[01-2023] Электрические машины и система вентиляции электровоза ЭП2К

[бабулер83]

Электрические машины и система вентиляции электровоза ЭП2К

И.А. ОСИНЦЕВ, преподаватель Тайгинского подразделения Западно-Сибирского учебного центра профессиональных квалификаций

ТЯГОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ДТК-800КЕ

Тяговый электродвигатель постоянного тока ДТК-800КЕ предназначен для преобразования электрической энергии в механическую, приведения во вращение колесных пар электровоза в режиме тяги и создания тормозного момента в режиме электрического торможения. Тяговый двигатель используется в составе механического привода третьего класса с односторонней передачей момента на тяговый редуктор шестерней, установленной на его валу, и имеет опорно-рамное подвешивание. Техническая
характеристика тягового электродвигателя ДТК-800КЕ электровоза ЭП2К приведена в табл. 1.
Тяговый двигатель ДТК-800КЕ представляет собой шестиполюсную компенсированную электрическую машину постоянного тока с последовательным возбуждением и независимой системой вентиляции. Охлаждающий воздух поступает в тяговый двигатель со стороны коллектора и выходит из тягового двигателя со стороны, противоположной коллектору, через щелевые отверстия подшипникового щита.
Тяговый двигатель (рис. 1) состоит из подшипниковых щитов 7, траверсы 9, остова с магнитной системой 12, якоря 14.
Станина остова — сварной конструкции сложной формы, являющейся одновременно магнитопроводом и корпусом. К остову крепятся шесть главных, шесть добавочных полюсов и подшипниковые щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь. Со стороны коллекторной камеры в остове имеются вентиляционный люк, через который входит охлаждающий воздух, и два коллекторных люка для осмотра и обслуживания коллектора и щеточного аппарата. Коллекторные люки закрываются крышками. Для лучшего уплотнения на крышках люков предусмотрены резиновые прокладки.
С торцов остов имеет горловины с приваленными поверхностями для установки подшипниковых щитов 7. На торцевой стенке остова со стороны коллектора расположены устройства стопорения в виде прижима 1, фиксации и проворота траверсы.

С наружной стороны остов 1 (рис. 2) имеет приливы для крепления цапфы привода и двигателя к раме тележки, прилив для коробки выводов и укладки провода, рымы для транспортировки и кантования остова и двигателя в сборе. В нижней части остов имеет отверстия диаметром 20 мм для слива конденсата.
Главные полюсы 3, предназначенные для создания основного магнитного поля, крепятся к остову тремя болтами 22, добавочные полюсы 10 — двумя болтами 13.
Сердечник главного полюса набирается из шихтованных листов электротехнической стали 28 толщиной 0,5 мм. Штамповкой листам придают Т-образную форму. При сборке их опрессовывают и стягивают заклепками 29. Это исключает вибрацию отдельных листов при работе. Для повышения прочности заклепочного соединения крайние листы — щеки 27 — делают значительно толще остальных.
Листы сердечника имеют отверстия, в которые вставляют стальной стержень 30 с отверстиями для ввертывания болтов 22, под которые укладывают пружинные шайбы 23, крепящие сердечник к остову. Это обеспечивает прочное крепление сердечника, что трудно достигнуть при ввертывании болтов в пакет стальных спрессованных листов. Сторона листов, прилегающая к остову, имеет форму его привалочной поверхности, а сторона, обращенная к якорю, — форму дуги.
Катушка возбуждения 24 главных полюсов выполнена из прямоугольного магнитомягкого медного провода. Катушка главного полюса имеет 14 витков, намотанных из трех параллельно соединенных изолированных проводов марки ПСДКТ-Л. Для лучшего прилегания катушки к внутренней поверхности остова и поверхности полюса ее в процессе изготовления спрессовывают в специальном приспособлении для придания соответствующей формы.

