Общее устройство двигателей постоянного тока

Общее устройство двигателей постоянного тока

Состоит из:

1. Остова 3, который служит для крепления главных 4 и дополнительных полюсов, подшипниковых щитов 2, щеточных механизмов 1, а также является частью магнитопровода. К остову крепится клеммная коробка 10.

2. Подшипниковых щитов 2 и 7, служащих для крепления подшипников в которых вращается вал 14 якоря. Подшипники закрываются уплотнительными крышками 8,9 и 12,13, как изнутри, так и снаружи. Щиты могут иметь вентиляционные отверстия или окна 11.

3. Главных полюсов 4 и 6, предназначенных для создания основного магнитного потока.

4. Дополнительных полюсов, служащих для уменьшения реакции якоря и улучшения коммутации.

5. Якоря 5.

- предназначенного для создания вращающего момента в двигателе,

- в генераторах – для создания индуктированной ЭДС.

6. Коллектора 18.

- в двигателях служит для распределения токов по виткам обмотки якоря таким образом, чтобы вращающие моменты всех витков были направлены в одну сторону.

- в генераторах коллектор выполняет функцию выпрямителя.

7. Щеточного механизма с фиксатором 15 и 16, кронштейном 1, щеткодержателем 17.

- в двигателях – для подачи напряжения на обмотку якоря.

- вгенераторах – для снятия напряжения с обмотки якоря.

Способы регулирования частоты вращения ТЭД

Основной способ регулирования частоты вращения ТЭД осуществляется за счет изменения напряжения, питающего двигатель. При достижении номинального напряжения на ТЭД, дальнейший разгон электровоза осуществляется за счет изменения магнитного потока (уменьшение магнитного поля полюсов, или ослабление возбуждения).

n = (U – IяRя) / СФ

Для этого параллельно обмотке возбуждения ТЭД подключаются резисторы ослабления поля, при этом:

1) Если ослабление поля происходит на высоких позициях контроллера, то Ф уменьшается в меньшей степени, чем увеличивается ток якоря Iя, поэтому Мвр увеличивается, что обеспечивает дальнейший разгон электровоза.

2) Если производить ослабление поля на низких позициях, то Ф уменьшается в большей степени, чем увеличивается Iя, поэтому Мвр в этом случае уменьшится и приведет к замедлению электровоза.

Реверсирование тяговых двигателей

Существует два способа реверсирования двигателей постоянного тока:

1. За счет изменения направления тока в обмотке якоря.
2. За счет изменения направления тока в обмотке возбуждения.

На ВЛ-80с для реверсирования ТЭД применяется только 2-й способ, так как падение напряжения на обмотке возбуждения значительно меньше, чем на обмотке якоря, поэтому раствор между разомкнутыми контактами реверсора рассчитывается на меньшее напряжение, что приводит к снижению габаритов реверсора.

Свойства обратимости электрических машин

При рассмотрении принципа действия двигателя и генератора видно, что используются одни и те же электромагнитные явления. Поэтому, следует, что любой двигатель может быть использован в качестве генератора и наоборот. Значит, можно говорить, что электрическая машина работает, как в двигательном, так и в генераторном режимах.

Типы двигателей

В зависимости от способа соединения обмотки якоря с обмоткой возбуждения различают 4-е типа двигателей:

1. С независимым возбуждением.

2. С параллельным возбуждением.

3. С последовательным возбуждением.

4. Со смешанным возбуждением.

