Техническая характеристика подвозбудителя ВС-652

Номинальная мощность, кВ- А.......................................................................... 1,1

Номинальное напряжение, В............................................................................. ПО

Ток,А..................................................................................................................... 10

Коэффициент мощности, cos ф.......................................................................... 0,5

Частота вращения, об/мин............................................................................... 4000

Частота напряжения, Гц.................................................................................... 133

Тип щеток.......................................................................................................... ЭГ-8

Размер щеток, мм............................................................................. 10 х 12,5 х 32

Рис. 4.21. Схема внутренних соединений стартер-генератора СТГ-7

Масса, кг................................................................................................................ 68

4.6. Вспомогательные электрические машины

На тепловозе 2ТЭ116 для привода вентиляторов охлаждения ис­пользуют электродвигатели переменного тока, питающиеся не­посредственно от тягового генератора. К ним относятся: мотор-вентиляторы охлаждения холодильной камеры 1MB — 4MB, элек­тродвигатели вентиляторов охлаждения тяговых электродвигате­лей передней и задней тележек 1МТ —2МТ и электродвигатель вен­тилятора охлаждения выпрямительной установки ВВУ. Все элект­родвигатели трехфазные, асинхронные с короткозамкнутым рото­ром.

Специфические условия работы электродвигателей переменного тока на тепловозе — изменяющиеся в широких пределах напряжение питания и частота, частые пуски и большие вибрационные нагрузки, большие перепады температуры окружающего воздуха — налагают дополнительные требования к их конструкции. Электродвигатели 1МТ—2МТ и ВВУ выполнены на базе общепромышленной серии асинхронных электродвигателей А2-82-6 и АОС2-62-6 на частоту 100 Гц и отличаются от серийных усовершенствованной системой ла­биринтов и системой пополнения смазки.

Мотор-вентилятор (MB) вертикального исполнения, представляет собой асинхронный двигатель с внешним ротором, встроенный в сту­пицу осевого вентилятора. Конструктивно выполнен следующим об­разом (рис. 4.22). В ступице основания закреплена шестью болтами втулка 7, на которую напрессован сердечник статора 9 с обмоткой 8. Сердечник статора удерживается на втулке шпонкой. В сжатом поло­жении железо сердечника между нажимными шайбами фиксируется полукольцами.

Внутри втулки установлен вал ротора 6 на двух подшипниках: верх­ний № 313 и нижний №310. Верхний подшипник имеет лабиринтные крышки и закреплен на валу ротора гайкой, нижний удерживается кольцом на торце вала. Вентиляторное колесо с запрессованным в его корпус сердечником ротора насаживается сверху статора и крепится болтами к верхнему торцу вала.

Мотор-вентилятор установлен основанием 10 на опоре выходных коллекторов холодильной камеры и прикреплен к ней болтами. На-

Рис. 4.22. Мотор-вентиля­тор: 1 — лопасть; 2 — ротор; 3 —днище; 4, 7 —втулки; 5 — верхняя крышка; 6 — вал ротора; 8 —обмотка ста­тора; 9 — сердечник; 10 — основание; 11 — пробка

Oo

ружныи воздух, засасываемый лопатками вентиляторного колеса че­рез боковые жалюзи, проходит через секции холодильной камеры и выбрасывается через выходной коллектор вентилятора холодильной камеры. Мотор-вентилятор охлаждается наружным воздухом, который подается по трубам, прикрепленным фланцем к опоре выходного кол­лектора. Затем через отверстия в опоре и основании мотор-вентиля­тора часть охлаждающего воздуха омывает поверхности ротора и ста­тора с обмоткой, а часть его проходит через 12 отверстий диаметром 30 мм в железе статора и выбрасывается наружу через патрубки вен­тиляторного колеса.

Сердечник статора мотор-вентилятора набирают из штампованных листов электротехнической стали марки Э21 толщиной 0,5 мм. Лис­ты изолированы друг от друга лаком К47. Обмотка статора трехфаз­ная, двухслойная, симметричная. Фазы соединены в «звезду». Катушки обмотки из провода ПСДК диаметром 1,45 мм. Число витков в катуш­ке пять. Катушечная группа состоит из четырех катушек. Выводы ка­тушек между собой в катушечные группы с выводным кабелем соеди­нены пайкой сплавом МФ-3. Выводы выполнены кабелем РКГМ се­чением 16 мм².

