Устройство и конструктивные особенности основных узлов

ЭЛЕКТРОВОЗ МАГИСТРАЛЬНЫЙ ЭП20

Руководство по эксплуатации

Книга 3

Описание и работа

Электрические машины

ТС.085.003 РЭ3

Содержание

1 Асинхронный тяговый двигатель ДТА-1200А . . . . . . . . . . 4

1.1 Назначение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2 Техническая характеристика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.3 Устройство и конструктивные особенности основных узлов. . . 6

1.4 Работа тягового двигателя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

В настоящей книге руководства по эксплуатации магистрального электровоза двойного питания типа ЭП20 приведено описание и работа асинхронного тягового двигателя ДТА-1200А, основные технические данные, особенности конструкции основных узлов и общие требования к их обслуживанию в эксплуатации.

Текстовый материал иллюстрирован рисунками, позволяющими более наглядно представить конструктивные особенности описываемого тягового двигателя.

Описание и работа вспомогательных электрических машин изложена в технических описаниях и инструкции по эксплуатации заводов-изготовителей блоков и агрегатов, в которые эти машины входят.

Асинхронный тяговый двигатель ДТА-1200А

Назначение

Асинхронный тяговый двигатель ДТА-1200А (в дальнейшем "тяговый двигатель") предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети через преобразователь, в механическую энергию, передаваемую колесной паре через передаточный механизм.

Тяговый двигатель конструктивно объединен с тяговым редуктором в моторно-редукторный блок, устанавливаемый на тележку как единая сборочная единица с тремя точками крепления: две на редукторе и одна на тяговом двигателе. В зависимости от исполнения электровоза по максимальной скорости тяговый двигатель собирается в моторно-редукторный блок с редуктором, имеющим, при расчетной централи 560 мм, исполнения по величине передаточного отношения:

- для скорости 160 км/ч – 93:18=5,167;

- для скорости 200 км/ч – 89:22=4,05.

При этом все габаритные, установочные и присоединительные размеры блока сохраняются.

Вид климатического исполнения - Уl по ГОСТ 15150-69.

Максимальная высота эксплуатации над уровнем моря 1200 м.

Тяговый двигатель рассчитан для работы в условиях эксплуатации при воздействии механических факторов внешней среды в части вибрационных и ударных нагрузок в соответствии с ГОСТ 2582-81 для группы М26 по ГОСТ 17516.1-90.

Техническая характеристика

Техническая характеристика тягового двигателя ДТА-1200А при питании синусоидальным напряжением, представлена в таблице 1.

Таблица 1 – Техническая характеристика

Наименование показателей	Режим работы
часовой	продолжительный
Мощность, kW (кВт)
Напряжение линейное, V (В)
Ток фазы статора, A (А)
Частота вращения, r\min (об/мин)
Вращающий момент, кН м	6,486	5,948
Частота тока, Гц
КПД, %
Cos φ	0,85
Масса, кг
Вентиляция	независимая
Количество охлаждающего воздуха, m3/min (м3/мин)
Потери полного давления воздуха, Pa (Па)

Устройство и конструктивные особенности основных узлов

Тяговый двигатель ДТА-1200А является трехфазной асинхронной электрической машиной с короткозамкнутым ротором с регулируемой частотой вращения. Регулирование осуществляется изменением величины частоты питающего напряжения.

Двигатель имеет бескорпусное исполнение. Как неотъемлемая составная часть моторно-редукторного блока двигатель имеет только одну собственную подшипниковую опору ротора со стороны, противоположной редуктору. Второй вращающейся опорой ротора является упругая мембранная муфта вала-шестерни редуктора, с которой вал двигателя соединен фланцевым соединением.

В соответствии с рисунком 1 статор тягового двигателя со стороны привода фланцем 1 соединяется с корпусом тягового редуктора, а ротор фланцем 2 с металлической мембранной муфтой вала-шестерни, имеющей собственные подшипниковые опоры. На статоре тягового двигателя предусмотрены отверстия 5 для вкручивания транспортировочных рымов, страховочный кронштейн 6 и кронштейн 7, как одна из трех точек подвески моторно-редукторного блока на тележке через резинометаллическую втулку (сайлентблок).

Тяговый двигатель в соответствии с рисунком 2 конструктивно состоит из статора 10, ротора 11, подшипникового щита 14, узла датчиков температуры статора и датчика температуры подшипникового щита.

Конструкция узлов тягового двигателя более подробно описывается ниже. Входной патрубок вентилирующего тяговый двигатель воздуха расположен на корпусе редуктора. Выход воздуха осуществляется через перфорированные крышки 12 подшипникового щита.

1 – присоединительный фланец статора; 2 – присоединительный фланец ротора; 3 – крышка коробки силовых выводов; 4 – крышка коробки выводов датчиков; 5 – отверстия для вкручивания транспортировочных рымов; 6 – страховочный кронштейн; 7 – кронштейн подвески; 8 – маслозаправочная трубка; 9 – крышка маслосборника; 10 – кожух датчика.