В качестве тяговых

1. Сравнение по пусковому и вращающему моменту. Так как у сериесного двигателя Мвр зависит от квадрата тока якоря, поэтому, при одном и том же токе якоря сериесный двигатель будет развивать больший Мвр и пусковой момент, чем шунтовой.
2. Сравнение по перегрузочной способности. При одном и том же пусковом и вращающем моментах, сериесный двигатель потребляет меньший ток чем шунтовой, поэтому меньший нагрев обмоток двигателя и он обладает большей перегрузочной способностью.
3. Сравнение по разнице диаметров бандажей колесных пар. Так как допускается разница диаметров бандажей, то двигатели будут вращаться с разной частотой. Даже если двигатели имеют одинаковые характеристики, то они будут потреблять разные токи и соответственно, разница токов у сериесных двигателей значительно меньше из-за мягкости характеристик.
4. Сравнение по разнице характеристик ТЭД.Из-за технологических допусков двигатели имеют различные характеристики. Допускается отклонение частоты вращения при номинальных условиях до 4%, поэтому, даже при одинаковых диаметрах бандажей колесных пар ТЭД потребляют разные токи и у сериесных двигателей эта разница токов меньше чем у шунтовых.
5. Сравнение по броскам напряжения в контактной сети.Броски напряжения в контактной сети возникают, например, при отключении ГВ одной из секций в режиме тяги, при этом к остальным ТЭД прикладывается большее напряжение, то есть они переходят на более высокоскоростную характеристику. Так как частота вращения ТЭД мгновенно измениться не может, то в двигателях происходит бросок тока и у сериесных ТЭД эти броски тока значительно меньше чем у шунтовых.
6. Сравнение по механической прочности катушек полюсов. У сериесных двигателей по катушкам полюсов проходит значительный электрический ток, поэтому для создания основного Ф большого количества витков не требуется. Катушки полюсов выполняют из шинной меди большего сечения. Такие катушки более механически прочные, что имеет преимущества при ремонте машины.
7. По способности ТЭД автоматически переходить в генераторный режим. Шунтовой двигатель может автоматически переходить в генераторный режим, сериесный двигатель не может перейти в генераторный режим, а при малых нагрузках идет в разнос.
8. По склонности к буксованию.В начале буксования у шунтовых двигателей n увеличивается незначительно, а кроме того, при частоте вращения якоря более nкр шунтовой двигатель переходит в генераторный режим – тормозной. Этот двигатель менее склонен к буксованию.

Обмотка якоря

Вся обмотка якоря состоит из секций. Все секции между собой соединены последовательно, и конец последней секции соединен с началом первой. Секции бывают одновитковые и многовитковые.

1. Активные части витка.
2. Лобовая часть витка.
3. Лобовые изгибы.
4. Коллекторные пластины.
5. Изоляция (миканит).

В тяговых двигателях секции делают одновитковые, поэтому, будем считать секцию и виток одним и тем же. Активные части укладываются под разноименными полюсами машины.

Типы обмоток якоря

Простая петлевая обмотка. При данном типе обмотки у электрической машины количество параллельных ветвей в обмотке якоря равно количеству полюсов и количеству щеток. Применяется в электрических машинах рассчитанных на относительно большой ток, создают и выдерживают относительно не высокое напряжение.

Простая волновая обмотка. У данной обмотки количество параллельных ветвей всегда равно двум, независимо от количества полюсов. Машины с таким типом обмотки рассчитаны на относительно небольшой ток и высокое напряжение.

n

Петлевая

Волновая

Реакция якоря

Для характеристики магнитного поля электрической машины существует понятия:

Геометрическая нейтраль – это линия, перпендикулярная оси полюсов и проходящая через середину расстояния между ними.

Физическая нейтраль – это линия перпендикулярная основному магнитному потоку и проходящая через середину расстояния между полюсами.

Реакция якоря – это воздействие магнитного поля якоря на основное магнитное поле полюсов машины.

Из-за реакции якоря основное магнитное поле полюсов искажается, то есть, под одним краем полюса магнитное поле усиливается, а под другим краем – ослабляется, соответственно происходит поворот физической нейтрали относительно геометрической.

Вредные последствия реакции якоря

1. Размагничивающее действие – при усилении магнитного поля под одним краем полюса, этот край полюса доходит до магнитного насыщения, поэтому из-за реакции якоря магнитное поле ослабляется в большей степени под одним краем, чем усиливается под другим. Соответственно, основной магнитный поток Ф уменьшится, что приводит и к уменьшению Мвр и Ег.

2. Ухудшение коммутации из-за поворота физической нейтрали относительно геометрической. Коммутируемая секция на геометрической нейтрали пересекает магнитные силовые линии, при вращении якоря, и в секции индуктируется ЭДС вращения, которая способствует увеличению искрения под щетками.

