РОСЖЕЛДОР
реклама
РОСЖЕЛДОР Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения» Кафедра «Электрические машины и аппараты» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине: «Техническое обслуживание и текущий ремонт тяговых электрических машин локомотивов» Тема: «Разработка технологии ремонта компенсационной обмотки тягового двигателя НБ-418Кб электровоза ВЛ-80с» Работа защищена_________ с оценкой_______ Преподаватель д. т. н., профессор____________ Гиоев З. Г. Студент группы ЭМ-V-197_______________ Тарабанов А.А. Ростов-на-Дону 2010 Содержание: Введение…………………………………………………………………………..4 2. Общие сведения об электровозе ВЛ80С…………………………………….6 3. Принцип действия и устройство тягового электродвигателя НБ-418Кб………………………………………………………………………...11 4. Отказы и неисправности тягового электродвигателя НБ-418Кб……..43 5. Расчет параметров компенсационной обмотки………………………….48 6. Материалы для изготовления компенсационной обмотки……………52 7. Составление технологического ремонта для компенсационной обмотки………………………………………………………………………......53 8. Условия работы компенсационной обмотки на ж/д транспорте……...58 9. Организация ремонта компенсационной обмотки на заводе………….60 10. Технология пропитки изоляции………………………………………….60 11. Контроль испытания отдельных элементов перед общей сборкой….62 12. Испытания после сборки………………………………………………….67 Заключение……………………………………………………………………...70 Список используемой литературы…………………………………………...72 2 1. Введение Электрификация железных дорог в СССР началась в 1926 г. Тогда был электрифицирован пригородный участок Баку — Сабунчи — Сураханы Азербайджанской дороги на постоянном токе при напряжении в контактном проводе 1200 В. Следующий участок, также пригородный, Москва— Мытищи Московской дороги был электрифицирован в 1929 г. на постоянном токе при напряжении в контактном проводе 1500 В. В июне 1931 г. на состоявшемся Пленуме ЦК ВКП (б) была принята резолюция по вопросу «Железнодорожный транспорт и его очередные задачи». Пленум ЦК ВКП (б) постановил: «Признать, что ведущим звеном реконструкции железнодорожного транспорта в перспективе его развития является электрификация железных дорог». В той же резолюции было отмечено: «Пленум подчеркивает особое народнохозяйственное значение дела электрификации железных дорог и предлагает ВСНХ в полной мере обеспечить развертывание промышленности для выполнения этого плана». Планы Коммунистической партии успешно выполняются. Электрификация первого магистрального участка, главным образом для грузового движения, Хашури—Зестафони Закавказской дороги на постоянном токе при напряжении 3 кВ была осуществлена в 1932 г. Электрификация железных дорог на напряжении 3 кВ постоянного тока, прогрессивном для того времени, продолжалась включительно до конца 1959 г. На начало 1982 г. на электрическую тягу переведено около 44 тыс. км, из которых свыше 18 тыс.км на переменном токе напряжения 25 кВ и частоты 50 Гц. Производство электропоездов для пригородных участков электрифицированных железных дорог было организовано на московском заводе «Динамо» и Мытищинском вагоностроительном заводе, а производство электровозов ВЛ19 и ВЛ22 для магистральных участков, начиная с 1932 г.,— на московском заводе «Динамо» и Коломенском машиностроительном 3 заводе. В 1934 г. на московском заводе «Динамо» им. Кирова начались работы по созданию электровозов переменного тока промышленной частоты 50 Гц при высоком напряжении в контактном проводе. Основными достоинствами системы электрической тяги на переменном токе являются: простота тяговых подстанций, большая экономия цветных металлов и лучшие тяговые свойства электровозов, что при прочих равных условиях достигается постоянным параллельным соединением тяговых двигателей. Однако создание электровозов переменного тока в те годы было исключительно трудным делом. Для этого требовались, прежде всего, приемлемые в условиях железных дорог выпрямители — ионные или электронные вентили большой мощности. Отсутствие таких вентилей было основным препятствием для применения переменного тока при электрификации железных дорог. Работы завода «Динамо» им. Кирова по созданию первого электровоза переменного тока промышленной частоты 50 Гц при напряжении 20 кВ в контактном проводе были закончены в 1938 г. выпуском опытного образца мощностью 2000 кВт. На этом электровозе типа ОР (однофазный ртутный) был установлен металлический многоанодный ртутный выпрямитель с откачной системой для поддержания вакуума и сеточным регулированием. Классификация электровозов и принятые обозначения по роду тока различают электровозы постоянного и переменного тока. На электровозах постоянного тока изоляция всех силовых и вспомогательных устройств должна быть рассчитана на рабочее напряжение сети 3 кВ. На электровозах переменного тока имеются понижающие трансформаторы, поэтому рабочее напряжение тяговых двигателей и вспомогательных машин может быть выбрано независимо от напряжения сети, т. е. изоляция их будет рассчитана на меньшее напряжение. Это позволяет при прочих равных условиях применять тяговые двигатели более высокой мощности. 4 Электровозы различают также по назначению — грузовые, пассажирские, маневровые и, кроме того, по числу осей — четырех-, шести - и восьмиосные. Всем электровозам отечественного производства присвоено обозначение В Л в честь Владимира Ильича Ленина. Номер в наименовании соответствует определенным типам электровозов: от 1 до 18 — восьмиосные постоянного тока (например, ВЛ8, ВЛ10), от 19 до 39 — шестиосные постоянного тока (ВЛ19, ВЛ23); от 40 до 59 — четырехосные переменного тока (ВЛ40, ВЛ41); от 60 до 79 — шестиосные переменного тока (ВЛ60К); от 80 — восьмиосные переменного тока и двойного питания (ВЛ80К, ВЛ82М). На электровозах, помимо механического, может быть применено электрическое торможение. Различают электрическое торможение рекуперативное и реостатное. К обозначению серии электровозов с рекуперативным торможением добавляют букву «р», а с реостатным— букву «т»: например, ВЛ80р, ВЛ80т. В Советском Союзе на электрифицированных линиях железных дорог находятся в эксплуатации электровозы переменного тока грузовые ВЛ80к, ВЛ80г, ВЛ80т, ВЛ80С, ВЛ60К, ВЛ60Р и пассажирские ЧС4 , а также двойного питания ВЛ82, ВЛ82М. 5 2.Общие сведения об электровозе ВЛ80С Электровоз ВЛ80с сочетает в себе основные идеи и конструктивные решения, которые были реализованы на электровозах ВЛ80к, ВЛ80т. Его силовые выпрямительные установки, так же как и на других электровозах выполнены на кремниевых вентилях, он также может работать в режиме реостатного торможения. Однако этот электровоз имеет дополнительное оборудование для работы по системе многих единиц, т.е. возможность управлять двумя, тремя и четырьмя секциями с одного поста. Конструкция этого электровоза сочетает в себе наилучшие на тот период времени технические решения, которые можно было реализовать на восьмиосном электровозе со ступенчатым регулированием напряжения. Основные технические характеристики электровоза BJI80с Год начала/окончания выпуска...............................................................1979/1995 Завод-изготовитель.........................................................................................НЭВЗ Осевая формула............................................................................................2 (20-20) Сцепной вес, тс....................................................................................................192 Нагрузка от колесной пары на рельсы, тс...........................................................24 Разница нажатий на рельсы между колесами одной оси, тс............................0,5 Мощность часового режима, кВт.....................................................................6520 Мощность продолжительного режима, кВт...................................................6160 Сила тяги часового режима, кгс....................................................................45 100 Сила тяги продолжительного режима, кгс...................................................40 900 Скорость часового режима, км/ч.......................................................................51,6 Скорость продолжительного режима, км/ч.....................................................53,6 Скорость конструкционная, км/ч.......................................................................110 КПД в продолжительном режиме, %...................................................................84 Электрическое торможение...................................................................Реостатное Тип тягового двигателя............................................................................НБ-418К6 Количество тяговых двигателей............................................................................8 6 Подвешивание тяговых двигателей...............................................Опорно-осевое Зубчатая передача............................................................Двусторонняя косозубая Передаточное отношение................................................................................88:21 Длина электровоза по осям автосцепки, мм................................................32 840 Ширина кузова, мм............................................................................................3160 Высота от головки рельса до опущенного токоприемника, мм....................5100 Диаметр колес, мм.............................................................................................1250 Система многих единиц....................................................................................Есть Наименьший радиус кривых, проходимых при скорости 10 км/ч, м.............125 Электровоз состоит из механического, электрического и пневматического (тормозного) оборудования. Структурная схема электрического оборудования для одной секции электровоза ВЛ80С приведена на рис.1. Согласно этой схеме напряжение контактной сети, снимаемое токоприемником. Т, через контакты главного воздушного выключателя (ГВ) подается на первичную обмотку тягового трансформатора. Тр., в результате чего по ней начинает протекать переменный ток, который через корпус электровоза и колесные пары отводится в рельсовую цепь. Согласно принципу работы трансформатора на его вторичных обмотках наводится ЭДС взаимоиндукции. Тяговый трансформатор имеет три вторичных обмотки. Две обмотки для питания тяговых электрических двигателей и одну обмотку собственных нужд для питания вспомогательного оборудования электровоза. Скорость движения электровоза регулируют путем изменения, подводимого к ТЭД напряжения (33 позиции), а также путем изменения магнитного потока в обмотках возбуждения ТЭД (3 позиции). Для возможности изменения напряжения, подводимого к ТЭД, тяговые вторичные обмотки трансформатора выполнены секционированными, т.е. имеют несколько выводов, с которых можно снимать различные значения напряжения (от 58 до 1218 В). 7 Для переключения секций вторичных обмоток тягового трансформатора с целью изменения напряжения, подводимого к ТЭД, служит групповой переключатель (главный электроконтроллер ГК). В качестве тяговых двигателей используются двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением, поэтому измененное главным контроллером переменное напряжение преобразовывается в постоянное (выпрямляется) в специальных преобразовательных установках (выпрямителях), которые выполнены на кремниевых вентилях. Каждая выпрямительная установка питает по два параллельно соединенных тяговых двигателя первой или второй тележки. Машинист, осуществляя переключения в цепях управления с помощью контроллера машиниста КМЭ, дистанционно управляет главным контроллером ГК, который переключает секции вторичных обмоток тягового трансформатора таким образом, что напряжение, подводимое к ТЭД, будет увеличиваться (набор позиций) или уменьшаться (сброс позиций). Главный контроллер, замыкая и размыкая свои силовые контакты в различной комбинации, однозначно подключает к выпрямительным установкам определенное количество секций трансформатора, в результате чего каждой позиции можно поставить в соответствие вполне определенное значение напряжения. При таком способе регулирования напряжение на ТЭД изменяется от одного значения до другого скачком, поэтому такой способ регулирования напряжения на ТЭД называют ступенчатым. Кроме основного электрического оборудования на электровозе установлено вспомогательное оборудование, которое выполняет вспомогательные функции: приводит в действие вентиляторы для отвода избыточного тепла от тяговых двигателей, выпрямительных установок, тягового трансформатора, реакторов и тормозных резисторов, приводит в действие компрессор, который создает запас сжатого воздуха необходимого давления для использования пневматических аппаратов, его при осуществляет торможении и для привода обогрев кабины, а также 8 осуществляет