Технические данные.

Часовой режим. Длительный режим.

Ток, А…………………………………….480 Ток, А……………………………410

Мощность, кВт………………………….670 Мощность, кВт………………...575

Частота вращения, Частота вращения,

об/мин………………………………….790 об/мин…………………………..830

К.п.д…………………………………….0,931 К.п.д…………………………….0,936

Напряжение на коллекторе, В…………………………………………….1500

Наибльшая частота вращения

при среднеизношеных бандажах, об/мин. …………………………… 1690

Класс изоляции по нагревостойкости:

обмотки якоря ………………………………………………………………. В

полюсной системы ………………………………………………………… F

Передаточное число …………………………………………………….. . 88/23

Сопротивление обмоток при температуре 200С, Ом:

главных полюсов ………………………………………………………… 0,025

дополнительных полюсов, компенсационной обмотки и якоря …. 0,0356

Количество вентилирующего воздуха, м3 /мин.

не менее……………………………………………………………………..…95

Масса без шестерен, кг…...………………………………………………...5000

Максимальная частота вращения, об/мин……………………………… ..1690

Технические характеристики электродвигателя ЭДП810.

часовой длительный

Ток А 580 540

Мощность кВт 810 755

Частота вращения об/мин 750 770

Кпд % 93,1 93,3

Напряжение на коллекторе В 1500

Наибольшая частота вращения об/мин 1800

Класс изоляции якорь Н

полюсная система Н

Количество вентил. Воздуха м3/с 1,25

Масса кг. 5000

Ток якоря при трогании А 900

Ток возбуждения при трогании А 800

Основные элементы: остов, два подшипниковых щита, шесть главных, шесть дополнительных полюсов, якорь и щеточный узел.

Остов. Остов служит для размещения основных элементов тягового электродвигателя и является магнитопроводом. Он имеет две горловины под подшипниковые щиты, верхний и нижних коллекторных люка, вентиляционный люк для подвода охлаждающего воздуха, люк с кожухом для его выброса, кожух для ликвидации давления воздуха в остове. Два прилива под буксы моторно-осевых подшипников, четыре прилива для транспортировки и четыре кронштейна для крепления кожухов зубчатой передачи. Сзади - два предохранительных носика на случай обрыва маятниковой подвески электродвигателя и площадку для крепления её кронштейна.

Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты служат для размещения моторно-якорных подшипников вала якоря, то есть для его центровки и сохранения запаса смазки. Они запрессовываются в горловины остова нагретые индукционным нагревателем до температуры 100 – 150 градусов. Для выпрессовки щиты имеют резьбовые отверстия. На концы вала якоря и в отверстия щитов запрессовываются детали подшипниковых узлов.

На каждый конец вала якоря напрессовываются заднее упорное кольцо, внутреннее кольцо якорного подшипника переднее и переднее упорное кольцо. В центральное отверстие каждого щита запрессовывается наружное кольцо подшипника с роликами и сепаратором. Оно фиксируется передней и задней крышками с лабиринтами, которые соединяются между собой и со щитом при помощи гаек со шпильками. Подшипниковый щит с передней и задней крышками образует подшипниковую камеру.

На переднее упорное кольцо напрессовывается лабиринтовое кольцо. Подшипники имеют на внутренних кольцах один бурт и обеспечивают разбег якоря в остове в пределах 6.3-8 мм, который обеспечивает выравнивание нагрузок между левой и правой зубчатыми передачами. При сборке подшипников подшипниковые камеры заполняются смазкой ЖРО в количестве 1,5 кг. При необходимости на ТР через трубку в подшипниковом щите прослушивают работу моторно-якорных подшипников и добавляют по 150-170 гр. смазки ЖРО.

Главные полюсы. Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока тягового

электродвигателя. Главный полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник шихтованный, то есть набран из листов электротехнической стали толщиной 0, 5 мм покрытых лаком и склепанных трубчатыми заклепками. Шихтованный сердечник уменьшает вихревые токи, что уменьшает нагрев сердечников. В два прямоугольных отверстия сердечника запрессовываются сплошные стальные стержни с резьбой под четыре полюсных болта. Головки болтов, крепящие верхние полюсы, заливаются компаундной массой. В полюсной дуге сердечника проштамповывается 10 пазов для укладки витков компенсационной обмотки. Катушка главного полюса намотана из шинной меди на широкое ребро и имеет 19 витков. К началу и к концу катушки припаяны гибкие выводы из медного, многожильного и изолированного провода сечением 95 мм с наконечниками. Изоляция катушки межвитковая, корпусная и покровная класса F. Для исключения повреждения изоляции катушки, во время сборки, между ней и сердечником устанавливается металлический флянец. При монтаже полюса между его сердечником и остовом устанавливается стальная прокладка толщиной 0, 5 мм.

Катушки шести полюсов соединяются между собой последовательно и образуют обмотку главных полюсов (обмотку возбуждения), которая имеет выводы из остова с маркировкой и К и КК. Выводы выполняются из медного, многожильного и изолированного провода сечением 120 мм 2 и защищаются брезентовыми чехлами.

Дополнительные плюсы (добавочные полюсы). Дополнительные полюсы служат для улучшения коммутации. Дополнительный полюс состоит из сплошного, стального сердечника и катушки. Сердечник сплошной, так как индукция под полюсом мала и вихревые токи незначительны, Катушка дополнительного полюса намотана из шинной меди и имеет 10 витков. Межвитковая, корпусная и покровная изоляции класса F. Выводы катушек этих полюсов изготавливаются в двух вариантах. При первом варианте один вывод гибкий из изолированного провода сечением 95 мм, а второй – жесткий и изготовлен из листовой меди сечением 6 ´ 20 мм. При втором варианте оба вывода гибкие, Один изготовлен из медного, многожильного и изолированного провода сечением 95мм2 , а второй - из медной плетенки ПШ. Эта конструкция выводов более надежна, поэтому в настоящее время только она и применяется.

Катушка крепится на сердечнике при помощи бронзовых угольников, приклёпанных к сердечнику, а сердечник к остову – через латунную (диамагнитную) прокладку толщиной 8 мм. Так же, как и у главных полюсов, между катушкой и сердечником устанавливается стальной фланец.

Катушки шести полюсов соединяются последовательно и образуют обмотку дополнительных полюсов, соединённую последовательно с обмоткой якоря.

Компенсационная обмотка. Компенсационная обмотка служит для полной компенсации реак-ции якоря под каждым из главных полюсов. Катушка обмотки намотана из мягкой медной шинки. Она имеет 10 изолированных витков. Каждые два витка изолированы вместе, поэтому готовая катушка имеет 5 двойных витков. Затем эти витки покрываются корпусной и покровной

изоляцией класса F. Одна сторона катушки укладывается в пазы полюсной дуги сердечника одного полюса, а другая – в пазы полюсной дуги сердечник соседнего полюса. и каждый её двойной виток крепится текстолитовыми клиньями.

Примечание: При укладке всей катушки в сердечник одного полюса, из-за различного направления тока в каждой из пяти сторон катушки, она не будет иметь магнитного потока.

Катушки шести полюсов обмотки соединяются последовательно и образуют компенсационную обмотку, соединённую последовательно с обмоткой якоря.

Якорь. Якорь служит для создания магнитного потока который, взаимодействуя с магнитным потоком главных полюсов создает вращающий момент тягового электродвигателя.

Основные элементы якоря: вал 8, втулка 4, сердечник 5, обмотка 6, коллектор (1,3) , и задняя нажимная шайба. Служит для напрессовки элементов якоря и шестерён зубчатой передачи.

Втулка барабанного типа. Служит для напрессовки задней нажимной шайбы, сердечника якоря, крепления обмотки якоря и напрессовки коллектора. Состоит из цилиндрической части и барабана. Барабан втулки с торцов имеет круглые вентиляционные отверстия, а внутри – ребра жёсткости с продолговатыми вентиляционными отверстиями.

Сердечник 5 набран из листов электротехнической стали толщиной 0,5мм. Имеет по окружности 75 пазов под катушки обмотки якоря. Один ряд вентиляционных отверстий и центральное отверстие под барабан втулки. Сердечник напрессовывается на барабан втулки по шпонке и фиксируется на нём задней нажимной шайбой 7 и корпусом 3 коллектора. Задняя нажимная шайба по шпонке напрессовывается на барабан втулки, а коллектор – на цилиндрическую часть втулки также по шпонке. Корпус 3 коллектора выполняет роль передней нажимной шайбы.

Обмотка якоря петлевая. Состоит из 75 катушек, в каждой из них 7 секций. В секции два, вертикально расположенных, проводника. Обмотка имеет 25 уравнительных соединений по три проводника в каждом, то есть всего 75 проводников Шаг секций по коллектору 1-2, шаг катушек по пазам 1-13, шаг уравнительных проводников по коллектору 1-176. Форма катушки обмотки якоря изображена на рисунке 22,а. Катуша имеет пазовую часть и две лобовых части.

При сборке якоря пазовая часть катушки укладывается в пазы сердечника якоря, передняя лобовая

часть на корпус коллектора, а задняя – на заднюю нажимную шайбу. Межвитковая изоляция проводников и секций, корпусная и покровная изоляция катушек класса В. Катушки обмотки якоря в пазовой части закреплены текстолитовыми клиньями, а в лобовых частях – с натягом обматываются стеклобандажной лентой.

Коллектор. Коллектор осуществляет коммутацию, то есть сохраняет постоянным направление тока в секциях обмотки якоря под каждым из главных полюсов.

Коллектор состоит из корпуса 4 и нажимного конуса 6, изготовленных отливкой из стали. Между ними располагаются 525, легированных серебром, медных коллекторных пластин 1 и между ними - столько же миканитовых пластин. Пластины изолируются от корпуса и конуса с боков миканитовыми манжетами (конусами) 7 и 3, а снизу - миканитовым цилиндром 2. Корпус и нажимной конус соединяются между собой болтами 5. Выступающая часть миканитовой манжеты 7, расположенной на нажимном конусе, с натягом бандажируется стеклобандажной лентой. Последний слой этой ленты покрывается электроизоляционной эмалью НЦ-929 или ГФ-92ХС до получения ровной, глянцевой поверхности. Эта часть коллектора называется изоляционной или миканитовый конус. Собранный коллектор напрессовывается по шпонке на цилиндрическую часть втулки якоря, устанавливается маслоотбойное кольцо 9 и закручивается корончатая гайка 10.

Нижняя часть коллекторных пластины имеют форму ”ласточкина хвоста”, обеспечивающая их надёжное крепление между корпусом коллектора и нажимным конусом (рис.24). В верхней части они имеют выступы, называемые ”петушками”. В их прорези, при сборке якоря, впаиваются секции катушки обмотки якоря и её уравнительные соединения. Для облегчения веса коллектора, что уменьшает центробежные силы, и для снятия напряжений, возникающих при нагревании коллектора, в них просверливаются отверстия. С обеих сторон коллекторной пластины снимаются фаски размером 0,2 мм ´ 45о и на 1,5+/- 0,1мм углубляются (продораживаютя) миканитовые пластины.

Щёточный узел. Щёточный узел служит для подвода тока через коллектор к обмотке якоря.

Основные элементы щёточного узла: поворотная траверса 1, пальцы кронштейнов 2 с изоляторами, щёткодержатели 4 и щётки.

Траверса служит для крепления щёточного аппарата и для настройки коммутации. Изготовлена в

виде стального разрезного кольца с зубьями по наружной окружности. В разрезе имеет разжимное устройство, которое служит для сжатия траверсы перед её поворотом и разжатия её в подшипниковом щите после его окончания. Зубья траверсы входят в зацепление с зубьями поворотной шестерни 6, которая закреплена при помощи валика около нижнего коллекторного люка. Его квадратный конец, выполненный под ключ-трещётку, выходит наружу остова. В подшипниковом щите положение траверсы зафиксировано фиксатором 5, расположенного около верхнего коллекторного люка, и двумя стопорными устройствами 7. На заводе изготовителе, после настройки коммутации, положение траверсы отмечается рисками на остове и на траверсе.

Пальцы кронштейна служат для крепления кронштейнов щеткодержателей. Палец состоит из стальной шпильки 1 с резьбой, опрессованной сверху пресс-массой АГ-4В и фарфорового изолятора 3, плотно насажанного на слой пресс-массы при помощи пасты АСТ-Т. Перед насадкой изолятора на выступ шпильки под ключ одевается миканитовая шайба. Пальцы ввернуты в траверсу по два рядом для крепления одного кронштейна.

Кронштейны служат для крепления щёткодержателей. Кронштейн 3 стальной, разъёмный и состоит из двух половин.

Кронштейн закрепляется на двух пальцах и обе его половины стягиваются одним болтом. На торцевой поверхности верхней половины имеется шпилька 4 и “гребёнка” для крепления щёткодержателя, а также резьбовые отверстия для крепления выводных проводов и перемычек между щёткодержателями. Щёткодержатели 2 служат для установки щёток. Щёткодержатель изго- товлен из кремнистой латуни. Имеет привалочную поверхность с овальным отверстием и “гребёнкой” для

крепления его на шпильке кронштейна при помощи гайки с пружинящей шайбой, окно для установки двух щёток 3 и нажимной механизм. Он включает в себя две пружины 1 , работающие на растяжение и нажимные пальцы 4. Механизм обеспечивает постоянное давление на щётку независимо от её высоты и прекращает его при минимальной высоте. Натяжение пружин, которыми устанавливается давление на щётки, производится винтами 5. Медные, плетёные шунты обеих щёток крепятся винтом к корпусу щёткодержателя.

Щётки служат для создания скользящего контакта между коллектором и щёткодержателем.

Щётки электорографитированные, на сажевой основе, разрезные, с резиновыми амортизаторами, типа

ЭГ-61 размером 2 (8 ´ 50 ´ 60) мм. В каждый щёткодержатель устанавливаются две щётки.

Щётка состоит из двух половин 1, резиновых амортизаторов 2, медных плетёных шунтов 3 и припаянных к ним медных лужённых наконечников 4. Крепление медных шунтов в отверстиях щеток производится при помощи медного порошка методом конопатки. При этом переходное сопротивление между шунтом щёткой не должно быть более 1,25 Мом. В противном случае произойдет выгорание конопаточного порошка и перегорание медного шунта. Электрографитированные щётки, отличаются от ранее выпускаемых щёток типа ЭГ-2А, отсутствием зольности, что способствует образованию устойчивой политуры на рабочей поверхности коллектора и способствует повышению коммутационных свойств щёток.

Система вентиляции. Система вентиляции независимая. Охлаждающий воздух поступает через люк с коллекторной стороны, охлаждает коллектор и через пространство между его ребрами жёсткости проходит тремя путями:

· в воздушном зазоре между якорем и полюсами;

· через отверстия в сердечнике;

· через отверстия во втулке и вокруг её внутреннего диаметра;

Схема соединения обмоток. Тяговый электродвигатель типа ТЛ-2К1 двигатель последовательного возбуждения, поэтому его обмотки соединяются следующим образом:

· шесть катушек главных полюсов соединены последовательно и образуют обмотку главных полюсов (обмотку возбуждения). Она имеет выводы из остова с маркировкой К и КК..

· шесть катушек обмотки дополнительных полюсов, шесть катушек компенсационной обмотки и обмотка якоря соединены последовательно в следующей очерёдности: вывод Я, перемычка между плюсовыми щёткодержателями, плюсовые щётки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, минусовые щётки, их щёткодержатели, перемычка между ними, катушки обмоток: ДП, КО, КО, ДП, КО, ДП, КО, КО, ДП, КО, КО, ДП, вывод ЯЯ.

Примечания:

· на схеме катушки дополнительных полюсов ДП обозначены нечётными номерами 1, 3, 5, 7, 9, 11, а катушки компенсационной обмотки обозначены буквами H, S, H, S, H, S;

· между собой обмотки возбуждения двух спаренных тяговых электродвигателей соединяются последовательно с обмотками якорей этих двигателей в силовой схеме электровоза при помощи кулачковых элементов тормозных переключателей.