Сердечник ротора набран из штампованных листов электро­технической стали Э21 и имеет 56 пазов под обмотку, расположенных на внутренней поверхности листов. Пазы ротора залиты алюминие­вым сплавом АКМ. Ротор после запрессовки в корпус вентиляторно­го колеса штифтуют четырьмя штифтами. Колесо вентилятора вмес­те с ротором подвергается динамической балансировке. Допустимый небаланс не более 100 г/см.

Для пуска и работы компрессора КТ-7 (КТ-6) предназначен элек­тродвигатель ЭКТ-5 с номинальным напряжением 110 В от стартер-генератора СТГ-7. Ввиду того что компрессор потребляет значитель­ную мощность и имеет малую частоту вращения, соединение вала компрессора и якоря электродвигателя производится через односту­пенчатый понижающий редуктор. Этим достигается увеличение ма­ховой массы приводного электродвигателя и уменьшение пульсации тока якоря стартер-генератора.

Пуск электродвигателя и снятие противодавления компрессора при пуске производится с помощью блока пуска компрессора ВПК. Электродвигатель компрессора представляет собой четырехполюс-

ную электрическую машину постоянного тока со смешанным воз­буждением и конструктивно выполнен аналогично стартер-генера­тору СТГ-7. Якорь ЭКТ-5 установлен в двух подшипниках: со сто­роны коллектора шариковый № 310, со стороны привода ролико­вый.

Электродвигатели серии П

Электродвигатели серии П постоянного тока (рис. 4.23) применя­ются на тепловозе для привода вспомогательных механизмов (топли-воподкачивающего насоса — П21, маслопрокачивающего насоса — П41, вентилятора кузова и калорифера кабины машиниста — П11). По конструкции двигатели аналогичны и выполнены в защитном ис­полнении с самовентиляцией.

Станина 10 изготовлена из стальной цельнотянутой трубы, к ко­торой приварены лапы. Сердечники главных и добавочных полюсов выполнены из тонколистовой электротехнической стали. Электро­двигатели Ш1 и П21 имеют два главных и один добавочный полюс, а электродвигатели П41 — четыре главных и четыре добавочных по­люса. Катушки параллельного возбуждения выполнены сплошными без разделения на шайбы. Катушки последовательного возбуждения размещены на полюсах ближе к станине. На полюсах катушки кре­пятся металлическими рамками, а для обеспечения надежной опор­ной поверхности между наконечниками полюса и катушкой постав­лены рамки листового стеклотекстолита. Сердечник якоря 11 набран из тонколистовой электротехнической стали между двумя флан­цами — обмоткодержателями и закреплены кольцом, надетым на вал в горячем состоянии. Коллектор 9 состоит из корпуса, коллектор­ных пластин и изоляционных прокладок. Корпус коллектора изго­товлен из пластмассы, пластины коллектора — из твердотянутой электротехнической коллекторной меди. Нажатие на щетку регули­руется перестановкой хвостовика пружины на различные насечки щеткодержателя.

Схемы электрических соединений электродвигателей и маркиров­ка выводов показаны на рис. 4.24. Технические характеристики электродвигателей серии П приведены в табл. 4.5.

I

 

 

 

 

Рис. 4.23. Электродвигатель серии П21:

1 — вал якоря; 2 — подшипник; 3 — крышка шарикоподшипника; 4 — лабиринт; 5 — балансировочное кольцо;

6 — траверса; 7—щеткодержатель; 8, 16 — подшипниковые щиты; 9 — коллектор; 10, 18 — обмоткодержатели;

11, 12 — параллельная и последовательная катушки главного полюса; 13 — сердечник главного полюса; 14 —

сердечник якоря; 15 — обмотки якоря; 17 —вентиляторное колесо; 19 — лапы; 20 — станина

Коробка выводов (условно повернута)

 

Рис. 4.24. Схема электрических соединений электродвигателей серии П: а — вид со стороны коллектора вспомогательного генератора; б — соедине­ние выводов обмотки полюсов; 1,3 — главный полюс; 2 — добавочный по­люс; Я\, Я2 — выводы; Ш1, Ш2 — выводы в коробке; Н — начало обмотки; К — конец обмотки; S — южный полюс; N — северный полюс