питание цепей управления и зарядку аккумуляторной батареи. Для привода мотор-вентиляторов охлаждения, мотор-насоса тягового трансформатора и мотор-компрессора служат асинхронные двигатели, к которым для их нормальной работы (устойчивого запуска) необходимо подводить трехфазное напряжение. Для преобразования однофазного напряжения обмотки собственных нужд в трехфазное напряжение служит электромашинный преобразователь, асинхронный расщепитель фаз. Для питания цепей управления стабилизированным напряжением 50. В и зарядки АБ служит трансформатор ТРПШ, который понижает переменное напряжение обмотки собственных нужд тягового трансформатора до напряжения, необходимого для питания цепей управления электровоза. В режиме реостатного торможения ТЭД переводятся для работы в режиме генераторов с независимым возбуждением. Тормозная сила регулируется в основном путем изменения общего тока возбуждения ТЭД. Режим реостатного торможения возможен только для электровоза из двух спаренных секций со всеми восемью исправными ТЭД. 9 Рис. 1. Упрощенная принципиальная схема основного электрического оборудования электровоза ВЛ80С: Т — токоприемник; ГВ — главный выключатель; Тр — тяговый трансформатор; ГК — главный контроллер; ВУ1, ВУ2 — выпрямительные установки ТЭД соответственно первой и второй тележки; СР1, СР2 — сглаживающие реакторы в цепи ТЭД соответственно первой и второй тележки; Г — генераторная фаза; ФР — фазорасщепитель; МВ1, МВ2, МВЗ, МВ4 — мотор-вентиляторы; МК — мотор-компрессор; МН — масло-насос; НЭ — нагревательный элемент; ТРПШ — трансформатор, регулируемый подмагничиванием шунтов; АБ — аккумуляторная батарея; ЦУ— цепи управления, а также все цепи электровоза с напряжением питания 50. В; КМЭ — контроллер машиниста электровоза; U1 — напряжение первичной обмотки тягового трансформатора; U2 — напряжение вторичной обмотки тягового трансформатора; Uдв — напряжение, подводимое к ТЭД. 10 3. Принцип действия и устройство тягового электродвигателя НБ-418Кб На рис. 1-1 представлена простейшая машина постоянного тока, а на рис. 1-2 дано схематическое изображение этой машины в осевом направлении. Неподвижная часть машины, называемая индуктором, состоит из полюсов и круглого стального ярма, к которому прикрепляются полюсы. Назначением индуктора является создание в машине основного магнитного потока. Индуктор изображенной на рис. 1-1 простейшей машины имеет два полюса / (ярмо индуктора на рис. 1-1 не показано). Рис. 1-1. Простейшая машина постоянного тока Рис. 1-2. Работа простейшей машины постоянного тока в режиме генератора (а) и двигателя (б) Вращающаяся часть машины состоит из укрепленных на валу цилиндрического якоря 2 и коллектора. 3. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали, и обмотки, укрепленной на сердечнике якоря. Обмотка якоря в показанной на рис. 1-1 и 1-2 простейшей машине имеет один виток. Концы витка соединены с изолированными от вала медными пластинами коллектора, число которых в рассматриваемом 11 случае равно двум. На коллектор налегают две неподвижные щетки 4, с помощью которых обмотка якоря соединяется с внешней цепью. Основной магнитный поток в нормальных машинах постоянного тока создается обмоткой возбуждения, которая расположена на сердечниках полюсов и питается постоянным током. Магнитный поток проходит от северного полюса N через якорь к южному полюсу S и от него через ярмо снова к северному полюсу. Сердечники полюсов и ярмо также изготовляются из ферромагнитных материалов. Режим генератора. Рассмотрим сначала работу машины в режиме генератора. Предположим, что якорь машины (рис. 1-1 и 1-2, а) приводится во вращение по часовой стрелке. Тогда в проводниках обмотки якоря индуктируется э. д. с. Поскольку поток полюсов предполагается неизменным, то эта э. д. с. индуктируется только вследствие вращения якоря и называется э. д. с. вращения. Величина индуктируемой в проводнике обмотки якоря э. д. с. enp = Blv, где В — величина магнитной индукции в воздушном зазоре между полюсом и якорем в месте расположения проводника; / — активная длина проводника, т. е. та длина, на протяжении которой он расположен в магнитном поле; v — линейная скорость движения проводника. В обоих проводниках вследствие симметрии индуктируются одинаковые э. д. с, которые по контуру витка складываются, и поэтому полная э. д. с. якоря рассматриваемой машины. Э. д. с. Еа является переменной, так как проводники обмотки якоря проходят попеременно под северным и южным полюсами, в результате чего направление э. д. с. в проводниках меняется. По форме кривая э. д. с. проводника в зависимости от времени t повторяет кривую распределения индукции В вдоль воздушного зазора (рис. 1-4, а). 12 Рис. 1- 4. Кривые э. д. с. и токапростейшей машины в якоре (а) и во внешней цепи (б) Частота э. д. с. в двухполюсной машине равна скорости вращения якоря, выраженной оборотах в секунду: f = n, Если обмотка якоря с помощью щеток замкнута через внешнюю цепь, то в этой цепи, а также в обмотке якоря возникает ток Ia. В обмотке якоря этот ток будет переменным, и кривая его по форме аналогична кривой э. д. с. (рис. 1-4, а). Однако во внешней цепи направление тока будет постоянным, что объясняется действием коллектора. Действительно, при повороте якоря и коллектора (рис. 1-1) на 90° и изменении направления э. д. с. в проводниках одновременно происходит также смена коллекторных пластин под щетками. Вследствие этого под верхней щеткой всегда будет находиться пластина, соединенная с проводником, расположенным под северным полюсом, а под нижней щеткой — пластина, соединенная с проводником, расположенным под южным полюсом. В результате этого полярность щеток и направление тока во внешней цепи остаются неизменными. Таким образом, в генераторе коллектор является механическим выпрямителем, который преобразовывает переменный ток обмотки якоря в постоянный ток во внешней цепи. Изменив знак второго полупериода кривой на рис. 1-4, а, получим форму кривой тока и напряжения внешней цепи (рис. 1-4, б). Образуемый во 13 внешней цепи пульсирующий по величине ток малопригоден для практических целей, Для получения практически свободных от пульсаций тока и напряжения применяют более сложные по устройству обмотку якоря и коллектор. Однако основные свойства машины постоянного тока могут быть установлены на примере рассматриваемой здесь простейшей машины. Напряжение постоянного тока на зажимах якоря генератора будет меньше Еа на величину падения напряжения в сопротивлении обмотки якоря га: Ua = Ea-Iara. Проводники обмотки якоря с током Iа находятся в магнитном поле, и поэтому на них будут действовать электромагнитные силы (рис. 1-2, а) Fnp = BlIa, направление которых определяется по правилу левой руки (рис. 1-3, б). Эти силы создают механический вращающий момент М9м, который называется электромагнитным моментом и на рис. 1-2, а равен Md» = FapDa = BlDaIa, где Da — диаметр якоря. Как видно из рис. 1-2, а, в режиме генератора этот момент действует против направления вращения якоря и является тормозящим. Тяговые двигатели электровозов переменного тока работают в условиях резких изменений нагрузок; частота вращения их якорей изменяется в широких пределах. Это обусловлено частыми пусками электровозов, преодолением ими подъемов, значительными колебаниями напряжения в контактной сети. На тяговые двигатели воздействуют также механические силы, возникающие от сотрясений и ударов при движении электровоза. Особенно велики динамические силы, воздействующие на двигатели с опорно-осевым подвешиванием. Большие динамические нагрузки через зубчатую передачу передаются на якорь двигателя, причем, только часть их поглощается в пружинных элементах прямозубой передачи. 14 Все это усложняет условия работы ряда узлов двигателя и, в частности, щеточного аппарата. Кроме того, пыль, поднимающаяся с пути при движении подвижного состава, угольная пыль от истирающихся щеток, снег, влага, содержащаяся в воздухе, способствуют загрязнению и отсыреванию изоляции узлов двигателей, снижению ее электрической прочности. Поэтому к тяговым двигателям предъявляются особые требования, обеспечивающие их надежную работу в эксплуатации. Так, необходимо, чтобы двигатели выдерживали значительные перегрузки, температура нагрева их обмоток не превосходила допустимую для изоляции определенного класса, коммутация была надежной, устойчивой. Кроме того, тяговые двигатели должны быть механически прочными, особенно в местах подвески к раме тележки и оси колесной пары. Мощность тягового двигателя желательно иметь по возможности большей при наименьших его массе и размерах, ограничиваемых шириной рельсовой колеи 1520 мм и диаметром колеса 1250 мм. Этим требованиям удовлетворяют тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Они допускают большие перегрузки и устойчиво работают в условиях резких колебаний напряжения в контактной сети. При параллельном соединении таких двигателей, обычно выполняемом на электровозах переменного тока, обеспечивается равномерное распределение нагрузок между ними. Назначение. Тяговые электродвигатели типа НБ-418К6 служат для преобразования электрической энергии, подводимой к ним, в механическую работу по вращению колесных пар с целью приведения электровоза в движение. 15 Технические характеристики НБ-418К6 Напряжение на зажимах двигателя, В: номинальное.........................................................................................................950 максимальное.....................................................................................................1180 Максимальная частота вращения, об/мин......................................................2040 Число пар полюсов, шт...........................................................................................6 Коэффициент возбуждения, %: номинальный..........................................................................................................96 минимальный.........................................................................................................43 Расход охлаждающего воздуха, м3/мин............................................................105 КПД, %....................................................................................................................94 Класс изоляции по нагревостойкости: катушек главных и дополнительных полюсов....................................................Н якоря и компенсационной обмотки.......................................................................F Сопротивление, Ом: катушек главных полюсов...............................................................................0,008 катушек дополнительных полюсов и компенсационной обмотки..............................................................................0,012 обмотки якоря...................................................................................................0,011 Масса, кг.............................................................................................................4350 Часовой режим Мощность, кВт....................................................................................................790 Ток якоря, А.........................................................................................................880 Ток возбуждения, А............................................................................................845 Частота вращения, об/мин ……………………………………….....................890 Длительный режим Мощность, кВт.....................................................................................................740 Ток якоря, А.........................................................................................................820 Ток возбуждения, А.............................................................................................785 Частота вращения, об/мин……………………………………………………..915 16 17 Рис. 2. Поперечный (а) и продольный (б) разрезы тягового двигателя НБ-418К6: 1 — остов; 2 — катушка главного полюса; 3, 11, 12 — приливы; 4 — сердечник главного полюса; 5 — компенсационная обмотка; 6 — сердечник добавочного полюса; 7 — катушка добавочного полюса; 8 — крышка; 9 — букса моторно-осевого подшипника; 10 — ось колесной пары; 13 — медные шины; 14, 27 — подшипниковые щиты; 15, 25 — роликовые подшипники; 16 — вал якоря; 17 — коллектор; 18 — траверса; 19 — раструб для входа охлаждающего воздуха; 20 — щеткодержатель; 21 — уравнители; 22 — якорная обмотка; 23 — сердечник якоря; 24 — уплотнения роликовых подшипников; 26 — кожух для выхода охлаждающего воздуха. Остов Остов имеет цилиндрическую форму, отлит из стали 25ЛП, является одновременно магнитопроводом и корпусом, к которому крепятся все основные детали и узлы тягового двигателя. Часть остова, которая является магнитопроводом, утолщена. В нижней части остов имеет два сливных отверстия Со стороны коллекторной