лопатки, обеспечивающие движение охлаждающего воздуха.

Подшипниковые щиты.

Подшипниковые щиты - передний 8 и задний 9 - являются опорой подшипников ротора и представляют собой фасонные стальные отливки. Они вставляются расточку станины и закрепляются болтами, ввернутыми в торцевую часть станины.

В подшипниковых щитах установлены однорядные подшипники качения открытого исполнения с токоизолирующим покрытием на наружной обойме. Оно обеспечивает исключение электрической связи вала ротора со статором. Со стороны приводного конца вала установлен роликовый подшипник, с противоположной стороны – упорный шариковый, фиксирующий положение ротора и поглощающий осевое давление от редуктора.

Подшипники закрыты внутренними и наружными крышками 15 и 16. Лабиринтные уплотнения, которыми снабжены крышки, удерживают смазку и защищают подшипники, что обеспечивают увеличение срока службы смазки. В подшипниках применена смазка Литол-24. Конструкция подшипниковых узлов предусматривает возможность пополнения смазки через выведенные наружу трубки.

Задний подшипниковый щит имеет вентиляционные окна 11, которые закрыты крышками с металлическими сетками.

Вентиляция.

По конструкции двигатель является самовентилируемым. Под действием вращающегося вентиляторного колеса наружный воздух поступает через отверстия в подшипниковом щите, обтекает лобовые части обмотки статора как со стороны соединений, так и со стороны привода, а так же сердечники статора и ротора и выбрасывается наружу через вентиляционные отверстия станины со стороны привода. Внутри машины охлаждающий воздух проходит тремя путями:

- по каналам, образованным сердечником статора и внутренними ребрами станины;

- через воздушный зазор между статором и ротором;

- по аксиальным каналам сердечника ротора.

Примечание: Движение охлаждающего воздуха в двигателе ТАДВМ-280 Владимирского завода обеспечивается лопатками на короткозамыкающих кольцах обмотки ротора.