Электрические передачи подвижного состава локомотивов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Электрические передачи подвижного состава локомотивов

Носителем энергии в электрических передачах тепловозов является электрический ток. Напомним, что электрическим током в металлических проводниках называют упорядоченное (направленное) движение свободных электронов под воздействием электрического поля. В качестве энергетических машин, обеспечивающих необходимое преобразование энергии, на автономных локомотивах используются электрические машины (генераторы и двигатели), а также различные преобразователи электрической энергии (выпрямительные установки, инверторы, преобразователи частоты и др.).

Виды электрических передач

На автономных локомотивах (тепловозах, газотурбовозах, паротурбовозах и др.) применяют три вида электрических передач: постоянного, переменно-постоянного и переменного тока.

Электрическая передача постоянного тока (. 48,а) состоит из тягового генератора (Г) и тяговых электродвигателей (ТЭД), которые выполнены в виде коллекторных машин постоянного тока. Это, пожалуй, самый простой вид тепловозной электрической передачи. К ее достоинствам следует также отнести: простоту компоновки на тепловозе и регулирования, высокий кпд, отсутствие жесткой кинематической связи между валом дизеля и колесными парами. Нужно отметить, что в силовую цепь тепловоза (дизель -- электрическая передача -- колесные пары) помимо тяговых электрических машин включены элементы механической связи (муфты, редукторы и др.). Например, якорь тягового генератора связан с коленчатым валом дизеля тепловоза посредством эластичной муфты М (см. . 48), а механическая энергия от якорей ТЭД передается на оси колесных пар локомотива посредством тяговых редукторов, каждый из которых состоит из пары цилиндрических зубчатых колес.

К числу основных недостатков электрических передач этого вида можно отнести: большой вес и расход цветных металлов на изготовление (прежде всего, электротехнической меди) и, как следствие, ограничения по передаваемой мощности из-за весогабаритных показателей; заметное снижение надежности работы тяговых генераторов постоянного тока при увеличении секционной мощности тепловоза.

Экспериментальным путем установлено, что надежная работа коллекторно-щеточного узла тягового генератора ограничена величиной Р•n ? 2,5•10⁶, где Р -- номинальная мощность тягового генератора, кВт; n -- номинальная частота вращения вала дизеля, об/мин. Например, для тепловозов с электрической передачей постоянного тока, оборудованных дизелями типа Д49 (сегодня это практически единственный тип отечественного серийного тепловозного дизеля) с номинальной частотой вращения вала 1000 об/мин, предельная мощность, передаваемая через тяговый генератор, составляет 2500 кВт. По этой причине такой вид электрической передачи применяется на тепловозах с секционной мощностью до 2200 кВт (3000 л.с.) -- М62, 2М62У, ТЭ3, ТЭМ2, ТЭМ6, ТЭП60, 2ТЭ10Л (В, М, У, С).

Электрические передачи переменно-постоянного тока (. 48 ,б) получили широкое распространение в нашей стране в 70-е годы XX в., когда особо актуальной проблемой стало повышение веса грузовых поездов и, соответственно, секционной мощности тепловозов.

Развитию такого вида тяговой передачи также способствовало создание надежной отечественной полупроводниковой техники. Следует особо подчеркнуть, что на сегодняшний день электрическая передача переменно-постоянного тока является наиболее распространенным в мире видом тяговой передачи магистральных тепловозов.

В такой передаче используются тяговый генератор СГ, который выполнен в виде синхронного генератора переменного тока, и тяговые электродвигатели ТЭД постоянного тока. Для преобразования вырабатываемого генератором переменного тока (частотой порядка 100 Гц) в постоянный между трехфазным СГ и ТЭД в силовую цепь передачи включена выпрямительная установка ВУ.