· катушка главного полюса намотана на ребро из мягкой ленточной меди ЛММ, размерами 1,95 ´ 65 мм, изогнутая по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм и пропитана лаком КО-919 ГОСТ 16508-70. Корпусная изоляция выполнена из восьми слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭП-934-ТП 0, 13 ´ 30 мм ГОСТ13184-78 с полиэтилентерефталантной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм ТУ-17 ГССР8-79, наложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· катушка дополнительного полюса намотана из шинной меди размерами 6 ´ 20 мм. Межвитковая изоляция выполнена из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919. Корпусная изоляция катушки такая же, как и катушки главного полюса;

· катушка компенсационной обмотки намотана из мягкой медной шинки ПММ размерами 3,28 ´ 22 мм. Межвитковая изоляция состоит из одного слоя стеклослюдяной ленты, уложенной с перекрытием половину ширины ленты. Корпусная изоляция выполнена из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПЛ толщиной 0,11мм ГОСТ13184-78 и одного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающей толщиной 0,22мм ТУ-17 ГССР 8-78, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· секция обмотки якоря состоит из двух проводников, выполненных из медной ленты размерами

0,9 ´ 8,0 мм марки ЛММ и изолированных одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой лентой ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм. Точно также изолирован каждый пакет из семи проводников. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стоклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами 0,01´ 20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты;

· уравнительные соединения изготавливают из трех проводников размерами 1´ 2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из стеклослюдинитовой ленты ЛСНК-5-СПл размерами 0,1´ 20 мм, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03мм. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяются в секцию одним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты.

ВИДЫ РЕМОНТОВ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ИХ КРАТКАЯ

ХАРАКТЕРИСТИКА.

Правилами ремонта для тяговых электродвигателей установлены три вида ремонта: деповский ТР3, средний СР и капитальный КР. Пробег электровоза между каждым из них составляет 750 тыс. км.

Краткий перечень работ, выполняемый при деповском ремонте ТР-3:

· разборка электродвигателя без снятия полюсных катушек с сердечников, осмотр и ремонт остова, подшипниковых щитов, шапок МОП, их вкладышей. Ремонт механической части якоря. Магнитная дефектоскопия конусов вала и внутренних колец якорных подшипников;

· обточка, продорожка, снятие фасок и шлифовка коллектора. Ревизия щёточного узла.

· пропитка полюсных и якорных катушек, если сопротивление изоляции менее 1 МОм. и не восстанавливается после сушки, катушки были пропитаны при изготовлении или ремонте масленно-битумным лаком и

после смены ослабших бандажей якоря.

Пропитка полюсных катушек производится без снятия полюсов с остова, а якорных – без снятия клиньев в пропиточном лаке ФЛ-98.

После пропитки катушек и их сушки, покрытие их и остова изнутри электроизоляционной эмалью ЭП-91. Сборка, покраска остова снаружи и испытание электродвигателя на испытательной станции.

Примечание: на ТР3 у тяговых двигателей электровозов ЧС производится магнитная дефектоскопия карданного вала, его поводков, цапф, крестовин и корпусов игольчатых подшипников.

Краткий перечень работ, выполняемый при среднем ремонте СР: дополнительно к ТР3 произво-

· у полюсных катушек снятие корпусной изоляции. Осмотр межвитковой изоляции, замер омического сопротивления катушек и проверка их на межвитковое замыкание. Замена жёстких выводов на гибкие. Укладка новой корпусной изоляции, пропитка, сушка и покрытие электроизоляционной эмалью ЭП-91.

· у якоря снятие бандажа, если он ослаб, имеет ожоги дугой или расслоения. Осмотр видимых частей обмотки якоря и пайки в петушках. Двойная пропитка обмотки, сушка и покрытие эмалью ЭП-91. Сборка, покраска и испытание электродвигателя на испытательной станции.

Капитальный ремонт КР: ремонт всех узлов с полной разборкой и с доведением всех размеров до чертежных. Замена изоляции коллектора и изоляции катушек всех обмоток. Сборка, покраска и испытание электродвигателя на испытательной станции.

ПОНЯТИЕ ОБ ИСПЫТАНИИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

Перед испытанием тяговых электродвигателей убеждаются в правильности установки щёток на нейтраль, проверяют свободность вращения якоря вручную. На холостом ходу проверяют работу коллекторно-щёточного узла при вращении якоря в обе стороны.

· замеряет омическое сопротивление обмоток при температуре 20 градусов окружающего воздуха. Его отклонение от номинального не должно быть более 10%;

· испытывают на нагревание обмотки при номинальном напряжении и часовом токе в течение 1 часа по методу возвратной работы

Предельно допустимые температуры в градусах для классов изоляции.

Обмотка якоря 120 140 160

Обмотка полюса 130 155 180

Коллектор 95 95 105

Примечание: количество воздуха номинальное для тягового электродвигателя ТЛ-2К1 95 м 3/мин.

· проверяют частоту в обе стороны при часовом токе и номинальном напряжении. Отклонение частоты вращения должно быть не более +/- 3%;

· проводят испытание на повышенную частоту вращения. Для тягового электродвигателя ТЛ-2К1

2260 об./мин;

· проверяют электрическую прочность витковой изоляции в течение 5 мин, напряжение на 50% сверх номинального напряжения;

· проверяют биение коллектора. Оно допускается не более 0,08мм;

· проверяют коммутацию при вращении в обе стороны. Её проверяют в трех режимах:

Напряжение на коллекторе номинальное (1500 В), ток якоря двойной часовой 960 А, ток возбуждения номинальный;

Напряжение на коллекторе наибольшее (2000 В), частота вращения наибольшая для испытаний 2260 об/мин. Ток возбуждения наименьший, соответствующий ОВ4, то есть 36% от тока якоря;

Напряжение на коллекторе наибольшее (2000 В), ток якоря наибольший пусковой, ток возбуждения наименьший, соответствующий ОВ4 .

· проверяют сопротивление изоляции обмоток относительно корпуса, которое должно быть не менее

· проверяют электрическую прочность изоляции переменным током в течение 1 мин напряжением: КР – 8800 В, СР-7000 В, ТР3 – 6000 В.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УКЛАДКИ И КРЕПЛЕНИЯ ОБМОТКИ ЯКОРЯ.

· на миканитовый манжет корпуса коллектора укладывают и закрепляют заранее изолированные уравнительные соединения. Их проводники с шагом по коллектору 1-176 заводят в прорези петушков коллекторных пластин;

· в пазы сердечника укладывают прокладки из стеклослюдинита, а на нажимную шайбу и уложенные уравнительные соединения – миканитовые прокладки.

· в пазы сердечника якоря с шагом 1-13 укладывают его катушки и их секции с шагом 1-2 заводят в прорези петушков коллекторных пластин. Между двумя сторонами различных катушек в пазу предварительно укладывают прокладки из слюдинита;

· в пазовой части катушки обмотки якоря закрепляют текстолитовыми клиньями;

· производят пайку секций обмотки якоря и уравнительных соединений;

· производят первичную пропитку обмотки якоря в пропиточном лаке ФЛ-98 и сушку ее в сушильных печах.

· на лобовые части катушек обмотки якоря с натягом укладывают стеклобандаж;

· производят вторичную пропитку обмотки якоря в этом же лаке, сушку, покрытие электроизоляционной эмалью ЭП-9, механическую обработку коллектора и динамическую балансировку якоря с обеих сторон.

Примечания.

Краткие сведения об обмотках якорей.

Обмотки якорей электрических машин электровоза выполняются двух видов:

· волновая обмотка(рис.32,34). Форма волновой обмотки в развернутом виде напоминает волну. В простой волновой обмотке секции, расположенные под различными полюсами соединены последовательно. Поэтому эту обмотку называют ещё и последовательной;

· петлевая обмотка (рис.32,33). Форма катушка петлевой обмотки напоминает петлю. В простой петлевой обмотке секции, расположенные под каждой парой полюсов, образуют параллельные ветви, потому ее называют еще параллельной.

Любая из этих обмоток разделяется щётками на параллельные ветви. В волновой обмотке, независимо от числа пар полюсов, их всегда две. В петлевой обмотке их число равно числу полюсов. Число параллельных ветвей и определяет область применения обмотки.

Сравнение обмоток по току. Наибольшая величина тока, которую можно пропустить по обмотке якоря, определяется его величиной в одной параллельной ветви. Чем больше параллельных ветвей, тем меньший по величине ток протекает в каждой из них (ток обмотки делится на их число). Поскольку число параллельных ветвей больше в петлевой обмотке, она способна пропустить больший ток, чем волновая обмотка. Эта обмотка применяется в тяговых двигателях электровозов серии

ВЛ11, (ВЛ11 м), ЧС и в генераторе преобразователя, работающих при больших токах.

Сравнение обмоток по напряжению. Величина напряжения, приложенная к обмотке, определяется количеством секций обмотки якоря в одной параллельной ветви. При одинаковом количестве секций в обмотках обоих типов, количество секций в одной параллельной ветви в волновой обмотке больше (делится на два). Поэтому эта обмотка подключается под большее напряжение (меньше падение напряжения на каждой секции), чем петлевая. Волновую обмотку применяют в двигателях вспомогательных машин, работающих при напряжении на коллекторе 3000 В.

Особенность петлевой обмотки. Особенность петлевой обмотки заключается в том, что каждая её параллельная ветвь расположена под определенной парой главных полюсов. Из-за того, что технологически нельзя изготовить все главные полюсы с одинаковой намагниченной силой и идеально выполнить воздушные зазоры между якорем и полюсами, в параллельных ветвях индуцируется различные по величине э.д.с.. Разность этих э.д.с. вызывает появление в параллельных ветвях обмотки якоря уравнительных токов. Эти токи, из-за малой величины сопротивлений параллельных ветвей, имеют значительную величину. Уравнительные токи, проходя через щетки, перегружают одни щётки и разгружают другие. Для отвода их от щёток применяют уравнительные соединения, которые соединяют точки обмотки якоря с одинаковым потенциалом.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОВОРОТА ТРАВЕРСЫ.

· отсоединяют провода от кронштейнов двух верхних щёткодержателей и отводят их в сторону от траверсы;

· отворачивают болт фиксатора до выхода фиксатора из паза обоймы на остове;

· фиксатор разворачивают на 180 градусов и утопляют в паз обоймы во избежание зацепления за пальцы кронштейнов щёткодержателей и накладку при повороте траверсы;

· отворачивают на 3-4 оборота болты стопорных устройств;

· через нижний коллекторный люк, вращая шпильку разжимного устройства на траверсе в направлении на ”себя”, устанавливают щель в месте разреза не более 2 мм;

· поворачивая плавно ключём-трещёткой поворотную траверсу подводят к верхнему коллекторному люку два щёткодержателя со стороны вентиляционного люка, а затем остальные щёткодержатели, вращая траверсу в обратном направлении;

· при повороте траверсы через нижний коллекторный люк щеткодержатели подводят к люку в обратной последовательности;

Поворот траверсы в оба направления исключает попадание зуба поворотной шестерни в разрез траверсы.

После окончания осмотра или ремонта щёточного узла траверсу устанавливают по рискам. Закрепляют провода, отнятые от верхних кронштейнов, разжимают траверсу, вращая шпильку разжимного устройства “от себя”, наблюдая через верхний люк за совпадением фиксатора с пазом на траверсе и завертывают болты стопорных устройств до отказа.

ТРЕБОВАНИЯ К КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОМУ УЗЛУ В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

· коллектор должен иметь сухую, гладкую поверхность, темно или светло-орехового цвета (наличие поли-

туры), без следов кругового огня, задиров и царапин;

· глубина продорожки коллекторного миканита должна быть в норме и правильно должны быть фаски с коллекторных пластин;

· миканитовый конус должен быть чистым, гладким, без трещин в электроизоляционной эмали НЦ-929. Не иметь отслоенной этой эмали и следов ожога электрической дугой;

· траверса должна быть правильно установлена в подшипниковом щите и разжата;

· пальцы кронштейнов щёткодержателей должны быть прочно завернуты в траверсу. Их фарфоровые изоляторы должны быть чистыми, не иметь трещин, отколов, следов ожога дугой и не должны проворачиваться на пальцах;

· щёткодержатели должны быть правильно установлены относительно коллектора, обеспечивать нормальную работу щёток и давление на них. Не должны иметь следов ожогов дугой;

· щётки перед постановкой в щёткодержатель должны быть просушены и притёрты к коллектору. Не должны иметь трещин, отколов, обрывов медного шунта больше нормы. Щётки должны иметь нормальную высоту и правильно установлены в окнах щёткодержателей без перекосов и заеданий.

ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ИХ ХАРАКТЕРНЫЕ

ПРИЗНАКИ НА ЕГО КОЛЛЕКТОРЕ.

· оплавление меди коллектора по концам ламелей и петушкам, обгар миканитового конуса, обожжённая дугой глазурь изоляторов кронштейнов: следствие кругового огня по различным причинам;

· местный нагрев коллектора (посинение коллекторных пластин), при этом возможно выгорание изоляции катушки в пазу сердечника якоря: межвитковое замыкание в катушке обмотки якоря;

· подгорание двух смежных коллекторных пластин: обрыв секций обмотки якоря;

· задир коллектора: не закреплен медный шунт одной из щёток, падение щёткодержателя из-за неправильной установки, куржак на коллекторе (образуется в зимний период, если электровоз после поездки, оставлен с опущенными токоприёмниками);

· смазка на коллекторе: избыток смазки в моторно-якорном подшипнике или нарушен лабиринт задней крышки подшипникового щита;

· влага на коллекторе: неплотное прилежание люков, выдача электровоза из теплого стойла без просушки тяговых электродвигателей от калориферной установки.

БРАКОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОГО УЗЛА В ЭКСПЛУАТАЦИИ.

ТЛ-2К1 АЛ-484еТ

· высота щётки мм………………………… менее 25 менее 21

·откол щётки % от площади…………………более 10 более 10

· обрыв жил медных шунтов %…………… более 15 более 15

·давление на щётку кг……………………… более 3,7 более 2,1

менее 3,0 менее 1,6

· разница этих давлений в

одном щёткодержателе или

щёткодержателях одной полярности % … более 10 более 10

· зазор между щёткой и щёткодержателем

по толщине щётки мм……………………… более 0,35 более 0,35

по ширине щетки мм более1 более 1

· расстояние между корпусом

щёткодержателя и рабочей

поверхностью коллектора мм……………… более 5 более 4

менее 2 менее 1,8

тоже самое до петушков мм……………… менее 4 менее 7

· глубина продорожки коллектора мм……….менее 0,5 менее 0,5

· биение коллектора мм……………………… более 0,1 более 0,1

· выработка коллектора мм………………… более 0, 2 более 0,2

(по разрешению начальника локомотивной службы до 0, 5 мм)

БРАКОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ КОЛЛЕКТОРНО-ЩЁТОЧНОГО УЗЛА

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Для двигателей ТЛ100М: НБ431П: ТЛ122: НБ110: НБ436В:

Дв. Генер

• высота щетки мм. менее 30 30 30 16 20 25
• зазор между щеткой и

щеткодержателем по толщине мм. более 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

• зазор между щеткой и

щеткодержателем по ширине мм. более 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8

• расстояние от корпуса

щеткодержателя до рабочей более 5 5 5 4 2,5 2,5

поверхности коллектора мм. менее 2,5 2,5 2,5 2 2,5 2,5

• тоже самое до петушков мм. более 5 4 3 4 5,5 12,5
• нажатие на щетку кг. менее 1,2 1 1,2 2,75 1 0,75

более 1,5 1,5 1,5 3,2 1,2 0,1

• глубина продорожки мм. более 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3 0,3
• биение коллектора мм. более 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБМОТКАХ ЯКОРЕЙ.

Обмотки якорей электрических машин электровоза выполняются двух типов:

Волновая (катушка этой обмотки в развернутом виде напоминает волну). В простой волновой обмотке секции, расположенные под разными полюсами, соединены последовательно, поэтому эту обмотку называют еще и последовательной.

Петлевая (катушка этой обмотки напоминает петлю). В простой петлевой обмотке секции, расположенные под каждой парой полюсов, образуют две параллельные ветви, поэтому ее называют параллельной.

Любая из обмоток разделяется щетками на параллельные ветви.

При волновой обмотке, независимо от числа полюсов, их всегда две.

При петлевой обмотке число параллельных ветвей равно числу полюсов. Число параллельных ветвей обмотки и определяет область ее применения.

Сравнение обмоток по току. Наибольшая величина тока, которую можно пропустить по обмотке якоря, определяется величиной тока в одной параллельной ветви. Чем их больше, тем меньше ток в каждой из них (ток обмотки делится на их число). Поскольку число параллельных ветвей в петлевой обмотке больше, она может пропустить больший ток, чем волновая. Применяется в двигателе ТЛ-2К1 и в генераторе преобразователя НБ-436В, работающих с большими токами.

Сравнение обмоток по напряжению. Величина напряжения, приложенного к обмотке, определяется количеством секций обмотки в одной параллельной ветви. При одинаковом количестве секций в обоих типах обмоток, количество секций в одной параллельной ветви волновой обмотки больше (делится на два) , поэтому эту обмотку подключают под большее напряжение, чем петлевую. Волновую обмотку применяют в двигателях вспомогательных машин, напряжение на коллекторе которых 3000V.