камеры в остове имеется вентиляционный люк, через который входит охлаждающий воздух, а со стороны, противоположной коллекторной камере, - люк и привал, очные поверхности для крепления специального кожуха, образующего выходной патрубок для вентилирующего воздуха. В остове предусмотрены два люка для осмотра коллектора и щеточного аппарата: один в верхней, другой в нижней части остова. Люки плотно закрываются крышками. Крышка верхнего люка имеет пружинный замок, с помощью которого она плотно прижимается к остову. Крышка нижнего люка крепится к остову одним болтом М20 и специальным болтом с цилиндрической пружиной. Для лучшего уплотнения на крышках люков предусмотрены войлочные прокладки. С торцов остов имеет горловины с привалочными поверхностями для установки подшипниковых щитов с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь тягового двигателя. Для повышения жесткости отливки торцовая стенка остова со стороны коллектора укреплена с внутренней стороны семью ребрами жесткости. С наружной стороны остов имеет два прилива для крепления букс моторноосевых подшипников, прилив для крепления кронштейна подвески 18 двигателя, предохранительные приливы, прилив для коробки выводов, приливы с отверстиями для транспортировки и кантования остова и двигателя при монтаже и демонтаже, кронштейны для крепления кожухов зубчатой передачи. Внутреннюю поверхность утолщенной части остова растачивают по диаметру 910 мм под установку полюсов и катушек. После установки в остов главных полюсов диаметральное расстояние между ними должно быть 669,5 мм, а между добавочными полюсами (680±0,7) мм. Главные полюсы крепятся к остову тремя болтами МЗО, а добавочные — тремя болтами М20. Для предохранения от самоотвинчивания под головки болтов установлены пружинные шайбы. На торцовой стенке остова со стороны коллектора укреплены устройства стопорения, фиксации и проворота траверсы (рис. 27). Катушки компенсационной обмотки уложены в пазы сердечников главных полюсов и закреплены в них клиньями из профильного стеклопластика толщиной 5 мм. Электрический монтаж полюсных катушек выполнен гибким проводом ПЩ, кроме соединения катушек добавочных полюсов друг с другом. Эти соединения выполнены шинами, которые крепятся к жесткому выводу катушки добавочного полюса двумя болтами М10 с пружинными шайбами. К остову межкатушечные соединения прикреплены скобами. Концы катушек выведены в коробку выводов, расположенную на остове, через резиновые втулки, установленные в специально выполненные в остове отверстия. Рис. 3. Расположение на остове устройств стопорения, фиксации и проворота траверсы:1 — болты стопорного устройства; 2 — болт фиксатора; 3 — валик шестерни поворотного механизма 19 Электрический монтаж коробки выводов выполнен проводами ППСТ площадью сечения 95 мм2 с одним наконечником на два провода. Подсоединительные зажимы закреплены на опорных изоляторах (пальцах) из пресс-массы АГ4В. В изолятор с одного конца запрессована шпилька с резьбой М24х1,5, с помощью которой он крепится к остову. Для предохранения от самоотвинчивания под изолятор установлена пружинная шайба. Условное обозначение выводов нанесено на остове у каждого изолятора. После монтажа силовых кабелей коробку выводов закрывают стекло-пластиковой крышкой и уплотняющими резиновыми клицами. Для исключения проникновения пыли и влаги коробка выводов уплотнена прокладками из губчатой резины. Рис. 4. Схема соединения полюсных катушек тягового двигателя Для исключения проникновения пыли и влаги коробка выводов уплотнена прокладками из губчатой резины. 20 Главный полюс Главный полюс состоит из сердечника, катушки и деталей крепления . Сердечник главного полюса выполнен шихтованным из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и сварных боковин толщиной 9 мм, набранных из листовой стали толщиной 1,5 мм. В каждом сердечнике имеется по шесть пазов открытой формы шириной 13,5 и глубиной 44,5 мм, расположенных параллельно продольным осям добавочных полюсов. В эти пазы укладывают катушки компенсационной обмотки. Для сборки сердечника используют пять заклепок диаметром 16 и две заклепки диаметром 10 мм, которые после сборки развальцовывают по торцам под прессом. Для крепления полюсов к остову в сердечник запрессован стальной стержень размером 45x45 мм с тремя резьбовыми отверстиями под болты МЗО. Катушки главных полюсов имеют по 11 витков, намотанных на узкое ребро из мягкой шинной меди размером 4x65 мм. Для лучшего прилегания катушек к внутренней поверхности остова их формуют в специальных приспособлениях для придания им формы внутренней поверхности остова. Корпусная изоляция катушек состоит из пяти слоев микаленты ЛМК-ТТ толщиной 0,13 мм и одного слоя стекло-ленты ЛЭС толщиной 0,2 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. На пазовой части поверхности катушек, прилегающей к остову, приклеены предохранительные прокладки из электролита толщиной 1 или 0,5 мм. В окне катушки на лобовых частях приклеены прокладки из электронита толщиной 1 или 2 мм, которые предохраняют корпусную изоляцию катушки от повреждения при уплотнении катушки на сердечнике. Межвитковая изоляция - асбестовая бумага толщиной 0,3 мм в два слоя. К концевым виткам катушки меднофосфористым припоем припаяны выводы из провода ПЩ. 21 При сборке между катушкой и сердечником устанавливают пружинные рамки из стали 60С2А толщиной 3 мм, а в окно катушки - предохранительный фланец из стали толщиной 1 мм. В лобовых частях катушек для плотного закрепления катушек на сердечниках между катушкой и сердечником ставят уплотняющие клинья из пресс-массы АГ-4В . Между остовом и полюсом устанавливают по одной прокладке из стали толщиной 0,5 мм. Рис.5. Главный полюс 1- станина, 2 – сердечник полюса, 3 - обмотка Добавочный полюс Добавочный полюс состоит из сердечника, катушки и пружинного предохранительного прижимающего фланца катушку к из стали остову . 60С2А Сердечник толщиной полюса 1,5 мм, выполнен шихтованным из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Сердечник собирают на двух заклепках диаметром 8 мм и стержне размером 30x30 мм. В стержне предусмотрены три резьбовых отверстия под болты М20 для крепления сердечника к остову. На сердечник полюса со стороны остова установлены немагнитная (гетинаксовая) прокладка толщиной 7 мм и стальная прокладка толщиной 2,2 мм, которая предохраняет гетинаксовую прокладку от смятия в остове при затяжке полюсных болтов. Обе прокладки прикреплены к сердечнику полюса двумя винтами М5х16. Со стороны якоря к сердечнику с двух сторон приклепаны 22 угольники из дюралюминиевого профиля Д16Т, на которые через пружинные фланцы опирается катушка. Катушки добавочного полюса имеют по восемь витков, намотанных из мягкой медной проволоки размером 12,5x12,5 мм. Рис. 6. Уплотнение катушек на сердечниках главных полюсов: 1 — катушка главного полюса; 2 — уплотняющий клин; 3 — сердечник главного полюса; 4 — предохранительный фланец Корпусная изоляция катушек состоит из пяти слоев микаленты ЛМКТТ толщиной 0,13 мм и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты. По верху и низу пазовой части катушки приклеены прокладки из электронита толщиной 0,5 или 1 мм. Межвитковая изоляция — асбестовая бумага толщиной 0,3 мм в два слоя. Выводы катушек добавочных полюсов для соединения друг с другом жесткие из мягкой меди толщиной 8 мм, а для соединения с катушками компенсационной обмотки — гибкие из провода ПЩ. К концевым виткам катушки выводы припаяны меднофосфористым припоем. При сборке катушек с сердечниками между катушкой и сердечником устанавливают предохранительные пружинные фланцы. Для повышения монолитности изоляции катушки главных и добавочных полюсов после изолирования выпекают в специальных приспособлениях, а для повышения влагостойкости покрывают эмалью ЭП91. 23 Принцип действия и устройство компенсационной обмотки Наименьшее искажение магнитного поля под полюсами можно получить, применив компенсационную обмотку, которая укладывается в пазах наконечника главного полюса (рис. 3.25). Она включается последовательно с обмоткой якоря и рассчитывается так, чтобы линейные нагрузки якоря и компенсационной обмотки были примерно равны и взаимно компенсировались. Полная компенсация поля якоря возможна при непрерывном распределении компенсационной обмотки по поверхности главного полюса. Практически обмотка размещается в ограниченном числе пазов —6... 12 на каждый полюс, поэтому и у машин с компенсационной обмоткой наблюдается некоторое искажение магнитного поля. На рис. 3.25 показано, что после сложения МДС главного полюса, якоря и компенсационной обмотки при соблюдении условия (3.33) получается пилообразная кривая, характеризующая МДС в воздушном зазоре. Максимальное значение МДС в воздушном зазоре Рис. 3.25. Расположение компенсационной обмотки где к.об — шаг пазов компенсационной обмотки. 24 Коэффициент искажения поля при А = Ак и равномерном воздушном зазоре. Простая и наглядная формула (3.36) довольно широко распространена. Однако при малых значениях k она может давать существенную погрешность, так как не учитывает зубчатое строение якоря и высшие гармонические магнитного поля и ЭДС. Наличие зубцов якоря приводит к тому, что кривая индукции в воздушном зазоре имеет волнообразный характер и ЭДС, индуцируемая в проводнике, лежащем в пазу якоря, имеет такой же вид (рис. 3.26). Уже при холостом ходе ЭДС проводника отличается от среднего значения. Рис. 3.26. Изменение индукции в зазоре и ЭДС проводника зубчатого якоря где k6 — коэффициент зубчатости; при наличии зубцов на якоре и полюсе он равен произведению коэффициентов, подсчитанных отдельно для якоря и полюса: Если обмотка якоря строго диаметральная, то ЭДС витка в 2 раза больше ЭДС проводника и lля уменьшения влияния зубчатости якоря на максимальную ЭДС между пластинами обмотку якоря обычно делают с укорочением шага витка на половину зубцового делении. В этом случае, когда в одной стороне витка индукция максимальна, в другой — минимальна, ЭДС витка почти не пульсирует, оставаясь равной среднему значению. Амплитуда пульсации ЭДС из-за наличия зубцов на полюсе. 25 Пульсация ЭДС ес минимальна при укорочении шага e = 0,5/i, если <коб = <1. Однако в этом случае возникают сильные пульсации магнитного потока, что может вызвать шум и другие нежелательные явления. Поэтому стараются не проектировать зубцовые деления якоря и компенсационной обмотки одинаковыми или кратными. Если по каким-либо причинам приходится все же делать, то обязательно нужно выполнять скос пазов на якоре (рис. 3.27), чтобы избежать пульсации магнитного потока. Скос пазов обычно производится примерно на одно зубцовое деление. Наличие скоса пазов уменьшает пульсации ЭДС, т. е. улучшает потенциальные условия на коллекторе. Рис 3 27. Якорь со скошенными зубцами На рис. 3.28 представлена экспериментально полученная зависимость kf = f(k) для машины с компенсационной обмоткой мощностью 20 кВт. Кривая / относится к ЭДС проводника, а кривая 2 — к ЭДС секции. Благодаря применению скоса паза и укорочению шага обмотки на половину паза коэффициент искажения для секции существенно меньше, чем для проводника. Формула (3.43) в данном случае дала практически полное совпадениес данными эксперимента. Штриховая линия 3 на рис. 3.28 построена по формуле (3.36) и дает завышенное значение kf для секции, но заниженное для проводника. Следовательно, формулой (3.36) можно пользоваться только для 26 ориентировочных расчетов, когда еще не известны параметры обмотки якоря. Надлежащим выбором числа пазов компенсационной обмотки, укорочением шага обмотки якоря и выполнением скоса пазов можно добиться того, что в режиме ослабленного поля коэффициент искажения будет мал. Таким образом, при наличии компенсационной обмотки максимальное напряжение между смежными пластинами снижается на 20 ...30% и, следовательно, среднее напряжение может быть настолько же повышено. Это приводит к тому, что машины большой и средней мощности с компенсационной обмоткой имеют лучшие массогабаритные показатели, чем машины той же мощности без компенсационной обмотки. Снижается масса не только якоря, но и статора, несмотря на добавление еще одной обмотки. Это объясняется тем, что при наличии компенсационной обмотки может быть уменьшен воздушный зазор и габариты обмотки возбуждения. Кроме того, уменьшаются и габариты обмотки дополнительных полюсов. Особенно ценно то свойство компенсационной обмотки, что компенсация искажающего действия реакции якоря сохраняется и в переходных режимах, компенсационная при обмотка бросках дает напряжения наибольший и тока. выигрыш в Поэтому машинах, работающих в тяжелых режимах, связанных с частыми бросками тока и напряжения: в двигателях прокатных станов, тяговых двигателях, сварочных генераторах и т. д. Правда, иногда значение переходных режимов переоценивается. Так, например, на одном из заводов устойчивость двигателей к возникновению кругового огня оценивалась с помощью опыта ударного включения, в котором двигатель, работающий в номинальном режиме, на 1 с отключается от сети, а затем опять включается. При этом возникает кратковременный бросок тока, иногда возникает и круговой огонь. Если круговой огонь не возник, увеличивают подаваемое напряжение и повторяют опыт. 27 Напряжение, при котором регулярно возникает круговой огонь, называется напряжением перекрытия и по его относительному значению судят о стойкости машины к возникновению кругового огня. Рис. 3.28. Зависимость коэффициента искажения магнитного поля от коэффициента устойчивости Справедливость оценки свойств двигателя по напряжению перекрытия определяется также тем, насколько часты в эксплуатации переходные процессы, связанные с резкими изменениями напряжения питающей сети, и как реагирует система электропривода на эти броски напряжения. Например, для тяговых двигателей тепловозов, где резкие изменения напряжения и броски тока отсутствуют, наиболее достоверны для оценки склонности машины к возникновению кругового огня опыты с искусственной вспышкой на коллекторе. Для городского электротранспорта, где часты случаи полного отрыва токоприемника от контактной сети с последующим подключением, не меньшее значение имеет и опыт ударного включения. 