К крайним виткам катушки припаяны выводы из медной шины. Корпусная изоляция катушки состоит из обмоточной ленты «POROBANT» SI 0790, покровная — из стеклянной ленты. Между катушкой полюса и остовом проложена шайба из материала «POROMAT» 2248, что обеспечивает предохранение изоляции катушки от повреждений и плотное зажатие катушки между наконечником полюса и остовом.
Кроме того, в арочной дуге сердечников главного полюса выштамповываются пазы под укладку компенсационной обмотки. Компенсационная обмотка 4 предназначена для компенсации вредного воздействия реакции якоря. Она состоит из шести отдельных катушек (по 11 витков каждая). В шести пазах полюса расположено по три полувитка, в двух пазах — по два полувитка. Намотана компенсационная катушка из мягкой медной ленты. Выводы катушки выполнены из медной проволоки прямоугольного сечения.
Междувитковая и основная корпусная изоляция катушки выполнена полиамидной лентой, короностойкий слой корпусной изоляции — лентой «Porofol» CR/2578, покровная — стеклянной лентой. От механических повреждений изоляция защищена изоляционными пазовыми гильзами. Крепление компенсационной обмотки в пазах полюса выполняется клиньями из профильного стеклопластика.
Дополнительный полюс 6 служит для улучшения коммутации, т.е. он создает дополнительный магнитный поток, направленный в зону коммутируемой секции, в результате чего в проводниках, находящихся в коммутации при пересечении данного магнитного поля, наводится дополнительная ЭДС, направленная навстречу реактивной, тем самым уменьшая ее или компенсируя полностью. Болты добавочных полюсов изготовлены из немагнитной стали. Для предохранения от самоотвинчивания под головки установлены пружинные шайбы 12.
Для предотвращения насыщения полюсной системы машины и регулирования воздушного зазора между якорем и сердечником дополнительного полюса устанавливаются регулировочные диамагнитные прокладки 9 и 11. В нижней части сердечника 21 дополнительного полюса с помощью заклепок 19 устанавливаются полюсные наконечники 20 (латунные уголки), предназначенные для предотвращения рассеивания магнитного потока дополнительного полюса.

Катушки возбуждения 17 дополнительного полюса выполняются из медной прямоугольной меди. Изоляция катушки дополнительного полюса аналогична изоляции катушки главного полюса. Катушка возбуждения дополнительного полюса от сердечника и уголков изолируется с помощью прокладок 18. Катушка совместно с сердечником пропитывается в эпоксидном компаунде и представляет собой неразъемный моноблок.
Соединение катушек возбуждения между собой выполнено пайкой твердым припоем. К остову межкатушечные соединения закреплены скобами. Концы обмоток через резиновые втулки выведены в коробку выводов. Подсоединительные зажимы закреплены на опорных изоляторах. Для предохранения от самоотвинчивания под изоляторы установлены пружинные шайбы.
Коробка выводов закрывается стеклопластовой крышкой и уплотняющими стеклотекстолитовыми клицами. Для исключения проникновения пыли и влаги она уплотнена прокладками из губчатой резины.
Остов с установленными главными полюсами, добавочными полюсами и компенсационной обмоткой пропитывается в кремнийорганическом компаунде с последующей выпечкой.
Траверса (рис. 3) — разрезного типа. По наружному ободу она имеет зубчатый венец, входящий в зацепление с зубьями шестерни 4 поворотного механизма (см. рис. 1). На траверсе закреплены шесть кронштейнов с изоляционными пальцами 8, шесть щеткодержателей 10 и соединяющие их между собой шины 11. В двигателе траверса крепится фиксирующим и двумя стопорными устройствами, а также специальным разжимным устройством.