Особенность петлевой обмотки. Особенность этой обмотки заключается в том, что каждая ее параллельная ветвь расположена под определенной парой главных полюсов. Из-за того, что технологически нельзя изготовить все полюсы с одинаковой намагничивающей силой и выполнить строго одинаковыми воздушные зазоры между ними и якорем, в параллельных ветвях индуцируются различные по величине ЭДС. Разность этих ЭДС вызывает появление в ветвях уравнительных токов. Эти токи, из-за малой величины сопротивления параллельных ветвей, имеют значительную величину. Уравнительные токи, проходя через щетки, будут перегружать одни щетки и разгружать другие. Для отвода их от щеток применяют уравнительные соединения, которые соединяют точки обмотки якоря с одинаковым потенциалом.

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА ТЭД ЭЛЕКТРОВОЗА ЧС-2 ТИПА АЛ-484еТ.

Часовой режим длительный режим

Ток 495А 435А

Мощность 700квт 618квт

Частота вращения 680об/мин 720об/мин

Кпд 0,943 0,948

Максимальная частота вращения 1185об/мин

Двигатель имеет опорно-рамное подвешивание. Устройство его аналогично устройству двигателя типа ТЛ-2К, за исключением устройства якоря. Основные элементы: остов, два подшипниковых щита, шесть главных и шесть дополнительных полюсов, якорь, коллектор и щеточный узел.

Остов. В верхней части имеет два люка. С противоколлекторной стороны для входа охлаждающего воздуха, а с коллекторной стороны – для его выхода и осмотра коллектора. Кроме этого, для выхода воздуха служат и два нижних люка. Внутри остова приварены специальные рамки из полосовой стали для крепления катушек полюсов.

Полюс. Принципиально устроены также как и у ТЛ-2К1. Катушка главного полюса выполнена из шинной меди в два слоя и имеет 24 витка (по 12 витков), а катушка дополнительного полюса – в два слоя по 19 витков (по 10 и 9 витков). К началу и к концу катушек припаяны латунные наконечники в которые впаиваются соединительные кабели.

Якорь. Полый вал, два полых фланца, две нажимные шайбы, сердечник и обмотка. Полые фланцы закреплены к торцам полого вала болтами. На них напрессованы внутренние кольца моторно – якорных подшипников. Внутри полого вала расположен карданный вал с внутренней карданной муфтой, которая помещена в смазочную камеру. Смазка в камеру заправляется через трубку в глухой крышке подшипникового щита со стороны коллектора. Карданная муфта шлицами своего цилиндра входит в зацепление с зубьями, которые приварены изнутри полого вала. На наружную сторону полого вала напрессованы задняя нажимная шайба, сердечник и передняя нажимная шайба.

Сердечник шихтованный из листов электротехнической стали. Снаружи имеет87 пазов для катушек обмотки якоря, с торца 48 треугольных отверстий для охлаждения и центральное отверстие диаметром 500мм. по диаметру полого вала и углубление под шпонку.

Коллектор устроен аналогично ТЭД ТЛ-2К1, но имеет 522 медных и столько же пластин из амбирита (коллекторный меканит). Напрессовывается на переднюю нажимную шайбу.

Обмотка якоря. Петлевая, шаг по коллектору 1-2. Имеет 87 катушек. В катушке 6 секций, в секции 2 проводника. Обмотка имеет 174 уравнительных проводника, их шаг по коллектору 1-175. Крепление обмотки в пазах клиновое, а в лобовых частях проволочный бандаж.

Щеточный узел. Устройство аналогично устройству щеточного узла ТЭД типа ТЛ-2К1. Отличие в том, что траверса выполнена неразрезной, щеткодержатели имеют окна для установки трех щеток и у нажимных пальцев пластинчатые пружины.

У двигателя отсутствует компенсационная обмотка, однако он имеет хорошую коммутацию. Это обусловлено опорно – рамным подвешиванием, расчетом магнитной системы, увеличенными воздушными зазорами между якорем и полюсами, большим количеством уравнительных соединений.

ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДВИГАТЕЛЕЙ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИН

Двигатели МК типа НБ-431П, МВ типа ТЛ-110М и АМ-Д типа НБ-436В имеют одинаковое, за небольшим исключением, устройство.

Основные элементы: остов, два подшипниковых щита (у НБ-436В – один), четыре главных и четыре дополнительных полюса, якорь, коллектор, щеточный узел и вентилятор охлаждения.

Остов. Имеет цилиндрическую форму, лапы для крепления к фундаменту, коллекторный люк, окна для выхода охлаждающего воздуха и горловины для подшипниковых щитов.

Подшипниковые щиты. Имеют устройство аналогичное щитам ТЛ2К1, за исключением:

У двигателей НБ-436В и НБ-431П вместо переднего упорного кольца установлены торцевые шайбы.

С коллекторной стороны установлен фиксирующий, а с противоколлекторной стороны - плавающий роликовые подшипники.

Щиты с противоколлекторной стороны не имеют задней крышки, ее роль выполняет сам подшипниковый щит

Смазка ЖРО 200-250 гр., добавление по 20-30 гр. На ТР.

Якорь: вал, коллектор, передняя нажимная шайба, сердечник, задняя нажимная шайба, вентилятор (кроме НБ-431П), обмотка якоря. Вал якоря не имеет втулки, поэтому все элементы напрессовываются на вал по шпонке. Сердечник шихтованный, имеет 43 паза (у НБ-436В 49) для катушек обмотки якоря, три ряда вентиляционных отверстий, центральное отверстие под вал с углублением под шпонку, снаружи углубления под стеклобандаж. С обеих сторон сердечник сжат нажимными шайбами. Обмотка волновая. Корпусная и покровная изоляция катушек обмотки класса В. Крепление катушек по всей длине стеклобандажом. Коллектор имеет устройство аналогичное ТЛ2К1, но количество пластин 343.

Главные и дополнительные полюсы. Их устройство аналогично ТЛ2К1. Катушки намотаны из изолированного провода. Корпусная и покровная изоляция класса F «монолит». У НБ-431П изоляция съемная: стеклослюдинитовая и лавсановая лента.

Щеточный узел: траверса, на которой закреплены четыре стальных пальца, опресованных пресмассой АГ-4 с насаженными на них изоляторами. На пальцах закреплено по одному щеткодержателю с одной щеткой типа ЭГ-61 размером 10-25-50.

Вентиляция: воздух засасывается через отверстия в коллекторном люке, проходит в зазоре между полюсами и якорем, через вентиляционные отверстия в сердечнике и выходит через окна остова с противоколлекторной стороны. У НБ-431П вентиляция принудительная от МВ. Воздух подается через люк с коллекторной стороны и выходит через отверстия в подшипниковом щите с противоколлекторной стороны.

УСТРОЙСТВО И ДЕЙСТВИЕ ОБМОТОК ГЛАВНЫХ ПОЛЮСОВ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НБ-436В.

Главные полюсы двигателя. На сердечниках 39 главных полюсов расположены катушки двух обмоток. Катушка 40, соприкасающаяся с остовом, катушка независимой обмотки возбуждения (в дальнейшем – НОВ). Вторая катушка 41 – катушка обмотки последовательного возбуждения (в дальнейшем – ПОВ). Катушка НОВ изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 234 витка. Катушка ПОВ также изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 95 витков. Изоляция катушек класса F Монолит.

НОВ служит для создания основного магнитного потока главных полюсов и получает питание от цепей управления при включении кнопки Возбудитель. ПОВ выполняет роль защитной обмотки и включена в силовую цепь электродвигателя последовательно с обмоткой якоря. Магнитные потоки обеих обмоток имеют согласованное направление, поэтому магнитный поток каждого полюса равен Фгп=Фнов+Фпов.

Действие обмотки последовательного возбуждения. При возникновении короткого замыкания в контактной сети или в крышевом оборудовании электровоза (до быстродействующего выключателя) напряжение в контактной сети спадает до нуля. Прохождение тока по обмотке якоря и последовательной обмотке возбуждения прекращается, но так как главные полюса сохранили свой магнитный поток, созданный независимой обмоткой возбуждения, а якорь вращается по инерции, то двигатель переходит в режим генератора. Этот режим является для него опасным, так как цепь его обмотки якоря и последовательной обмотки возбуждения замыкается через место короткого замыкания и по ним протекает ток короткого замыкания. Однако, наличие обмотки последовательного возбуждения приводит к тому, что протекающий по ней ток короткого замыкания в направлении противоположном ранее протекаемому по ней току, создает сильный магнитный поток, направленный против магнитного потока независимой обмотки возбуждения. Происходит интенсивное размагничивание главных полюсов магнитным потоком, созданным током короткого замыкания и опасный режим прекращается.

Примечания:

· причиной разносного вращения является обрыв независимой обмотки возбуждения. В этом случае магнитный поток главных полюсов создается одной обмоткой последовательного

возбуждения, имеющей в своих четырёх катушках по 95 витков. Магнитный поток главных полюсов, из-за отсутствия магнитного потока независимой обмотки, резко уменьшается. Двигатель начинает работать в режиме глубокого ослабления возбуждения, что приводит к повышенной частоте вращения якоря и к разрушению обоих электромашин. Повышенная частота вращения прекращается при помощи реле оборотов 28, установленного на подшипниковом щите 26 генератора преобразователя (схемное обозначение РО12). Реле срабатывает при частоте вращения 1950 об/мин и выключает контактор, подключающий электродвигатель преобразователя к контактной сети;

· в подобном случае при переходе в режим генератора двигателя с последовательным возбуждением, процесс размагничивания главных полюсов происходит автоматически из-за изменения направления тока в его обмотке возбуждения;

Полюсная система генератора преобразователя. Полюсная система состоит из шести главных и шести дополнительных полюсов. На сердечниках 44 дополнительных полюсов расположены катушки 45, намотанные из изолированного провода прямоугольного сечения. Каждая из них имеет 8 витков из трёх, параллельно соединённых проводников. На сердечниках 14 главных полюсов расположены катушки двух обмоток. Первая катушка 17, соприкасающаяся с остовом – катушка обмотки независимого возбуждения, вторая катушка 18 – катушка обмотки противовозбуждения. Катушка обмотки независимого возбуждения изготовлена из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет 230 витков. У генератора преобразователя на электровозах ВЛ11м эта катушка имеет 280 витков. Катушка обмотки противовозбуждения изготовлена из изолированной медной шины и имеет один виток из двух проводников. Изоляция катушек обоих полюсов класса F Монолит.

Обмотка независимого возбуждения служит для создания магнитного потока главных полюсов. Подключается к цепям управления при сборе схемы рекуперативного торможения. Величина тока в ней регулируется изменением величины сопротивления резистора в ее цепи (схемное обозначение R31) при перемещении тормозной рукоятки контроллера машиниста.

Обмотка противовозбуждения служит для стабилизации тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети, поэтому каждая из двух параллельных ветвей этой обмотки включена в одну их параллельных ветвей тяговых электродвигателей и по ней протекает ток рекуперации.

Схема соединения обмоток. Независимая обмотка имеет две параллельные ветви по три катушки в каждой, соединенные внутри генератора, и имеет выводы Н4 и НН4. Обмотка противовозбуждения имеет также две ветви по три катушки в каждой с выводами Н2 и НН2, и Н3 и НН3. Обмотка якоря соединяется с катушками обмотки дополнительных полюсов в следующей последовательности:вывод Я1.перемычка между минусовыми щёткодержателями, минусовые щётки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, плюсовые щётки и щёткодержатели, перемычка между ними, шесть дополнительных полюсов, вывод ЯЯ2.

Примечание: на электровозах ВЛ11 и ВЛ11м с системой САУРТ у генератора преобразователя обмотка независимого возбуждения имеет также две параллельных ветви по три катушки в каждой, но каждая из них имеет свои выводы из остова с маркировкой Н5-НН5 и Н4 и НН4.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Принцип действия электрического торможения основан на принципе обратимости электрических машин, согласно ему каждая машина может работать как электродвигателем, так и генератором, то есть переходить из двигательного режима в генераторный режим и обратно. Электрическое торможение подразделяется на рекуперативное и реостатное. Рассмотрим принцип действия электрического торможения на примере рекуперативного торможения.

РЕКУПЕРАТИВНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Для обеспечения рекуперативного торможения должны быть выполнены следующие условия:

· тяговый электродвигатель последовательного возбуждения невозможно перевести в режим генератора. Для работы таких электродвигателей в генераторном режиме их необходимо перевести на независимое возбуждение. Для этого обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей отключаются от обмоток якорей и подключаются к зажимам якоря генератора преобразователя;

· направление тока возбуждения в обмотках возбуждения должно соответствовать направлению тока в режиме работы двигателем;

· суммарная э.д.с. всех тяговых двигателей работающих в режиме генератора должна быть больше напряжения контактной сети на 80-100 вольт;

· электровоз должен работать в замкнутом контуре, т.е. между контактной сетью и рельсовой цепью должен быть включен потребитель: тяговая подстанция, принимающая электроэнергию, или электровоз, работающий в режиме тяги.

· схема рекуперативного торможения должна обеспечивать стабилизацию величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРОСТЕЙШЕЙ СХЕМЫ РЕКУПЕРАТИВНОГО

ТОРМОЖЕНИЯ С ПРОТИВОВОЗБУЖДЕНИЕМ ГЕНЕРАТОРА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

Одним из условий рекуперативного торможения, как указывалось выше, является стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети. Это условие наиболее просто достигается в схеме рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя.

Простейшая схема рекуперативного торможения с противовозбуждением генератора преобразователя показана на рисунке.

Генератор такого преобразователя имеет на сердечниках главных полюсов катушки двух обмоток. Одна из них является катушкой обмотки независимого возбуждения (нов), другая – катушкой обмотки противовозбуждения (пов), Первая обмотка создает магнитный поток главных полюсов, вторая – стабилизирует величину тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

Перед сбором схемы рекуперативного торможения включается кнопка Возбудители. При её включении включается контактор КЗ и подключает обмотку независимого возбуждения (нов) двигателя АМ-Д преобразователя под напряжение цепей управления. После его включения включается К53, подключающий к контактной сети его обмотку якоря вместе с последовательной обмоткой возбуждения (пов). Двигатель начинает работать и вращать якорь генератора АМ-Г преобразователя.

При сборе схемы рекуперативного торможения силовыми контактами кулачковых элементов тормозного переключателя (на схеме не изображены) обмотка возбуждения ОВ тягового электродвигателя ТЭД отключается от обмотки якоря и подключается к зажимам якоря генератора АМ-Г преобразователя.

Затем, после включения контактора К62, к цепям управления через резистор R31 переменной величины подключается обмотка НОВ генератора АМ-Г преобразователя. Появляется магнитный поток главных полюсов генератора и э.д.с. на зажимах его якоря. Поскольку к ним подключена обмотка ОВ тягового двигателя ТЭД, то по ней от плюсового зажима генератора начинает протекать ток возбуждения Iв. Появляется магнитный поток главных полюсов двигателя и э.д.с. на его зажимах.

Подключение тягового электродвигателя к контактной сети и установление необходимой величины тока рекуперации.

Подключение тягового электродвигателя к контактной сети должно произойти тогда, когда величина его э.д.с. превысит напряжение контактной сети на 80-100 вольт. Для этого увеличивается э.д.с. генератора АМ-Г путём уменьшения величины сопротивления резистора R31 при перемещении тормозной рукоятки контроллера машиниста. При уменьшении его изменяются следующие электрические и электромагнитные величины:R31¯, Iнов­, Фнов­, Ег­, Iв.тэд ­, Фтэд ­, Етэд­ и когда Етэд превысит величину Uкс на 80-100 вольт при помощи линейного контактора (на рис.51 не изображён) произойдёт подключение двигателя к контактной сети. После чего образуется цепь тока рекуперации: плюсовой зажим якоря ТЭД, работающего в режиме генератора, силовые контакты БВ, токоприёмник, контактная сеть, схема тяговой подстанции или электровоза, работающего в режиме тяги, рельсовая цепь, обмотка ОПВ АМ-Г, минусовой зажим якоря ТЭД. После протекания тока по обмотке ОПВ магнитный поток главных полюсов генератора АМ-Г будет равен: Фг =Фнов-Фопв.

Для получения необходимых величин тока рекуперации и тормозного момента, который выражается формулой Мт =См Iр ф, вновь уменьшается величина сопротивления резистора R31. Все вышеуказанные электромагнитные электрические величины вновь увеличиваются, увеличивается ток рекуперации и тормозной момент тягового электродвигателя.

Стабилизация величины тока рекуперации при колебаниях напряжения в контактной сети.