28 Рис. 7. Компенсационная катушка Компенсационная обмотка состоит из шести отдельных катушек по шесть витков каждая рис. 7. Располагается она в пазах главных полюсов. Компенсационные катушки намотаны из мягкой медной проволоки размером 4,4x35 мм таким образом, что в каждом пазу главного полюса располагаются по два стержня. Корпусная изоляция состоит из четырех слоев слюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1 мм, одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, уложенных с перекрытием в половину ширины ленты, и одного слоя фторопластовой ленты тол шиной 0,020 мм, наложенной с перекрытием в 1/4 ширины ленты. Витковая изоляция — один слой слюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1 мм, наложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Выводы катушек — гибкие из провода ПЩ, припаяны они к катушкам меднофосфористым припоем.Изолированные катушки до укладки их в пазы полюсов сушке не подвергаются. Сушка изоляции проводится в остове после монтажа катушек в течение 2 ч при токе 900 А и 5 ч при токе 800 А. 29 Траверса Траверса тягового двигателя рис. 8 стальная, отлита из стали 25Л1. Она выполнена в виде разрезного кольца. По наружному ободу траверса имеет зубья, входящие в зацепление с зубьями шестерни поворотного механизма. Рис. 8. Траверса: 1 — корпус траверсы; 2 — изоляционный палец; 3 — кронштейн щеткодержателя; 4 — щеткодержатель; 5 — разжимное устройство На траверсе закреплены шесть кронштейнов с пальцами и шесть щеткодержателей. В остове она закреплена фиксатором, установленным против верхнего коллекторного люка, и прижата к подшипниковому щиту двумя стопорными устройствами и специальным разжимным устройством. Разжимное устройство, расположенное на траверсе против нижнего коллекторного люка, позволяет обеспечивать размер щели в месте разреза кольца не менее 4—7,5 мм в рабочем положении и не более, 2 мм, когда требуется осуществлять проворот траверсы для осмотра щеткодержателей и смены щеток. Разжимное устройство состоит из двух шарниров, закрепленных гайками с шайбами на траверсе, шпильки и пружинного стопора. Один 30 шарнир имеет отверстие с правой резьбой, другой - с левой. В шарниры вкручена шпилька, имеющая шестигранник для вращения ее ключом, и зубчатое колесо для стопорения. При вращении шпильки происходит разжатие или сжатие траверсы. С помощью разжимного устройства траверса крепится в проточке подшипникового щита. Поворотный механизм траверсы состоит из шестерни с валиком, закрепленным в отверстии на остове. Шестерня входит в зацепление с траверсой. Валик имеет квадратную головку размером 24x24 мм. При вращении валика ключом-трещоткой шестерня поворачивает траверсу. Проворачивать траверсу допускается только до места, где она имеет разрез. Для установки траверсы на нейтраль предусмотрена накладка с пазом для входа фиксатора, прикрепленная двумя болтами к траверсе. При регулировке положения траверсы накладку можно перемещать. Кронштейн щеткодержателя разъемный, состоит из корпуса и накладки, которые при помощи болта Ml6 закреплены на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе. Пальцы представляют собой стальные шпильки, опрессованные пресс-массой АГ-4В. Щеткодержатель крепят к кронштейну шпилькой М16 и гайкой с пружинной шайбой. Фиксацию щеткодержателя в осевом направлении относительно петушков коллектора осуществляют специальной шайбой, помещенной на шпильке крепления корпуса щеткодержателя к кронштейну. На сопрягаемых поверхностях кронштейна и щеткодержателя для более надежного их крепления сделана гребенка, которая позволяет выбрать и зафиксировать определенное положение щеткодержателя по высоте относительно рабочей поверхности коллектора при его износе. Щеткодержатель Щеткодержатель рис. 9 состоит из корпуса, имеющего три окна для щеток, и трех нажимных пальцев с резиновыми амортизаторами. Корпус и пальцы отлиты из латуни. Нажатие нажимных пальцев на щетки создают три 31 цилиндрические пружины растяжения, прикрепленные одним концом к оси, вставленной в отверстие корпуса щеткодержателя, другим - к оси на нажимном пальце с помощью винта, который одновременно служит для регулирования нажатия пружины. Нажимной механизм обеспечивает непрерывное нажатие на щетку по мере ее износа. В окна щеткодержателя вставляются три разрезные щетки ЭГ-61А размером (2x12,5) х х32х57 мм. Выводы траверсы от двух верхних кронштейнов выполнены проводом ППСТ. Кронштейны соединены друг с другом изолированными медными шинами, закрепленными на траверсе стальными скобами. Рис. 9. Щеткодержатель: 1 – корпус щеткодержателя; 2 –разрезная щетка ; 3 - цилиндрическая пружина; 4 – винт; 5 - ось; б – нажимной палец;7- пружинные пальцы 32 Якорь тягового двигателя Рис.10.Якорь тягового электродвигателя. 1-коллекторные пластины, 2-секционные уравнительные соединения, 3,7-передние и задние нажимные шайбы, 4-стальная втулка, 5- пазы сердечника, 6-якорные катушки, 8-вал Якорь тягового двигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, уложенной в пазы сердечника. Сердечник набран на втулку якоря из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, которые посажены прессовой посадкой с натягом 0,035—0,135 мм. Наружный диаметр листов равен 660 мм, а внутренний 315 мм. Для устранения распушения зубцов крайние листы выполнены из стали толщиной 1 мм и попарно сварены точечной контактной сваркой. При сборке сердечников штампованные листы ориентируют по направляющей шпонке, размеры которой предусматривают лишь обеспечение правильности фиксации отдельных листов с тем, чтобы точно совпали их пазы и зубцы. Сердечник якоря после запрессовки закреплен с одной стороны задней нажимной шайбой, а с другой — корпусом коллектора. В сердечнике имеется 87 пазов открытой формы для размещения обмотки, которые калибруются до размеров по ширине 9,8+0,2 мм и глубине 42,1+0,1 мм, 33 и 44 аксиальных отверстия диаметром 30 мм для прохода вентилирующего воздуха, которые расположены в два ряда. Задняя нажимная шайба, отлитая из стали 25Л1, представляет собой два кольца, которые соединены ребрами. Внутреннее кольцо является втулкой для посадки на вал, а наружное — упором для сердечника и обмоткодержателем. Для предохранения лобовых частей обмотки якоря от механических повреждений на шайбе имеется защитный фланец. Нажимная шайба насаживается на втулку якоря прессовой посадкой с натягом 0,135— 0,22 мм. Перед установкой шайбу нагревают индукционным нагревателем до температуры 150-200° С. Втулка якоря коробчатой конструкции отлита из стали 25ЛШ. По наружному диаметру обработана под посадку задней нажимной шайбы, сердечника якоря и коллектора, по внутреннему - под посадку на вал. На выступающем конце втулки имеется резьба М175хЗ для гайки крепления коллектора. Передняя нажимная шайба объединена с втулкой коллектора. Вал якоря выполнен из стали 20ХНЗА и термически обработан. Он имеет плавные переходы от одного диаметра к другому. Концы вала заканчиваются конусами для посадки шестерен, а в торцах имеется внутренняя резьба МбОхЗ для установки специальных гаек при снятии шестерен. На конусных поверхностях вала предусмотрены специальные канавки, предназначенные для съема шестерен гидравлическим способом, и шпоночные канавки для Установки муфт при испытаниях двигателей на стенде. На вал напрессовывается без шпонки усилием 686—981 кН (70— 100 тс) втулка якоря с натягом 0,13— 0,19 мм. Такая конструкция якоря обеспечивает возможность замены вала без полной разборки якоря. 34 Коллектор Рис.11. Коллектор:1— нажимной конус; 2 — коллекторный болт; 3 — уплотнительная шайба; 4 — коллекторные пластины; 5, 8 — манжеты; б — цилиндрическая изоляция; 7 — втулка коллектора Коллектор (рис. 11) имеет конструкцию арочного типа (в зависимости от способа крепления коллекторных пластин). Он состоит из комплекта коллекторных и изоляционных пластин, изоляционных манжет и цилиндра, крепящих болтов с уплотнительными шайбами, втулки коллектора и нажимного конуса. На втулку якоря коллектор напрессован усилием 186-421 кН (19-43 тс) с натягом 0,055-0,125 мм и последующей допрессовкой коллектора и сердечника якоря усилием 1108-1215 кН (113-124 тс). Гайку коллектора устанавливают, не снимая усилие допрессовки. Коллектор набран из 348 медных пластин, которые изолированы друг от друга миканитовыми прокладками. От втулки коллектора и нажимного конуса коллекторные пластины изолированы миканитовыми манжетами и цилиндром. Кольцо, собранное из медных и мика-нитовых пластин, устанавливают на втулку коллектора и зажимают между конусом и втулкой усилием 1079 кН (110 тс), после этого стягивают 16 болтами с резьбой М20. Момент затяжки коллекторных болтов под прессом 88—98 Н • м (9-10 кгс • м). Под головки болтов установлены специальные уплотнительные шайбы из мягкой отожженной меди толщиной 2 мм. Коллекторные болты изготовлены из стали 35ХГСА. 35 Коллекторные пластины выполнены из меди ПКМС (с присадкой серебра). Петушки изготовлены из меди ПКМ и припаяны к коллекторным пластинам меднофосфористым припоем. В петушках профрезерованы шлицы для впайки концов катушек якоря. Для уменьшения массы коллекторных пластин в средней части каждой из них выштамповано отверстие диаметром 30 мм. Межламельные изоляционные прокладки сделаны из коллекторного миканита толщиной 1,4 мм. Втулка коллектора и нажимной конус отлиты из стали 25Л-Ш и термически обработаны. Для обеспечения герметичности коллекторной камеры б на коллекторе имеются два уплотнительных замка виг, которые плотно заполняются уплотнительной замазкой ТГ-18. При разборке якоря коллектор может быть целиком спрессован с вала. Обмотка якоря простая петлевая с уравнителями первого рода, расположенными на стороне коллектора под катушками якоря. Она состоит из 87 якорных катушек и 58 катушек уравнителей, концы которых впаяны в петушки коллектора припоем ПСР2,5. Подсоединение уравнителей к коллектору выполнено с шагом 1 — 117 при двух уравнителях на паз. Шаг якорных катушек по пазам 1-15, по коллектору 1-2 . Уравнительная обмотка укреплена на якоре стеклобандажом. Обмотка якоря в пазах сердечника закреплена клиньями из профильного стеклопластика толщиной 5 мм, а лобовые части обмотки закреплены стеклобандажами. Каждая катушка якоря состоит из четырех элементарных проводников, расположенных в пазу плашмя и выполненных из обмоточного провода ПЭТВСДТ размером 3,55x7,1 мм. При входе в петушки коллектора проводники повернуты на 90° и расплющены по толщине до размера 1,8 мм. Корпусная изоляция якорных катушек выполнена из четырех слоев слюдинитовой ленты ЛСЭК-5-СПл толщиной 0,1 мм, наложенных с перекрытием в половину ширины ленты, одного слоя фторопластовой ленты 36 толщиной 0,02 мм, наложенной с перекрытием в 1/4 ширины ленты, и одного слоя стеклоленты толщиной 0,1 мм, наложенной встык. Уравнители изготовлены из провода ПЭТВСД размером 1,7x5,0 мм. Каждые три уравнителя объединены в катушку, которая изолирована одним слоем стеклоленты толщиной 0,1 мм, наложенной с перекрытием в половину ширины ленты. Для повышения влагостойкости изоляции обмотку якоря 3 раза пропитывают в лаке ФЛ-98, в том числе один раз вакуумнагнетательным способом. Наружная поверхность сердечника до петушков по крыта зеленой электроизоляционной эмалью ЭП-91. Подшипниковые щиты Подшипниковые щиты отлиты из стали 25Л1 и предназначены для крепления якорных подшипников. Подшипниковые щиты имеют гнезда для посадки наружного кольца подшипника, развитые посадочные утолщения по наружному контуру для запрессовки щитов в остов и фланцы с отверстиями для закрепления