Рисунок 1 - Общий вид тягового двигателя ДТА-1200А

1.3.1Статор выполнен в бескорпусном исполнении. При этом пакет железа статора в соответствии с рисунком 2 в спрессованном состоянии зажат между двумя боковинами 7 и 24 коробчатой формы, соединенными между собой сваркой шестью стальными накладками 9 толщиной 8мм, которые образуют замкнутое кольцо вокруг сердечника.Боковины являются несущей основой конструкции двигателя. Боковина со стороны тягового редуктора выполнена литейным способом. В ее нижней части предусмотрен люк 1 для установки технологического приспособления фиксирующего ротор при сборке, в крышке которого имеется отверстие для слива конденсата а, в торцевой части – фланец для крепления и центровки тягового редуктора. Боковина с противоположной стороны выполнена сваркой литого фланца 23 с фланцем 21, изготовленным из проката, и с установленными между ними накладками 22 и ребрами жесткости. В ее нижней части расположено отверстие для слива конденсата, в торцевой части – горловина для напрессовки подшипникового щита. Одновременно боковины являются камерами для размещения лобовых частей обмотки статора 6, и воздуховодами для равномерного распределения вентилирующего воздуха по поперечному сечению двигателя.

1.3.2Сердечник статоранабран из пакета штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В сердечнике статора имеются открытые пазы прямоугольного сечения для укладки обмотки и аксиальные каналы для прохода вентилирующего воздуха. Пазы статора перед укладкой катушек изолируются гильзами из синтофлекса 828 и имидофлекса 292.

1.3.3Обмотка статора петлевая, в соответствии с рисунком 2 состоит из 54 жестких шаблонных катушек 6, укладываемых в пазы пакета железа статора и закрепляемых клиньями из специального профильного стеклопластика. Катушки наматываются из медного изолированного прямоугольного провода. Корпусная изоляция катушек – комбинированная лента Элмикатерм, покровная изоляция –стеклолента ЛЭС. Соединение обмотки выполнено по схеме «звезда» с глухой нейтралью.

После укладки и расклиновки катушки соединяются между собой в катушечные группы и фазы шинными перемычками в соответствии с рисунком 3 методом пайки припоем ПСР-25Ф. Соединения изолируются стеклослюдинитовой лентой ЛСЭК-5СПл и стеклолентой ЛЭСБ. Шинные перемычки выполнены из медной проволоки прямоугольного сечения и изолированы стеклослюдинитовой лентой ЛСЭК-5СПл и стеклолентой ЛЭСБ. Комплект шинных перемычек и нулевая шина закреплены на головках катушек шнуром электротехническим ЖЭС, который после пропитки составляет жесткую конструкцию. Фазные шины расположены на жестких скобах, привариваемых изнутри к боковине статора, и закрепляется специальными изоляционными пальцами, выполненными из прессматериала АГ-4В. Выводы фазных шин выводятся в корпус коробки выводов в соответствии с рисунком 4 и крепятся к изоляторам.

Обмотанный статор вместе с шинными перемычками подвергается вакуумнагнетательной пропитке в пропиточной смоле 3551 фирмы Isola (Швейцария).

1.3.4Короткозамкнутый ротор 11 в соответствии с рисунком 2 содержит пакет железа, выполненный из листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм, с двух сторон зажатый нажимными шайбами 3 и 13, имеющими прессовую посадку на вал. Со стороны запирающей шайбы на валу 4 тягового двигателя нарезана резьба М185х3, на которую навинчена гайка 16, удерживающая нажимную шайбу.

Пакет железа, имеющий вентиляционные отверстия и пазы для роторной обмотки, напрессован на полый вал 4, представляющий собой трубу, в которую вварены хвостовики вала, один из которых служит опорой для подшипника 17, второй – опорой для фланцевой втулки 2 привода. Втулка 2 имеет 24 отверстия М16 для соединения с мембранной муфтой тягового редуктора и, на обратной стороне, кольцевую канавку для установки балансировочных грузов. Со стороны подшипникового узла на вал двигателя напрессована втулка 15, имеющая кольцевую канавку для установки балансировочных грузов и являющейся одновременно второй плоскостью коррекции динамической балансировки и лабиринтным уплотнением подшипникового узла.

Роторная короткозамкнутая обмотка выполнена медными прямоугольными стержнями 8, соединенными по торцам медными короткозамыкающими кольцами 5 и 19 пайкой серебросодержащим припоем ПСР-25Ф. В средней части стержни защемлены в пакете железа ротора методом керновки. Отсутствие центрирующих элементов короткозамыкающих колец, а также наличие по краям пакета железа листов ротора с расширенными размерами паза позволяет стержням свободно перемещаться при тепловых деформациях как в аксиальном направлении от места керновки , так и в радиальном направлении в консольной части от места фиксации в пазу.