При изменении величины напряжения в контактной сети стабилизация величины тока рекуперации происходит следующим образом. Допустим, что Uкс­, Iр¯ , Фпов¯ , Фг­.(Фг =Фнов-Фопв.), Ег ­, Iв тэд­ ,

Ф тэд­, Е тэд ­, Iр ­, т.е. за счет действия обмотки ОПВ генератора АМ-Г ток рекуперации сохранил свою прежнюю величину.

РЕОСТАТНОЕ ТОРМОЖЕНИЕ.

Для сбора схемы реостатного торможения тяговые электродвигатели отключаются от контактной сети и подключаются к тормозным резисторам (рис.52). В качестве таких резисторов используются пусковые резисторы. Реостатное торможение осуществляется только на параллельном соединении тяговых электродвигателей, так как на последовательно-параллельном и последовательном соединениях суммарная э.д.с. тяговых двигателей достигает величины опасной для электрооборудования электровоза.

Различают две системы реостатного торможения. Первая – с последовательным самовозбуждением, вторая – с независимым регулируемым самовозбуждением.

При переходе на реостатное торможение первоначальное появление генераторного тока в цепи двигателей вызывается э.д.с., возникающей из-за небольшого остаточного магнетизма главных полюсов тяговых электродвигателей. Для того, чтобы генераторный ток Iт не уничтожал остаточный магнетизм, его направление должно совпадать с направлением тока Iд, предшествующего тягового режима(рис.42,а). Это достигается переключением обмоток тяговых электродвигателей контактами реверсора (см. рис.52,б). Для регулирования величины тока Iт а, следовательно, и тормозной силы тяговых электродвигателей ступенями изменяется величина сопротивления резистора Rт с помощью контакторов 1-4.

При параллельном включении тяговых электродвигателей каждая из групп включается на отдельный резистор, а при включении на общий резистор – применяется перекрестная схема включения обмоток возбуждения электродвигателей (рис.52,в). Если по какой-то причине возрастает э.д.с. и ток в обмотках якорей одной пары двигателей, то соответственно увеличивается ток возбуждения другой пары, а значит – э.д.с. и ток в их обоих обмотках якорей.

КЛАССИФИКАЦИЯ И УСЛОВИЯ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ.

Электрическими аппаратами называются устройства, служащие для включения, выключения и регулирования то­ка в электрических цепях электровоза.

Аппараты электровоза работают в тяжёлых условиях: они подвергаются сильным сотрясениям, температура окру­жающего воздуха изменяется от -50 до +40°; на аппараты попадает пыль, влага, смазка; ток проходящий по аппаратам резко меняет величину; возможны частые и длительные перегрузки; напряжение превышает номинальную величину на 15-20 %, возможно приложение и коммутационных перенапряжений (коммутационные напряжения, это напряжения об­разующиеся при разрыве электрической цепи, имеющую большую индуктивность).

Аппараты электровозов должны иметь:

механическую прочность деталей;

электрическую прочность изоляции;

стойкость против перегрузок, тряски, атмосферных влияний;

защищённость от пыли и грязи;

по возможности взаимоза­меняемость и однотипность деталей;

простоту конструкции, удобство в эксплуатации и ремонте;

иметь минимальные габаритные размеры и вес;

должна обеспечиваться чёткость работы в любых атмосферных условиях.

В зависимости от назначения цепей, в которых устанавливаются аппараты, они подразделяются на аппараты:

Аппараты силовой цепи, включаемые в цепь тяговых двигателей;

Аппараты вспомогательных цепей, устанавливаемые в высоковольтную цепь электродвигателей вспомогательных машин и электрических печей;

Аппараты низковольтных цепей управления;

Измерительные приборы, приборы освещения и сигнализации, рейки зажимов, штепсельные разъёмы и розетки.

По типу привода аппараты подразделяются на аппараты:

Аппараты с ручным приводом: разъединители, кнопочные выключатели и т.д.;

Аппараты с электромагнитным приводом: электромагнитные контакторы, реле и т.д.;

Аппараты с электропневматическим приводом: электропневматические контакторы, переключатели групповые, кулач­ковые и т. д.;

По количеству приводимых в действие аппаратов подразделяются на аппараты:

Аппараты с индивидуальным приводом: пневматические и электромагнитные контакторы;

Аппараты с групповым приводом: групповой переключатель, кулачковые переключатели и т.д.;

По способу управления аппараты подразделяются на аппараты:

Аппараты с непосредственным управлением, например кнопочные выключатели (КУ);

Аппараты с косвенным (дистанционным управлением), например электропневматический контактор.

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ КОНТАКТЕ.

Контакты подразделяются по виду соприкосновения контактных по­верхностей и по исполнению.

По виду соприкосновения контактных поверхностей контакты бывают:

Точечные контакты (соприкосновение двух сферических поверхностей рисунок 1,а и рисунок 2,г). Применяются в аппаратах, работающих при малых токах.

Линейные контакты (соприкосновение двух цилиндрических поверхностей рисунок 1,б и рисунок 2,а, б, в), при которых сопри­косновение происходит по линии. Следует отметить, что линейное соприкосновение контактов имеет ограничение по длине (20-35 мм), так как при большей длине возникновение неровностей и перекоса контактов сильно изменяет вели­чину соприкосновения контактов по сравнению с расчётной. Линейные контакты применяются в аппаратах, работаю­щих при больших токах.

Плоские контакты (рисунок 1,в и рисунок 2,г), рассчитанные на большую площадь прилегания плоских поверхностей. Приме­няются в болтовых соединениях и в аппаратах, контакты которых редко изменяют своё положение.

Рисунок 1. Виды соприкосновения контактных поверхностей электрических контактов:

точечные (а); линейные (б); плоские (в).

По исполнению контакты бывают (рисунок 2): г-образные (стопообразные), пальцевые, пластинчато-торцевые, мостиковые и клиновые.

Рис 2 Исполнение электрических контактов

Рисунок 3. Процесс включения контактов с притиранием:

а - выключенное положение, б - соприкосновение контактов, в - включенное положение

Раствор (разрыв контактов) это расстояние между рабочими поверхностями контактов в их выключенном по­ложении.

Провал (притирание) это расстояние, проходимое подвижным контактом от момента соприкосновения контактов вспомогательными поверхностями до их полного замыкания рабочими поверхностями. Производится притирающей пружиной.

Начальное контактное нажатие (давление) создается притирающей пружиной. В зависимости от типа аппарата оно находится в пределах 3.5 – 9 кг.

Конечное контактное нажатие (давление) создается электропневматическим или электромагнитным приводом в зависимости от типа аппарата оно должно быть и менее 14 – 27 кг.

Линия соприкосновения контактов должна быть не менее 80 % от общей площади контакта.

Раствор контактов определяют наименьшим расстоянием между контактами в разомкнутом положении. Измеряется угловым шаблоном, проградуированным в миллиметрах (рисунок 4 а и б).

Провал контактов в каждом из аппаратов измеряют в зависимости от конструкции контактной системы. Так измерение провала контактов у контакторов типа ПК и контакторных элементов групповых переключателей производят при включенном аппарате угловыми шаблонами на 12 и 14 градусов Угол отклонения держателя подвижного контакта от упора контактного рычага (Рис 5, а) равный 13±1 градус соответствует провалу контактов 10 – 12 мм

Провал контактов кулачковых элементов у кулачковых переключателей определяют в замкнутом положении контактов по расстоянию а (Рис 5, б). Расстояние «а» 7-10 мм соответствует

провалу 10-14 мм

Рисунок 5. Определение провала контактов.

а) определение провала контактов контакторов типа ПК и контакторных элементов групповых переключателей б) - определение провала контактов кулачковых элементов к кулачковых аппаратов

ПОНЯТИЕ О ДУГОГАШЕНИИ В АППАРАТАХ.

Размыкание любой электрической цепи сопровождается образованием электрической дуги. Ее длина зависит от величины тока в цепи, состояния контактов и влажности окружающей среды. Образование дуги объясняется тем, что при снятии напряжения с катушки привода аппарата, давление контактов друг на друга ослабевает, переходное сопротивление между ними увеличивается. Это приводит к их нагреву а, следовательно, и к нагреву окружающего воздуха. Воздух вокруг контактов ионизируется, то есть становится токопроводящим, и потому при расхождении контактов между ними возникает электрическая дуга. Она вызывает подгар контактов, а при длительном её горении и большом токе в разрываемой цепи к оплавлению контактов и даже порче аппарата.

При расхождении контактов длина дуги увеличивается. Однако она будет гореть до тех пор, пока ее длина не достигнет критической. При большом токе критическая длина дуги принята 20 В/см. Таким образом, чтобы обеспечить разрыв дуги в аппарате, размыкающем цепь с напряжением 3000 В, нужно вытянуть дугу до 3000В / 20 = 150 см. Растянуть дугу до такой длины путем расхождения контактов не предоставляется возможным, поэтому в таких аппара­тах применяют специальные дугогасительные устройства

В зависимости от мощности дуги ее гашение производят различными способами

Увеличением длины дуги до критической длины выбором величины раствора контактов. Такой способ дугогашения применяется в аппаратах разрываемых цепи управления с небольшими по величине токами. К таким аппаратам относятся реле кнопочные выключатели, контроллер машиниста и т.п.;

Применение двойного разрыва дуги с охлаждением дуги снизу. Такой способ дугогашения применяется в контакторах МК-15-01 на электровозах ВЛ11 и в контакторах МК-009 на электровозах ВЛ11М;

Воздушное дутье, увеличением давления газов внутри предохранителей, из-за нагрева меловой засыпки песка или фибрового корпуса предохранителя;

Применением специального дугогасительного устройства состоящего из дугогасительной катушки и дугогасительной камеры. Такой способ дугогашения применяется в быстродействующем выключателе и контакторах силовой цепи тяговых электродвигателей и высоковольтной цепи вспомогательных машин, а также в низковольтных электромагнитных контакторов, применяемых в цепях управления, обладающими большой индуктивностью или по которым протекают большие токи.

В дугогасительных устройствах дуга рассматривается как проводник с током имеющей определенную длину и сечение и находящийся в магнитном поле создаваемом дугогасительной катушкой. Под действием электромагнитной силы, направление которой определяется по правилу «Левой руки» дуга из раствора контактов перемещается в сторону дугогасительной камеры и сбрасывается на ее дугогасительные рога. В зависимости от конструкции камеры она растягивается до критической длины, огибая лабиринтные перегородки, или разделяется на параллельные ветви, охлаждается о стенки камеры и погасает. При горении дуги в камере воздух и газы, выделяемые из стенок и перегородок камеры, нагреваются. Вытесненные дугой из камеры они ионизируют воздух над ней, поэтому дуга будет гореть вне пределов камеры и перебросится на заземляющие части. Для исключения ионизации воздуха над камерой в дугогасительных камерах, например БВ, или контакторах типа МК-010 на электровозах ВЛ11М, применяют деионные решетки. Они охлаждают нагретые дугой воздух и газы так как представляют из себя пакеты из тонких стальных пластин скрепленные текстолитовыми планками и установленные вверху дугогасительной камеры.

Рисунок 6. Дугогасительное устройство: схема дугогасительного устройства

(а) и взаимодействие магнитного потока дугогасительной катушки и дуги (б).

Тяговый электродвигатель «ТЛ-2К»

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Назначение тягового двигателя ТЛ-2К Принцип работы тягового электродвигателя ТЛ-2К Основные неисправности и причины их возникновения Методы диагностирования Обзор и описания методов диагностирования Способы очистки тягового электродвигателя Диагностика тягового электродвигателя...

Введение

Тяговый электродвигатель «ТЛ-2К» установлен на электровозы серии ВЛ, предназначен для индивидуального привода колёсной пары. Крутящий момент передаётся на ось посредством шарнирной муфты. Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, 6-полюсные с добавочными полюсами. Двигатели имеют независимую вентиляцию. Тяговые электродвигатели преобразуют поступающую из контактной сети электрическую энергию в механическую работу, затрачиваемую на преодоление всех сил сопротивления движению поезда и силы его инерции при ускоренном движении.

Модель тягового электродвигателя постоянного тока электрического подвижного состава как объекта диагностирования включает в себя электроизоляционную конструкцию, коллекторно-щеточный аппарат и механическую часть. Поэтому отказы тяговых двигателей имеют различную природу и могут происходить вследствие:

– пробоя изоляции и межвитковых замыканий обмоток якоря;

– пробоя изоляции и межвитковых замыканий обмоток главных и дополнительных полюсов;

– пробоя изоляции компенсационной обмотки;

– повреждений выводов катушек полюсов;

– повреждений выводных кабелей, выплавления припоя из петушков коллектора;

– разрушения якорных бандажей;

– повреждения якорных подшипников;

– повреждения пальцев, кронштейнов и щеткодержателей;

– кругового огня по коллектору.

Необходимо отметить, что для определения неисправностей тяговых двигателей электровозов и электропоездов можно использовать одинаковые подходы.

Определению неисправностей в электрических машинах посвящено значительное количество публикаций в периодической печати, имеются научные монографии и патенты.

В последние годы активно внедряется методология диагностирования зарождающихся дефектов роторных узлов, в т.ч. и подшипников. Использование системы диагностирования, ориентированной на обнаружение зарождающихся дефектов и прогнозирование оптимальных сроков проведения технических обслуживаний, позволяет обеспечить максимально возможный экономический эффект за счет снижения трудозатрат, расхода запасных частей и простоев подвижного состава.

Глава I . Назначение и работа тягового электродвигателя ТЛ-2К

1.1 Назначение тягового двигателя ТЛ-2К

На электровозе ВЛ10 установлены восемь тяговых электродвигателей типа ТЛ2К. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ2К предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря электродвигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению. Подвеска электродвигателя опорно-осевая. Электродвигатель с одной стороны опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Система вентиляции независимая, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом сверху с противоположной стороны вдоль оси двигателя. Электрические машины обладают свойством обратимости, заключающимся в том, что одна и та же машина может работать как двигатель и как генератор. Благодаря этому тяговые электродвигатели используют не только для тяги, но и для электрического торможения поездов. При таком торможении тяговые двигатели переводят в генераторный режим, а вырабатываемую ими за счет кинетической или потенциальной энергии поезда электрическую энергию гасят в установленных на электровозах резисторах (реостатное торможение) или отдают в контактную сеть (рекуперативное торможение).

Все тяговые двигатели постоянного тока вагонов метрополитена имеют в основном одинаковое устройство. Двигатель состоит из остова, четырех главных и четырех добавочных полюсов, якоря, подшипниковых щитов, щеточного аппарата, вентилятора.

Остов двигателя

Он выполнен из электромагнитной стали имеет цилиндрическую форму и служит магнитопроводом. Для жесткого крепления к поперечной балке рамы тележки на остов предусмотрены три прилива-кронштейна и два предохранительных ребра. В остове имеются отверстия для крепления главных и добавочных полюсов, вентиляционные и коллекторные люки. Из остова двигателя выходят шесть кабелей. Торцовые части остова закрыты подшипниковыми щитами. В остове укреплена паспортная табличка с указанием завода-изготовителя, заводского номера, массы, тока, частоты вращения, мощности и напряжения.

Главные полюса

Рис.1. Тяговый двигатель ДК-117 в разрезе

Они предназначены для создания основного магнитного потока. Главный полюс состоит из сердечника и катушки. Катушки всех главных полюсов соединены последовательно и составляют обмотку возбуждения. Сердечник набран из листов электротехнической стали толщиной 1,5 мм для Уменьшения вихревых токов. Перед сборкой листы прокрашивают изоляционным лаком, сжимают прессом и скрепляют заклепками. Часть сердечника, обращенная к якорю, выполнена более широкой и называется полюсным наконечником. Эта часть служит для поддержания катушки, а также для лучшего распределения магнитного потока в воздушном зазоре. В тяговых двигателях ДК-108А, установленных на вагонах Е (по сравнению с ДК-104 на вагонах Д ), увеличен зазор между якорем и главными полюсами, что, с одной стороны, дало возможность увеличить скорость в ходовых режимах на 26 %, а с другой стороны, уменьшилась эффективность э лектрического торможения (медленное возбуждение двигателей в генераторном режиме из-за недостаточного магнитного потока). Для увеличения эффективности электрического торможения в катушках главных полюсов кроме двух основных обмоток, создающих основной магнитный поток в тяговом и тормозном режимах, имеется третья — подмагничивающая, которая создает дополнительный магнитный поток при работе двигателя только в генераторном режиме. Подмагничивающая обмотка включена параллельно двум основным и получает питание от высоковольтной цепи через автоматический выключатель, предохранитель и контактор. Изоляция катушек главных полюсов кремнийорганическая. Главный полюс крепится к остову двумя болтами, которые ввертывают в квадратный стержень, расположенный в теле сердечника.