их болтами к остову. Для снятия щитов во фланцах имеются четыре отверстия с резьбой МЗО для выжимных болтов, с помощью которых щиты выпрессовываются из остова при разборке тягового двигателя. Внутренним поверхностям щитов придана плавная конфигурация, обеспечивающая направление потока вентилирующего воздуха. С наружной стороны на щитах имеются специальные бобышки с резьбой М30х2 для крепления кожухов зубчатой передачи и камеры для сбора отработанной смазки. В щите со стороны коллектора сделаны внутренний бурт с поверхностью, обработанной по диаметру 720,5 мм для подвижной посадки траверсы, и два люка для проверки состояния крепления шинных соединений и замены поврежденных кронштейнов щеткодержателей под электровозом. Щит со стороны, противоположной коллектору, имеет люки для выхода 37 вентилирующего воздуха из двигателя, закрытые стеклопластовым кожухом с расширяющимся сечением кверху в виде раструба, и отъемную внутреннюю крышку подшипника. В остов подшипниковые щиты запрессовываются с натягом 0,07-0,15 мм и прикреплены к нему каждый 12 болтами М20. Изготовлены болты из стали 40Х и термически обработаны. Под головки болтов установлены пружинные шайбы. Оба якорных подшипника тягового двигателя являются подшипниками средней серии типа НО-42330ЛШ с радиальными цилиндрическими роликами. Для работы подшипников используют смазку ЖРО. Подшипниковые камеры заполняют смазкой (не более чем на 2/3 их объема). Добавляют смазку через трубки, ввернутые в отверстия, сообщающиеся с подшипниковыми камерами. Внутренние кольца подшипников посажены на вал двигателя горячей посадкой с натягом 0,035—0,065 мм. Перед посадкой кольца нагревают в масляной ванне. В осевом направлении внутренние кольца подшипников точно зафиксированы на валу втулками 1, 7 (рис. 8) и кольцом 6. Наружные кольца запрессованы в гнезда подшипниковых щитов и закреплены в аксиальном направлении крышкой 5. Крышка подшипника крепится к щиту шестью болтами Ml6. Под головки болтов установлены специальные плоские шайбы, предохраняющие болты от самоотвинчивания. Конструкцией подшипниковых щитов предусмотрены уплотняющие устройстве, защищающие роликовые подшипники от проникновения жидкой смазки из кожухов зубчатой передачи и утечек смазки из подшипниковых камер. С внутренней стороны подшипниковых щитов лабиринтные уплотнения через дренажные отверстия К сообщаются с атмосферой, что способствует выравниванию давления в подшипниковых камерах до уровня атмосферного и тем самым исключается выдавливание смазки разностью давлений, возникающей в работающем двигателе при продувке через него вентилирующего воздуха. Многоходовой извилистый зазор образуется со стороны коллектора подшипниковым щитом 2 и втулкой 1, а со стороны, 38 противоположной коллектору, — крышкой 8, втулкой 7 и подшипниковым щитом 9. С наружной стороны подшипниковых щитов лабиринтные уплотнения образуются кольцами 4, 6 и крышкой 5. При работе двигателя отработанная смазка попадает в камеру В и выбрасывается через отверстие. Б в крышке 5 в камеру Г с крышкой 3. Эту крышку необходимо периодически во время добавления смазки в подшипники снимать и очищать ее и камеру от скопившейся в них отработанной смазки. Смазка, проникшая в подшипниковые узлы из кожуха зубчатой передачи, удаляется обратно в кожух зубчатой передачи через отверстия. А в крышке 5, а та ее часть, которая попала в камеру В, выбрасывается через отверстие Б в камеру Г Рис.12. Подшипниковые узлы тягового двигателя со стороны коллектора (а) и против коллектора (б) 1,7-Втулки, 2-подшипниковый щит, 3-крышка, 4,6кольца, 7-втулка, 8- крышка, подшипниковый щит. 39 Моторно-осевые подшипники состоят из вкладышей 2, 3 и букс 9 с постоянным уровнем смазки, контролируемым по указателю 10. Каждая букса соединена с остовом специальным замком и закреплена четырьмя болтами М36х2 из стали 45. Момент затяжки болтов крепления моторно-осевых подшипников 882- 980 Н- м (90-100 кгс- м). Для облегчения завинчивания болты имеют четырехгранные гайки, упирающиеся в специальные упоры на остове. Растачивание горловин под моторно-осевые подшипники осуществляют совместно с остовом одновременно с растачиванием горловин под подшипниковые щиты. Поэтому буксы моторно-осевых подшипников не взаимозаменяемы. Букса отлита из стали 25Л1. Каждый вкладыш моторно-осевых подшипников состоит из двух половин, в одной из которых, обращенной к буксе, сделано окно для подачи смазки. Вкладыши имеют бурты, фиксирующие их положение в осевом направлении. От проворачивания вкладыши предохраняют шпонки 1. Для предохранения моторно-осевых подшипников от пыли и влаги ось между буксами закрыта крышкой. Вкладыши отлиты из латуни. Внутренняя их поверхность залита баббитом и расточена по диаметру 205,45 мм. После расточки вкладыши подгоняют по шейкам оси колесной пары. Для обеспечения регулировки натяга посадки вкладышей в моторно-осевых подшипниках между буксами и остовом установлены стальные прокладки 4 толщиной 0,35 мм, которые по мере износа наружного диаметра вкладышей снимают. Устройство, применяемое для смазывания моторно-осевых подшипников, поддерживает в них постоянный уровень смазки. В буксе 9 имеются две сообщающиеся камеры 5 и 8. В смазку камеры 8 погружена пряжа. Камера 5, заполненная смазкой, нормально не сообщается с атмосферой. По мере расходования смазки уровень ее в камере 8 понижается. Когда он станет ниже отверстия трубки б, воздух поступает через эту трубку в 40 верхнюю часть камеры 5, перегоняя из нее смазку через отверстие д. в камеру 8. В результате уровень смазки в камере 8 повысится и закроет нижний конец трубки 6. После этого камера 5 опять будет разобщена с атмосферой, и перетекание смазки из нее в камеру 8 прекратится. Таким образом, пока в запасной камере есть смазка, уровень ее в камере не будет понижаться. Для надежной работы этого устройства необходимо обеспечить герметичность камеры 5.Буксу заправляют смазкой по трубке 7 через отверстие д. под давлением с помощью специального шланга с наконечником Рис. 13.. Моторно-осевой подшипник 1-шпонки, 2,3-вкладыши, 4стальные прокладки, 5,8 –камеры, 6-трубка, 7-трубка, 9-букса, 10указатель. Кожух зубчатой передачи Кожух зубчатой передачи рис.14. предназначен для защиты зубчатой передачи от внешней среды и является масляной ванной. Кожух сварен из листовой стали и состоит из двух половин: верхней 1 и нижней 2, которые раскомплектованию не подлежат. По горловинам и разъемам кожуха установлены уплотнительные прокладки. Верхняя и нижняя половины соединены одна с другой по торцам двумя болтами М 30 и по сторонам больших горловин тремя болтами Ml6. На 41 верхней половине кожуха имеется трубка 7, служащая для выравнивания давления внутри кожуха с атмосферным. На нижней половине кожуха установлены масленка для заливки масла в кожух и масломерная трубка, через которую контролируют уровень масла в кожухе. Масломерная трубка закрыта гайкой, в которую вмонтирован указатель уровня масла 5, имеющий риски наибольшего и наименьшего уровней. При измерении уровня масла гайку указателя 5 следует заворачивать до упора. Кожух закреплен к остову тягового двигателя двумя болтами М42х2, а к подшипниковому щиту одним болтом М30х2, под которые для предохранения от самоотвинчивания установлены пружинные шайбы. Болты изготовлены из стали 45. Рис. 14. Кожух зубчатой передачи: 1,2 — верхняя и нижняя половины; 3 — масленка; 4, 8 — бобышки; 5 — указатель уровня масла; б — кронштейн; 7 — трубка (сапун) 4. Отказы и неисправности тягового электродвигателя НБ-418Кб 42 Устранение неисправностей в тяговом двигателе НБ-418К6 после переброса и кругового огня Работы по устранению последствий кругового огня и перебросов по коллектору выполняйте как с выкаткой и разборкой тягового двигателя, так и под электровозом. Выкатку тягового двигателя из-под электровоза производите в случае значительного повреждения рабочей поверхности коллектора, траверсы, бандажей якоря, изоляции межкатушечных соединений, катушек. При устранении неисправностей с выкаткой тягового двигателя из-под электровоза необходимо выполнить следующие работы: разберите тяговый двигатель, произведите проточку и шлифовку коллектора на станке, продорожьте коллектор, снимите фаски на коллекторных пластинах, произведите окончательную шлифовку коллектора на стайке, зачистите конус коллектора шлифовальной шкуркой и покройте эмалью красной ГФ92-ХС до получения глянца; устраните обнаруженные неисправности и следы переброса на траверсе и полюсной системе; соберите тяговый двигатель, проверьте нейтральное положение теток на коллекторе и замерьте сопротивление изоляции. В случае, когда повреждения от переброса незначительны, устранение неисправностей выполняйте под электровозом. Для этого очистите наружные поверхности тягового двигателя от пыли и грязи, снимите крышки коллекторных люков и освободите траверсу от крепления, прокрутите траверсу н устраните на ней следы переброса, выньте щетки из гнезд щеткодержателей и подложите под нажимные пальцы, зачистите торцы коллекторных пластин н петушки от наплывов металла; поддомкратьте колесную пару, снимите щеткодержатель против верхнего коллекторного люка и установите технологические щетки в два любых соседних щеткодержателя; прошлифуйте коллектор брезентом при помощи деревянной колодки, вращая якорь при напряжении не более 100 В. 43 Установите щеткодержатель на место, прочистите межламельные канавки и снимите фаски, продуйте коллекторную камеру сжатым воздухом, проверьте биение коллектора, а также нажатие пружин на щетки; окрасьте траверсу, кронштейны и конус якоря эмалью красной ГФ-92-ХС, окрасьте доступные места коллекторной камеры эмалью серой ГФ-92-ХС, прокрутите траверсу, вставьте щетки в окна щеткодержателей, проверьте зазоры между щеткодержателями и коллектором, закрепите траверсу и проверьте нейтральное положение щеток на коллекторе, замерьте сопротивление изоляции тягового двигателя. Окрашенные места, детали и узлы просушите на воздухе при температуре 15—25° С не менее 18 ч или при температуре 50—60° С не менее 3 ч. Характерные неисправности тягового двигателя НБ-418К6 в эксплуатации и методы их устранения Неисправность: Повышенный износ щеток и сколы щеток. Вероятная причина: Некачественная обработка рабочей поверхности коллектора, недопустимое биение коллектора, большая выработка коллектора, большой зазор между щетками и окном щеткодержателя, большой зазор между щеткодержателем и рабочей поверхностью коллектора, загрязнен коллектор, повышенное или пониженное давление на щетки, выступает межламельная изоляция, сильное искрение под щетками, щетки не соответствуют техническим условиям. Метод устранения: Внимательно осмотрите все щеткодержатели и коллектор. Найдите причину повреждения и устраните ее. При необходимости поставьте новые щетки, притрите их к рабочей поверхности коллектора. Неисправность: Повышенный или равномерный износ коллектора Вероятная причина: 44 Чрезмерное давление на щетки, некачественные щетки, неправильная расстановка щеток в осевом направлении, неравномерное давление на отдельные щетки, повышенное искрение щеток, вибрация щеток. Метод устранения: Смените щетки. Проверьте давление на щетки, расстановку щеток на коллекторе, крепление кронштейнов и щеткодержателей, установку траверсы на нейтраль. Неисправность: Повышенное искрение щеток Вероятная причина: Щетки смещены с нейтрального положения Метод устранения: Проверьте положение щеток по заводским меткам, имеющимся на траверсе и остове, и при необходимости установите щетки в нейтральное положение. Проверьте правильность сборки щеточного аппарата на соответствие чертежам, надежность крепления деталей и узлов, отрегулируйте давление на все щетки в пределах допуска, поставьте новые щетки, тщательно пришлифуйте их к коллектору и проверьте зазоры между щетками и окном щеткодержателя. Вероятная причина: Расстояние между щетками отдельных щеткодержателей по окружности коллектора неравномерно, большой зазор между щеткодержателями с рабочей поверхностью коллектора, щетки находятся в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях, неравномерное давление на щетки, слабое крепление щеткодержателей и траверсы, нарушен контакт в месте присоединения наконечников щеточных шунтов к щеткодержателю, установлены щетки другой марки или некачественные, коллектор загрязнен, некачественная обработка рабочей поверхности коллектора, нет фасок на ламелях, большое биение коллектора, выступает миканит между ламелями. Метод устранения: Прочистите межламельные промежутки, снимите фаски на ламелях, прошлифуйте и отполируйте коллектор, протрите коллектор мягкой салфеткой, слегка смоченной в техническом спирте или бензине. 