8.2. Тяговые генераторы

Тяговые генераторы предназначены для преобразования механической энергии дизеля тепловоза в электрическую и питания ею тяговых электродвигателей непосредственно или через выпрямительную установку. Тяговые генераторы постоянного тока используются (кратковременно) также для пуска дизеля, работая в режиме электродвигателя с питанием от аккумуляторной батареи. Основные технические данные тяговых генераторов, эксплуатируемых на железных дорогах страны и осваиваемых промышленностью новых серий тепловозов, приведены в табл. 8.1. В зависимости от рода тока, мощности, габаритов, системы вентиляции и способа монтажа конструкция тяговых генераторов имеет ряд существенных особенностей. Наиболее распространенными и типичными по конструкции являются: ГП311Б — генераторы постоянного тока и ГС501А — синхронные.

Тяговый генератор ГП311Б. Генератор представляет собой 10-по-люсную некомпенсированную электрическую машину постоянного тока с независимыми возбуждением и вентиляцией (рис. 8.1). Он имеет следующие основные сборочные единицы: якорь, магнитную систему, подшипниковый щит с поворотной траверсой, щеточный аппарат и съемные щитки-крышки (со стороны коллектора), патрубок для подвода охлаждающего воздуха (со стороны привода) .

Якорь имеет оребренный сварной остов 21 бочкообразной конструкции с фланцем 30 для сочленения (через муфту) с коленчатым валом дизеля и конусным концом вала 3 со стороны коллектора для привода от дизеля вспомогательных электромашин и механизмов тепловоза. Он опирается

Таблица 8.1

		Род	Мощ-	Напря-	Ток, А		Частота	К-П.Д.	Масса,	Парамет-
		тока	ность,	же-			вращения	(наи-	кг	ры ох-
Машина
	Тип		кВт	ние, В, длительное	при напряжении наибольшем	наибольший кратковремен-	наибольшая, об/мин	больший), %		лаждающего воздуха,	Серии тепловоза
				наибольшее	наименьшем	ный				Па/м3с
	ГП300БУ2		780	645	900	1900	750	94	4800	Самовен-	ТЭМ2
				870	1210					тиляция
				465	2870					981	2ТЭ10
	ГП311БУ2		2000			6600	850	94,3	8700
		X X		700	4320					4,16
	ГП311ВУ2	к о	2000	465	3150	6600	750	94,3	9000	981	ТЭП60
		(-о		635	4320					4,16
	ГП312У2	о с	1270	356	2230	6000	750	94,5	7400	500	М62
				570	3570					2,67
	ГС501АУ2		2800	360 580	2X1500 2X2400	2 X 3700	1000	95,9	6000	1372 4,45	ТЭ116, ТЭП70
	ГС515У2		1400	175 280	2X1540 2 X 2500	2X3500	1000	95,8	4800	1200 2,8	ТЭ.М7
Тяговый генератор	А714АУХЛ2		2800	336 580	2X1520 2X2400	2 X 3400	1000	95,8	7600	1700	2ТЭ120, 2ТЭ121,
								91		5,9	ТЭ130
Вспомогательный гене-		2	630	400	2X570	2X855
ратор		X X
		о а.		410	2Х 1850	2X2400		96
Тяговый генератор	А716УХЛ2	хни:	4000	660	2X2950		1000		10 000	2650	2ТЭ136
										6.5
Вспомогательный гене-		sS	500	400	2X640	—		88
ратор		3 X
Тяговый генератор		X <и	4000	410	2X2040	2X2400
	А717УХЛ2	:рем		600	2X2950		900	95,5	ІО0О0	2800 6,5	2ТЭ126
Вспомогательный гене-		С	450	360	2X640	—
ратор

со стороны коллектора на сферический роликовый подшипник 4 генератора, а со стороны привода— на подшипник коленчатого вала дизеля.

Сердечник якоря 20 набран из тонких сегментных листов электротехнической стали, разделенных на пакеты распорками 22, образующими радиальные каналы для прохода вентиляционного воздуха и улучшения охлаждения якоря. Он закреплен на ребрах остова встречными клиновыми шпонками 24 и нажимными шайбами, стянутыми (под прессом) шпильками 27 с гайками.

Коллектор состоит из медных пластин 9 (легированных серебром), изолированных между собой и от корпуса и стянутых стальными конусами и шпильками в арку (монолитное кольцо) за выступы в виде так называемого ласточкиного хвоста. Между гибкими петушками пластин установлены изолирующие пластмассовые прокладки 15 для предохранения от замыканий во время пайки обмотки к петушкам и в случае загрязнений в эксплуатации.