Таблица 4.5 Технические характеристики электродвигателей серии П

 

 

Основные данные	Типы двигателей
ПИ	П21	П41
Мощность, кВт	0,5	0,2	0,5	4,2
Напряжение, В
Ток, А	9,9	4,2	9,6
Частота вращения,
об/мин
Класс изоляции	А	А	А	В
Масса машины, кг	18,5	18,5	37,8
Тип подшипника:
со стороны кол-	0—302	0—302	0—304	0—307
лектора		0—304	0—305	0—307
с другой стороны	0—304
Марка провода глав-	ПЭТВ-0,40	ПЭТВ-0,45	ПЭТВ-0,45	ПЭТВ-0,86
ных полюсов
Марка провода доба-	ПЭТ-155-2,2	ПЭТВ-1,32	ПЭТ-155-1,7	ПСД-2,65х4,0
вочных полюсов
Марка провода якоря	ПЭТВ-0,85	ПЭТВ-0,8	ПТВ-1,06	ПС ДТ-1,45
Число витков:
главного полюса
добавочного по-
люса
в секции якоря	6—6—7—6	9—8—9—9	5—6—6—6
Число секций				—

4.7. Аккумуляторные батареи

Аккумуляторные батареи служат для питания энергией генераторов, работающих в режиме электродвигателей или стартер-генераторов при запуске дизелей, питания цепей управления и освещения, а также некото­рых вспомогательных цепей при неработающем дизеле. На тепловозах применяются два типа аккумуляторных батарей: кислотные и щелочные.

Аккумуляторными называют химические источники электрической энергии, основанные на использовании обратимых химических реак­ций. Аккумулятор характеризуется такими параметрами, как ЭДС, на­пряжение, сопротивление, емкость, отдача, саморазряд и срок службы.

Электродвижущей силой аккумулятора называется разность его электродных потенциалов при разомкнутой внешней цепи. Измеря­ется ЭДС в вольтах. При разрядке аккумулятора во внешней цепи ис-

пользуется только часть ЭДС, так как некоторая ее часть расходуется на преодоление внутреннего сопротивления аккумулятора. Значение ЭДС, используемой во внешней цепи, называется напряжением акку­мулятора или просто напряжением. Сопротивление аккумулятора сла­гается из сопротивления электродов, электролита и сепараторов. Под емкостью аккумулятора понимается количество электричества в ам­пер-часах, которое можно получить при разрядке аккумулятора до конечного напряжения по заданному режиму.

Емкость аккумулятора зависит от толщины электрода, пористос­ти активной массы, концентрации и количества электролита, темпе­ратуры и значения разрядного тока.

Количество электричества и энергии, затрачиваемое при заряде, всегда значительно больше количества электричества и энергии, по­лучаемого во время разряда. Величины, характеризующие степень использования электричества и энергии, выраженные в процентах, называются отдачей аккумулятора. Если величина показывает степень использования количества электричества, то она называется ампер-часовой отдачей, а если использования энергии, то ватт-часовой от­дачей или КПД аккумулятора. У свинцово-кислотных аккумуляторов ампер-часовая отдача составляет около 80—85 %, у железоникеле-вых аккумуляторов — 60—70 %. Как при хранении аккумуляторов с электролитом, так и при их работе происходит потеря емкости на вред­ные побочные процессы (утечки тока через случайные замыкания, саморастворение электродов и т.д.). Такие потери емкости называ­ются саморазрядом.

Кислотные аккумуляторы

Свинцово-кислотный аккумулятор ТН-450 (рис. 4.25) состоит из эбонитового сосуда (бака), который на дне имеет специальные вы­ступы, на которые опираются ножки пластин. Сверху сосуд закрыва­ется эбонитовой крышкой 5. Крышка имеет четыре отверстия для выводов 4 положительного и отрицательного полублоков. Места вы­хода борнов уплотняются резиновыми кольцевыми прокладками. По периметру бака крышка уплотнена резиновой прокладкой и кислото­стойкой мастикой. В центре крышки имеется отверстие для заливки электролита. Центральное отверстие закрывается пробкой 6с верти­кальными и горизонтальными каналами для выхода газов и отража-