Добавочные полюса

Они предназначены для создания дополнительного магнитного потока, который улучшает коммутацию и уменьшает реакцию якоря в зоне между главными полюсами. По размерам они меньше главных полюсов и расположены между ними. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник выполнен монолитным, так как вихревые токи в его наконечнике не возникают из-за небольшой индукции под добавочным полюсом. Крепится сердечник к остову двумя болтами. Между остовом и сердечником для меньшего рассеяния магнитного потока установлена диамагнитная латунная прокладка. Катушки добавочных полюсов соединены последовательно одна с другой и с обмоткой якоря.

Якорь

Рис.2. Тяговый двигатель ДК-108 в разрезе

Машина постоянного тока имеет якорь, состоящий из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Сердечник якоря представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Для уменьшения потерь от вихревых токов, возникающих при пересечении якорем магнитного поля, листы изолируют один от другого лаком. В каждом листе имеется отверстие со шпоночной канавкой для насадки на вал, вентиляционные отверстия и пазы для укладки обмотки якоря. В верхней части пазы имеют форму ласточкиного хвоста. Листы насаживают на вал и фиксируют шпонкой. Собранные листы прессуются между двумя нажимными шайбами. Обмотка якоря состоит из секций, которые укладывают в пазы сердечника и пропитывают асфальтовым и бакелитовым лаками. Чтобы обмотка не выпадала из пазов, в пазовую часть забивают текстолитовые клинья, а переднюю и заднюю части обмотки укрепляют проволочными бандажами, которые после намотки пропаивают оловом. Назначение коллектора машины постоянного тока в различных режимах работы неодинаково. Так, в генераторном режиме коллектор служит для преобразования переменной электродвижущей силы (э.д.с), индуцируемой в обмотке якоря, в постоянную э.д.с. на щетках генератора, в двигательном — для изменения направления тока в проводниках обмотки якоря, чтобы якорь двигателя вращался в какую-либо определенную сторону. Коллектор состоит из втулки, коллекторных медных пластин, нажимного конуса. Коллекторные пластины изолированы друг от друга миканитовыми пластинами, от втулки и нажимного конуса — изоляционными манжетами. Рабочую часть коллектора, имеющую контакт со щетками, протачивают на станке и шлифуют. Чтобы при работе щетки не касались миканитовых пластин, коллектор подвергают «продорожке». При этом миканитовые пластины становятся ниже коллекторных примерно на 1 мм. Со стороны сердечника в коллекторных пластинах предусмотрены выступы с прорезью для впаивания проводников обмотки якоря. Коллекторные пластины имеют клинообразное сечение, а для удобства крепления — форму «ласточкин хвост». Коллектор насаживают на вал якоря прессовой посадкой и фиксируют шпонкой. Вал якоря имеет разные посадочные диаметры. Кроме якоря и коллектора, на вал напрессована стальная втулка вентилятора. Внутренние кольца подшипников и подшипниковые втулки насажены на вал в горячем состоянии.

Подшипниковые щиты

В щитах установлены шариковые или роликовые подшипники — надежные и не требующие большого ухода. Со стороны коллектора стоит упорный подшипник; его наружное кольцо упирается в прилив подшипникового щита. Со стороны тяговой передачи установлен свободный подшипник, который позволяет валу якоря удлиняться при нагреве. Для подшипников применяют густую консистентную смазку. Чтобы смазка при работе двигателей не выбрасывалась из смазочных камер, предусмотрено гидравлическое (лабиринтное) уплотнение. Вязкая смазка, попав в небольшой зазор между канавками-лабич рингами, проточенными в щите, и втулкой, насаженной на вал, под действием центробежной силы отбрасывается к стенкам лабиринта, где самой смазкой создаются гидравлические перегородки. Подшипниковые щиты крепят к обеим сторонам остова.

Щеточный аппарат

Для соединения коллектора двигателя с силовой цепью вагона используют электрографитные щетки марки ЭГ-2А, которые обладают хорошими коммутирующими свойствами, высокой механической прочностью и способны выдерживать большие перегрузки. Щетки представляют собой прямоугольные призмы размером 16 х 32 х 40 мм. Рабочую поверхность щеток пришлифовывают к коллектору для обеспечения надежного контакта. Щетки устанавливают в обоймы, называемые щеткодержателями, и соединяют с ними гибкими медными шунтами: в каждом щеткодержателе по две щетки, число щеткодержателей — четыре. Нажим на щетку осуществляется пружиной, упирающейся одним концом через палец в щетку, другим — в щеткодержатель. Нажатие на щетку должно быть отрегулировано в строго определенных пределах, так как чрезмерный нажим вызывает быстрый износ щетки и нагрев коллектора, а недостаточный не обеспечивает надежного контакта между щеткой и коллектором, вследствие чего возникает искрение под щеткой. Нажатие не должно превышать 25Н (2,5 кгс) и быть менее 15Н (1,5 кгс). Щеткодержатель укрепляют на кронштейне и с помощью двух шпилек, запрессованных в кронштейн, крепят непосредственно к подшипниковому щиту. Кронштейн от щеткодержателя и подшипникового шита изолируют фарфоровыми изоляторами. Для осмотра коллектора и щеткодержателей в остове двигателя имеются люки с крышками, обеспечивающими достаточную защиту от проникновения воды и грязи.

Вентилятор

В процессе работы необходимо охлаждать двигатель, так как с повышением температуры его обмоток снижается мощность двигателя. Вентилятор состоит из стальной втулки и силуминовой крыльчатки, скрепленных восемью заклепками. Лопатки крыльчатки расположены радиально для выброса воздуха в одном направлении. Вентилятор вращается вместе с якорем двигателя, создавая в нем разрежение. Потоки воздуха засасываются внутрь двигателя через отверстия со стороны коллектора. Часть воздушного потока омывает якорь, главные и добавочные полюса, другая проходит внутри коллектора и якоря по вентиляционным каналам. Воздух выталкивается наружу со стороны вентилятора через люк остова.

1.2 Принцип работы тягового электродвигателя ТЛ-2К

При прохождении тока по проводнику, расположенному в магнитном поле, возникает сила электромагнитного взаимодействия, стремящаяся перемещать проводник в направлении, перпендикулярном проводнику и магнитным силовым линиям. Проводники обмотки якоря в определенном порядке присоединены к коллекторным пластинам. На внешней поверхности коллектора установлены щетки положительной (+) и отрицательной (-) полярностей, которые при включении двигателя соединяют коллектор с источником тока. Таким образом, через коллектор и щетки получает питание током обмотка якоря двигателя. Коллектор обеспечивает такое распределение тока в обмотке якоря, при котором ток в проводниках, находящийся в любое мгновение времени под полюсами одной полярности, имеет одно направление, а в проводниках, находящихся под полюсами другой полярности - противоположное.

Катушки возбуждения и обмотка якоря могут получать питание от разных источников тока, т. е тяговый двигатель будет иметь независимое возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены параллельно и получать питание от одного и того же источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь параллельное возбуждение. Обмотка якоря и катушки возбуждения могут быть соединены последовательно и получать питание от одного источника тока, т.е тяговый двигатель будет иметь последовательное возбуждение. Сложным требованием эксплуатации наиболее полно удовлетворяют двигатели с последовательным возбуждением, поэтому их применяют на электровозах.

1.3 Основные неисправности и причины их возникновения

Неисправности тягового электродвигателя:

1. круговой огонь по коллектору или чрезмерное искрение под щетками, подгар коллектора;
2. потеки смазки внутри тягового двигателя;
3. перегрев подшипника;
4. перекрытие или пробой кронштейна щеткодержателя;
5. пробой изоляции обмоток якорей и полюсов;
6. сильное искрение под щетками и срабатывание токовой защиты;
7. чрезмерное нагревание коллектора;
8. чрезмерное нагревание якоря;
9. порванные сетки в вентиляционных отверстиях или торчащие из них остатки бандажей;
10. На моторном вагоне срабатывает быстродействующий выключатель во время первой поездки после замены двигателя.

Причины их возникновения :

1. щетки плохо притерты к коллекторным пластинам, неплотное прилегание. Изоляция между коллекторными пластинами выступает над ними, коллектор плохо прошлифован. Недопустимый износ щеток, недостаточное или неравномерное нажатие щеток. Биение коллектора, низкое качество щеток, коллектора и изоляторов. Оборван проводник обмотки якоря, короткое замыкание в обмотке дополнительных полюсов. Заклинивание щетки, коллектор загрязнен, межвитковое замыкание или выпаивание секции обмотки якоря из петушков коллектора;
2. избыток смазки, перекос подшипника;
3. недостаточно смазки, повреждение подшипника;
4. попадание влаги в тяговый двигатель, перенапряжение, грязный изолятор или кронштейн щеткодержателя;
5. механические повреждения, резкое снижение сопротивления изоляции при частых перенапряжениях на двигателях, попадании влаги, пыли и т.д;
6. механическое повреждение изоляции, старение изоляции, снижение изоляционных свойств, вследствие частых перенапряжений;
7. щетки слишком сильно прижаты к коллекторным пластинам;
8. замыкание между секциями обмоток якоря или коллекторными пластинами;
9. размотаны бандажи якоря и часть обломков отброшена в сторону вентиляционных отверстий;
10. неправильный монтаж проводов.

Способ устранения неполадок тягового электродвигателя:

1. приработать щетки к коллекторным пластинам при малых скоростях движения, продорожить зачистить и отшлифовать коллектор. Заменить щетки, отрегулировать нажатие щеток, проточить и отшлифовать коллектор. Заменить щетки, изоляторы, отремонтировать обмотку в деповских условиях, отыскать поврежденную катушку дополнительного полюса и заменить её (в депо). Обеспечить свободный ход щетки, очистить коллектор, отремонтировать якорь в деповских условиях;
2. снять потеки и наблюдать за подшипниковым узлом. Если повреждение повториться, снять тяговый двигатель с тележки, разобрать подшипниковый узел и заменить подшипник. Устранить перекос, подтянув болты крышки подшипника;
3. добавить смазку. Снять тяговый двигатель с тележки, разобрать подшипниковый узел, заменить подшипник и смазку;
4. протереть тяговый двигатель чистой салфеткой, смоченной бензином, заменить изолятор или кронштейн щеткодержателя;
5. устранить повреждения в депо;
6. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо устранить повреждение;
7. установить нормальное нажатие щеток;
8. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо отремонтировать якорь;
9. отключить тяговый двигатель, по прибытии в депо отремонтировать;
10. пересоединить концы тягового двигателя.

Глава II . Методы диагностирования

2.1 Обзор и описания методов диагностирования

Для диагностирования тяговых электродвигателей используются основные методы диагностирования: неразрушающий контроль и разрушающий контроль.

Неразрушающий контроль включает в себя: электрический, вихретоковый, тепловой, радиоволновой, ультразвуковой методы, виброакустический.

Неразрушающий контроль – последняя и в ряде случаев единственно возможная технологическая операция, позволяющая выявлять недопустимые дефекты в технических объектах и тем самым предотвращать возникновение чрезвычайных ситуаций на железнодорожном транспорте.

Техническая диагностика – область знаний, охватывающая теорию, методы и средства определения технического состояния объектов.

Техническое диагностирование - процесс установления технического состояния объекта с указанием места, вида и причин возникновения дефектов и повреждений.

Надёжностью является наиболее полной оценкой качества объектов (изделий). Под надёжностью понимают свойство объекта (изделия) сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, Характеризующих способность его выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. Надёжность - сложное свойство, состоящее из сочетания таких свойств, как безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказность - это свойство объекта (изделия) непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Долговечность - свойство объекта (изделия) сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при - установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность - свойство объекта (изделия), заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путём проведения технического обслуживания и ремонтов.

Ультразвуковая дефектоскопия

Ультразвуковой контроль основан на способности ультразвуковых волн проникать в металл на большую глубину и отражаться от находящихся в нем дефектных участков. В процессе контроля пучок ультразвуковых колебаний от вибрирующей пластины вводится в контролируемый шов. При встрече с дефектным участком ультразвуковая волна отражается от него и улавливается другой пластиной, которая преобразует ультразвуковые колебания в электрические. Эти колебания после усиления подаются на экран электронно-лучевой трубки дефектоскопа, свидетельствуя в виде импульса о наличии дефектов. При контроле щуп перемещают вдоль шва, прозвучивая таким образом различные по глубине зоны шва. По характеру импульсов судят о протяженности дефектов и глубине их залегания.

К преимуществам ультразвуковой дефектоскопии относятся: возможность обнаружения внутренних дефектов, большая проникающая способность, высокая чувствительность, возможность определения места и размера дефекта. Вместе с тем, метод имеет ряд отрицательных особенностей. К ним относится необходимость специальных методик контроля отдельных типов изделий, высокой чистоты поверхности детали в месте контроля, что особенно затрудняет дефектоскопию наплавленных поверхностей. Поэтому указанным методом контролируются детали, для которых разработаны необходимые технологии, регламентирующие зоны и чувствительность контроля; места ввода ультразвуковых волн в изделие; тип дефектоскопа; тип искательной головки.

Вихретоковая дефектоскопия

Метод вихретоковой дефектоскопии дает возможность обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов. Он основан на использовании действия вихревых токов, возникающих в поверхностном слое контролируемой детали от пронизывания его магнитным потоком, на первичную или особую измерительную катушку.

Сущность метода состоит в следующем. Если к контролируемой поверхности приблизить катушку, по которой протекает переменный ток, то в металле возникнут замкнутые вихревые токи. Величина этих токов зависит от частоты возбуждающего тока, электропроводности и магнитной проницаемости материала изделия, относительного расположения катушки и детали, от наличия на поверхности дефектов типа нарушения сплошности. Магнитное поле вихревых токов направлено против основного магнитного потока и несколько гасит его, что может быть измерено величиной полного сопротивления генерирующей катушки. В случае изменения вихревых токов, изменяется и полное сопротивление. Изменение величины вихревых токов может быть обнаружено с помощью другой (измерительной) катушки.

Виброакустический метод

Виброакустическая метод - это наиболее эффективный из известных методов технической диагностики двигателей. Метод позволяет на работающем двигателе вести обнаружение ключевых дефектов, определяющих его надежность и ресурс, проводить локацию местоположения дефектов, контролировать и управлять их развитием.

2.2 Способы очистки тягового электродвигателя

Предварительно двигатель очищают снаружи вручную с помощью скребков и ветоши. Для окончательной очистки двигатель обмывают в специальных моечных (одно- или двухкамерных) машинах.

Двухкамерная моечная машина состоит из двух герметически закрывающихся камер. В камере двигатель обмывают горячей (80— 90 °С) водой, которую насосом подают во вращающееся, от привода душевое устройство. Чтобы внутрь двигателя не попала влага, все вентиляционные и другие отверстия в остове тщательно закрывают специальными заглушками и крышками, а на место крышки верхнего коллекторного люка прикрепляют специальный патрубок, через который в двигатель подают от вентилятора воздух, создавая внутри него избыточное давление. После обмывки поднимают промежуточную дверь и перемещают двигатель на самоходной тележке в камеру 2, где при закрытой двери в течение 15—20 мин сушат его потоком нагретого от калорифера воздуха.

Частота вращения душевого и сушильного устройств 2 об/мин. Обе камеры могут работать одновременно.

Очищенную машину устанавливают на позицию для осмотра, где ее тщательно осматривают

Осмотр по выявлению внешних дефектов осуществляют визуально. Одновременно сверяют номера остова, подшипниковых щитов и шапок моторно-осевых подшипников.

Затем измеряют электрические параметры машины, определяют осевой разбег якоря, биение и износ коллектора, радиальные зазоры якорных подшипников и биение наружных колец.

Для выполнения перечисленных измерений ремонтная позиция оснащена необходимыми измерительными приборами, статическим преобразователем с колонкой выводов и индукционным нагревателем для снятия внутренних колец подшипников и лабиринтных колец.

Сопротивление изоляции тяговых двигателей измеряют мегаомметром на 2,5 кВ. (Для исключения дополнительной погрешности сопротивление изоляции следует измерять мегаомметрами на соответствующее напряжение.)

При измерении сопротивления изоляции соединяют начало (или конец) цепи главных полюсов с началом (или концом) другой цепи — добавочных полюсов и якорной обмотки. К этим выводам подсоединяют зажим «Л» мегаомметра. Второй его зажим «3» соединяют с корпусом машины. В процессе измерения необходимо следить, чтобы выводные концы контролируемых обмоток не касались пола или корпуса двигателя, в противном случае показания прибора будут неправильными. У исправных тяговых двигателей сопротивление изоляции должно быть не менее 5 МОм. Если оно окажется меньше, следует измерить сопротивление отдельных цепей (главных и добавочных полюсов, обмоток якоря) и выявить поврежденное место, имея в виду, что снижение сопротивления могло быть вызвано увлажнением или неисправностью кронштейнов, межкатушечных соединений.