3. Увеличение вероятности возникновения кругового огня по коллектору. При вращении якоря витки проходят через сгущение магнитных силовых линий, поэтому под одним краем полюса индуктируется большая ЭДС, а значит, увеличивается напряжение между двумя соседними коллекторными пластинами, что может привести к пробою воздушной изоляции между пластинами коллектора и как следствие – к круговому огню по коллектору (переброс). Круговой огонь – это мощная электрическая дуга по коллектору, которая замыкает две разноименные щетки между собой.

Коммутация

Процесс переключения секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую, называют коммутацией.

Секция, которая в процессе переключения (коммутации) замыкается щеткой накоротко, называется коммутируемой секцией.

В коммутируемой секции ток меняется как по величине, так и по направлению. Процесс коммутации может сопровождаться искрением под щетками. Причины искрения разделяются на 2 вида:

I. Механические.

II. Электромеханические.

Механические причины искрения возникают из за:

ü Слабого нажатия щеток на коллектор.

ü Износа щеток более нормы.

ü Сколов на щетках.

ü Повышенного износа рабочей поверхности коллектора.

ü Биения коллектора.

ü Загрязнения коллектора.

Данные причины искрения устраняются при ремонте электрической машины: смена щеток, обточка и продорожка коллектора, балансировка якоря.

Электромеханические причины искрения возникают в процессе коммутации, так как в переключаемой секции возникают следующие ЭДС:

Ø ЭДС самоиндукции еL возникает из-за быстрого изменения тока, как по величине, так и по направлению в коммутируемой секции.

Ø ЭДС взаимоиндукции ем, так как ширина щетки в 3-4 раза больше ширины коллекторной пластины, поэтому в процессе коммутации одновременно участвуют несколько соседних секций.

Ø ЭДС вращения евр возникает из-за реакции якоря.

Ø ЭДС пульсации епульс возникает из-за зубчатого строения сердечника якоря, так как воздушный зазор между якорем и полюсом постоянно меняется.

Ø ЭДС трансформации етр , так как на электровозах переменного тока ТЭД питаются не постоянным а пульсирующим током, то и будет пульсировать основной магнитный поток Ф, созданный обмоткой возбуждения.

Все эти ЭДС направлены согласно, поэтому складываются, а так как коммутируемая секция замыкается щеткой накоротко, то под действием суммарной ЭДС возникает ток коммутации iк.

iк. = (еL + ем + евр + епульс + етр) / Rк.с.,

где Rк.с – сопротивление самой секции, плюс сопротивление коллекторных пластин, плюс сопротивление перехода между щеткой и коллектором.

Ток коммутации вызывает искрение под щетками по причинам:

1. Хотя процесс коммутации происходит быстро. Но он не успевает закончится, когда щетка сбегает с коллекторной пластины и происходит разрыв цепи тока коммутации.
2. Под одним краем щетки из-за тока коммутации плотность тока увеличина, что приводит к искрению, поэтому для уменьшения искрения под щетками, необходимо уменьшить iк . Это осуществляется за счет конструктивных особенностей двигателя и за счет дополнительных электрических аппаратов, включенных в схему питания ТЭД.

Меры улучшения коммутации

a. Для уменьшения ЭДС самоиндукции еL, секции обмотки якоря изготавливают одновитковыми.

b. Для уменьшения ЭДС взаимоиндукции ем, щетки по возможности делают меньшей ширины.

c. Для уменьшения ЭДС вращения евр, борются с реакцией якоря.

d. Для уменьшения ЭДС пульсации епульс, пазы по возможности изготавливают меньшей глубины и более закрытой формы.

e. Для уменьшения ЭДС трансформации етр, в цепь ТЭД включают сглаживающий реактор, а также параллельно обмоткам возбуждения подключают резисторы.

f. Для увеличения сопротивления секции Rк.с, щетки изготавливают графитовыми и разрезными.

Тяговый двигатель НБ-418К

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую энергию, для получения силы тяги электровоза.