Для обеспечения прочности короткозамыкающих колец и их соединений со стержнями на них напрессованы бандажные кольца 20, которые выполнены из специальной высокопрочной немагнитной стали. Для исключения появления дополнительного шума работающего двигателя от вибрации листов в зубчатой зоне ротор пропитан в кремнийорганическом лаке КО-916К.

Окончательно собранный ротор подвергается динамической балансировке с допустимым остаточным дисбалансом не более 50 г·см на каждую сторону.

1.3.5Подшипниковый щитвыполняет роль опоры ротора и изготовлен из стального литья. В соответствии с рисунком 5 подшипниковый узел состоит из подшипникового щита 1, напрессованного на горловину статора, подшипниковых крышек 3 и 4, шарикоподшипника 6, запрессованного в капсулу 5, маслозаправочной трубки 2, лабиринтной балансировочной втулки 8 и маслосборника 9, закрытого крышкой. В двигателе применен специальный шариковый подшипник с увеличенным радиальным зазором 6322-M-C5-J20AA-R115-140, производства фирмы FAG, Германия. С целью защиты подшипников тягового двигателя и тягового редуктора от протекания по ним «подшипниковых токов», возникающих от магнитной несимметрии машины, наружное кольцо подшипника 6322-M-C5-J20AA-R115-140 по посадочной и боковым поверхностям выполнено с изоляционным покрытием, что обеспечивает разрыв цепи «подшипниковых токов».

Для компенсирования неточностей изготовления подшипниковые крышки 3 и 4 установлены таким образом, что обеспечивается осевой зазор между их привалочными поверхностями и капсулой 5 подшипника. Это позволяет ротору с напрессованным на него подшипником в капсуле свободно перемещаться в осевом направлении на ± 2 мм относительно статора. В моторно-редукторном блоке фиксация ротора относительно статора в осевом направлении обеспечивается упорным подшипником, установленном в тяговом редукторе. Капсула 5 оборудована дозирующим кольцом А, регулирующим уровень смазки в подшипнике.

Подшипниковый узел заполняется пластичной смазкой ARCANOL-MULTITOP, закладываемой при сборке двигателя. Дозаправка подшипникового узла производится через маслозаправочную трубку 2, расположенную в нижней части двигателя со стороны подвески. Смазка через канал в подшипниковой крышке 3 заполняет подшипник и смазочную камеру подшипникового узла. Излишки смазки сбрасываются в канал подшипниковой крышки 4 диском запорной втулки 7, и далее в маслосборник.

ВНИМАНИЕ: ЧИСТИТЬ МАСЛОСБОРНИК ПРИ КАЖДОЙ ДОЗАПРАВКЕ ПОДШИПНИКОВОГО УЗЛА!

1.3.6Двигатель оборудован датчиками температурного контроля обмотки статора и подшипника. Датчик статора, в соответствии с рисунком 7 представляет собой два терморезистора 1 в виде капсул, установленных в специальные гнезда в одном из зубцов сердечника статора и залитых компаундом «Виксинт К 68» марки А. Выход проводов датчика из сердечника расположен в клеммной коробке, в рамке 4, и уплотнен резиновыми прокладками 6 и крышкой 5. Датчик подшипника 1, в соответствии с рисунком 4 расположен в нижней части подшипникового щита со стороны оси колесной пары. Установка датчика подшипника показана на рисунке 8. Канал датчика залит компаундом «Виксинт К 68» марки А.. Провода датчиков в клеммной коробке подсоединены к разъему типа WAGO и далее выведены на вилку в соответствии со схемой соединений, изображенной на рисунке 6.

1.3.7Коробка выводов, в соответствии с рисунком 1, расположена в верхней части двигателя и закрыта стеклопластиковой крышкой 3. Внутри коробки выводов, в соответствии с рисунком 4 расположены три изолятора 13, на которые установлены кронштейны 10. Каждый вывод фазных шин 12 представляет собой пакет из четырех медных пластин 1,0х22,0 мм, спаянных между собой на концах. Это обеспечивает одновременно его прочность и эластичность. Выводы фазных шин выведены в коробку выводов через люк в ее нижней части, подсоединены к кронштейнам 10 изоляторов и закреплены гайками М12 с пружинными шайбами. Под пружинные шайбы установлены стальные планки 11, предназначенные для улучшения распределения прижатия наконечников подводящих кабелей к выводам фазных шин. ВНИМАНИЕ: ОТСУТСТВИЕ ПЛАНОК ПРИВЕДЕТ К УХУДШЕНИЮ КОНТАКТА МЕЖДУ НАКОНЕЧНИКАМИ, ИХ ПЕРЕГРЕВУ И ВЫХОДУ ИЗ СТРОЯ! На входе в коробку выводов подводящих кабелей установлены две резиновые клицы 9. При установке крышки коробки выводов клицы сжимаются и обжимают кабели, защищая коробку выводов от попадания пыли и влаги.