 

Рис. 4.25. Аккумулятор свинцово-кислотный:

1 — положительные электродные пластины; 2 — эбонитовый бак; 3 — сепа­ратор; 4 — выводы; 5 — эбонитовая крышка; б — эбонитовая пробка; 7 —

отражательный щиток

тельным щитком 7для предотвращения выплескивания электролита. По­ложительный полублок содержит 19 электродов, отрицательный — 20. Электроды 1 представляют собой литые решетки из сплава свинца (95 %) и сурьмы (5 %), ячейки которых заполнены активной массой. В заряженном состоянии аккумулятора активная масса положитель­ных электродов — двуокись свинца РЬО₂, отрицательных — губча-

тый свинец Pb. Электроды разной полярности разделены сепарато­рами 3 из ребристого мипласта и стекловолокна.

Электролитом аккумулятора является раствор аккумуляторной серной кислоты H₂SO₄ в дистиллированной воде плотностью 1,24— 1,25 г/см³, залитый в аккумулятор до уровня на 15 мм выше предох­ранительного изоляционного щитка.

Разряд батареи на тепловозе складывается из ампер-часов, затра­ченных на питание цепей управления при неработающем дизеле, и ампер-часов, затраченных на подготовку и пуск дизеля. После запус­ка дизеля аккумуляторная батарея включается на подзарядку для пол­ного восстановления емкости, затраченной аккумуляторной батаре­ей. Хотя аккумуляторная батарея при работе дизеля все время под­ключена на напряжение вспомогательного генератора, но обычно за 2—4 ч (в зависимости от напряжения подзаряда и температуры элек­тролита) аккумуляторы получают необходимое количество электри­чества для приведения их в полностью заряженное состояние. Ос­тальное время ток подзаряда идет на электролиз воды, сопровождае­мый газовыделением «кипением», разрушающе действующим на положительные пластины аккумуляторов.

При нормальной эксплуатации максимальная разряженность ак­кумуляторной батареи на тепловозе не превышает 4—6 % номиналь­ной (10-часовой) емкости. Для удобства транспортировки, монтажа и предохранения от повреждений баков аккумуляторы комплектуют­ся в секции по 4 шт. для батареи 32ТН-450 и по 3 шт. для батареи 48ТН-450. В батарее выводы соединены медными, покрытыми свин­цом, перемычками по схеме (рис. 4.26).

Перед постановкой новой батареи на тепловоз проводится ее «тре­нировка», заключающаяся в последовательном чередовании циклов (заряд-разряд). При проведении тренировочных зарядов и разрядов проводится тщательное и регулярное измерение напряжения, плот­ности электролита, температуры электролита, температуры окружа­ющего воздуха.

Первый заряд батареи проводят двухступенчатым режимом: пер­вая ступень — током 40 А до достижения 2,4 В на большинстве акку­муляторов, вторая ступень — током 25 А до появления признаков конца зарядки. Признаки конца зарядки: постоянство напряжения и плотности электролита на всех аккумуляторах в течение 2 ч подряд,

 

 

П U П U

П U Г-1 U

 

 

Рис. 4.26. Схема соединения аккумуляторов в батареях

обильное «кипение» электролита в аккумуляторах. Температура при первом заряде не должна превышать 45 °С. Первый разряд батареи ведут 10-часовым режимом током 45 А до напряжения 1,8 В на од-ном-двух аккумуляторах тренирующейся батареи. Не позднее чем через 2 ч батарею включают на второй заряд.

Второй и последующие заряды ведут также двухступенчатым ре­жимом: первая ступень — током 65 А до напряжения 2,4 В на боль­шинстве аккумуляторов, вторая ступень — током 35 А до появления признаков конца заряда. Второй и последующие разряды аналогич­ны первому разряду. Батарея пригодна для установки на тепловоз, если при втором разряде имеет емкость не менее 80 % и на третьем разряде имеет емкость не менее 85 %.