УСТРОЙСТВО: НБ-418К – двигатель постоянно пульсирующего тока и состоит из:

1. Остова 2, закрытого подшипниковыми щитами в которых вращается вал якоря.
2. Шести главных 1 и шести дополнительных полюсов. В пазы сердечников главных полюсов укладываются витки компенсационной обмотки.
3. Сердечника 9, расположенного на валу якоря.
4. Коллектора 8.
5. Обмотки якоря с уравнительными соединениями 3.
6. Двух малых шестерен на концах вала якоря, которые входят в зацепление с зубчатыми колесами.
7. Щеточного аппарата 4, 5, 6.

Остов тягового двигателя

НАЗНАЧЕНИЕ: является корпусом двигателя и одновременно магнитопроводом.

УСТРОЙСТВО: остов литой конструкции, круглый, изготовлен из электротехнической стали, средняя часть утолщена. На остове расположено 12 рядов из 3-х отверстий для болтов крепления полюсов. С боков у остова полукруглые приливы для установки и крепления моторно – осевых подшипников 7 и 8, а с противоположной стороны – прилив для крепления кронштейна маятниковой подвески 11. В верхней части остова расположен прилив для клеммной коробки 3, в которой смонтированы выводы обмоток, закрытые крышкой с уплотнением. По торцам остова находятся круглые расточки для подшипниковых щитов, которые по периметру имеют отверстия: резьбовые для болтов крепления щитов, два отверстия 12 для стопорных болтов и отверстие для фиксаторного болта которыми крепится траверса. В верхней части находится валик с шестерней 1 для поворота зубчатой траверсы. Со стороны коллектора находятся два смотровых люка 4 закрытых крышками с войлочными уплотнениями. Верхняя крышка снабжена пружинным замком 5 и легко снимается. Вверху остова, со стороны коллектора расположен прямоугольный прилив 15 для крепления воздуховода, подходящего от кузова, а с другой стороны прилив 16 для кожуха, через который выбрасывается воздух после охлаждения ТЭД. На остове имеются кронштейны с отверстиями 6 для крепления кожухов зубчатой передачи и кронштейн 13 для транспортировки и крепления предохранительной планки от падения на путь. В нижней части остова есть два сливных отверстия диаметром 20 мм.

Подшипниковые щиты

НАЗНАЧЕНИЕ: служат для установки подшипников, в которых вращается вал якоря.

УСТРОЙСТВО: щиты литые, с внутренней стороны снабжены ребрами жесткости. По наружной окружности имеют обточки для установки с натягом в остов и ряд отверстий для болтов крепления, а также три резьбовых отверстия для выпрессовки щита из остова.

Средняя часть щитов уширена, имеет лабиринтные уплотнения с кольцами 1,6,7, которые напрессованы на вал якоря. В средней части имеется расточка для установки в ней наружной обоймы якорного роликового однорядного подшипника, а по окружности отверстия для болтов. В щитах имеются каналы с трубками, для добавления смазки.

В нижней части, под подшипником имеется камера Г для стекания отработанной смазки, она закрыта крышкой 3 и сообщается каналом Б с полостью подшипника В. Отработанная смазка удаляется при ремонте. Смазка ЖРО или «Буксол», заполняется на 2/3 объема камеры. В подшипниковом щите со стороны коллектора, в верхней части находятся два овальных отверстия закрытых крышками (см. остов 14) для демонтажа и монтажа изолированных пальцев щеткодержателей. В щите с другой стороны, вверху находятся два отверстия закрытых кожухом для выброса воздуха под кузов после охлаждения ТЭД. В обеих щитах сделаны резьбовые отверстия под кронштейны нижней половины кожуха.

Главный полюс

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для создания основного магнитного потока, который пересекает обмотку якоря и сердечник.

УСТРОЙСТВО: электромагнит состоит из сердечника и 3 катушки 5.

Сердечник 3 выполнен шихтованным и набран из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, крайние листы сердечника утолщены. В листах сердечника имеется квадратное отверстие 45 Х 45 мм, семь круглых отверстий 8 для шпилек и с внутренней стороны шесть наклонных вырезов 13 Х 44 мм. Сердечник набирается на шпильках, в среднее квадратное отверстие запрессовывается квадратный стержень 4 с тремя резьбовыми отверстиями М30. После сборки сердечника, концы шпилек расклепываются, а вырезы листов образуют шесть наклонных пазов для укладки активных сторон компенсационной обмотки 7.