Сопротивление изоляции измеряют до обмывки двигателя.

Сопротивление изоляции вспомогательных машин должно быть не менее 3 МОм. Способы проверки и выявления дефектных мест в изоляции для вспомогательных машин те же, что и для тяговых двигателей.

Активное сопротивление обмоток электрических машин измеряют обычно мостом МД6 (или УМ13) и сравнивают с установленным для машины данного типа значением. Увеличение активного сопротивления может быть вызвано дефектами в полюсных катушках, выплавлением кабелей в патронах или наконечниках, обрывом жил выводных кабелей или межкатушечных соединений и нарушением контакта в этих соединениях.

Для выявления причины увеличения сопротивления подозреваемую обмотку машины подключают к статическому преобразователю и устанавливают в ней ток, равный удвоенному значению ее тока часового режима. Дефектное место выявляют на ощупь по повышенному нагреву.

Затем при вращении двигателя под напряжением 220—400 В без нагрузки проверяют работу якорных подшипников, вибрацию двигателя, биений коллектора и работу щеточного аппарата.

Якорные подшипники проверяют по их нагреву и на слух при вращении якоря двигателя с частотой около 700—750 об/мин в течение 5—10 мин в каждую сторону. Исправный подшипник должен работать без треска, щелчков, заеданий и в режиме холостого хода машины не перегреваться относительно температуры окружающей среды более чем на 10 °С.

Вибрацию двигателя проверяют также при его работе на холостом ходу при частоте вращения 700 об/мин. Измеряют вибрацию ручным вибрографом ВР-1. Место приложения вибрографа к корпусу двигателя может быть любым. Если вибрация двигателя окажется более 0,15 мм, якорь необходимо балансировать.

Биение коллектора измеряют индикаторов, который подводят к коллектору через коллекторный люк и закрепляют струбциной на кромке остова. Биение замеряют по средней части рабочей длины коллектора и на расстоянии 10-20 мм от его наружного среза. Если оно превысит предельно допустимое значение, то коллектор подлежит обточке.

Биение коллектора можно измерять и с помощью приспособления, корпус которого закрепляют на кронштейне щеткодержателя. Переместив ползунок на рабочую часть коллектора, устанавливают индикатор на нуль и при вращении коллектора определяют биение.

Выработку (износ) рабочей части коллектора можно измерить, также используя это приспособление. Для этого ползунок вначале отводят на нерабочую часть коллектора, устанавливают индикатор на нуль, а затем при неподвижном коллекторе перемещают ползунок по всей рабочей части коллектора и фиксируют по индикатору наибольшее значение выработки.

При отсутствии описанного приспособления выработку можно измерить шаблоном или щупом и линейкой.

Шаблон устанавливают на коллектор и удерживают рукой так, чтобы колодка приспособления располагалась строго параллельно коллекторным пластинам, а ее торец совпадал с концом коллектора. Вращая поочередно головки микрометров, определяют выработку в двух точках по длине коллектора.

Для определения выработки щупом и линейкой, линейку устанавливают узким ребром на коллекторную пластину и щупом по всей ее длине измеряют зазор между нижней кромкой линейки и рабочей поверхностью пластины. Такие замеры делают в нескольких местах по окружности коллектора.

Коммутацию машины оценивают по степени искрения под щетками. Если при визуальной оценке искрение под щетками окажется более 1.5 балла, а у щеточно-коллекторного узла дефектов выявлено не будет, то необходима тщательная проверка магнитной системы машины, ее отдельных узлов и настройка коммутации.

Радиальные зазоры якорных подшипников проверяют пластинчатыми щупами на неподвижной машине. Для этого снимают наружные крышки и лабиринтные кольца подшипников щитов и проверяют щупом зазор между роликом и внутренним кольцом подшипника в его нижней части. Для тяговых двигателей большинства типов он должен находиться в пределах 0,09—0,22 мм.

Биение наружных колец подшипников является следствием их перекосов при установке на двигатели. Такие перекосы приводят к значительному повышению напряжений на краю дорожки качения, повышенному износу и повреждениям сепараторов, к радиальному или осевому защемлению роликов, а иногда и к разрушению подшипников.

Выявить перекос колец можно специальным прибором, разработанным ВНИИЖТом. Прибор имеет кольцо, которое надевается на вал двигателя до упора во внутреннее кольцо подшипника и закрепляется на нем тремя центрирующими винтами. На кольце закреплена стойка с индикатором. Шток индикатора должен упираться своим концом в наружное кольцо подшипника.

Для измерения вертикального перекоса прибор закрепляют на валу и устанавливают индикатор в верхнем положении на нуль. Затем поворачивают индикатор относительно вала на 180° и определяют биение торца (с учетом знака отклонения стрелки). Таким же образом определяют биение и в горизонтальной плоскости. Значение биения определяют как максимальную разность в показаниях индикатора. У правильно установленного подшипника биение торца наружного кольца не должно превышать 0,12 мм.

Осевой разбег якоря измеряют индикатором. Для этого якорь сдвигают до упора в одну сторону, а с противоположной стороны закрепляют на специальной стойке индикатор и прижимают его к торцу вала якоря или коробки (на двигателях электровозов ЧС2) так, чтобы стрелка головки стояла на нуле. Затем якорь перемещают до упора в другое крайнее положение. Отклонение стрелки индикатора укажет осевой разбег. У тяговых двигателей с прямо- и косозубой передачами он должен быть соответственно не более 0,2—0,8 и 5,9—8,4 мм, у вспомогательных машин — 0,6—0,15 мм.

Воздушные зазоры между сердечниками полюсов и якорем машины проверяют щупами. Зазоры не должны превышать значения, установленные Правилами ремонта для машин данного типа.

В противном случае нарушится магнитная симметрия машины, изменятся ее характеристики, снизится коммутационная устойчивость. Недопустимые отклонения значений воздушных зазоров при ремонте машины должны быть устранены, а при ее испытании следует провести тщательную отладку коммутации.

Результаты осмотра электрических машин и проведенных измерений вносят в специальный журнал для использования в дальнейшем при определении необходимого объема их ремонта, после чего двигатель передают на позицию его разборки.

Глава III. Диагностика тягового электродвигателя

3.1 Контроль состояния якорных подшипников

Якорные подшипники служат для поддержания вала якоря. Количество порч и неисправностей на 1 млн км пробега колеблется от 0,44 до 3,68 для якорных подшипников электровозов. Большое количество порч и неисправностей якорных подшипников обусловлено тяжелыми условиями их работы. Тяжелые условия работы якорных подшипников определяются сравнительно высокими динамическими нагрузками, большим числом оборотов якоря, перекосами, возникающими вследствие отклонений, допускаемых при монтаже и изготовлении деталей, сопрягаемых с подшипниками, и в результате упругого прогиба вала якоря, а также нагревом деталей, обусловленным внутренним трением в самом подшипнике, притоком тепла от обмоток двигателя и другими факторами.

Важным условием, обусловливающим надежную работу подшипника, является посадка внутреннего кольца на вал с гарантированным натягом. Невыполнение этого условия приводит к тому, что при максимальном натяге внутренних колец на валах радиальный зазор может отсутствовать и возможно появление преднатяга в подшипнике. В этих случаях он греется, изнашивается, происходит разрушение сепаратора и заклинивание подшипника. Также следует учитывать, что на величину потерь трения и на тепловой режим подшипника весьма сильно влияет степень заполнения корпуса при постоянном объеме смазки. Избыток смазки так же, как и ее недостаток, всегда вызывает нагрев подшипников.

В якорных подшипниках некоторые дефекты появляются как следствие изнашивания и развития усталостных микротрещин. Износ возникает из-за проскальзывания тел качения по кольцу, что значительно возрастает при загрязнении, ухудшении качества смазки, ржавлении. Вследствие циклических нагрузок возникает явление усталости металла как на рабочих поверхностях внутреннего и наружного колец, так и на сепараторе подшипника. Периодические деформации приводят к образованию микротрещин и отслаиванию металла.

Для определения состояния подшипников в локомотивных депо используются методы виброакустической диагностики.

Вибрация, возбуждаемая подшипниками качения, обусловлена в первую очередь дефектами изготовления и монтажа, а также дефектами, возникающими в процессе эксплуатации.

Физическим носителем информации о состоянии элементов подшипника в виброакустической диагностике служат упругие волны, которые возбуждаются в подшипнике соударением этих элементов.

Наряду с методами виброакустической диагностики используется способ акустической эмиссии в ультразвуковой полосе частот.

На этом принципе работает индикатор ресурса подшипников ИРП-12 , который предназначен для проверки на работающем оборудовании технического состояния подшипников качения:

– степени износа подшипников в режимах экспресс контроля;

– наличие смазки в подшипниковых узлах;

– правильность сборки подшипниковых узлов при изготовлении и ремонте.

Прибор состоит из пьезоэлектрического датчика, присоединительного кабеля со штекером, измерительного блока, корпус которого изготовлен из алюминиевого сплава. На корпусе измерительного блока имеется гнездо, кнопка «включено - выключено», кнопка ПИК для фиксации наибольших показаний на дисплее, отсек источников питания с крышкой. Масса прибора (без источника питания) не более 0,4 кг. Устройство и принцип работы прибора иллюстрируется функциональной схемой (рис. 3).

Схема обеспечивает обработку ультразвуковых сигналов от дефектов всех частей подшипника и оценку их совокупного значения в виде обобщенного критерия степени износа подшипника в балльной форме. Критерии степени износа подшипников в цифровой форме выводятся на дисплей. Оценка состояния износа определяется путем сравнивания фактического показания дисплея при проверке технического состояния подшипника с данными, полученными экспериментально по различным дефектам якорных подшипников.

Рис. 3. Функциональная схема прибора ИРП-12

Зависимость между техническим состоянием (степенью износа якорного подшипника) и показанием дисплея D прибора ИРП-12 от времени работы при номинальной нагрузке подшипника представлена на рис.4.

Рис. 4. Зависимость между состоянием подшипника и показателями дисплея прибора ИРП-12

Кривая Dm - a - b - c - d - e в координатах D (показания дисплея) и Т (суммарное время работы в часах с момента установки подшипника при рабочей нагрузке оборудования) показывает степень износа подшипника от времени. Точки кривой соответствуют следующим состояниям подшипника (если дефекты смазки и монтажа отсутствуют):

– Dm –– исходное состояние;

– точка a –– накопленные усталостные микротрещины в поверхностном и приповерхностном слоях тел и дорожек качения приводят к микровыкрашиваниям;

– участок а - b –– развитие поверхностных трещин, мелких выкрашиваний, зарождение пятен выкрашивания на телах и дорожках качения;

– участок b - c –– развитие трещин на телах и дорожках качения, приводящих в дальнейшем к выкрашиванию металла с образованием раковин, начало интенсивного износа сепаратора, рост пятен выкрашивания;

– участок c - d –– образование мелких раковин, развитие трещин до сквозных на кольцах подшипника;

– точка e –– работа подшипника с крупными раковинами, трещинами, генерация значительной вибрации до заклинивания с большим тепловыделением;

– точка d –– вероятное разрушение сепаратора.

Oбласть кривой Dm - a определяет зону устойчивой работы подшипника, a - c –– область возможной эксплуатации, а переход показаний прибора в зону c - e сигнализирует о недопустимости дальнейшей эксплуатации. Для каждого конкретного подшипникового узла кривая D (T ) снимается экспериментально. На ней устанавливают границы областей износа.

Прибор работает следующим образом. Пьезодатчик включенного прибора прикладывается к наружной поверхности подшипникового узла в месте нахождения подшипника. Акустико-эмиссионный сигнал от работающего подшипника в полосе частот 20––300 кГц, несущий информацию об износных дефектах подшипника, после обработки в балльной цифровой форме выводится на дисплей.

С использованием компьютерных технологий работает диагностический комплекс ВЕКТОР-2000 .

Программно-методический комплекс виброакустической диагностики ВЕКТОР-2000 предназначены для:

– контроля технического состояния подшипников качения после их монтажа на локомотиве и в процессе эксплуатации;

– раннего обнаружения дефектов подшипниковых узлов с определением вида и величины всех 12 возможных дефектов подшипника;

– контроля за развитием дефектов вплоть до предаварийного состояния или замены подшипника с максимально возможными интервалами между измерениями;

– экспресс-прогноза технического состояния подшипников качения по однократным или периодическим измерениям вибрации для назначения сроков технического обслуживания или ремонта;

– накопления и хранения информации о состоянии подшипников качения в процессе эксплуатации.

Программно-методическое обеспечение виброакустического комплекса позволяет производить:

– автоматическую обработку результатов измерений вибрации виброанализатором с определением значений диагностических параметров и выводом их на экран монитора;

– автоматическую идентификацию всех обнаруженных из 12 основных дефектов подшипников качения с указанием их глубины;

– автоматическое определение гарантированного срока эксплуатации подшипника до 20 % от его среднего ресурса (при отсутствии опасных дефектов);

– диагностирование неограниченного количества подшипников, формирование и корректировку баз данных;

– ввод в базу данных информации о подшипниках с ее автоматической корректировкой;

– автоматический поиск ошибок и проверка совместимости результатов периодических измерений вибрации;

– детальное диагностирование подшипника в автоматическом режиме с выводом промежуточных результатов на экран монитора;

– подробный анализ спектров огибающей в неавтоматическом режиме;

– внесение в базу данных дополнительной информации;

– вывод на экран монитора или печатающее устройство необходимой документации;

– коррекцию данных подшипников с их последующим автоматическим или ручным передиагностированием по имеющимся в базе данных спектрам огибающей вибрации.

Структура программно-методического комплекса виброакустической диагностики представлена на рис.5.

Рис.5. Программно-методический комплекс виброакустической диагностики.

1- испытуемый объект; 2- спектроанализатор; 3- персональный компьютер; 4- акселерометр

3.2. Анализ результатов и принятие решения по организации ремонта

Подшипник , как и любая деталь, не смотря на свою прочность конструкции, и долговечность в работе, имеет свойство ломаться. Преждевременный выход из строя подшипника может случиться по разным причинам. Так, основными причинами могут быть:

Неправильность монтажа подшипника, а именно пережим стяжной конусной муфты при грубом монтаже,

Неправильная регулировка, а также дефекты геометрии, из-за которых появляется люфт и перегрев детали;

Загрязнённость подшипника, попавшие внутрь детали твёрдые или жидкие инородные частицы повреждают герметизирующее уплотнение, что ведёт к утечке смазки;

Плохое качество смазочных материалов;

Использование подшипника при неприемлемых для него нагрузках;

Электрический ток, проходящий через подшипник.

Неустранимые дефекты

Обычно при причинах поломки описанных выше, неисправный подшипник нужно заменять на новый, особенно если при его внешнем осмотре видно следующие неустранимые дефекты:

• сколы или трещины на кольцах, телах качения или сепараторе;
  • забоины или вмятины на поверхности дорожки качения внешнего или внутреннего колец;

Стук или повышенный шум в подшипнике, даже после его промывки;

Глубокие царапины на дорожках качения колец, расположенные поперёк движения тел качения;

Чёткие отпечатки тел качения на дорожках качения колец;

Выкрашивание или шелушение поверхности дорожки колец;

- повреждённые посадочные поверхности подшипника.

В остальных вариантах замену подшипника можно отложить, и неисправности можно отремонтировать. Но для начала необходимо провести диагностику неисправленной детали.

Диагностика при ремонте подшипника осуществляется в такой последовательности:

1. с помощью винтового съёмника необходимо снять с вала внутреннее кольцо;
2. установить дефект подшипника путём его осмотра, проверки его на лёгкость вращения и шум, а также измерив его осевой и радиальный зазор;
3. определить, необходима ли полная замена изношенной детали;
4. выявить степень износа подшипника, замерив зазор между телом качения и дорожкой качения;
5. результаты всех замеров необходимо сравнить с номинальными значениями.

Ремонт подшипника можно разделить на 2 вида:

• без переборки тел качения;
  • с переборкой тел качения.

К первому варианту ремонта прибегают, когда диагностика показывает, что с телами качения неисправленного подшипника всё в порядке, чего не скажешь о других его деталях. Действия при таком ремонте, могут быт различные, в зависимости от дефекта: от замены внешнего и внутреннего колец, шлифовке их бортов или дорожек качения, до расточки и замены сепаратора.