Обмотка 16 якоря петлевая двухходовая (нечетные секции 1, 3, 5, ... обмотки посредством петушков соединены с нечетными пластинами

1— 3, 3—5, 5—7, ...; четные секции 2, 4, 6, ...— с четными пластинами

2— 4, 4—6, 6—8, ... коллектора), ступенчатая (одна из секций в каждой катушке имеет увеличенный на единицу шаг по пазам), с полным числом уравнительных соединений первого рода (каждая пластина коллектора в петушках соединена уравнителем с другой, имеющей теоретически одинаковый потенциал, т. е. через пк/р шт., где пк — число коллекторных пластин; р — число пар полюсов). Укладка обмотки в якорь и закрепление катушек в пазах сердечника выполнены по схеме рис. 8.2. После укладки в якорь обмотку пропитывают в изоляционном лаке вакуум-нагнетательным способом (сушат в разреженной атмосфере— вакууме — и пропитывают при избыточном давлении), затем сушат (запекают) для обеспечения монолитности конструкции. Лобовые части обмотки закрепляют стеклобанда-

Рис. 8.2. Схема укладки обмотки якоря генератора ГПЗІ1Б:

а — укладка в якорь и пластины коллектора уравнителей и катушек обмотки; б — размещение катушек в пазах сердечника; / — пластины (петушки пластин) коллектора; 2, 14— нижняя и верхняя ветви секции уравнителя; 3,6 — верхняя и нижняя ветви секции катушки; 4 — ступенчатая секция катушки, переходящая в следующий паз; 5— соединительная гильза; 7 — пазовый клин; 8, 10, 13 — уплотнительные, дистанционная и защитная изоляционные прокладки; 9 — проводник секции катушки; // — корпусная изоляция катушки; 12 — изоляционная выстилка паза; 15, 16 — шаг по коллектору секций катушек и уравнителей; 17, 18 — нижняя и верхняя ветви катушек в пазе

жом 25 (см. рис. 8.1). Концы секций обмотки соединяют с петушками коллектора и в разрезных головках (ступенчатых секций) с гильзами 26 пайкой серебросодержащим припоем. Динамическую балансировку якоря производят закреплением грузов 8 в пазу конуса коллектора и болтами на задней нажимной шайбе сердечника.

Магнитная система включает магнитопроводящий корпус (станину) 18, главные 19 и добавочные 23 полюсы, межкатушечные соединения 17 и выводы / обмоток, закрепленные в колодках (клицах) к подшипниковому щиту. Корпус изготовлен из толстолистового стального проката гибкой (в холодном состоянии) и сваркой. Он имеет опорные лапы 29 для установки и закрепления генератора.

Сердечники главных полюсов собраны из листов электротехнической стали (для уменьшения потерь от вихревых токов и увеличения магнитной проницаемости) и стянуты под прессом (через жесткие щеки) заклепками. В средней части сердечника вдоль оси вставлен стальной стержень с резьбовыми отверстиями для закрепления полюса болтами к корпусу. На сердечник надета катушка, объединяющая в стальном изолированном каркасе обмотки независимого возбуждения и пусковую.

Сердечники добавочных полюсов изготовлены из толстолистового про-

ката и изолированы опрессованной и запеченной стеклотканью. С одной стороны они имеют резьбовые отверстия для крепления полюсов к корпусу, а с другой — более узкий наконечник с закрепленными заклепками немагнитными (дюралюминиевыми) уголками. Катушка на сердечнике плотно зажата между уголками и Стальной накладкой через волнистые пластинчатые пружины и изолирующие рамки. Между накладкой и сердечником размещена немагнитная прокладка для перераспределения и повышения эффективности общего воздушного зазора в магнитной цепи полюсов. В процессе изготовления катушку главного полюса и добавочный полюс в сборе пропитывают в электроизоляционном лаке или эмали и сушат (запекают) в печи. Межкатушечные соединения и выводы концов обмотки независимого возбуждения выполняют из монтажных проводов, а остальных обмоток — из медных лент и шин. Подробно устройство и крепление полюсов приведены на рис. 8.3. Соединение обмоток и маркировку выводов производят по схеме, приведенной на рис. 8.4.

Подшипниковый щит 6 (см. рис. 8.1) является торцовой частью корпуса генератора. Он удерживает и центрирует якорь и щеткодержатели и закрывает внутренние части генератора со стороны коллектора. Щит выполнен в виде сварного каркаса из колец и ребер, согнутых в хо-

Рис. 8.3. Устройство и крепление полюсов генераторов ГП311Б:

/ — сердечник главного полюса; 2, 3 — стержень и болт крепления полюса; 4 — корпус (станина) генератора; 5, // — прокладки регулировочные; 6 — каркас катушек главного полюса; 7 — изоляция каркаса; 8, 10, 25, 26 — рамкн изолирующие; 9, 17, 24 — проводники катушек: независимого возбуждения, добавочного полюса, пусковой; 12 — волнистая пластинчатая пружина; 13 — накладка; 14 — прокладка немагнитная; 15, 22 — корпусная изоляция катушек; 16, 23— межвитковая изоляция; 18 — сердечник добавочного полюса; 19— изоляция сердечника; 20, 27— заклепки; 21 — опорный немагнитный уголок