Клеммная коробка в соответствии с рисунком 1, расположена в верхней части двигателя со стороны оси колесной пары и закрыта стеклопластиковой крышкой 4. В соответсвии с рисунком 4 в клеммной коробке расположена съемная панель 7, на которой установлены вилка 8 типа 2РМТ22Б10Ш1А1В, подсоединенная к разъему WAGO 6. На панели предусмотрена возможность установки двух дополнительных вилок типа 2РМТ22Б10Ш1А1В. Провода датчика температурного контроля обмотки статора, выходя из отверстия в крышке 5, подсоединяются к контактам разъема WAGO в соответствии с рисунком 6.

Провода датчика 1 температурного контроля роторного подшипника, в соответствии с рисунком 4, проложены в металлической трубке 2 закреплены скобами 3 и введены в клеммную коробку. Излишек длины проводов закреплен на скобе крышки 5. Провода датчика подключены к контактам разъема WAGO в соответствии с рисунком 6.

Вход и выход проводов датчиков в клеммной коробке уплотнены резиновыми прокладками 4 и подмоткой ленты ЛЭТСАР КФ.

1.3.8В тяговом двигателе предусмотрена возможность установки одного или двух резервных датчиков частоты вращения типа GEL 247 X F 1 M 100 0, на случай выхода из строя датчика частоты вращения, установленного в тяговом редукторе. Узел датчика в соответствии с рисунком 4 представляет собой зубчатое колесо 16, установленное на роторе и крышку датчика 14, установленную на наружной подшипниковой крышке. Отверстия в крышке датчика закрыты заглушками 15. Установку датчика необходимо производить по рекомендациям книги 9 3ТС.085.003 РЭ9

1 – сборочный люк статора; 2 – фланцевая втулка привода; 3- передняя шайба нажимная ротора; 4 – вал ротора; 5 – переднее корокозамыкающее кольцо; 6 – катушка статора; 7 – передняя боковина статора; 8 – стержень обмотки ротора; 9 – накладка статора; 10 – статор; 11 – ротор; 12 – перфорированная крышка подшипникового щита; 13 – задняя нажимная шайба ротора; 14 – подшипниковый щит; 15 – балансировочная втулка; 16 – запорная гайка сердечника ротора; 17 – шариковый подшипник; 18 – капсула подшипника; 19 – заднее короткозамыкающее кольцо; 20 – бандажное кольцо; 21 – фланец задней боковины статора; 22 – накладка задней боковины; 23 – литой фланец задней боковины; 24 боковина задняя статора.

Рисунок 2 - Тяговый двигатель ДТА-1200А

Рисунок 3 – Схема обмотки статора

1 – провод датчика температуры подшипника; 2 – защитная трубка провода датчика; 3 – скоба крепления провода датчика; 4 – уплотнительная прокладка клеммной коробки; 5 – крышка узла датчика температуры обмотки статора; 6 – разъем WAGO; 7 – панель; 8 – вилка 2РМТ22Б10; 9 – уплотнительная клица; 10 – кронштейн; 11 - прижимная планка; 12 – вывод фазной шины обмотки статора; 13 изолятор; 14 – крышка датчика; 15 – зубчатое колесо; 16 – заглушка.

Рисунок 4 - Коробка выводов и клеммная коробка тягового двигателя

1 – подшипниковый щит; 2 – маслозаправочная трубка; 3 – внутренняя подшипниковая крышка; 4 – наружняя подшипниковая крышка; 5 – капсула подшипника; 6 – шариковый подшипник; 7 – запорная втулка подшипника; 8 – балансировочная и лабиринтная втулка; 9 – маслосборник.

Рисунок 5 - Подшипниковый узел тягового двигателя

Рисунок 6 - Схема соединений датчиков в клеммной коробке

1 – терморезистор; 2 – резиновая предохранительная трубка; 3 – провода терморезистора; 4 – рамка; 5 – крышка рамки; 6 – резиновые уплотнения.

Рисунок 7 - Установка датчиков температурного контроля обмотки статора

1 – терморезистор; 2 – резиновая предохранительная трубка; 3 – провода терморезистора.

Рисунок 8 - Установка датчика температурного контроля подшипника в подшипниковый щит

Работа тягового двигателя

При питании обмотки статора трехфазным током возникает вращающееся магнитное поле, которое наводит в короткозамкнутой обмотке ротора электродвижущую силу. При этом в стержнях обмотки ротора появляются токи, от взаимодействия которых с вращающимся полем статора создается электромагнитный вращающий момент, приводящий ротор во вращение.