Структурные схемы тепловозных электрических передач постоянного тока (а), переменно-постоянного тока (б) и переменного тока (в):

Г -- тяговый генератор постоянного тока; СГ -- тяговый генератор переменного тока; ТЭД -- тяговые электродвигатели постоянного тока; ТАД -- асинхронные тяговые электродвигатели переменного тока; ВУ -- выпрямительная установка; ПЧ -- статический преобразователь частоты

Применение в тяговой передаче электрической машины СГ позволило конструкторам тепловозов решить главную задачу -- снять ограничение по мощности тяговых генераторов и, как следствие, значительно повысить секционную мощность магистральных локомотивов. Особо следует отметить, что масса синхронного генератора почти в два раза меньше массы генератора постоянного тока при одинаковых частоте вращения и передаваемой мощности. Необходимо также учесть и то обстоятельство, что в машинах переменного тока отсутствует коллектор. Как следствие, надежность генераторов переменного тока значительно выше машин постоянного тока. При этом заметно уменьшается расход электротехнической меди на их изготовление, дешевле обслуживание и ремонт.

К недостаткам электрических передач переменно-постоянного тока можно отнести следующие: из-за включения в силовую цепь дополнительного узла -- выпрямительной установки ВУ -- несколько снижается общий кпд передачи, тяговые двигатели ТЭД тепловоза остаются машинами постоянного тока со всеми недостатками (большой вес, ограничение по мощности, низкая надежность коллекторно-щеточного узла и др.). тепловозный генератор электрический ток

В настоящее время такими передачами оборудованы магистральные тепловозы мощностью 2200 --4400 кВт --2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70, 2ТЭ70, ТЭП70БС, ТЭП80, 2ТЭ25К и восьмиосные маневрово-вывозные тепловозы ТЭМ7 мощностью 1470 кВт.

Электрические передачи переменного тока относятся к числу перспективных типов тяговых передач тепловозов. Такой вид передачи (. 48 ,в) состоит из синхронного тягового генератора переменного тока СГ и асинхронных короткозамкнутых тяговых электродвигателей переменного тока ТАД.

Для регулирования частоты вращения ротора ТАД (и скорости движения локомотива) требуется одновременное изменение питающего напряжения и частоты переменного тока. Поэтому в силовую цепь передачи переменного тока включают преобразователь частоты ПЧ, который, в свою очередь, состоит из выпрямительной установки и автономного инвертора тока.

Асинхронные тяговые электродвигатели переменного тока ТАД имеют заметные преимущества перед электрическими машинами постоянного тока ТЭД. К числу достоинств ТДЦ можно отнести следующие: простота устройства, высокая надежность, жесткая естественная характетика, уменьшение веса и расхода меди, снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт, что делает электрическую передачу переменного тока перспективной для тепловозов. По крайней мере, на сегодня очевидна эффективность применения таких передач на отечественных четырехосных маневровых тепловозах с приемлемыми нагрузками от оси на рельсы.

К числу недостатков электрической передачи переменного тока относятся: недостаточная эксплуатационная надежность электронной части передачи (преобразователей частоты), высокая стоимость и проблемы, связанные с организацией технического обслуживания и ремонта сложных электронных устройств в условиях депо.

В нашей стране такой вид передачи применен на опытных тепловозах ВМЭ1, ТЭ120, ТЭМ21 и 2ТЭ25А.

Тяговые электрические машины

Как отмечалось выше, тяговые электрические машины (генераторы и электродвигатели) являются основными энергетическими узлами любого вида электрических передач тепловозов. Электрические генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Это означает, что для нормального функционирования тягового генератора необходимо вращать его вал (якорь) с помощью какого-либо двигателя, например, дизеля тепловоза, т.е. подвести механическую энергию вращения. Электрические двигатели, наоборот, предназначены для преобразования электрической энергии в механическую, т.е. для их работы нужен источник электрической энергии (генератор, аккумуляторная батарея и др.).

