ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 23
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ЛЕКЦИЯ 8
Электрические машины ЭПС.
Компетенции: ОК-8, ПК-15, ПК-32
Тяговые двигатели, служащие для превращения электрической энергии в механическую, во время работы подвергаются воздействию динамических сил, возникающих при движении колес по неровностям пути. И вибрациям, которые особенно велики в зимних условиях, когда верхнее строение пути обладает повышенной жесткостью.
Конструкция тягового двигателя, его подвешивания и передача должны обеспечивать наименьшее динамическое воздействие подвижного состава на путь и пути на двигатель, что особенно важно при высоких скоростях движения. Для этого в передаче желательно применять эластичные элементы, а массу самого двигателя максимально снижать. На пассажирских локомотивах и моторных вагонах, рассчитанных на движение с высокими скоростями, применяют рамное подвешивание двигателей.
Электрический подвижной состав оборудован электрическими аппаратами для регулирования реализуемой им силы тяги и скорости поезда, а также для изменения направления движения и защиты от опасных режимов..
Тяговый электродвигатель является главным элементом силовой цепи электровоза или моторного электровагона. Рассмотрим схему электрических соединений обмотки якоря и обмоток полюсов. Обмотки полюсов соединены в последовательности так, что при протекании тока по этой цепи северные и южные полюса чередуются. Начало и конец этой цепи обозначают соответственно К и КК. Неподвижные обмотки полюсов электрически соединены с вращающейся обмоткой якоря тягового двигателя в последовательную цепь через щетки Щ1-Щ4, прижатые к цилиндрической поверхности коллектора. Количество этих щеток равно числу полюсов электродвигателя. К щеткам присоединены провода, соединяющие обмотку якоря с другими элементами силовой электрической цепи. Чтобы различать начало и конец обмотки якоря, их обозначают соответственно Я и ЯЯ. Таким образом, независимо от числа полюсов тяговый электродвигатель имеет 4
выводных внешних провода. К и КК от обмотки возбуждения, Я и ЯЯ от обмотки якоря.
В тяговом электродвигателе на внутренней поверхности корпуса остова, отлитого из стали, болтами закреплены сердечники полюсов, на которых расположены катушки и обмотки возбуждения. Сердечник яковря и коллектор напрессованы на вал, который вращается в роликовых подшипниках, установленных в подшипниковых щитах. На остове есть щеткодержатели. При работе электродвигателя по его якорной обмотке и обмотке возбуждения протекает электрический ток, вызывающий потери энергии и нагревание обмоток. Для охлаждения двигателя в его остове предусмотрен потрубок, по которому поступает воздух от вентилятора, установленного в кузове электровоза. Тяговые двигатели электровозов постоянного тока имеют мощность 500-100 кВт при номинальном напряжении 1500 В. Изоляция обмоток относительно остова выполнена на напряжение контактной сети 4000 В.
При напряжении контактной сети 3000 В включают последовательно не менее двух двигателей. Тяговые двигатели электропоездов пригородного сообщения имеют мощность до 200-250кВт при номинальном напряжении у электропоездов старых выпусков 1500В, как и на электровозах. Но на электропоездах последующих выпусков установлены тяговые двигатели с номинальным напряжением 750 В, что облегчает реализацию электрического торможения – рекуперативного и реостатного, когда тяговые двигатели работают в генераторном режиме. В силовой цепи этих электропоездов последовательно включено не менее четырех двигателей.
При трогании электровоза с места ток тяговых двигателей может достигать двойного номинального, а при снижении нагрузки частота вращения – превышать более чем в 2 раза номинальное значение. Особенно высокая частота вращения возникает при боксовании колесной пары.
Двигатели подвержены и атмосферным воздействиям: в них попадает влажный воздух и пыль. На зажимах двигателей возникают перенапряжения, вызванные атмосферными разрядами, а также резкими изменениями тока.
На ЖПС двигатель расположен в пространстве, ограниченном габаритами приближения подвижного состава к пути, расстоянием между колесными центрами, зависящим от ширины колес, между другими частями экипажа.
Поэтому двигатель должен иметь наименьшие, согласующиеся с общей конструкцией экипажа, габаритные размеры и быть доступным для обслуживания.
В тяговом электродвигателе на внутренней поверхности корпуса остова, отлитого из стали, болтами закреплены сердечники полюсов, на которых расположены катушки и обмотки возбуждения. Сердечник яковря и коллектор напрессованы на вал, который вращается в роликовых подшипниках, установленных в подшипниковых щитах. На остове есть щеткодержатели. При работе электродвигателя по его якорной обмотке и обмотке возбуждения протекает электрический ток, вызывающий потери энергии и нагревание обмоток. Для охлаждения двигателя в его остове предусмотрен потрубок, по которому поступает воздух от вентилятора, установленного в кузове электровоза. Тяговые двигатели электровозов постоянного тока имеют мощность 500-100 кВт при номинальном напряжении 1500 В. Изоляция обмоток относительно остова выполнена на напряжение контактной сети 4000 В.
При напряжении контактной сети 3000 В включают последовательно не менее двух двигателей. Тяговые двигатели электропоездов пригородного сообщения имеют мощность до 200-250кВт при номинальном напряжении у электропоездов старых выпусков 1500В, как и на электровозах. Но на электропоездах последующих выпусков установлены тяговые двигатели с номинальным напряжением 750 В, что облегчает реализацию электрического торможения – рекуперативного и реостатного, когда тяговые двигатели работают в генераторном режиме. В силовой цепи этих электропоездов последовательно включено не менее четырех двигателей.