45 Вероятная причина: Главные и добавочные полюса установлены по окружности неравномерно, не выдержаны установленные воздушные зазоры у добавочных полюсов, неправильная полярность полюсов, витковое замыкание полюсных или компенсационных катушек, витковое замыкание в обмотке якоря, перегрузка двигателя, быстрое изменение нагрузки, напряжение на коллекторе, нарушена пайка отдельных петушков коллектора. Метод устранения: Проверьте правильность монтажа полюсной системы, проверьте обмотки остова и якоря на витковое замыкание, устраните выявленные отклонения и повреждения. Демонтируйте якорь и проведите подпайку коллектора. Неисправность: Пробой изоляции обмоток двигателя. Вероятная причина: Увлажнение изоляции, ослабление крепления межкатушечных соединений и повреждение при этом их изоляции, старение изоляции из-за больших и длительных перегревов двигателей при перегрузках, естественный износ изоляции (старение), механические повреждения изоляции – при разборке и сборке двигателя, перенапряжения при внезапных обрывах цепей и атмосферные, повреждение обмотки якоря при укладке его без специальных прокладок. Метод устранения: Прозвоните цепи обмоток мегаомметром, определите поврежденный узел, катушку или якорь с поврежденной изоляцией замените. Неисправность: Распайка соединения в петушках коллектора Вероятная причина: Перегрузка якоря током при работе или заторможенном состоянии, приводящая к выплавлению припоя из петушков коллектора. Метод устранения: Замените якорь с распаянным коллектором на новый, коллектор на замененном якоре запаяйте. 46 Неисправность: Перегрев подшипников якоря. Вероятная причина: Загрязнение подшипника или смазки при сборке, недостаток или избыток смазки в подшипнике, изношены или разрушены детали подшипника, подшипники установлены с перекосом, мал радиальный зазор в подшипнике, трения в уплотнениях подшипников. Метод устранения: Проведите ревизию подшипников Неисправность: Выброс смазки в подшипниковых камерах внутри двигателя Вероятная причина: Большие зазоры в лабиринтных уплотнениях или перепрессовка смазки, засорение и загрязнение дренажных отверстий в подшипниковых щитах. Метод устранения: Проведите ревизию подшипниковых узлов, проверьте лабиринты деталей на соответствие чертежам, устраните выявленные отклонения. Неисправность: Перегрев моторно-осевых подшипников Вероятная причина: Недостаточная подача масла, загрязнены масло или шерстяная подбивка, в масло попала вода, применено масло, не соответствующее требованиям, мал зазор между вкладышами и осью. Метод устранения: Произведите ревизию подшипников. 5. Расчет компенсационной обмотки 47 Данные для часового режима работы ТЭД НБ-418Кб Pч=790 кВт; Iч=880 А; n÷ 890îá / ìèí ; ÷ 0,94 ; Ud на зажимах двигателя 950 В; Uc=25000 В. Компенсационную обмотку стремятся выполнить по схеме с одной параллельной ветвью a ko 1 , включая катушки всех полюсов в одну последовательную цепь. Исходя из того, что компенсационная обмотка уничтожает искажающее действие намагничивающей силы якоря на полюсной дуге и заданная степень компенсации ko 1,07 1,17 , находим число витков компенсационной обмотки на полюс: 38,7 A ko 572 0,715 1 2 2 ko ko (1,07 1,17) 9,62 10,52 I a÷ 880 P÷ 790 10 3 880 А; Номинальный ток I a÷ U÷ ÷ 950 0,94 Мощность на валу для часового режима Pч= 790 кВт; Напряжение на зажимах Ud=1000 В; ÷ 0,94 - КПД для часового режима; Выбор величины Принимаем 0,715 . ko 10 . Обмотку выполняем катушечной (секционной), располагая в каждом пазу по одной активной стороне секции. Тогда число эффективный проводников в пазу cko . По условиям N zko охлаждения будет равно числу витков в секции и равномерности распределения намагничивающей силы компенсационной обмотки объем тока в пазу для больших и средних машин должен быть I zko 1800 2000 А. Следовательно, N zko ko I zko ko 1800 20001 2,1 2,27 I a÷ 880 48 Принимаем N zko ko 2 . Так как число проводников на полюс равно 2 ko , то число компенсационных пазов на полюс: Z ko 2ko 2 10 10 . N zko 2 Применено такое исполнение компенсационной обмотки, когда оси компенсационных пазов параллельны оси соответствующего добавочного полюса, поэтому Z ko должно быть числом четным. Чтобы колебания магнитного потока не вызывали вибраций, необходимо: Z ko 0,9 1,1 Z , что выполнено: 2p 10 0,9 1,1 123 0,715 13,2 16,1 . 6 Намагничивающая сила компенсационной обмотки на все полюса: Fko I a÷ 880 ko 20 17600 А ako 1 Степень компенсации: ko Fko 20 17600 ko 2,22 Faq ' a 0,715 10,25 0,715 11100 Плотность тока в компенсационной обмотке допускается на 12-20% выше, чем в обмотке якоря. По ГОСТ 434-71 выбираем проводник размерами 4,7х30 мм сечением q ko 140,14 ìì jko 2 . Имеем I a÷ 880 6,28 А/ ìì ako qko 1 140,14 2 . 49 Ширина, мм Медь4,7х2………………………………………………………………9,40 Изоляция (витковая) проводники 3 лента полимиадная толщиной 0,05мм,один слой вполуперекрышу 0,05х2х2х……………........ .............0,40 Изоляция пакета (корпусная) 2 – лента полимиадная толщиной 0,05 мм, четыре слоя вполуперекрышу 0,05х2х2х4…………...………………............0,80 Изоляция покровная 1 – стеклолента толщиной 0,1 мм, один слой встык 0,1х1х2……………………………….………………………………….0,20 Зазор на укладку…………………………………………………….......0,60 Ширина паза в свету bïko ………………………………..…………….11,40 Ширина паза в штампе b'ïko bïko 0,2 11,4 0,2 …….............................11,6 Вследствие большой жесткости секции зазор по ширине принят относительно большим ( 0,6 мм). Высота, мм Медь……………………………………………………………………30,00 Изоляция проводника (витковая) 3 – лента полимиадная толщиной 0,05 мм, один слой вполуперекрышу 0,05х2х2х1…………………………...0,20 Изоляция пакета (корпусная) 2 – лента полимиадная толщиной 0,05 мм, четыре слоя вполуперекрышу 0,05х2х2х4…………………………………...0,80 Изоляция покровная 1 – стеклолента толщиной 0,1 мм, один слой встык 0,1х2х1……………………….………………………………………….0,20 Прокладки 4 толщиной 0,3 мм, по 2 шт. 0,3х2………………………..0,60 Клин 5………………………………….………………………………….5,0 Зазор на укладку………………………………………………...............0,20 Высота паза в свету h zko ………………………………………………...37,0 Высота паза в штампе h' zko hzko 0,1 37,0 0,1………………....37,1 50 Геометрические размеры лобовых частей компенсационной обмотки с достаточной точностью определятся по следующим формулам. Суммарная длина переднего и заднего лобовых вылетов: Z 8 8 Z L ëîá .êî 2a bïko ko ko 1 225 11,4 5 1 171ìì , 2 2 2 2 где a=25 мм – длина прямолинейного участка внутренней катушки при выходе из паза, выбирается в зависимости от заданного напряжения относительно земли; bïko 11,4 - ширина компенсационного паза, примерно равная ширине катушки; 5 мм – зазор между торцовыми частями соседних катушек. Среднюю длину витка определяем для средней катушки. Длина лобовой части полувитка средней катушки. z z sko ko 1 2a bnko ko ko 1 2 2 2 0,715 8 8 413 1 2 25 11,4 5 1 375 ìì 2 2 2 Здесь ko 1 Da 2ãï h' zko 2 2p 1 0,5 развернутая длина торцового участка лобовой части средней катушки, взятая по диаметру, проходящему через середины высот компенсационных пазов. Примечание. Если ширина катушки добавочного полюса больше размера a, то нужно подставить ее. Средняя длина витка компенсационной обмотки. ñð.êî 2sko m 375 390 2 1530 ìì 1,53ì Сопротивление компенсационной обмотки при 20 0 C rëù 2 p ko ñð.êî 57à q ko 2 6 10 1,53 0,0012Îì 57 1 140,14 Масса меди компенсационной обмотки míêî 8,9 ñð.êî 2 p ko q ko 8,9 1530 6 10 140,14 10 6 114,5êã 51 6. Материалы для изготовления компенсационной обмотки Для изготовления компенсационной обмотки используются такие материалы, как шинная медь, толщина и высота выбирается исходя из расчетов, например сечением 9,4 мм 2 , высотой 30 мм. Так же используется изоляция, класс экономических используется изоляции и лента тепловых подбирается расчетах. полимиадная основываясь В качестве толщиной 0,05 на технико- изоляции мм, четыре пакета слоя вполуперекрышку 0,05х2х2х4. Еще используется покровная изоляция – стеклолента толщиной 0,1 мм, один слой встык 0,1х1х2. Еще используют изоляцию витковую – полимиадная лента толщиной 0,05 мм, один слой вполуперекрышку 0,05х2х2х2. В качестве уплотнителя используют клинья из текстоизолита. В качестве пропиточного состава для обмоток используют компаунд. В качестве компаундов используют специальные битумы, например, Ухтинский битум (по ГОСТ 3508-55) и битум марки БН-У. Для покрытия и пропитки бумаги и лент используют бакелитовый лак (ГОСТ 901-56) представляющий собой раствор бакелитовой смолы в спирте или в спиртно-бензольной, спирто-толуольной смеси. 52 7. Составление технологического ремонта для компенсационной обмотки Для планирования ремонта электрических машин, находящаяся в эксплуатации (в том числе резервных) на предприятии, составляют следующие документы: годовой план текущих и капитальных ремонтов технологического оборудования; годовой график ППР электрических машин предыдущего года; месячные графики ППР технологического оборудования} ремонтные ведомости; сметы на капитальный ремонт. Годовые графики ППР электрических машин составляются электрослужбами цехов, подписываются начальником цеха, помощником начальника цеха по электрооборудованию и представляются в отдел (управление) главного энергетика предприятия для рассмотрения и утверждения в срок до 15 ноября предшествующего планируемому году. В ОГЭ и цехах должна быть инструкция, разработанная в соответствии с требованием отраслевого Положения о ППР о порядке составления годовых графиков ППР электрооборудования. Месячные графики пользованием графиков годовых ППР и графиков технологического планы работ составляются с но ППР электрооборудовании месячных оборудования и результатов осмотров электрооборудования электрослужбой цеха. Ремонт электрических машин следует проесть одновременно с ремонтом технологического оборудования. Ремонтная ведомость, составленная электрослужбой цеха, рассматривается ОГЭ и включается в график или план электроремонтного цеха или другого подразделения. Работы, которые выполняются в порядке технического обслуживания, в ремонтную ведомость не включаются. Ремонтная ведомость для крупных электрических машин составляется за 6 мес до остановки на ремонт н передается через ОГЭ в вышестоящие организация для привлечения к выполнению работ специализированных 53 организаций. В этом случае к ремонтной ведомости прилагается техническая документация, смета, перечень материалов и запасных частей. Разрабатывается оперативный график продолжительности работ с указанием исполнителей. В апреле месяце предшествующего планируемому году ОГЭ направляет во всесоюзные промышленные объединения по подчиненности протоколы согласования с подрядными организациями для привлечения их к выполнению ремонтов. Систематический контроль выполнения плана ремонта электрических мащин проводит ОГЭ. Для ремонта электрических машин подготовляют техническую документацию — карту ремонта, ведомость дефектов чертежи сменных деталей, спецификацию сменных деталей и материалов, а также покупную аппаратуру и приборы. Прд замене обмоток статора, ротора, и коря, катушки обмоток возбуждения машин постоянного тока п синхронных изготовляют заранее или заказывают (по централизован нем у обеспечению) по фондам на запчасти. Заявляются запчасти на изготовление или приобретение по фондовым нарядам. Вместе с исполнителями при разработке графиков ремонта определяется потребность ремонтной оснастки, приспособлений, инструмента и материалов. При ремонте резервных электрических машин большой мощности (свыше 1000 кВт) заказчиком составляется график выполнения работ, согласованный с исполнителем н утвержденный главным инженером предприятия. Готовятся материально-техническое обеспечение, ведомость дефектов, смета на производство работ. Работы выполняются строго в сроки, указанные в графике. В электроремонтных цехах большинства предприятий принят примерно следующий порядок проведения ремонта электрооборудования. Подлежащее ремонту электрооборудование поступает со склада в разборочное отделение. 