Щелочные аккумуляторы

Щелочной железоникелевый аккумулятор ТПЖН-550 состоит из двух блоков положительных и отрицательных пластин (рис. 4.27). Оба блока помещены в стальной сосуд 7, положительные и отрицатель­ные пластины состоят из ламелей (коробочек), соединенных между собой в замок и укрепленных с обеих сторон стальными ребрами, к ребрам приварены контактные планки. Пластины отделены друг от друга перфорированными волнистыми сепараторами или резиновы­ми шнурами. Одноименные пластины каждого блока собраны на шпильке и закреплены гайками. От стенок сосуда блок пластин изо­лируется вставленной по периметру винипластовой пластиной 8. Каждый блок имеет по два борна. Борны выведены через отверстия крышки в сосуде и изолированы от нее винипластовыми и резиновы­ми кольцами, которые собраны в герметичный узел, препятствующий вытеканию электролита из аккумулятора. Для заливки аккумулятора электролитом в крышке сосуда имеется трубка 2, в которую ввинчена пластмассовая пробка-клапан 3. Аккумуляторный сосуд окрашен сна­ружи эпоксидной эмалью и защищен резиновым чехлом с целью изо­ляции аккумуляторов друг от друга и от батарейного ящика. Актив­ной массой положительных пластин в заряженном состоянии являет­ся двуокись никеля NiO, а отрицательных — восстановленная смесь руды Fe. Электролитом щелочных аккумуляторов служит раствор КОН в дистиллированной воде с добавлением 20 г/л гидрата окиси лития Li(OH), залитый в аккумулятор до уровня 40—50 мм выше верхних кромок сепараторов.

Особенностью щелочных аккумуляторов является то, что концент­рация раствора КОН при разряде остается неизменной, а поэтому на­пряжение щелочных аккумуляторов почти не зависит от плотности элек­тролита.

 

Рис. 4.27. Аккумулятор щелочной никель-железный:

1 — борн; 2 — трубка; 3 — пробка-клапан; 4 — электродные пластины;

5 — кольцо-втулка; б — штампованная крышка; 7 — стальной сосуд; 8 —

винипластовая пластина

Перед постановкой новой батареи на тепловоз она подвергается одному-трем тренировочным циклам (заряд- разряд) режимом: раз­ряд током 150 А в течение 12 ч, разряд током 110 А в течение 5 ч. Разряд прекращается при достижении напряжения 1 В хотя бы на одном аккумуляторе.

Второй и третий тренировочные циклы проводятся в том случае, если на предыдущем цикле имеются аккумуляторы с напряжением ниже 1 В. После тренировочных циклов проводится контрольный цикл: заряд током 150 А в течение 6 ч, разряд током 110 А до напря­жения 1 В на одном аккумуляторе. Батарея считается пригодной к эксплуатации, если она отдает на контрольном разряде не менее 90 % номинальной емкости, т.е. 500 А-ч.

4.8. Общие сведения об электрических аппаратах. Назначение и классификация аппаратов

Электрические аппараты, устанавливаемые на тепловозе, можно разделить по функциональному назначению на несколько групп: ком­мутационные, регулирования, управления, защиты, контроля и вспо­могательные.

К коммутационным аппаратам относятся поездные контакторы, реверсор, тормозной переключатель, контакторы ослабления воз­буждения, выключатель батареи и др. Коммутационные аппараты предназначены для выполнения переключений в силовых электри­ческих цепях.

Аппараты управления осуществляют различные функции управ­ления электрическими цепями передач тепловозов. К аппаратам уп­равления относятся реле, регуляторы, контроллеры, кнопочные вы­ключатели и др. Напряжение цепей управления на тепловозах 75 или НОВ.

Аппаратура регулирования включает в себя ряд аппаратов, ос­новное назначение которых — создание гиперболической харак­теристики, а также ограничение напряжения и тока тягового гене­ратора. На современных тепловозах система регулирования тяго­вого генератора предусматривает систему замкнутого автоматичес­кого регулирования мощности, тока и напряжения. Основными эле­ментами системы являются амплистат, трансформаторы постоян­ного тока и напряжения, селективный узел, в котором использу­ются полупроводниковые кремниевые выпрямители, индуктивный датчик. На тепловозах с электрической передачей переменно-по­стоянного тока в системе регулирования нашли применение блоки с использованием тиристоров, магнитных и транзисторных элемен­тов.

Аппараты защиты и контроля реагируют на предельные значения каких-либо параметров или режимов работы (реле заземления, мак­симального тока, предохранители и др.).