Катушка 5 состоит из 11 витков шинной меди 4 Х 65 мм, намотана на узкое ребро (плашмя) и изогнута по радиусу остова 1. Имеет межвитковую, корпусную и покровную (защитную) изоляцию 6. Катушка надевается на сердечник, между сердечником и катушкой укладывается предохранительный фланец 10, который не допускает повреждение изоляции, также устанавливается уплотняющий клин 9, который не допускает ослабление катушки на сердечнике.

Сердечник крепится к остову 1 тремя болтами 2. Головки крепительных болтов заливаются гудроном, чтобы не поподала влага в сердечник полюса.

Катушки главных полюсов соединяются последовательно внутри остова, со стороны коллектора. При этом полярность главных полюсов чередуется, образуя обмотку возбуждения, концы которой выведены на клеммную коробку и обозначены буквами «К» - начало и «КК» - конец.

Дополнительный полюс

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для устранения вредных последствий реакции якоря и улучшения коммутации.

УСТРОЙСТВО: электромагнит состоит из сердечника 4 и катушки 1

Сердечник 4 выполнен шихтованным, из листов стали толщиной 0,5 мм. В листах сердечника выполнены прямоугольные отверстия для стержня прямоугольной формы 6, в котором сделаны 3-и резьбовых отверстия с резьбой М20. Полукруглые боковины сердечника 2 утолщены. Сердечник набирается на шпильки 3, концы которых расклепываются. Боковины с каждой стороны крепятся к сердечнику винтом.

Катушка 1 состоит из 8-и витков и выполнена из меди квадратного сечения 12,5 Х 12,5 мм. Имеет межвитковую, корпусную и покровную изоляцию и пропитывается лаком. Катушка надевается на сердечник с прокладкой из листового железа.

Дополнительный полюс крепится к остову 3-я болтами 5, между сердечником и остовом установлена немагнитная прокладка 7 из гетинакса толщиной 7 мм и стальная прокладка 8 толщиной 2 мм, для защиты от смятия гетинаксовой прокладки, которая увеличивает сопротивление для дополнительного магнитного потока и обеспечивает прямо пропорциональное изменение потока при изменении тока якоря (не допускает насыщение сердечника полюса при рабочих значениях тока якоря – до 1500 А).

Компенсационная обмотка

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для устранения вредных последствий реакции якоря и улучшения коммутации.

УСТРОЙСТВО: состоит из 6-и катушек шинной меди прямоугольного сечения, каждая катушка имеет 6-ь витков, которые объединяются в 3-и пары. Изоляция обмотки: межвитковая, корпусная и покровная. Катушки изогнуты по радиусу остова и укладываются: 3-и активные стороны обмотки в наклонные пазы одного сердечника, а вторая половина обмотки, в пазы рядом расположенного сердечника другого главного полюса. Наклонные пазы рядом расположенных сердечников – параллельны, а значит, упрощается установка и снятие катушки.

Активные стороны обмотки в пазах сердечников крепятся текстолитовыми клиньями. При такой установке катушек компенсационной обмотки, ток в активных сторонах обмотки, которые расположены в пазах одного сердечника, имеет одно направление.

Якорь

УСТРОЙСТВО: состоит из вала якоря, сердечника, коллектора, обмотки якоря и уравнительных соединений.

Вал якоря по своей длине выполнен круглым, разных диаметров. На концах вала обточены конусные части с пазом для шпонки и кольцевой проточкой. В торцах вала изготовлены торцевые отверстия под спец. болты, которые соединяются с радиальным каналом с канавкой для подачи смазки под давлением при снятии шестерни. Шпонка применяется для установки временной шестерни, при испытании ТЭД. На вал якоря устанавливаются от середины к краям:

1. Втулка якоря – литая, имеет 2-а цилиндра – наружный 6 и внутренний 7, соединенные ребрами 8. На наружном цилиндре находится бурт и паз для шпонки 2 сердечника. На удлиненной части внутреннего цилиндра нарезана резьба М175 для корончатой гайки 15, которая удерживает переднюю нажимную шайбу 1, или корпус коллектора.
2. Кольца 10 и 14 напрессовываются по обе стороны от втулки и образуют лабиринтные уплотнения совместно с подшипниковыми щитами.
3. Внутренние кольца или обойма якорных подшипников 11 и 13.
4. Упорные кольца для якорных подшипников 12.