Известно, что любая электрическая машина постоянного тока обладает свойством обратимости, т.е. без изменения конструкции она способна работать как в генераторном, так и в двигательном режимах. Однако конструкции реальных тяговых генераторов и тяговых электродвигателей тепловозов заметно отличаются друг от друга из-за серьезных различий в условиях их эксплуатации и по мощности.

История развития электрических машин. Как отмечалось ранее, применение на локомотивах электрических передач и электрического привода колесных пар стало возможным после изобретения электрических машин. В 1866 г. немецкий электротехник Вернер Сименс (кстати, основатель современной могучей электротехнической корпорации «Сименс») разработал идею динамомашины постоянного тока, которая, как мы знаем, обратима, т.е. может работать и в качестве генератора, и в качестве двигателя. Конструкции такой машины в то же время создавались и другими изобретателями.

В 1877 г. бельгийский физик Зеноб Грамм (1826 -- 1901 гг.) изобрел генератор переменного тока, а несколько позже, в 1878 г., великий американский изобретатель Томас Эдисон создал свои конструкции генераторов. В 1889 г. российский электротехник М.О. Доливо-Добровольский разработал первый в мире трехфазный асинхронный двигатель.

Распространение подобных изобретений сделало возможным промышленное производство электрической энергии, а железнодорожный транспорт со временем стал одним из ее основных потребителей.

Первый пример электрической тяги на рельсах показал в 1879 г. В. Сименс. На промышленной выставке в Берлине для посетителей был сделан своеобразный аттракцион -- по рельсовому пути длиной 270 м курсировал маленький локомотив (с мощностью мотора чуть больше 2 кВт), который вез за собой пять вагонеток с лавками для пассажиров -- посетителей выставки. Этот локомотив получал питание напряжением 150 В от специального третьего рельса.

Впервые в мире электрическая тяга была применена в 1895 г. на магистральной железной дороге между городами Балтимор -- Огайо (США) протяженностью 115 км. Электрическая энергия постоянного тока напряжением 650 В подводилась к магистральным электровозам так же, как и на экскурсионной дороге В. Сименса -- с помощью третьего рельса. И лишь в 20-е годы прошлого века во Франции и ряде других стран для электроснабжения электровозов стали применять подвесные контактные сети сначала напряжением 1200 и 1500 В, а затем стандартным напряжением 3000 В.

Следует отметить, что до появления электрической тяги на железных дорогах в 1893 г. во Франции был построен опытный паровоз с электрической передачей, на котором тяговый генератор имел привод от паровой машины. Конструкция паровоза оказалась очень сложной при крайне низком кпд силовой установки и, как следствие, дальнейшее развитие такие конструкции автономных локомотивов не получили.

Первые тепловозы с электрической передачей, как уже отмечалось ранее, были построены в 1924 г. в нашей стране по проектам русских ученых Ю.В. Ломоносова и Я.М. Гаккеля, а на электрическую тягу постоянного тока в 1929 г. первым в СССР г. был переведен участок магистральных железных дорог Москва -- Мытищи протяженностью 17,7 км.

Принцип действия генератора постоянного тока. Принцип действия любой электрической машины основан на использовании явлений электромагнитной индукции и возникновения электромагнитных сил при взаимодействии проводников с током и магнитного поля.

Индуктирование э.д.с. в проводнике при перемещении его в магнитном поле

Физическая природа этих явлений заключается в следующем. Допустим, с помощью двух постоянных магнитов с разноименными полюсами (С -- северный, Ю -- южный), расположенных параллельно по отношению друг к другу, создадим магнитное поле (. 49). Как известно из школьного курса физики, магнитное поле, образованное в зазоре между постоянными магнитами, графически изображают магнитными силовыми линиями, которые выходят из полюса С и входят в южный полюс Ю. Интенсивность магнитного поля, т.е. способность производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией В. Другими словами, величину В можно характеризовать числом силовых линий, проходящих через единицу площади (м² или см²). Общее число силовых линий определяется величиной, называемой магнитным потоком Ф. Обе эти величины связаны равенством Ф = В•S, где S -- площадь сечения магнитного поля.