54 В разборочном отделении очищают электрооборудование, сливают масло из маслонаполненного оборудования; выполняют необходимые предремонтные испытания, разбирают оборудование и его отдельные узлы, производят дефектацию ("определяют объем необходимого ремонта, состояние и степень износа узлов и деталей и оформляют документы на ремонт), оформляют маршрутную карту ремонта и передают неисправные узлы и детали электрооборудования в соответствующие ремонтные отделения, а исправные — в отделение комплектации. Разборочное отделение должно располагать подъемно-транспортными средствами требуемой грузоподъемности, моечными машинами, гидравлическими и винтовыми съемниками, приспособлениями для вывода ротора из статора электродвигателя, станком для извлечения обмоток из пазов статора электродвигателя, автогенным и электросварочным аппаратами, соответствующими наборами электрифицированных и ручных инструментов для разборки электрооборудования, специальным оборудованием и приспособлениями для разборки электрических машин и аппаратов нестандартного или особого исполнения. В ремонтно-механическом отделении ремонтируют и изготовляют новые детали электрооборудования (валы, коллекторы, контактные кольца, щеточные механизмы, подшипники скольжения, обмотки короткозамкнутых роторов), производят перешихтовку статоров и роторов электрических машин и магнитопроводов силовых трансформаторов, а также слесарную и механическую обработку различных деталей ремонтируемого электрооборудования. Ремонтно-механическое отделение должно быть оснащено подъемно-транспортными средствами, металлообрабатывающими станками (строгальными, сверлильными, токарными, фрезерными, шлифовальными, долбежными), прессами, гильотинными ножницами для резки металла, электросварочными и газосварочными аппаратами, электрифицированными инструментами, инвентарными и специальными 55 приспособлениями, наборами бригадного инструмента для разборки электрооборудования. В обмоточном и сушильно-пропиточном отделениях ремонтируют поврежденные и изготовляют новые обмотки электрических машин, силовых трансформаторов, катушек электромагнитов, а также пропитывают и сушат их, восстанавливают изоляцию обмоточных проводов для повторного использования. Обмоточное отделение должно быть оснащено станками для очистки и изолировки проводов, намоточными станками для изготовления обмоток, гильотинными ножницами для резки изоляции, приспособлениями для изготовления и формовки изоляционных деталей, сварочным и паяльным инструментом для соединения проводов обмоток, станками для бандажирования роторов и якорей электрических машин, станком для изготовления деревянных клиньев и др. Кроме того, обмоточный цех должен быть оснащен небольшой испытательной установкой для пооперационного и межоперационного контроля изоляции изготовляемых секций, катушек и обмоток, а также аппаратами контроля правильности сборки и соединения различных схем обмоток. В необходимых случаях при обмоточном отделении оборудуют специальное помещение, где устанавливают печь для отжига проводов, ванну для их травления и нейтрализации после травления и станок для волочения и калибровки проводов. Помещение, в котором размещается это оборудование, должно быть снабжено соответствующими противопожарными и другими специальными защитными устройствами. Сушильно-пропиточное отделение оборудуют ваннами для пропитки обмоток, шкафами для сушки и запекания обмоток, емкостями для безопасного хранения лаков и растворителей в количествах, обеспечивающих потребность в них не более чем на одни сутки. Для транспортировки крупногабаритных обмоток большой массы применяют специальные устройства и подъемно-транспортные средства. 56 В комплектовочное отделение (комплектовочный участок) направляют отремонтированные ремонтируемого Проверенные детали. Там же электрооборудования и полностью комплектуют сборочные недостающими скомплектованные узлы деталями. сборочные узлы электрооборудования передают в отделение или на Участок сборки. Комплектовочное отделение должно быть оснащено верстаками, стеллажами, необходимыми инструментами и приспособлениями. В сборочном отделении производят узловую и общую сборку отремонтированного электрооборудования. Отделение сборки оснащают аналогично разборочному отделению с дополнительным оборудованием, приспособлениями и инструментами для статической и динамической балансировки роторов электродвигателей и якорей электрических машин. При ремонтах электрооборудования часто возникает необходимость в электросварочных, газосварочных, штамповочных, кузнечных и окрасочных работах, выполняемых на отдельных участках ремонтного цеха или его отделений, которые должны быть оснащены необходимым оборудованием и инвентарем. На испытательной станции испытывают новые конструкции, узлы и детали, предназначенные для замены вышедших из строя, а также производят заключительные (выходные) электрические и механические послеремонтные испытания электрооборудования. Испытательная станция должна быть оснащена высоковольтными испытательными электроустановками и стендами, различными приборами, мерительным инструментом и соответствующими защитными средствами. Электроремонтный цех должен располагать помещениями с производственными площадями, рассчитанными на количество, массу и габариты ремонтируемого электрооборудования, складами для хранения ремонтного фонда и отремонтированного электрооборудования, инструментальными и материальными кладовыми, подсобными конторскими и бытовыми помещениями, а также помещениями, количество, размеры и 57 назначение которых определяются в каждом конкретном случае сложившимися технологией и условиями выполнения ремонтных работ. При определении структуры производственных подразделений и необходимого оснащения электроремонтных цехов оборудованием большое значение имеют принятые технологические схемы ремонтов и система управления электрохозяйством предприятия. 8. Условия работы компенсационной обмотки на ж/д транспорте Компенсационная обмотка, как узел тяговых электрических машин локомотивов работает в широком диапазоне нагрузок, в том числе при больших перегрузках в пусковых режимах, в условиях интенсивных вибраций и ударных воздействий. Большие изменения температуры окружающей среды, влажности (вплоть до выпадения росы), попадание в зону контакта снега, пыли, нефтепродуктов и смазки еще более усложняю его условия эксплуатации. При опорно-осевой подвеске тяговый двигатель вследствие неровностей пути вибрирует в вертикальной плоскости, поворачиваясь при этом вокруг горизонтальной оси, называемой центром колебаний. Чем далее в ту или иную сторону от центра колебаний находится какая-либо точка тягового электродвигателя, тем с большей амплитудой она вибрирует в вертикальной плоскости. Величина вертикальных ускорений у такого двигателя, измеренная на оси колесной пары, составляет 6-7 g при движениях по прямым и кривым участкам пути и 10-12 g при движении по стрелочным переводам. Это значит, что в первом случае на части электродвигателя, расположенные в районе оси колесной пары, действуют силы, превышающие их все в 6-7 раз, а во-втором – в 10-12 раз. Наиболее интенсивно вибрируют щетки и щеткодержатели, расположенные ближе к оси колесной пары. 58 Горизонтальные ускорения у тяговых электродвигателей с опорноосевой подвеской зависят от величины разбега двигателя на оси колесной пары. У электродвигателей с моторно-осевыми подшипниками скольжения ускорения в горизонтальной плоскости достигают величин 5-6 g, а при подшипниках качения из-за уменьшения осевого разбега максимальные величины горизонтальных ускорений в два раза меньше. Частота колебаний в вертикальной плоскости достигает 20-80 Гц, а в горизонтальной – 30-100 Гц и более. На тяговые электродвигатели действуют также высокочастотные вибрации (300-600 Гц), вызванный соударениями шестерен тягового редуктора. При нормальном износе величина этих ускорений невелика по сравнению с низкочастотными ускорениями электродвигателей и не превышает 0,5 g. Вибрации резко возрастают при повышенном износе шестерен тягового редуктора, достигая величин 40-50 g. В зимний период эксплуатации локомотивов вибрации усиливаются изза промерзания грунта, появления на головках рельсов волнообразного износа, увеличения зазоров в стыках рельсов и пр. Вибрация иногда приводит к нарушению крепления компенсационной обмотки, что ухудшает ее работу. Запыленность воздуха, поступающего в системы охлаждения тяговых электрических машин локомотивов, составляет обычно 10-24 мг/м 3 . Для тяговых электрических машин локомотивов характерны режимы с большими пусковыми нагрузками, чередующиеся с длительной работой в номинальном режиме, режиме вращения с высокой скоростью без тока, режиме электрического торможения. Эти условия в значительной степени усложняют работу. В общей степени условия работы узла ухудшаются при различного рода нестационарных процессах – буксования колесных пар, отрыве токоприемника, переходе на ослабленное поле и обратно и пр. 59 9. Организация ремонта компенсационной обмотки на заводе Заводской ремонт I и II объема Катушки компенсационной обмотки снимают с сердечников главных полюсов, предварительно выбив клинья, разызолировав и разъединив соединения между катушками. Изоляцию компенсационных обмоток снимают. Выводы обмоток отпаивают. Очищенную от изоляции шинную медь отжигают равномерно по всей длине без образования окалины на поверхности шин и отформовывают. Отформованные шины не должны иметь трещин, волнистости и заусенцев. Новую изоляцию накладывают в соответствии с чертежом, без морщин, с тугой натяжкой и опрессовкой. Размеры и формы отремонтированных катушек компенсационной обмотки должны соответствовать чертежу. 10. Технология пропитки изоляции Пропитка обмоток электродвигателя осуществляется для заполнения пустот и пор изоляции. Пропитка обмоток защищает электрическую схему электродвигателя от влаги, создает прочную теплопроводящую изоляцию, что существенно влияет на срок службы изоляции. Пропитка обмоток электродвигателей производиться при любом ремонте обмоток (частичный ремонт или полная замена обмотки электродвигателя), так же проводится профилактическая пропитка для восстановления изоляционных свойств электрической машины. Сроки проведения профилактических пропиток указаны в условиях эксплуатации электродвигателя или фактического состояния изоляции. Для удаления пришедшего в негодность слоя изоляционного лака его размягчают погружением (на 15 - 20 мин) поверхностей обмотки в растворитель. 60 После размягчения лака его удаляют деревянными скребками и жесткими волосяными щетками. Поверхность обмотки и активной стали протирают после этого тряпками. Подлежащая пропитке обмотка электродвигателя должна быть предварительно высушена для удаления влаги из пор изоляции, в специальной сушильной печи при температуре 100 - 115° С). СПОСОБЫ ПРОПИТКИ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ: Лучший способ пропитки это погружение статора электродвигателя целиком в бак с жидким лаком. Ротора электродвигателей с фазным ротором погружают в бак вертикально. Статор выдерживают в лаке до прекращения выделения пузырьков воздуха. Пропитку обмоток лаком можно производить обливанием обмотки расположив статор вертикально. Фазные ротора пропитывают прокатыванием их в ванне с лаком. Погружаемый статор или ротор электродвигателя следует охладить до 55 - 70° С, иначе будет происходить бурное испарение разбавителя и повысится вязкость лака. После окончания пропитки статор электродвигателя ставят под углом, чтобы дать стечь лаку, и несколько раз проворачивают. Когда лак стечет его вытирают, протирают все поверхности, где недопустима лаковая пленка, тряпкой, смоченной в бензине и статор отправляют в сушку. СУШКА ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ: Температура в печи при сушке пропитанных изделий может быть выбрана выше, чем для не пропитанных, согласно техническим условиям. Температура сушки обмоток согласно классов изоляции. класс изоляции А, Е 105 - 125° С. класс изоляции В 120 - 140°С. класс изоляции С F, Н 180 - 200° С 61 класс изоляции Н сушка обмотки после пропитки производится двумя ступенями: вначале в течение двух трех часов при температуре 120° С, а затем при температуре 180° С. Просушенная в печи после пропитки обмотка должна иметь лаковую пленку, совершенно не липнущую к пальцам и имеет высокую величину сопротивления и примерным постоянством этой величины. Пропитка обмоток с последующей сушкой бывает двух-, трех- и более) кратной. Повторные операции пропитка-сушка увеличивают влагостойкость изоляции. Для многовитковых катушек и многослойной изоляции применяется пропитка под давлением (30 мин., при 3-4 ат, температура лака 60 - 70° С) после сушки вначале в печи (100 - 110°С, 23 ч), а затем под вакуумом (1 - 2 ч при 60 - 70° С, остаточное давление 20 - 40 мм рт. ст), и окончательная сушка в течение 1 часа на воздухе и затем в печи при 115° С. Если по техническим условиям требуется защита лаковой пленки и для придания изоляции повышенной влагостойкости, пропитанные и высушенные обмотки покрывают покровными лаками и эмалями. Покрытие обмоток производится дважды, а затем повторяют процесс сушки. Режимы сушки обмоток и пропитки, температура и длительность процесса, определяются по техническим условиям указанным в ремонтной документации электрической машины. 