Сердечник якоря. На втулку якоря 6 напрессовывается литая задняя нажимная шайба 9, состоящая из двух колец, между которыми сделаны ребра жесткости. В паз втулки якоря устанавливается шпонка 2, а затем набирается сердечник 4 из отдельных листов. На внутренней окружности листа имеется вырез для шпонки, на внешней окружности 87 вырезов под обмотку якоря 5, а в средней части расположено в шахматном порядке 2-а ряда круглых отверстий 3 для вентиляции сердечника. Со стороны коллектора сердечник фиксируется передней нажимной шайбой 1, которая одновременно является корпусом коллектора, она удерживается от сползания корончатой гайкой 15, которая наворачивается на внутренний цилиндр втулки якоря.

Коллектор

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для изменения направления тока в секциях обмотки якоря, при переходе из одной параллельной ветви в другую, чтобы сохранить направление выталкивающей силы и вращение якоря.

УСТРОЙСТВО: коллектор набирается из 348-и медных пластин 4, которые имеют два выреза по форме ласточкиного хвоста 5 и 8, есть рабочая поверхность по которой скользят щетки, а также выступающая часть, или «Петушок» с вырезом для установки концов секций обмотки якоря. В средней части коллекторных пластин имеется отверстия для снижения веса коллектора и центробежной силы, которая образуется при вращении якоря. Коллекторные пластины разделяются миконитовыми прокладками и зажимаются между передней нажимной шайбой 7 и нажимным конусом 1 с установкой миконитовых манжет 5 и 8 и миконитового цилиндра 6. Нажимной конус 1 притягивается к корпусу коллекторными болтами с квадратными головками 2. Выступающая часть наружной манжеты притягивается к нажимному конусу стеклобандажом и покрывается лаком.

Обмотка якоря

Обмотка якоря простая, петлевая, состоит из 348-и одновитковых секций шинной меди прямоугольного сечения – 3,5 Х 7 мм, которые объединяются в 87 катушек из 4-х секций 1.

Активные проводники секций катушки в лобовой части разворачиваются на 180˚ и стороны секций в активных сторонах катушеек меняются местами по высоте для выравнивания ЭДС, так как основной магнитный поток по высоте не однороден.

Изоляция обмотки – межвитковая, корпусная и покровная. Активные стороны катушек укладываются в пазы сердечника якоря с шагом 1:15 и в каждом пазу находятся две активные стороны разных катушек. Концы каждой секции разворачиваются на 90˚, расплющиваются до толщины 1,8 мм и вставляются в петушки коллекторных пластин 3 с шагом 1:2, затем припаиваются. Таким образом, все 348 секций соединяются последовательно коллекторными пластинами и образуют обмотку якоря.

Активные стороны катушек обмотки якоря крепятся в пазах сердечника текстолитовым клиньями, а лобовые части с обеих сторон притягиваются к нажимным шайбам стеклобандажом и покрываются лаком.

Обмотка якоря – петлевая, делится щетками на 6-ь параллельных ветвей. ПротивоЭДС, которые индуктируются в параллельных ветвях, не равны между собой, а значит и разные падения напряжения в ветвях. За счет разности падений напряжения в параллельных ветвях, между ними проходят уравнительные токи, которые перегружают щетки, увеличивая вероятность искрения при коммутации. Для того, чтобы разгрузить щетки, равнопотенциальные точки соединяют уравнительными соединениями 2. Когда возникает разность потенциалов между секциями, которые соединены уравнительными соединениями, уравнительный ток проходит не по щеткам, а по соединениям. Обмотка якоря имеет 174 уравнительных соединений или проводника, которые выполнены из медных шин, изолированных асбестовой бумагой, объединенных в 58 катушек, по 3 проводника в каждой. Концы уравнительных соединений припаиваются к петушкам коллекторных пластин ниже секций обмотки якоря с шагом 1:117. Катушки уравнительных соединений уложены под лобовыми частями обмотки якоря со стороны коллектора. Обмотку якоря, дополнительные полюса и компенсационную обмотку соединяют последовательно друг с другом, чтобы при увеличении тока якоря одновременно увеличивалась бы и компенсация реакции якоря.