Если в магнитном поле (потоке) Ф под действием внешней силы F перемещать проводник П со скоростью V, то при пересечении магнитных силовых линий в проводнике П возникнет (индуктируется) электродвижущая сила Е (э.д.с.).

Величина индуктируемой в проводнике П э.д.с. Е определяется законом электромагнитной индукции (законом Фарадея*) и зависит от индукции В, скорости V перемещения проводника и его длины l, т.е. Е = В•V•l. Теперь, если движущийся проводник П включить в замкнутую электрическую цепь с потребителем энергии (например, с электрической лампочкой, обладающей сопротивлением R_л), то по цепи будет протекать электрический ток I, о чем свидетельствует горящая лампочка (см. . 49).

Направление индуктированной э.д.с. Е и тока I принято определять с помощью правила правой руки (см. . 49): если ладонь правой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии поля, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника (действия силы F), то вытянутые четыре пальца укажут направления действия э.д.с. Е и движения тока I в проводнике.

Таким образом, в результате принудительного (под действием внешней силы F) перемещения проводника П в магнитном поле Ф на расстояние L (при соблюдении условия обязательного пересечения магнитных линий) происходит преобразование механической энергии перемещения в электрическую, собственно то, что и делает электрическую машину генератором.

Английский ученый-физик Майкл Фарадей (1791 -- 1867 гг.) является основоположником учения о магнитном поле, открыл явление индукции и многие другие законы электротехники

Правда, с одной оговоркой -- в электрической машине очень сложно осуществить непрерывное поступательное движение проводника в течение длительного времени. При этом на выходе дизеля тепловоза мы получаем механическую энергию вращения коленчатого вала. Другими словами, для получения электрической энергии более эффективным является вращательное движение проводника в магнитном поле, нежели поступательное, приведенное на . 49.

Простейшим электрическим генератором является проводник 1, выполненный в виде рамки из медной проволоки, укрепленный на оси и вращающийся в магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами С и Ю (. 50). Вращение рамки обеспечивается посторонним источником механической энергии, например, двигателем Д, вал которого создает вращающий момент М_е.

При принудительном вращении рамки с частотой n ее стороны (фактически два проводника) будут пересекать магнитные силовые линии магнитного потока Ф и, в соответствии с законом Фарадея, в каждом проводнике индуктируется э.д.с. При принятом на . 50 направлении вращения рамки (против часовой стрелки) э.д.с. Е в проводнике, расположенном под южным полюсом Ю, в соответствии с правилом правой руки, направлена от нас, а э.д.с. Е в проводнике под северным полюсом С -- к нам. Если подключить к вращающейся рамке 1 потребитель энергии (электрическую лампочку R_л), то по замкнутой цепи пойдет электрический ток I, направление которого будет совпадать с действием э.д.с. Е.

Итак, сформулируем два условия, при выполнении которых электрическая машина способна работать в генераторном режиме, т.е. быть электрическим генератором:

- необходимо обеспечить создание магнитного потока Ф (постоянными магнитами или другими устройствами);

- нужно приложить к рамке внешний вращающий момент М_е (механическую энергию), например, от вала дизеля, величина которого должна быть достаточной для ее вращения и пересечения магнитных линий магнитного поля.

При рассмотрении принципа работы простейшего электрического генератора у читателя может возникнуть ряд вопросов. Например, каким образом соединить вращающуюся рамку и неподвижный потребитель электрической энергии (в данном случае электрическую лампочку)? Или как обеспечить то, чтобы генератор вырабатывал постоянный ток? Ведь при повороте рамки на ¹/2 оборота (180°) ее проводники поменяются местами и будут находиться под полюсами обратной полярности, соответственно, дважды за каждый оборот рамки меняются направления э.д.с. Е и тока I. Другими словами, этот простейший генератор будет вырабатывать лишь ток переменного направления.