Второй вариант ремонта применяется при выявлении дефектов в телах качения, требующих их ремонта или замены. Например, при повреждении чеканки, из-за чего происходит выпадение отдельных шариков или роликов. При таком варианте ремонта неисправный подшипник необходимо полностью разобрать, после чего проводят осмотр всех деталей. При осмотре особенно нужно обращать внимание на то, есть ли трещины в районе перехода основания к перемычкам. Кольца и тела качения подшипника необходимо хорошо отшлифовать. После чего необходимо провести замену и монтаж новых тел качения. При этом нужно помнить, что все заменяемые тела качения, обязательно должны быть одного диаметра и одной формы с теми, которые были установлены на заводе.

После замены старых дефектных деталей на новые и конечной сборки подшипника, его работу необходимо повторно диагностировать, чтобы убедится в том, что дефекты полностью устранены.

3.3. Техника безопасности

Работы по ТО и ТР, испытанию и наладке электрического и электронного оборудования ТПС необходимо производить в соответствии с требованиями Правил эксплуатации электроустановок потребителей (ПЭЭП). Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТБ) и технологическими процессами.

Перед началом ремонта электрооборудования ТПС должны быть обесточены все силовые электрические цепи, отключены выключатели тяговых электродвигателей, крышевой разъединитель поставлен в положение "Заземлено", выпущен воздух и перекрыты краны пневматической системы электроаппаратов. Кроме того, при необходимости ремонта отдельных аппаратов, должны быть вынуты предохранители данного участка, предусмотренные конструкцией.

Внешние электрические сети питания переносных диагностических приборов напряжением более 42 В переменного или 110 В постоянного тока должны быть оборудованы защитным заземлением ("занулением" или устройством защитного отключения).

Стенд для диагностики и ремонта электронного оборудования должен иметь защитное заземление ("зануление" или устройство защитного отключения).

Испытания электрических машин, аппаратов и счетчиков электрической энергии на электрическую прочность изоляции после ремонта перед установкой на ТПС (кран) должны производиться на специально оборудованной станции (площадке, стенде), имеющей необходимое ограждение, сигнализацию, знаки безопасности и блокирующие устройства.

Перед началом и во время испытаний на станции (площадке) не должны находиться посторонние лица.

Сборка схем на испытательных стендах должна осуществляться при полном снятии напряжения. Питающие кабели для испытания электрических машин и аппаратов высоким напряжением должны быть надежно присоединены к зажимам, а корпуса машин и аппаратов заземлены.

Подачу и снятие напряжения необходимо осуществлять контакторами с механическим или электромагнитным приводом или рубильником, имеющим защитный кожух.

Пересоединение на зажимах испытываемых машин и аппаратов должно производиться после отключения всех источников питания и полной остановки вращающихся деталей.

Измерение сопротивления изоляции, контроль нагрева подшипников, проверка состояния электрощеточного механизма должны производиться после отключения напряжения и полной остановки вращения якоря.

При пайке наконечников на проводе непосредственно на ТПС (кране) должен использоваться надежно закрепленный тигель, исключающий выплескивание из него припоя.

При измерении сопротивления изоляции электрических цепей мегаомметром на напряжение 0,5 и 2,5 кВ выполнение каких-либо других работ на электрооборудовании и электрических цепях ТПС запрещается.

Перед испытаниями высоким напряжением сопротивления изоляции электрических цепей ТПС (крана) все ремонтные работы должны быть прекращены, работники выведены, входные двери на ТПС (кране) закрыты, а с четырех сторон на расстоянии 2 м установлены переносные знаки "Внимание! Опасное место".

Перед подачей высокого напряжения необходимо подать звуковой сигнал и объявить по громкоговорящей связи: "На локомотив (кран), стоящий на такой-то канаве, подается напряжение". Управлять испытательным агрегатом должен руководитель работ, проводить испытания - персонал, прошедший специальную подготовку.

Корпус передвижного трансформатора и рамы испытываемого ТПС необходимо заземлить.

После ремонта ЭПС подъем токоприемника и опробование электровоза или электросекции под рабочим напряжением должно производить лицо, имеющее право управления, в присутствии проводившего ремонт мастера или бригадира, которые до начала опробования должны убедиться в том, что:

• все работники находятся в безопасных местах, и подъем токоприемника не грозит им опасностью
• закрыты люки машин, двери шкафов управления, щиты стенок ВВК, реостатных помещений, крышки подвагонных аппаратных ящиков;
• в ВВК и под кузовом нет людей, инструментов, материалов и посторонних предметов;
• закрыты двери в ВВК, складные лестницы и калитки технологических площадок для выхода на крышу;
• с машин и аппаратов после их ремонта сняты все временные присоединения;
• машины, аппараты, приборы и силовые цепи готовы к пуску и работе.

После этого работник, поднимающий токоприемник, должен громко объявить из окна кабины локомотива: "Поднимаю токоприемник", подать звуковой сигнал свистком локомотива и поднять токоприемник способом, предусмотренным конструкцией данного электровоза или электросекции.

При поднятом и находящемся под напряжением токоприемнике разрешается:

1.заменять перегоревшие лампы в кабине машиниста, в кузове (без захода в ВВК и снятия ограждений), лампы освещения ходовых частей, буферных фонарей, внутри вагонов электросекций при обесточенных цепях освещения;

2.протирать стекла кабины внутри и снаружи, лобовую часть кузова, не приближаясь к токоведущим частям, находящимся под напряжением контактной сети, на расстояние менее 2 м и не касаясь их через какие-либо предметы:

• заменять предохранители в обесточенных цепях управления;
• заменять прожекторные лампы при обесточенных цепях, если их смена предусмотрена из кабины машиниста:
• осматривать тормозное оборудование и контролировать выходы штоков тормозных цилиндров: на электровозах типа ЧС - только на смотровой канаве, на электросекциях - не залезая под кузов:
• проверять на ощупь нагрев букс;
• настраивать электронный регулятор напряжения;
• продувать маслоотделители и концевые рукава тормозной и напорной магистралей;
• заправлять песочные бункера электропоездов;
• контролировать подачу песка под колесную пару;
• вскрывать кожух и настраивать регулятор давления. Кроме того, на электровозах дополнительно разрешается:
• обслуживать аппаратуру под напряжением 50 В постоянного тока, которая находится вне ВВК;
• проверять цепи электронной защиты под наблюдением мастера, стоя на диэлектрическом коврике и в диэлектрических перчатках;
• контролировать по приборам и визуально работу машин и аппаратов, не снимая ограждений и не заходя в ВВК;
• включать автоматы защиты;
• обтирать нижнюю часть кузова;
• осматривать механическое оборудование и производить его крепление, не залезая под кузов;
• проверять давление в масляной системе компрессора;
• регулировать предохранительные клапаны воздушной системы;
• производить уборку (кроме влажной) кабины, тамбуров и проходов в машинном отделении.

Другие работы на ЭПС при поднятом и находящемся под напряжением токоприемнике запрещаются.

Заключение

В данной курсовой работе я рассмотрел методы диагностики тягового электродвигателя (ТЭД), среди которых был описан виброакустический метод диагностирования, на этом методе работают приборы ИРП-12 и ВЕКТОР-2000, способные выявить различные дефекты и нарушения рабочих характеристик тягового электродвигателя. Во время написания работы я придерживался методических рекомендаций.

Список использованной литературы

1. ВЛ80с: Руководство по эксплуатации /Н.М.Васько, А.С. Девятков, А.Ф.Кучеров и др. - М.: Транспорт, 1990
2. Николаев А.Ю., Сесявин Н.В. Устройство и работа электровоза ВЛ80с – М.: Маршрут, 2010
3. Грузовые электровозы переменного тока: Справочник/ З.М.Дубровский, В.И.Попов, Б.А.Тушканов – М.: Транспорт, 1998
4. Находкин В.М., Яковлев Д.В., Черепашенец Р.Г. Ремонт электроподвижного состава – М.: Транспорт, 2009
5. Правила текущего ремонта и технического обслуживания электровозов переменного тока.
6. Жуков В.И. Охрана труда на железнодорожном транспорте. Учебное пособие для средних профессионально-технических училищ. - М.: Транспорт, 2008.

Дополнительные источники информации

1. Сайт « Железнодорожный форум, блоги, фотогалерея, социальная сеть »

Доступ к сайту: открытый

Адрес сайта: www .сцибист. ru

1. Сайт « Помощник машиниста электровоза или тепловоза »

Доступ к сайту: открытый

Адрес сайта: www.pomogala.ru

Устройство ТЭД ТЛ-2К1

Назначение и технические данные. Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К1 предназначен для преобра­зования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря двигателя пе­редается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче под­шипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиаль­ному направлению.

Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной сто­роны он опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колес­ной пары электровоза, а с другой - на раму тележки через шар­нирную подвеску и резиновые шайбы. Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза..

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вен­тилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя.

Технические данные двигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах двигателя..………………………………… 1500 В

Ток часового режима......………………………………………………. 480 А

Мощность часового режима....………………………………………… 670 кВт

Частота вращения часового режима... ... ………………………………790 об/мин

Ток продолжительного режима..... …………………………………… 410 А

Мощность продолжительного режима..……………………………….. 575 кВт

Частота вращения продолжительного режима ……………………… 830 об/мин

Возбуждение........………………………………………………………последовательное

Класс изоляции по нагревостойкости обмотки

якоря............ …………………………………………………………….. В

Класс изоляции по нагревостойкости полюсной си­стемы..........……. F

Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах........ 1690 об/мин

Подвешивание двигателя.....………………………………………….. опорно-осевое

Передаточное число......…………………………………………….. ….88/23-3,826

Сопротивление обмоток главных полюсов при тем­пературе 20 "С......... 0,025Ом

Сопротивление обмоток дополнительных полюсов и

компенсационной обмотки при температуре 20°С..........……………….. 0,0366 »

Сопротивление обмотки якоря при

Температуре 20 о С ………………………………………………………….. 0,0317 Ом

Система вентиляции........ …………………………………………………независимая

Количество вентилирующего воздуха, не менее. …………………….. 95 м.куб/мин

К. п. д. в часовом режиме.....……………………………………………. 0,931

К. п. д. в продолжительном.режиме.... ………………………………… 0,930

Масса без шестерен. ....... ……………………………………………… 5000 кг

Конструкция. Тяговый двигатель ТЛ-2К.1 состоит из остова, якоря, щеточного аппарата и подшипниковых щи­тов.

Остов двигателя представляет собой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, поворотная траверса с шестью щетко­держателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя.

Установку подшипниковых щитов в остов электродвигателя производят в такой последовательности: собранный остов с по­люсными и компенсационными катушками ставят стороной, про­тивоположной коллектору, вверх. Индукционным нагревателем нагревают горловину до температуры 100-150°С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачива­ют остов на 180°, опускают якорь, устанавливают траверсу и ана­логично описанному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешивания двигате­ля, предохранительные при­ливы и приливы для транс­портировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппара­та и коллектора. Люки гер­метично закрываются крыш­ками.

Крышка верхнего кол­лекторного люка укреплена на остове специальным пру­жинным замком, крышканижнего люка - одним бол­том М20 и специальным бол­том с цилиндрической пру­жиной, а крышка второго нижнего люка - четырьмя болтами М12.

Для подвода воздуха имеется вентиляционный люк. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противополож­ной коллектору, через спе­циальный кожух, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выводы из двигателя выполнены кабе­лем марки ПМУ-4000 пло­щадью сечения 120 мм 2 . Ка­бели защищены брезентовы­ми чехлами с комбиниро­ванной пропиткой. На кабе­лях имеются ярлычки из по­лихлорвиниловых трубок с обозначением Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ соединены с обмотками якоря, дополни­тельных полюсов и с ком­пенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полю­сов.

Сердечники главных по­люсов на­браны из листовой электро­технической стали марки 1312 толщиной 0,5мм,скреплены заклепками и ук­реплены на остове четырь­мя болтами М24 каждый. Между сердечником главно­го полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса, имею­щая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди ЛММ размерами 1,95х65 мм, изогнута по радиу­су для обеспечения прилега­ния к внутренней поверхно­сти остова.

Корпусная изоляция со­стоит из восьми слоев стеклослюдинитовой ленты с полиэти-лентерефталантной пленкой на лаке марки ПЭ-934 и од­ного слоя ленты технической лавсановой термоусаживающейся толщиной 0,22 мм, наложен­ных с перекрытием в поло­вину ширины ленты. Межвитквая изоляция выполнена из асбестовой бумаги в два слоя толщиной 0,2 мм и про­питана лаком КО-919.

Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных по­люсов, и соединенная с об­моткой якоря последова­тельно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты, одного слоя фторопластовой ленты и одного слоя стеклоленты ЛЭС, уложен­ных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты, она уло­жена с перекрытием в половину ширины ленты.

1. Вкладыш моторно–осевого подшипника

2.10. Смотровой люк

2. Траверса

3. Кабели соединения кронштейнов траверсы щеткодержателя

4. Передняя нажимная шайба (нажимной конус)

5. Коллекторный болт

6. Задняя крышка подшипника

8. Подшипник якоря

11. Передняя крышка подшипника

12. Лабиринтное кольцо

13. Уплотнительное кольцо

14. Вал тягового двигателя

15. Валик шестерни проворота траверсы

16. Пружинная шайба

17. Специальная гайка

18. Шпонка шестерни

19. Нажимная гайка

20. Маслоотбойное кольцо

21. Нажимной конус

22. Подшипниковый щит со стороны коллектора

23. Корпус (втулка) коллектора

24. Уравнительное соединение

25. Обмотка якоря

26. Компенсационная обмотка

27. Катушка главного полюса

28. Шпонка сердечника якоря

29. Сердечник якоря

30. Заклепка сердечника главного полюса

31. Болт главного полюса

32. Кабель (Я)

33. Кабель (ЯЯ)

34. Сердечник главного полюса

35. Стальная прокладка между главным полюсом и остовом

36. Кабель (К)

37. Кабель (КК)

39. Выхлопной патрубок

41. Стеклобандаж

43. Подшипниковый щит со стороны противоположной коллектору

44. Нажимная шайба

45. Кронштейн

46. Гайка – барашек

47. Крышка моторно-осевого подшипника

48. Стопорная планка

50. Крышка буксы моторно-осевого подшипника

51. Букса моторно-осевого подшипника

52. Трубка для залива смазки в моторно-осевые подшипники

53. Перехдный канал

54. Подбивочная пряжа

55. Пробка слива смазки из рабочей камеры

56. Перегородка

57. Пробка слива смазки из рабочей камеры

58. Болт, крепящий дополнительный полюс к остову

59. Прокладка дополнительного полюса

60. Катушка дополнительного полюса

61. Сердечник дополнительного полюса

62. Втулка якоря

63. Коллектор

65. Шпонка вкладышей моторно-осевого подшипника

66. Шестерня проворота траверсы

67. Стержень изолятора

68. Регулировочный винт

69. Нажимные пальцы

70. Цилиндрическая пружина

71. Корпус щеткодержателя

72. Щетка с гибким проводом (шунтом)

73. Верхняя часть кронштейна

74. Палец кронштейна щеткодержателя

75. Нижняя часть кронштейна щеткодержателя

76. Болт кронштейна щеткодержателя

77. Болт фиксатора

78. Фиксатор

79. Стопорная планка

81. Регулировочный винт

82. Трубка подвода смазки

84. Уплотнение

Компенсационная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изо­ляция компенсационных катушек на ТЭВЗ выпекается в приспо­соблениях, на НЭВЗ - в остове.

Сердечники дополнительных полюсов выполнены из тол­столистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20. Для уменьшения насыщения дополнительных по­люсов между остовом и сердечниками дополнительных полюсов предусмотрены диамагнитные прокладки толщиной 8 мм. Катуш­ки дополнительных полюсов намотаны на ребро из мягкой мед­ной проволоки ПММ и имеют 10 витков каж­дая.

Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция сос­тоит из асбестовых прокладок, пропитанных ла­ком КО-919.

Новочеркасский электровозостроительный завод изготавлива­ет тяговый двигатель ТЛ-2К1, полюсная система (катушки глав­ных и дополнительных полюсов) которого выполнена на изоляции системы «Монолит 2». Корпусная изоляция катушек выполнена из стеклослюдинитовой ленты, катушки пропитаны в эпоксидном компаунде ЭМТ-1 или ЭМТ-2, причем катушки дополнительных полюсов пропитаны совместно с сердечниками и представляют собой не­разъемный моноблок. На моноблоке закреплена диамагнитная прокладка толщиной 10 мм, которая одновременно служит для закрепления катушки. Катушка главного полюса от перемещений на сердечнике уплотнена двумя клиньями в распор по лобовым частям.

Щеточный аппарат тягового электродвигателя состо­ит из траверсы разрезного типа с поворотным механизмом, ше­сти кронштейнов и шести щеткодержателей.

Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шес­терней поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства: один-внизу остова, другой-со стороны подве­шивания.