лодном состоянии из стального проката. В центральную часть щита вставлена и закреплена болтами выемная ступица 5, позволяющая при необходимости заменить в эксплуатации подшипник без снятия с тепловоза и разборки генератора. К корпусу щит крепят болтами за внешнее кольцо с центрирующим выступом. Торцовая плоская часть щита закрыта щитками 7, а конусная — быстро-съемными крышками // из тонколис-

товой стали. В щите размещена поворотная траверса, выполненная в виде жесткого сварного кольца 14 из стального проката с посадочным и зубчатым венцами и десятью и-образными накладками. К накладкам через изоляторы 13 крепят дюралюминиевые бракеты 12 с девятью щеткодержателями и щетками 10, а также токособирательные шины. Траверса центрируется в цилиндрической и конусной расточках ребер щита и

Рис. 8.5. Щеткодержатель тяговых генераторов:

/— корпус; 2— рифление привалочной (контактной) поверхности; 3— щетка разрезная; 4— амортизатор; 5—токопровод щетки; 6—нажимной палец; 7—скоба; 8, 11—втулки; 9—ось; 10—рулонная пружина; 12— болт крепления щеткодержателя

крепится к этим ребрам болтами с помощью специальных планок. Поворот траверсы (для обслуживания расположенных в нижней части генератора щеткодержателей и щеток) осуществляется вручную с помощью встроенной в верхней части щита шестерни. Конструкция и крепление щеткодержателей показаны на рис. 8.5.

Сварной патрубок 28 (см. рис. 8.1) служит для подвода охлаждающего воздуха, а также является щитом, закрывающим внутренние части генератора со стороны привода. Он выполнен разъемным из четырех секторов. Два верхних сектора имеют раструбы (люки) для соединения с воздуховодами на тепловозе. Охлаждающий воздух внутри генератора проходит двумя потоками: один — через остов якоря (под сердечником), радиальные каналы между пакетами листов сердечника и частично между петушками над поверхностью коллектора; другой — через магнитную систему. Оба потока объединяются в камере подшипнико-

вого щита тягового генератора над коллектором и выходят через люки 2 в нижних крышках подшипникового щита.

В электрическую схему тепловоза генератор включается с помощью контакторов обмотками: пусковой — к аккумуляторной батарее, независимого возбуждения — к возбудителю, якоря и добавочных полюсов (через переключатель-реверсор) — к тяговым электродвигателям. Пусковая обмотка имеет постоянное соединение с обмоткой добавочных полюсов внутри генератора (см. рис. 8.4), и через щетки обе они включаются последовательно с обмоткой якоря, причем для обеспечения большей равномерности магнитного потока, создаваемого добавочными полюсами, они разделены на две параллельные группы (через один) и по обмоткам каждой группы полюсов протекает половина тока якоря. При подключении пусковой обмотки к аккумуляторной батарее она выполняет роль обмотки последователь-

ного возбуждения и генератор начинает работать в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал и осуществляя пуск дизеля. Добавочные полюсы при этом выполняют свою обычную роль компенсации потока реакции якоря, а обмотка независимого возбуждения отключена. В нормальном рабочем режиме генератора обмотка независимого возбуждения подключена к возбудителю, а пусковая обмотка разомкнута, но находится под напряжением генератора.

При эксплуатации и техническом обслуживании генератора преимущественное внимание уделяется состоянию коллектора, щеткодержателей и щеток, изоляции, контактных соединений токоведущих частей и подшипника.

Тяговый генератор ГС501А, Трехфазная синхронная электрическая машина (рис. 8.6) защищенного

исполнения с 12 явно выраженными полюсами на роторе, с независимыми возбуждением и вентиляцией. По конструкции составных частей генератор существенно отличается от генератора ГП311Б. Основными сборочными единицами его являются статор, ротор, подшипниковый щит с закрепленными в нем щеткодержателями (и щетками) и патрубок для подвода охлаждающего воздуха.

Статор собран в корпусе 10 сварной конструкции. Он имеет сердечник 13 из сегментных листов электротехнической стали с расположенными по внутреннему диаметру 144 пазами, в которых уложена волновая одновитковая обмотка 9. Она выполнена по схеме двух трехфазных звезд с двумя параллельными ветвями в каждой. Звезды сдвинуты одна относительно другой на 30 электрических градусов. Катушки обмотки закреплены в пазах сердечника изо-

Рис. 8.6. Тяговый синхронный гянератор типа ГС501А

ляционными клиньями, а в лобовых частях — к нажимным шайбам 14 через изоляционные колодки 15 со шпильками или стеклобандажом. Концы катушек соединены медными гильзами (хомутиками) с помощью пайки серебросодержащим припоем и закрыты от загрязнений в эксплуатации пластмассовыми коронками 8. Схема укладки и закрепления обмотки в пазах сердечника показана на рис. 8.7.