Схема устройства простейшего генератора постоянного тока:

1 -- рамка (виток); 2 -- коллектор; 3,4 -- щетки; С, Ю -- постоянные магниты; Д -- двигатель

Для решения этих вопросов в конструкцию генераторов постоянного тока включены специальные устройства -- коллектор и щеточный аппарат. Простейшим коллектором могут быть две изолированные друг от друга половинки (полукольца) 2 одного кольца, которые соединены с проводниками рамки и вращаются вместе с ней (см. . 50). На оба полукольца опираются неподвижные контакты 3 и 4 (щетки), к которым уже, в свою очередь, поединяется электрическая цепь потребителя (в данном случае электролампочка).

Следует обратить внимание на то, что с верхней щеткой 3 всегда соединен проводник рамки, в котором направление действия э.д.с. Е и тока I направлены к нам, а с нижней 4 -- проводник, в котором направление действия э.д.с. направлено от нас. Этим достигается постоянство направления приложенного к нагрузке напряжения и постоянный по направлению, хотя и пульсирующий (изменяющийся по величине), ток I. Другими словами, это устройство (два полукольца и щетки) является простейшим выпрямителем и предназначено для преобразования переменного (по направлению) тока в постоянный. Как отмечалось выше, в конструкциях реальных генераторов постоянного тока данные устройства называются коллектором и щеточным аппаратом.

Увеличивая число рамок (витков) якоря генератора и, соответственно, изолированных друг от друга коллекторных пластин (вместо полуколец), можно сделать пульсации (изменение величины) э.д.с. и тока очень малыми. Например, если составить коллектор из 20 коллекторных пластин, колебания величины э.д.с. уже не превысят 1 % от его среднего значения. В этом случае ток поступает к потребителю электрической энергии практически постоянным не только по направлению, но и по величине.

И еще один вопрос, достаточно важный для понимания принципа работы генератора: на преодоление каких сил сопротивления затрачивается механическая энергия, например, тепловозного дизеля, подводимая к якорю генератора и обеспечивающая его вращение в магнитном поле?

При работе тепловоза к якорю тягового генератора постоянного тока от коленчатого вала дизеля поступает мощность 2000 кВт и более. На что же расходуется такая огромная мощность при преобразовании в генераторе механической энергии в электрическую? Из школьного курса физики известно, что если поместить в магнитном поле проводник (или рамку) с током, то неизбежно возникает электромагнитная сила F, стремящаяся вытолкнуть проводник из магнитного поля, величина которой определяется законом Ампера*.

Направление действия силы F определяют по правилу левой руки: если ладонь левой руки держать так, чтобы в нее входили магнитные силовые линии, а четыре вытянутых пальца совпадали с направлением тока, то отогнутый большой палец укажет направление действия электромагнитной силы F.

При указанном на . 50 направлении тока, согласно правилу левой руки, на проводник, расположенный под южным полюсом, будет действовать сила F, направленная влево, а на проводник, расположенный под северным полюсом -- сила F направлена вправо. Эти две силы, показанные на . 50 штриховыми линиями, создают так называемый электромагнитный момент М, действие которого направлено в сторону, противоположную направлению вращения рамки, т.е. по часовой стрелке. Другими словами, величина электромагнитного момента М, создаваемая при взаимодействии магнитного поля и проводников (рамки) с током, является тормозным моментом, т.е. моментом сопротивления вращению якоря генератора, на преодоление которого и расходуется механическая энергия и мощность дизеля тепловоза величиной в тысячи киловатт.

Таким образом, для обеспечения нормальной работы электрической машины в генераторном режиме величина внешнего момента, например, момента на валу дизеля М_е, обеспечивающая вращение якоря в магнитном поле, должна превосходить величину электромагнитного момента М, т.е. для генератора всегда имеет место равенство М_е = М + М_тр, где М_тр -- суммарный момент на преодоление сил сопротивления в подшипниковых узлах, щеточном аппарате генератора и ряда других потерь.