Щеточный аппарат

Состоит из разрезной траверсы 1 с разжимным устройством 5 и 12-и изоляционных пальцев 2, шести кронштейнов 4 и шести щеткодержателей 5 в которых установлены угольные разрезные щетки.

Траверса – круглая, разрезная, швеллерного сечения, на внешней окружности имеет прямые зубья для поворота. В траверсе 6 пар симметрично расположенных отверстий. На линии разреза установлено стягивающее устройство с 2-я болтами с круглыми головками 5, в которых поперечные резьбовые отверстия: на одном - левая, на другом – правая резьба. В отверстия болтов вворачивается шпилька, на средней части которой сделан шестигранник под ключ и шестерня для фиксатора. При вращении шпильки концы траверсы разжимаются или сжимаются. Перед поворотом траверсы, ее концы стягиваются, уменьшается наружный диаметр и траверса свободно поворачивается шестерней в проточке подшипникового щита. Траверса имеет 2 стопорных устройства и фиксирующее – планка с резьбой, которая устанавливается на болте с квадратной головкой между плоскими направляющими остова. Поворачивая головку болта фиксатор передвигается по направляющей, прижимает траверсу к щиту, или освобождает. Напротив верхнего люка установлен фиксатор 1, который имеет зуб, входящий в вырез планки. Планка с одной стороны имеет рифленую поверхность и 2-а выреза. Когда щетки устанавливаются на геометрическую нейтраль, планку Передвигают и устанавливают таким образом, чтобы зуб фиксатора входил в вырез планки, а затем крепят планку на траверсе 2-я болтами и шплинтуют. После очередного поворота траверсы, достаточно совместить Зуб фиксатора 1 с вырезом планки 2 и щит будет установлен на геометрической нейтрали.

Изолированные пальцы состоят из стального стержня, на одном конце которого резьба 1 и проточка 2 для установки в остове траверсы, а второй конец заливается изоляционной пластмассой 3. Палец устанавливают в отверстие траверсы, с обратной стороны на стержень одевается пружинная шайба и наворачивается гайка, на которой имеются вырезы под специальный ключ.

Кронштейн щеткодержателя изготовлен разъемным, состоит из кронштейна 1 и накладки 2 в которых выполнены полукруглые проточки. Проточки охватывают изолированные пальцы и стягиваются болтом 3. Кронштейн может передвигаться по изолированным пальцам для регулирования расстояния от щеткодержателя до петушков коллекторных пластин. На кронштейне имеется прилив с насечками 4 в который вворачивается шпилька 5 для крепления щеткодержателя. На кронштейне также имеются резьбовые отверстия М8 для болтов, которыми крепят соединительные шины и наконечники кабелей.

Щеткодержатель 1 изготовлен латунным и литым, имеет 3-и окна для установки разрезных щеток 6. На корпусе щеткодержателя имеется прилив 9 с овальным отверстием 8 и насечками для крепления на кронштейне. К корпусу шарнирно крепятся три нажимных пальца 4, которые выполнены из плоских пружин с резиновыми наконечниками 3 для упора на щетку и цилиндрическими пружинами 5 с регулировочным винтом для регулирования величины нажатия щетки на коллектор (1,5÷0,1 кг). В кронштейне есть три резьбовых отверстия М6 для винтов 7 крепления наконечников шунтов щетки.

Щетки – разрезные 6, размер 2 Х 12,5 Х 32 Х 57. В каждую половинку щетки армированы концы двух медных шунтов, которые соединяются общим наконечником и крепятся к щеткодержателю.

После установки щеточного аппарата и сборки ТЭД, должно быть расстояние:

Ø От щеткодержателя до рабочей поверхности коллектора 3±1,5 мм.

Ø От щеткодержателя до петушков коллекторных пластин 6 мм.