11. Контроль испытания отдельных элементов перед общей сборкой Методы испытания, указанные в настоящем стандарте, устанавливаются с целью проверки применения принципов безопасности, принятых в соответствии с ГОСТ Р 51333 при конструировании 62 электрооборудования и машин и действующих в стандартах и технических условиях (ТУ) на машины конкретных видов и типов. Испытаниям подвергают машины или отдельные их части (если испытания отдельных частей допускаются ТУ), законченные сборкой и соответствующие техническим заданиям (ТЗ) или стандартам и ТУ на машины в части конструкции, размеров, внешнего вида, а также параметров, определяемых при нормальных климатических условиях испытаний. Испытаниям подвергают опытные образцы машин, машины установочной серии, а также серийного производства. По согласованию с заказчиком допускается проводить проверку соответствия машин отдельным требованиям экспериментально-расчетными и расчетными методами, что должно быть оговорено в стандартах и ТУ на машины и программе испытаний (ПИ). При разработке и производстве типов машин, объединенных стандартами или ТУ на машины и общностью конструкции и (или) технологии изготовления, испытаниям могут подвергаться отдельные машины, характеризующие весь тип в отношении стойкости при электрических, механических, климатических, биологических и других воздействиях. При единичном производстве испытаниям подвергают лишь машины, конструкция и технология изготовления которых имеют отличия от испытанных ранее аналогичных машин. Число машин, подвергаемых испытаниям, устанавливают в стандартах и ТУ на машины и ПИ. Перечень испытаний, рекомендуемое распределение испытаний при разработке, освоении и серийном производстве машин с учетом положений настоящего стандарта приведены ниже. Испытания выбирают в соответствии с предъявляемыми требованиями и конструктивными особенностями машин. 63 Нумерацию видов и методов испытаний и обозначение в стандартах, и ТУ на машины проводят в соответствии с их нумерацией в настоящем стандарте. Последовательность проведения испытаний должна быть указана в стандартах, ТУ и ПИ для машины. Указанные ниже испытания рекомендуется проводить на одних и тех же машинах в следующей последовательности. Испытание упаковки на прочность Упаковку проверяют на прочность методами в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД) на машину, если электрооборудование встроено в машину, и по ГОСТ 23216, ГОСТ 23088, если электротехнические изделия и изделия электронной техники поставляют отдельно. Проверка соответствия габаритным, установочным и присоединительным размерам Габаритные, установочные и присоединительные размеры машин контролируют любыми средствами измерений. Погрешности измерения не должны превышать установленных в ГОСТ 8.051. Проверка внешнего вида Внешний вид машины проверяют визуальным осмотром и сличением с образцами (при их наличии). Проверка массы Массу машин определяют взвешиванием всей машины или ее части на весах либо с помощью подъемного крана и динамометра, установленного на крюке, либо расчетным путем. При этом точность взвешивания и метод определения массы устанавливается в стандартах и ТУ на конкретные машины. 64 Контроль качества маркировки Маркировку электрооборудования, установленного на машине, контролируют в соответствии со стандартами и ТУ на машину, а комплектующих электротехнических изделий - по ГОСТ 18620. Механические испытания Проводятся в соответствии с ГОСТ 20.57.406. При испытаниях учитываются условия конкретных стандартов и ТУ на конкретные виды и типы машин. Если конструкция и методы монтажа низковольтного комплектного устройства (НКУ), шкафа, панели, блока электрооборудования были испытаны ранее и обеспечивают в соответствии с НТД требуемую стойкость к механическим воздействиям, допускается их повторно не испытывать. Испытания (повышенной на и воздействие пониженной); изменения повышенной температуры влажности среды воздуха (кратковременное); специальных сред (климатических, биологических и т.п.). Проводят в процессе функциональных испытаний электрооборудования машины по согласованию с заказчиком согласно анкете по ГОСТ Р МЭК 60204-1.Методы испытаний на указанные воздействия принимают в соответствии с ГОСТ 20.57.406, с учетом стандартов и ТУ на конкретные машины. Испытания, призванные непосредственно проконтролировать соответствие конструкции принятым принципам безопасности, реализуют в ходе следующих проверок: проверка опасности, возникающей из-за неправильного выбора изоляции для существующих условий эксплуатации; 65 проверка электрооборудования на опасность от соприкосновения человека с токоведущими частями, находящимися в рабочем состоянии под напряжением (прямой контакт); проверка электрооборудования на опасность от соприкосновения человека с токоведущими частями, которые в неисправном состоянии могут находиться под опасным напряжением (не прямой (косвенный) контакт); проверка существующей опасности приближения человека к токоведущим частям, особенно в зоне высокого напряжения; проверка опасности, существующей при воздействии наведенного или остаточного электростатического заряда; проверка соответствия систем управления требованиям по электромагнитной совместимости и обеспечению мер безопасности при использовании программируемых систем управления; проверка работоспособности станка в различных режимах управления и работы; проверка соблюдения эргономических и санитарных норм как при размещении электрооборудования, так и в конструкциях органов управления и сигнализации; проверка электрооборудования в отношении: - правильности пуска (разгона) и останова (замедления) движения машины или его отдельных узлов, - отсутствия самозапуска, - работоспособности устройств и компонентов, которые в случае возникновения опасности находятся в режимах, однозначно используемых для ликвидации возникшей опасности, - работоспособности устройств и компонентов, подтверждающих либо дублирующих действие ограничительных устройств, 66 - функционирования систем автоматического контроля, обеспечивающих эффективность мер безопасности; - проверка на надежность компонентов и конструктивов на пригодность для работы в заданных условиях эксплуатации; - проверка машины на соответствие требованиям на пожарную безопасность. 12. Испытания после сборки При наличии нескольких методов испытаний одного и того же назначения, проводящий конкретными испытание возможностями на вправе месте его выбрать, сообразуясь проведения, с наиболее подходящий метод, если иное не оговорено в стандартах или ТУ на конкретные виды и типы машин. При прочих равных условиях предпочтение должно отдаваться методу, обеспечивающему получение результатов с наибольшей точностью. При проведении испытаний должны быть соблюдены требования безопасности согласно ГОСТ 12.3.019, «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭ) и «Правил техники безопасности при эксплуатации установок у потребителей» (ПТБЭ), утвержденных Госэнергонадзором РФ. В помещениях, где проводят испытания электрооборудования, должны быть соблюдены требования электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018. При применении средств измерений, у которых измерительная цепь гальванически связана с корпусом, необходимо принять меры, исключающие возможность соединения измерительной цепи с заземленными частями оборудования, питающей сетью и касания корпуса в процессе испытаний. 67 При испытаниях машины устанавливают в то же положение, что и при эксплуатации. Источник электрической энергии, применяемый при электрических испытаниях, выбирают в соответствии с требованиями, установленными в ГОСТ Р МЭК 60204-1 и стандартах на машины разных видов и типов (далее нормированными требованиями). Значения параметров, характеризующих режимы работ и параметры эквивалента нагрузки, при которых выполняют измерения, не должны отличаться от значений параметров, установленных в стандартах и ТУ на электрооборудование машин конкретных видов и типов (далее - нормированных значений) более чем на ± 5 %. Испытания допускается проводить при значениях напряжения промышленных сетей в пределах допустимых отклонений по ГОСТ 13109, если иное не установлено в стандарте или ТУ на конкретные машины. Допустимая погрешность измерений определяемых показателей не должна превышать значений, указанных в таблице 1, для чего применяемые шунты, добавочные сопротивления, измерительные трансформаторы тока и напряжения должны иметь класс точности по крайней мере на один класс выше класса точности присоединяемых к ним показывающих приборов. Для измерений постоянного напряжения и тока при помощи цифровых приборов необходимо применять вольтметры и амперметры, у которых коэффициент подавления помех нормального вида не менее 60 дБ. Для измерений переменного напряжения и тока цифровыми и аналоговыми приборами следует применять вольтметры и амперметры, измеряющие действующее значение переменного напряжения и тока искаженной или произвольной формы. При проведении испытаний допускается вводить дополнительное оборудование и средства измерений, исключать или заменять оборудование и средства измерений, в зависимости от проверяемого параметра, при условии, что погрешность измерений не превышает допустимых значений. 68 Испытательное оборудование должно быть аттестовано по ГОСТ Р 8.568. Средства измерения должны иметь действующие свидетельства о метрологической аттестации по ГОСТ 8.326 или периодической поверке по ГОСТ 8.002. Показания средств измерения и результаты обработки вносят в протокол испытаний. В протоколах испытаний должны указываться примененные средства измерения и класс их точности. Форма представления результатов измерений по ГОСТ 7599. Оценку соответствия результатов измерений проводят из условий, что результат измерения с учетом погрешности должен находиться в диапазоне нормированных значений. Результаты испытаний приводят в свидетельстве о приемке каждой машины в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60204-1, форма 1. Испытания и измерения проводят как в нормальных климатических условиях (по ГОСТ 15150), указанных в ГОСТ Р МЭК 60204-1, так и в условиях климатических испытаний, указанных в стандартах и ТУ на машины. При этом средствам измерения должны быть обеспечены нормальные климатические условия применения. В случаях, когда перед началом испытаний электрооборудование находится в климатических условиях, отличающихся от нормальных, испытания начинают с его выдержки в нормальных условиях в течение времени, установленного в стандартах и ТУ (далее - нормированного интервала времени). 69 Заключение В условиях широкой электрификации и высокой грузонапряженности отечественных железных дорог исключительно важное значение имеет обеспечение надежной поездной работы электровозов и электропоездов и повышение их технико-экономических показателей. Непрерывное увеличение мощности, улучшение регулировочных свойств и снижение массы тяговых двигателей на единицу мощности привели к высокому использованию в них активных материалов и одновременно обусловили необходимость повышения частоты вращения на 45 – 55 %, а реактивной ЭДС – на 15 – 35 %. Задачи перспективного тягового электромашиностроения будут вытекать из важнейших научно – технических проблем дальнейшего развития электровозостроения, как основы для полной реконструкции железнодорожного транспорта на основе его электрификации. На надежность работы тяговых двигателей большое влияние оказывает система их подвешивания. Применяемая чаще других на отечественных электровозах опорно – осевая подвеска, хотя и проста по конструкции и обслуживанию, имеет существенные недостатки, которые характеризуются высоким уровнем динамического воздействия на все элементы конструкции тяговых двигателей. В этой связи неотложной задачей является разработка и внедрение в производство тяговых двигателей с опорно – рамным подвешиванием, которое позволит снизить уровень вибрации, тряски и ударов, воздействующих на элементы конструкции, что в свою очередь значительно уменьшает механические напряжения, улучшит механические факторы, влияющие на коммутацию двигателей, позволит снизить массу двигателей без уменьшения коэффициентов запаса прочности основных их узлов. Самой главной задачей является разрабатывать бесколлекторные тяговые электродвигатели, так как именно с коллекторами связаны трудности работы машин в коммутационном и потенциальном отношениях, 70 сложность конструкции машины, надежность ее работы и сравнительно высокие затраты в сферах производства и эксплуатации. 71 Список используемой литературы 1. Электрические машины и привод : Учеб.пособие/ З.Г. Гиоев; РГУПС. Ростов-на-Дону , 2008. – 104с.,ил. 2. Проектирование тяговых электрических машин. Под ред. М.Д. Находкина. Учебное пособие для вузов ж.-д. трансп. Изд. 2-е перераб. и доп. М., «Транспорт», 1976. 624 с. Авт.: Находкин М.Д., Василенко Г.В., Бочаров В.И., Козорезов М.А. 3. Проектирование электрических машин: Учеб. пособие для вузов/И.П. Капылов, Ф.А. Горяинов, Б.К. Клоков и др.; Под ред. И.П. Капылова. – М.: Энергия, 1980. – 496 с., ил. 4. Винокуров В.А., Попов Д.А. Электрические машины железнодорожного транспорта. Учебник для вузов. – М.: Транспорт, 1986. – 511 с. 5. Магистральные электровозы. Тяговые электрические машины / В.И. Бочаров, Г.В. Василенко, А.Л. Курочка и др.; Под ред. В.И. Бочарова, В.П. Янова. – М.: Энергоатомиздат, 1992. – 464 с.: ил. 6. Ремонт электроподвижного состава. Е.Д. Левашев. Изд-во «Транспорт», 1967. 7. Неисправности в ЭМ: Генке Р.Г. 72