Магнитная система тягового генератора. Постоянные магниты, представленные на . 49 и 50 в качестве источника магнитного поля Ф, применяют лишь в конструкциях генераторов малой мощности. В тяговых генераторах тепловозов для создания магнитного поля применяют специальные катушки, изготовленные из изолированного медного провода или шинной меди, которые размещают на стальных сердечниках полюсов. Применение катушек (обмоток) вместо постоянных магнитов позволяет получать более сильные магнитные поля Ф и, как следствие, строить электрические машины большой мощности.

* французский ученый Андре Мари Ампер (1775 -- 1836 гг.) является основоположником электродинамики

Если по катушке пропустить ток, так называемый ток возбуждения, то создается магнитное поле, направление которого определяют правилом буравчика: если мысленно ввинчивать буравчик в провод по направлению движения тока по катушке, то направление вращения его рукоятки будет совпадать с направлением силовых линий магнитного поля. Магнитодвижущая сила этого поля равна произведению силы тока I на число витков катушки W. Чем больше число витков катушки, тем сильнее магнитное поле Ф.

Схема магнитной системы и направление действия магнитного поля в тяговом генераторе тепловоза. Магнитный поток Ф создается током возбуждения, протекающим по катушкам 1 (обмоткам возбуждения) расположенным на сердечниках 2 полюсов. Направления движения токов в катушках полюсов выбраны так, чтобы два полюса, расположенные на станине 6 друг против друга (так называемая пара полюсов), имели разную полярность С и Ю.

На электрических схемах направления движения тока по обмоткам катушек принято обозначать специальными символами: Ч -- движение от нас; * -- к нам. Таким образом, катушка, обтекаемая током, вместе с сердечником полюса представляют собою искусственный электрический магнит, который можно при необходимости включить в работу или выключить, предварительно обесточив обмотку возбуждения.

Магнитный поток Ф, создаваемый катушками возбуждения 1, проходит через сердечники 2 полюсов, якорь 4 с обмотками 5, воздушные зазоры 3 между неподвижными полюсами и вращающимся якорем, замыкается через остов (станину) 6 генератора, что и составляет магнитную систему тягового генератора постоянного тока.

Сердечник 4 якоря обычно собирают из тонких стальных листов толщиной 0,5 мм, выполненных в виде сегментов, т.е. наружная поверхность якоря имеет зубчатую форму. В пазы якоря, располагающиеся между зубцами, укладывают обмотку 5 якоря генератора, которую выполняют из медных стержней прямоугольного сечения 2,83 Ч 5,5 мм². Все стержни (около 1000 штук) обмотки соединены определенным образом. В целом, обмотка якоря состоит из секций, каждая из которых имеет несколько витков. Концы секций припаивают к соответствующим коллекторным пластинам. Такая обмотка якоря тягового генератора называется петлевой, двухходовой. После укладки обмотки в пазы якоря ее пропитывают в изоляционном лаке, затем сушат для обеспечения монолитной конструкции якорь -- обмотка.

Особенности устройства тепловозных генераторов постоянного тока. По конструкции, характеристикам и режимам работы тяговые генераторы существенно отличаются от электрических машин общего назначения.

Основными частями тяговых генераторов тепловозов являются: остов 6 (неподвижная часть), полюсы 2 с катушками 1, якорь 4 с обмоткой 5 и щеточный аппарат (см. . 51).

Остовы (станины) тяговых генераторов тепловозов имеют цилиндрическую форму, их отливают из стали с малым содержанием углерода и обладающей высокой магнитной проницаемостью. На остове обычно крепятся полюсы с катушками, и он является частью магнитной системы генератора. В боковых крышках остова размещаются подшипниковые узлы (якорные подшипники).