Электрическое соединение кронштейнов траверсы меж­ду собой выполнено кабелями ПС-4000 площадью сечения 50 мм 2 .. Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин), за­креплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Стальные шпильки пальцев опрессованы прессмассой АГ-4В, на них насажены фарфоровые изоляторы.

Щеткодержатель имеет две цилиндрические пружи­ны, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержате­ля, другим - на оси нажимного пальца с помощью винта, которым регулируют натя­жение пружины. Кинемати­ка нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное на­жатие на щетку. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажа­тие пальца на щетку авто­матически прекращается. Это позволяет предотвра­тить повреждение рабочей поверхности коллектора гиб­кими проводами сработан­ных щеток. В окна щетко­держателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размерами 2(8х50х 60) мм. с резиновыми амортизаторами. Крепле­ние щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой. Для бо­лее надежного крепления и регулировки положения щеткодержателя относи­тельно рабочей поверхности по высоте при износе кол­лектора на корпусе щетко­держателя и кронштейна предусмотрены гребенки.

Якорь дви­гателя состоит из коллекто­ра, обмотки, вложенной в пазы сердечника, набранного в па­кет из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, стальной втулки, задней и передней нажимных шайб, вала. В сердечнике имеется один ряд аксиаль­ных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба одновременно служит кор­пусом коллектора.Все детали якоря собраны на общей втулке коробчатой формы, напрессо­ванной на вал якоря, что обеспечивает возможность его замены,

Якорь имеет 75 катушек и 25 секционных уравнительных со­единений. Соединение концов обмотки и клиньев с петушками коллекторных пластин выполнено припоем ПСР-2,5 на специальной установке токами высокой частоты.

Каждая катушка имеет 14 отдельных проводников, располо­женных по высоте в два ряда, и по семь проводников в ряду. Они изготовлены из медной ленты размерами 0,9х8,0 мм марки ЛММ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой ленты. Каждый пакет из семи проводников изолирован также стеклослюдинктовой лентой с перекрытием в половину ширины ленты. На НЭВЗ изготов­ляют якорные катушки из изолированного провода ПЭТВСД без дополнительного наложения витковой изоляции. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты, одного слоя ленты фторопластовой и одного слоя стеклоленты, уло­женных с перекрытием в половину ширины ленты.

Уравнители секционные изготовляют из трех проводов разме­рами 1Х2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода со­стоит из одного слоя стеклослюдинитовой ленты и одного слоя ленты фторопластовой. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяют в секцию од­ним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ши­рины ленты. В пазовой части обмотку якоря крепят текстолито­выми клиньями, а в лобовой части - стеклобандажом.

Коллектор двигателя с диаметром рабочей поверхности 660ммнабран из медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1-13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллек­тору 1-2, шаг уравнителейпо коллектору 1-176.

Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндриче­скими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пре­делах 6,3-8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в подшипниковые щиты, а внутренние - на вал якоря. Подшип­никовые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения. Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутрен­ней поверхности баббитом Б 16, и букс с постоян­ным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпо­ночное соединение.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
«Регионального Центра Инновационных Технологий»

Тяговый электродвигатель ТЛ-2К1

Назначение и технические данные.

Тяговый электродвигатель постоянного тока ТЛ-2К1 (рис. 1) предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую. Вращающий момент с вала якоря двигателя передается на колесную пару через двустороннюю одноступенчатую цилиндрическую косозубую передачу. При такой передаче подшипники двигателя не получают добавочных нагрузок по аксиальному направлению.

1 - гайка специальная с пружинной шайбой; 2 - вал якоря; 3 - трубка для смазывания якорных подшипников;
4 - крышка верхнего смотрового люка; 5, 6 - кожуха выхлопные большой и малый;
7, 8 - букса и вкладыш моторно-осевого подшипника; 9 - нижние смотровые люки

Подвешивание электродвигателя опорно-осевое. С одной стороны он опирается моторно-осевыми подшипниками на ось колесной пары электровоза, а с другой - на раму тележки через шарнирную подвеску и резиновые шайбы. Тяговый электродвигатель имеет высокий коэффициент использования мощности (0,74) при наибольшей скорости электровоза (рис. 2).

Рисунок 2. Электрохимические характеристики
тягового электродвигателя ТЛ-2К1 при U d ≈ 100В

Система вентиляции независимая, аксиальная, с подачей вентилирующего воздуха сверху в коллекторную камеру и выбросом вверх с противоположной стороны вдоль оси двигателя (рис. 3). На электровозе установлено восемь тяговых электродвигателей.

Технические данные двигателя ТЛ-2К1 следующие:

Напряжение на зажимах двигателя	1500 В
Ток часового режима	480 А
Мощность часового режима	670 кВт
Частота вращения часового режима	790 об/мин
Ток продолжительного режима	410 А
Мощность продолжительного режима	575 кВт
Частота вращения продолжительного режима	830 об/мин
Возбуждение	последовательное
Класс изоляции по и нагревостойкости обмотки якоря	В
Класс изоляции по нагревостойкости полюсной системы	F
Наибольшая частота вращения при среднеизношенных бандажах	1690 об/мин
Подвешивание двигателя	опорно-осевое
Передаточное число	88/23 - 3,826
Сопротивление обмоток главных полюсов при температуре 20 °С	0,025 Ом
Сопротивление обмоток дополнительных полюсов и компенсационной обмотки при температуре 20 °С	0,0356 Ом
Сопротивление обмотки якоря при температуре 20 °C	0,0317 Ом

Конструкция.

Тяговый двигатель ТЛ-2К1 состоит из остова 3 (рис. 4), якоря 6, щеточного аппарата 2 и подшипниковых щитов 1, 4.

Рисунок 4. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового электродвигателя ТЛ-2К1.
1, 4 - подшипниковые щиты; 2 - щеточный аппарат; 3 - остов; 5 - кожух; 6- якорь;
7, 11, 15 - крышки; 8 - букса; 9, 10 - катушка и сердечник дополнительного полюса;
12, 13 - катушка и сердечник главного полюса; 14 - компенсационная обмотка;
16- съемный кронштейн; 17 - предохранительный прилив; 18 - вентиляционный люк

Остов (рис. 5) двигателя представляет собой отливку из стали марки 25Л-П цилиндрической формы и служит одновременно магнитопроводом. К нему прикреплены шесть главных и шесть дополнительных полюсов, поворотная траверса с шестью щеткодержателями и щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь двигателя.

1 - дополнительный полюс; 2 - катушка компенсационной обмотки;
3 - корпус; 4 - прилив предохранительный; 5 - главный полюс

Установку подшипниковых щитов в остов электродвигателя производят в такой последовательности: собранный остов с полюсными и компенсационными катушками ставят стороной, противоположной коллектору, вверх. Индукционным нагревателем нагревают горловину до температуры 100-150 °С, вставляют и крепят щит восемью болтами М24 из стали 45. Затем поворачивают остов на 180°, опускают якорь, устанавливают траверсу я аналогично описанному выше вставляют другой щит и крепят его восемью болтами М24. С наружной поверхности остов имеет два прилива для крепления букс моторно-осевых подшипников, прилив и съемный кронштейн для подвешивания двигателя, предохранительные приливы и приливы для транспортировки. Со стороны коллектора имеются три люка, предназначенных для осмотра щеточного аппарата и коллектора. Люки герметично закрываются крышками 7, 11, 15 (см. рис. 4).

Крышка 7 верхнего коллекторного люка укреплена на остове специальным пружинным замком, крышка 15 нижнего люка - одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной, а крышка 11 второго нижнего люка - четырьмя болтами M12.

Для подвода воздуха имеется вентиляционный люк 18. Выход вентилирующего воздуха осуществлен со стороны, противоположной коллектору, через специальный кожух 5, укрепленный на подшипниковом щите и остове. Выводы из двигателя выполнены кабелем марки ПМУ-4000 площадью сечения 120 мм2. Кабели защищены брезентовыми чехлами с комбинированной пропиткой. На кабелях имеются ярлычки из полихлор виниловых трубок t обозначением Я, ЯЯ, К и КК. Выводные кабели Я и ЯЯ (рис. 6) соединены с обмотками якоря, дополнительных полюсов и с компенсационной, а выводные кабели К и КК соединены с обмотками главных полюсов.

Рисунок 6. Схемы соединения катушек полюсов со стороны коллектора (а)
и противоположной (б) тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Сердечники главных полюсов 13 (см. рис. 4) набраны из листовой электротехнической стали марки 1312 толщиной 0,5 мм, скреплены заклепками и укреплены на остове четырьмя болтами М24 каждый. Между сердечником главного полюса и остовом имеется одна стальная прокладка толщиной 0,5 мм. Катушка главного полюса 12, имеющая 19 витков, намотана на ребро из мягкой ленточной меди JIMM размерами 1.95Х Х65 мм, изогнута по радиусу для обеспечения прилегания к внутренней поверхности остова.

Для улучшения рабочих характеристик двигателя применена компенсационная обмотка 14, расположенная в пазах, проштампованных в наконечниках главных полюсов, и соединенная с обмоткой якоря последовательно. Компенсационная обмотка состоит из шести катушек, намотанных из мягкой прямоугольной медной проволоки ПММ размерами 3,28X22 мм, и имеет 10 витков. В каждом пазу расположено по два витка. Корпусная изоляция состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1i мм ГОСТ 13184-78, одного слоя фторопластовой ленты толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. Витковая изоляция имеет один слой стеклослюдинитовой ленты той же марки, она уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Компенсационная обмотка в пазах закреплена клиньями из текстолита марки Б. Изоляция компенсационных катушек на ТЭВЗ выпекается в приспособлениях, на НЭВЗ - в остове.

Сердечники дополнительных полюсов 10 выполнены из толстолистового проката или поковки и укреплены на остове тремя болтами М20. Для уменьшения насыщения дополнительных полюсов между остовом и сердечниками дополнительных полюсов предусмотрены диамагнитные прокладки толщиной 8 мм. Катушки дополнительных полюсов 9 намотаны на ребро из мягкой медной проволоки ПММ размерами 6x20 мм и имеют 10 витков каждая. Корпусная и покровная изоляция этих катушек аналогична изоляции катушек главного полюса. Межвитковая изоляция состоит из асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм, пропитанных лаком КО-919 ГОСТ 16508-70.

Новочеркасский электровозостроительный завод изготавливает тяговый двигатель ТЛ-2К1, полюсная система (катушки главных и дополнительных полюсов) которого выполнена на изоляции системы «Монолит 2». Корпусная изоляция катушек. выполнена из стеклослюдинитовой ленты 0,13X25 мм ЛС40Ру-ТТ, катушки пропитаны в эпоксидном компаунде ЭМТ-1 или ЭМТ-2 по ТУ ОТН.504.002-73, причем катушки дополнительных полюсов пропитаны совместно с сердечниками и представляют собой неразъемный моноблок. На моноблоке закреплена диамагнитная прокладка толщиной 10 мм, которая одновременно служит для закрепления катушки. Катушка главного полюса от перемещений на сердечнике уплотнена двумя клиньями в распор по лобовым частям.

Щеточный аппарат тягового электродвигателя (рис. 7) состоит из траверсы 1 разрезного типа с поворотным механизмом, шести кронштейнов 3 и шести щеткодержателей 4.

Траверса стальная, отливка швеллерного сечения имеет по наружному ободу зубчатый венец, входящий в зацепление с шестерней 2 (рис. 8) поворотного механизма. В остове фиксирована и застопорена траверса щеточного аппарата болтом фиксатора 3, установленным на наружной стенке верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя болтами стопорного устройства 1: один - внизу остова, другой - со стороны подвешивания. Электрическое соединение кронштейнов траверсы между собой выполнено кабелями ПС-4000 площадью сечения 50 мм2. Кронштейны щеткодержателя разъемные (из двух половин), закреплены болтами М20 на двух изоляционных пальцах 2 (см. рис. 7), установленных на траверсе. Стальные шпильки пальцев опрессованы прессмассой АГ-4В, на них насажены фарфоровые изоляторы.

Рисунок 8. Стопорение и фиксация траверсы тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Щеткодержатель (рис. 9) имеет две цилиндрические пружины, работающие на растяжение. Пружины закреплены одним концом на оси, вставленной в отверстие корпуса 2 щеткодержателя, другим - на оси нажимного пальца 4 с помощью винта 5, которым регулируют натяжение пружины. Кинематика нажимного механизма выбрана так, что в рабочем диапазоне обеспечивает практически постоянное нажатие на щетку 3. Кроме того, при наибольшем допустимом износе щетки нажатие пальца 4 на щетку автоматически прекращается. Это позволяет предотвратить повреждение рабочей поверхности коллектора гибкими проводами сработанных щеток. В окна щеткодержателя вставлены две разрезные щетки марки ЭГ-61 размерами 2(8Х50Х Х60) мм с резиновыми амортизаторами. Крепление щеткодержателей к кронштейну осуществлено шпилькой и гайкой. Для более надежного крепления и регулировки положения щеткодержателя относительно рабочей поверхности по высоте при износе коллектора на корпусе щеткодержателя и кронштейна предусмотрены гребенки.

Якорь (рис. 10, 11) двигателя состоит из коллектора, обмотки, вложенной в пазы сердечника 5 (см. рис. 10), набранного в пакет из лакированных листов электротехнической стали марки 1312 толщиной 0,5 мм, стальной втулки 4, задней 7 и передней 3 нажимных шайб, вала 8. В сердечнике имеется один ряд аксиальных отверстий для прохода вентилирующего воздуха. Передняя нажимная шайба 3 одновременно служит корпусом коллектора, Все детали якоря собраны на общей втулке 4 коробчатой формы, напрессованной на вал 5 якоря, что обеспечивает возможность его замены.

Якорь имеет 75 катушек б и 25 секционных уравнительных соединений 2. Соединение концов обмотки и клиньев с петушками коллекторных пластин / выполнено припоем ПСР-2,5 ГОСТ 19738-74 на специальной установке токами высокой частоты.

Рисунок 11. Схема соединения катушек якоря и уравнителей
с коллекторными пластинами тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Каждая катушка имеет 14 отдельных проводников, расположенных по высоте в два ряда, и по семь проводников в ряду. Они изготовлены из медной ленты размерами 0,9x8,0 мм марки Л ММ и изолированы одним слоем с перекрытием в половину ширины стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм ГОСТ 13184-78. Каждый пакет из семи проводников изолирован также лентой стеклослюдинитовой ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,09 мм с перекрытием в половину ширины ленты. На НЭВЗ изготовляют якорные катушки из изолированного провода ПЭТВСД размерами 0,9X7,1 мм без дополнительного наложения витковой изоляции. Корпусная изоляция пазовой части катушки состоит из шести слоев стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл размерами 0,1X20 мм, одного слоя ленты фторопластовой толщиной 0,03 мм и одного слоя стеклоленты ЛЭС толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты.

Уравнители секционные изготовляют из трех проводов размерами 1X2,8 мм марки ПЭТВСД. Изоляция каждого провода состоит из одного слоя стеклослюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СГТл размерами 0,1X20 мм и одного слоя ленты фторопластовой толщиной 0,03 мм. Вся изоляция уложена с перекрытием в половину ширины ленты. Изолированные провода соединяют в секцию одним слоем стеклоленты, уложенной с перекрытием в половину ширины ленты. В пазовой части обмотку якоря крепят текстолитовыми клиньями, а в лобовой части - стеклобандажом.

Коллектор двигателя с диаметром рабочей поверхности 660 мм набран из медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. От нажимного конуса и корпуса коллектор изолирован миканитовыми манжетами и цилиндром.

Обмотка якоря имеет следующие данные: число пазов 75, шаг по пазам 1-13, число коллекторных пластин 525, шаг по коллектору 1-2, шаг уравнителей по коллектору 1-176.

Рисунок 12. Уплотнения якорных подшипников и подвод
к ним смазки тягового электродвигателя ТЛ-2К1

Якорные подшипники двигателя тяжелой серии с цилиндрическими роликами типа 80-42428М обеспечивают разбег якоря в пределах 6,3-8,1 мм. Наружные кольца подшипников запрессованы в подшипниковые щиты, а внутренние - на вал якоря. Подшипниковые камеры для предотвращения воздействия внешней среды и утечки смазки имеют уплотнения (рис. 12). Моторно-осевые подшипники состоят из латунных вкладышей, залитых по внутренней поверхности баббитом Б16 ГОСТ 1320-74, и букс с постоянным уровнем смазки. Буксы имеют окно для подачи смазки. Для предотвращения поворота вкладышей предусмотрено в буксе шпоночное соединение.

Тяговый электродвигатель ТЛ-2К1