Вентиляция ТЭД

Воздух, нагнетаемый от воздуховода, через отверстие со стороны коллектора, обдувает и охлаждает коллектор и далее следует по каналам:

ü Через зазоры между главными и дополнительными полюсами.

ü Через зазоры между сердечником якоря и сердечником главных и дополнительных полюсов.

ü Через каналы в сердечнике якоря и во втулке якоря.

Воздух поступает к подшипниковому щиту со стороны противоположной коллектору и выбрасывается через отверстие остова и подшипникового щита, через кожух под кузов электровоза.

Режимы работы ТЭД

Выделяют два режима работы тягового двигателя: часовой и длительный. При этом на ТЭД с исправно работающей вентиляцией подают номинальное или расчетное напряжение. Затем дают определенную нагрузку, или устанавливают ток якоря определенной величины.

Часовой режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течении 1 часа не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.

Длительный режим – при данном режиме устанавливают с помощью нагрузки на валу якоря такой ток, при котором двигатель работает в течении длительного времени не перегреваясь для класса изоляции этой обмотки. При этом определяется ток и мощность часового режима.

На электровозах с номера 2441 установлены ТЭД НБ-514, которые на электровозах до номера 2441 взаимозаменяемы с ТЭД НБ-418. ТЭД НБ-514 имеют следующие изменения в конструкции:

1. Катушка главного полюса имеет 9 витков из шинной меди 5 Х 40 мм.
2. Катушка дополнительного полюса имеет 5 двойных витков из медной шины 2,44 Х 35 мм.
3. Катушка компенсационной обмотки имеет 7 витков из меди сечением 3,5 Х 35 мм.
4. В сердечнике главного полюса – 8 пазов.
5. Расход воздуха – 85 м³/мин.

Технические данные ТЭД

	НБ-418К	НБ-514
Uном	950 В	980 В
Iчас	880 А	880 А
Pчас	790 кВт	813 кВт
Iдлит	820 А	820 А
Pдлит	740 кВт	?60 кВт
Расход вентилируемого воздуха	105 м³/мин	85 м³/мин
Класс изоляции обмотки якоря	F - 140˚C	F - 140˚C
Класс изоляции обмоток полюсов	H - 180˚C	H - 180˚C
Класс изоляции компенсационной обмотки	F - 155˚C	F - 155˚C
Температура нагрева коллектора	95˚C	95˚C

Контрольные вопросы по теме: «Тяговый двигатель НБ-418К»

1. Сколько главных и дополнительных полюсов имеет НБ-418К?
2. Какие отверстия имеет подшипниковый щит?
3. Как осуществляется смазка подшипников в щите ТЭД?
4. Каким образом соединяются в схему главные полюса ТЭД?
5. Как укладывается катушка компенсационной обмотки?
6. Каким образом соединяются в схему дополнительные полюса и компенсационная обмотка?
7. Из каких элементов состоит сердечник якоря?
8. Как укладывается в пазы сердечника якоря его обмотка?
9. Для чего необходимы уравнительные соединения?
10. Как устанавливают щеткодержатель относительно коллектора?

Общее устройство двигателей постоянного тока

Состоит из:

1. Остова 3, который служит для крепления главных 4 и дополнительных полюсов, подшипниковых щитов 2, щеточных механизмов 1, а также является частью магнитопровода. К остову крепится клеммная коробка 10.

2. Подшипниковых щитов 2 и 7, служащих для крепления подшипников в которых вращается вал 14 якоря. Подшипники закрываются уплотнительными крышками 8,9 и 12,13, как изнутри, так и снаружи. Щиты могут иметь вентиляционные отверстия или окна 11.

3. Главных полюсов 4 и 6, предназначенных для создания основного магнитного потока.

4. Дополнительных полюсов, служащих для уменьшения реакции якоря и улучшения коммутации.

5. Якоря 5.

- предназначенного для создания вращающего момента в двигателе,

- в генераторах – для создания индуктированной ЭДС.

6. Коллектора 18.

- в двигателях служит для распределения токов по виткам обмотки якоря таким образом, чтобы вращающие моменты всех витков были направлены в одну сторону.

- в генераторах коллектор выполняет функцию выпрямителя.