Схема магнитной цепи тягового генератора постоянного тока:

1 -- обмотка возбуждения; 2 -- сердечник полюса; 3 -- воздушный зазор; 4 -- сердечник якоря; 5 -- обмотка якоря; 6 -- остов (станина) генератора

Полюсы с катушками тяговых генераторов подразделяются на основные и добавочные. Сердечники главных полюсов, на которых расположены обмотки возбуждения, изготовлены из отдельных стальных листов толщиной примерно 1 мм. Этим достигается уменьшение потерь на вихревые токи и увеличение магнитной проницаемости главных полюсов генератора. Число главных полюсов может быть разным, например, в тяговом генераторе тепловоза 2ТЭ10В их 10. Основное назначение главных полюсов -- вместе с катушками возбуждения создавать в машине магнитный поток Ф.

Добавочные полюсы, число которых обычно равно главным, изготавливают из толстолистового проката в виде монолитной конструкции. Они установлены между главными полюсами. По размерам эти полюсы меньше главных, на каждом дополнительном полюсе также установлена катушка с шестью витками шинной меди сечением 16Ч25 мм². Назначение дополнительных полюсов вместе с катушками -- свести к минимуму искрение на якоре электрической машины.

Катушки дополнительных полюсов так же, как и главных полюсов, соединяют последовательно.

Якорь генератора постоянного тока состоит из сердечника, обмотки, коллектора и вала. Как отмечалось ранее, сердечник якоря собран из листов электротехнической стали, выполненных в виде сегментов. Листы сердечника изолированы друг от друга, чем обеспечивается уменьшение потерь от вихревых токов. Листы сердечника собирают в общий пакет, который в закрепленном виде насаживают на так называемый укороченный вал якоря. Обмотка якоря состоит из отдельных якорных катушек, которые укладывают в пазы якоря (см. . 51), предварительно тщательно изолировав друг от друга.

Якорь генератора с помощью специальной пластинчатой муфты соединен с коленчатым валом дизеля. При работе дизеля, т.е. при вращении якоря генератора, под действием центробежных сил обмотка якоря может выпасть из пазов якоря. Чтобы предупредить выпадение обмотки, ее закрепляют изоляционными клиньями, а также проволочными или стеклобандажами.

Коллектор служит для выпрямления переменного тока в постоянный и съема электрического тока. Обычно он выполняется из большого числа отдельных пластин, которые изолированы друг от друга с помощью миканитовых прокладок толщиной 1 мм. Выступающую часть коллекторных пластин, в которую впаиваются выводы катушек обмотки якоря, называют петушками.

Для обеспечения надежного токосъема коллекторы тяговых генераторов тепловозов изготавливают из легированной меди с высокой степенью точности расположения пластин по окружности и вдоль оси якоря. Необходимо отметить, что коллектор является самым сложным по устройству и, соответственно, наименее надежным в эксплуатации узлом тягового генератора.

Основными деталями щеточного аппарата являются электрографитовые щетки, с помощью которых электрическая энергия от вращающегося коллектора тягового генератора передается ее потребителю -- на тепловозе это тяговые электродвигатели.

Щетки устанавливают в специальные обоймы, называемыми щеткодержателями. Рабочую поверхность щеток (место токосъема) тщательно притирают к поверхности коллектора. Щеткодержатели обеспечивают постоянное прижатие щеток к коллектору, чем достигается надежный токосъем и предотвращается искрение щеток. Общее количество щеток на одном тяговом генераторе тепловоза составляет 18, по две на один щеткодержатель.

Кроме описанных выше, в конструкциях тяговых генераторов постоянного тока имеется ряд других элементов: подшипниковые узлы с якорными подшипниками, подшипниковые щиты, охлаждающие и смазочные устройства и т.д.

Литература

1. Инструкция по ремонту и обслуживанию автосцепного устройства подвижного состава железных дорог ЦВ ВНИИЖТ-494 2007

2. Технические требования на разработку автосцепного устройства грузовых вагонов нового поколения № ЦВА-10/31-99 МПС России 1999

3. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных) 2006

Размещено на Allbest.ru