Поворотный механизм траверсы состоит из шестерни и валика, установленного в отверстии остова. Шестерня входит в зацепление с зубьями траверсы. Валик имеет квадратную головку. При вращении валика шестерня проворачивает траверсу.
Устройство фиксации траверсы состоит из подкладки, накладки с пазом для входа фиксатора и, соответственно, самого фиксатора. Накладка прикреплена к траверсе двумя болтами через продольные пазы, что позволяет при установке нейтрали накладку перемещать. Контроль установки траверсы на геометрическую нейтраль в эксплуатации производят по совпадению рисок, нанесенных на остове и траверсе в районе разжимного устройства.
Стопорное устройство траверсы состоит из болта, установленного в отверстии остова, накладки и обоймы. Накладка при вращении болта входит в обойму и прижимает траверсу к подшипниковому щиту.
Разжимное устройство (аналогичное по конструкции практически всем тяговым двигателям) состоит из двух шарниров, закрепленных гайками и шайбами на траверсе, шпильки и пружинного стопора. Один шарнир имеет отверстие с правой резьбой, другой — с левой. В шарниры вкручена шпилька, имеющая шестигранник для вращения ее ключом, и зубчатое колесо для ее стопорения пружинным стопором. При вращении шпильки в ту или другую сторону происходит разжатие или сжатие траверсы по диаметру. В рабочем положении траверса должна быть разжата.

Кронштейн щеткодержателя — разъемный, состоящий из корпуса и накладки, которые с помощью болтов закреплены на двух изоляционных пальцах, установленных на траверсе.
Изоляционные пальцы представляют собой стальные шпильки, спрессованные пресс-массой АГ-4В с последующей установкой фарфоровых изоляторов. Щеткодержатель крепят к кронштейну шпилькой и гайкой с пружинной шайбой. Положение щеткодержателя в осевом направлении относительно петушков коллектора 'регулируется специальной шайбой, размещенной на шпильке крепления щеткодержателя. На сопрягаемых поверхностях кронштейна и щеткодержателя для более надежного их крепления выполнена гребенка, которая позволяет выбрать и зафиксировать определенное положение щеткодержателя по высоте относительно рабочей поверхности коллектора.
Щеткодержатель 10 (см. рис. 1) состоит из латунного корпуса, имеющего окно для щеток 24, и двух нажимных пальцев. Корпус и пальцы отлиты из латуни. Нажатие пальцев на щетки 24 создают две пружины. Винты служат для регулирования усилия нажатия пружин. В окно щеткодержателя устанавливаются две разрезные щетки марки ЭГ-61А размером 2х(10x40x52) мм.
Якорь 8 (рис. 4) состоит из коллектора 2, сердечника 6, втулки якоря, вала 9, задней и передней нажимной шайб, обмотки якоря 10. Сердечник якоря набирается шихтованным из листов электротехнической стали
толщиной 0,5 мм, покрытых слоем электротехнического лака для уменьшения токов Фуко с выштампованными в них пазами под укладку обмотки якоря 5 и отверстиями, которые при сборке образуют аксиальные каналы для прохода охлаждающего воздуха.
В пазы сердечника укладывается обмотка якоря, а выводы привариваются к петушкам коллекторных пластин, изолированных друг от друга пластинами из межколлекторного миканита или амбирита, имеющими такую же форму. Эти прокладки имеют большую износостойкость, чем сами пластины коллектора, а со стороны рабочей поверхности коллектора утоплены на глубину 1,2 — 1,3 мм. Пазовые части обмотки фиксируются текстолитовыми или гетинаксовыми клиньями 7, а лобовые части стягиваются стеклобандажной лентой 3. После сборки якорь пропитывается в электротехническом лаке и покрывается влагостойкой эмалью.
Коллектор 2 по способу крепления коллекторных пластин — арочного типа. Он состоит из нажимного конуса, комплекта крепящих болтов, изоляционных манжет, комплекта медных и изоляционных пластин, изготовленных из межколлекторного миканита или амбирита, изоляционных цилиндров и втулки коллектора. Для обеспечения герметичности коллекторной камеры в коллекторе имеются два уплотнительных замка, которые заполняются уплотнительной замазкой. На втулку якоря коллектор посажен с натягом и дополнительно закреплен гайкой.