При трогании электровоза с места ток тяговых двигателей может достигать двойного номинального, а при снижении нагрузки частота вращения – превышать более чем в 2 раза номинальное значение. Особенно высокая частота вращения возникает при боксовании колесной пары.
Двигатели подвержены и атмосферным воздействиям: в них попадает влажный воздух и пыль. На зажимах двигателей возникают перенапряжения, вызванные атмосферными разрядами, а также резкими изменениями тока.
На ЖПС двигатель расположен в пространстве, ограниченном габаритами приближения подвижного состава к пути, расстоянием между колесными центрами, зависящим от ширины колес, между другими частями экипажа.
Поэтому двигатель должен иметь наименьшие, согласующиеся с общей конструкцией экипажа, габаритные размеры и быть доступным для обслуживания.
Тяговые двигатели электровозов и электропоездов постоянного тока характеризуют двумя номинальными напряжениями: на их зажимах Uд и на токоприемнике локомотива Uт.
Номинальное напряжение на зажимах двигателей, применяемых на
ЭПС переменного тока, устанавливают для машин каждого типа на основании технико-экономических расчетов с учетом мощности, надежности, технологических особенностей изготовления.
На отечественных электровозах дорог постоянного тока тяговые двигатели имеют мощность 400750 кВт на одну колесную пару. У тяговых двигателей электровозов переменного тока мощность на одну колесную пару составляет 700-895 кВт.
Увеличить мощность на ось на электровозах переменного тока возможно, потому что их тяговые двигатели соединены как правило , параллельно, а это позволяет реализовать более высокий коэффициент сцепления.
Для пассажирских электровозов применяют тяговые двигатели мощностью 400 – 850 кВт.
Принцип работы тягового двигателя постоянного тока основан на использовании явления электромагнитной индукции.
Его конструкция в отличие от большинства промышленных машин постоянного тока обусловлена тяжёлыми и своеобразными условиями работы и типом тяговой передачи. Все тяговые двигатели постоянного и пульсирующего тока имеют много общего в возбуждения и конструктивного исполнения.
Все тяговые двигатели выполняют закрытого типа с независимой вентиляцией (на электровозах) либо самовентелирующимися (на моторных вагонах). Основными узлами каждого тягового двигателя постоянного и пульсирующего тока является: остов, главные и добавочные
(дополнительные) полюса, якорь, щёткодержатели с кронштейнами, подшипниковые щиты.
Двигатели с опорно - осевым подвешиванием имеют ещё шапки моторно – осевых подшипников, а самовентилирующиеся – вентиляторы.
Размеры каждого тягового двигателя, его масса, эксплуатационные и экономические показатели при заданной мощности двигателя в часовом режиме, напряжении на зажимах, напряжении на изоляции и др., зависят в основном от диаметра якоря – D
я и длинны его
сердечника l я
. Эти размеры определяют её механическими, магнитными и токовыми нагрузками.
Асинхронные тяговые двигатели должны быть рассчитаны на напряжение, например, 6-12 кВ и более. Подобные двигатели на напряжение
10 кВ мощностью 1000 кВт серийно выпускает промышленность. Однако, следует помнить, что тяговые двигатели ЭПС являются машинами предельного использования, т.е. такими, у которых должно быть обеспечено использование конструктивных, технологических и эксплуатационных возможностей при сохранении необходимой надежности. При разработке асинхронных фазных тяговых двигателей целесообразно для расширения диапазона регулирования их характеристик предусмотреть включение в цепь ротора конденсаторов. Меняя их емкость, можно существенно изменять не только вращающий момент двигателя, но и энергетические показатели системы тяги в зависимости от скорости движения, как в тяговом режиме, так и при рекуперации.
Контрольные вопросы к лекции 8.
1. Какой элемент является главным в силовой цепи ЭПС?
2. Что должна обеспечивать конструкция ТЭД?
3. Основные элементы ТЭД.
4. Чем характеризуются ТЭД?
5. Какую мощность имеют ТЭД электропоездов?
6. Какую мощность имеют ТЭД электровозов?
7. Чем обусловлена конструкция ТЭД?
8. Какие двигатели используют на постоянном токе при напряжении в контактной сети 6 кВ и более?
9. На какое напряжение рассчитаны асинхронные двигатели?
. Эти размеры определяют её механическими, магнитными и токовыми нагрузками.
Асинхронные тяговые двигатели должны быть рассчитаны на напряжение, например, 6-12 кВ и более. Подобные двигатели на напряжение
10 кВ мощностью 1000 кВт серийно выпускает промышленность. Однако, следует помнить, что тяговые двигатели ЭПС являются машинами предельного использования, т.е. такими, у которых должно быть обеспечено использование конструктивных, технологических и эксплуатационных возможностей при сохранении необходимой надежности. При разработке асинхронных фазных тяговых двигателей целесообразно для расширения диапазона регулирования их характеристик предусмотреть включение в цепь ротора конденсаторов. Меняя их емкость, можно существенно изменять не только вращающий момент двигателя, но и энергетические показатели системы тяги в зависимости от скорости движения, как в тяговом режиме, так и при рекуперации.
Контрольные вопросы к лекции 8.
1. Какой элемент является главным в силовой цепи ЭПС?
2. Что должна обеспечивать конструкция ТЭД?
3. Основные элементы ТЭД.
4. Чем характеризуются ТЭД?
5. Какую мощность имеют ТЭД электропоездов?
6. Какую мощность имеют ТЭД электровозов?
7. Чем обусловлена конструкция ТЭД?
8. Какие двигатели используют на постоянном токе при напряжении в контактной сети 6 кВ и более?
9. На какое напряжение рассчитаны асинхронные двигатели?