Ротор, как и якорь генератора ГП311Б, собран на бочкообразном остове. Но вместо коллектора на остов насажены (через изолирующий цилиндр) контактные кольца 2 (см. рис. 8.6), а вместо сердечника с радиальными пазами и обмоткой — индуктор (магнитопроводное ярмо) 12 из тонколистовой конструкционной стали, в трапецеидальных пазах которого с помощью встречных клиновых шпонок закреплены полюсы // моноблочной конструкции. На сердечниках полюсов, кроме катушек возбуждения, размещена так называемая успокоительная (демпферная) обмотка, выполненная из стальных стержней 6", приваренных к щекам сердечника, и предназначенная для уменьшения потерь и перенапряжений в аварийных режимах нагрузки генератора. Междуполюсные соединения катушек возбуждения выполнены медными шинами, закрепленными в изоляционных колодках 5 на торцах индуктора, а общие выводные концы 4 обмотки закреплены к контактным шпилькам с гайками. Подробно конструкция и крепление полюсов показаны на рис. 8.8. Соединение и маркировка выводов обмоток генератора выполнены по схеме, приведенной на рис. 8.9.

Конструкция подшипникового щита 7 (см. рис. 8.6) со съемными крышками, вмонтированного в него подшипника /, закрепленных в щите через изоляторы щеткодержателей 3 (и щеток), а также патрубка 16 для подвода охлаждающего воздуха аналогичны описанным для ге-

Рис. 8.7. Схема укладки обмотки статора генератора ГС50ІА:

а — укладка катушек обмотки в статор; б — размещение катушек в пазах сердечника; /, 2— верхняя и нижняя ветви катушки; 3, 6, 8— защитная, дистанционная и уплотнительиые изоляционные прокладки; 4— изоляционная выстилка паза; 5 -корпусная изоляция катушки; 7— проводник секции катушки; 9— пазовый клин

нератора ГП311Б. Система охлаждения отличается от генератора ГП311Б тем, что один поток охлаждающего воздуха проходит между полюсами ротора и в зазоре между ротором и статором, а другой — через аксиальные вентиляционные каналы в сердечнике и между сер-

Рис- 8.8. Устройство и крепление полюсов генератора ГС501А:

/-сердечник; 2—стяжная шпилька; 3—трапецеидальный выступ для крепления полюса; 4— встречные клиновые шпонки; 5— сердечник (индуктор) ротора; 6, 7— проводник и корпусная изоляция катушки; 8, 9— межвитковая и покровная изоляция катушки; 10— изоляция сердечника, //-• рамка изолирующая; 12— стержень демпферной обмотки

Рис. 8.9. Схемы соединений обмоток синхронных генераторов:

а — тягового; б — вспомогательного; н, к — начало и конец катушек полюсов ротора; Я/, И2, ИЗ, И4— начало и конец обмотки возбуждения; ICI. 1С2.1СЗ, 2С1. 2С2, 2СЗ и ЗС1, ЗС2, ЗСЗ, 4С1. 4С2, 4СЗ— концы фаз звезд обмотки статора; 10, 20, 30— выводы нулевых точек звезд обмотки статора

Рис. 8.10. Электрогенераторный агрегат типа А714А:

/— клиентский конец вала; 2— подшипник; 3 - масленка шариковая; 4— контактные кольца; 5— щеткодержатели со щетками; 6— подшипниковый щит; 7, 17— патрубки для выхода и входа охлаждающего воздуха; 8, 15—обмотки статоров; 9, 13—полюсы роторов; 10, 14— корпусы статоров; //—направляющий щиток охлаждающего воздуха; 12..... крепление лобовых частей обмоткн статора; 16— выводные концы фаз и нулевых точек звезд обмотки статоров; 18, 20— остовы роторов; 19— приводной фланец ротора агрегата; 21—соединение обмотки роторов с контактными кольцами

дечником и корпусом статора. При эксплуатации генератора должны обеспечиваться регулярный контроль состояния токоведущих частей, изоляционных и охлаждаемых внутренних поверхностей подшипника и их чистота.

Для осваиваемых промышленностью новых тепловозов созданы новые тяговые синхронные генераторы, имеющие ряд конструктивных особенностей. С целью сокращения габаритов и массы, упрощения привода и улучшения компоновки оборудования на многих тепловозах тяговые и вспомогательные синхронные генераторы выполнены в виде единого электрогенераторного агрегата (рис. 8.10).

⇐Предыдущая Оглавление Следующая⇒