УСТАНОВКА МОТОР-ВЕНТИЛЯТОРОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ПУСКОТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ
Установки мотор-вентиляторов предназначены для охлаждения лент блоков пускотормозных резисторов (БПТР). Конструкция установки мотор-вентиляторов показана на рис. 5.
Электродвигатель 1 устанавливается на опору 2 и накрывается сверху пластмассовым корпусом 3. К фланцу электродвигателя крепится корпус вентилятора 4, состоящий из двух частей, в разъеме которых устанавливаются лопатки направляющего аппарата б для регулирования расхода и напора воздуха. Рабочее колесо вентилятора 7, состоящее из диска, ступицы и лопаток, насаживается на конический вал электродвигателя с натягом и фиксируется гайкой 10. Стеклопластиковые лопатки рабочего колеса крепятся в диске замками типа «ласточкин хвост» посредством клеевого соединения и стопорных пластин. Мотор-вентилятор устанавливается в кры-шевой секции на резинометаллических амортизаторах 8 типа АКСС-300М и изоляторах 9.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРА ОБДУВА ПУСКОТОРМОЗНЫХ РЕЗИСТОРОВ

Электродвигатель 4ПНЖ-200МА УХЛ2 (рис. б) предназначен для привода вентилятора обдува пускотормозных резисторов на электровозе. Технические данные двигателя приведены в табл. 2. Исполнение двигателя — горизонтальное, защищенное само-вентиляцией.
Магнитная система состоит из станины и расположенных на ней главных 2 и добавочных 3 полюсов. Главные полюсы предназначены для создания основного магнитного потока в машине, который поступает через зазор в якорь, разветвляется в сердечнике якоря, подходит к соседним полюсам и замыкается через корпус.
Корпус двигателя 1 (остов), являющийся одновременно магнитопроводом, выполнен сварным из стали. Полюс состоит из сердечника и катушек последовательного возбуждения. Полюсы крепятся к станине болтами.

Сердечник полюса выполнен шихтованным из штампованных листов, стянутых заклепками. Катушка последовательного возбуждения намотана из медной ленты сечением 1,56x25 мм2 плашмя.
Добавочные полюсы 3 предназначены для устранения искрения при коммутации. Устанавливают их между главными полюсами и крепят к станине болтами. Добавочный полюс состоит из сердечника и катушки. Катушка добавочного полюса намотана из провода ПСДКТ Л сечением 4,5x7,1 мм2 плашмя. Катушки добавочных полюсов соединяются последовательно между собой и с обмоткой якоря и питаются током якоря.
В корпус двигателя установлены два подшипниковых щита 10 с подшипниками качения, в которых вращается якорь. Подшипниковые щиты выполняют функцию звена, связывающего якорь с магнитной системой, определяют положение оси двигателя.
Якорь состоит из вала 4, сердечника 5, обмотки 6, коллектора 8 и вентилятора. Вал якоря — стальной. Свободный конец вала имеет конусность 1:10. Сердечник якоря, шихтованный из электротехнической стали, спрессован на валу кольцом из стального проката. Обмотка якоря — волновая, уложенная в прямоугольные пазы сердечника и закрепленная в них изоляционными клиньями. Лобовые части обмотки закреплены бандажами из стеклобандажной ленты класса «F».
Коллектор предназначен для преобразования тока. Он изготовлен из бронзовых профилей. Изоляционные прокладки выполнены из слюдопласта. Со стороны, противоположной коллектору, установлен центробежный вентилятор, служащий для обеспечения самовентиляции двигателя. Вентилятор выполнен литым из алюминиевого сплава.
Вход и выход воздуха осуществляются через окна в корпусе, на которых установлены защитные крышки (рис. 7).
Траверса состоит из остова с бракетами с установленными на них щеткодержателями.
В блоках крыш пускотормозных резисторов (рис. 8) с обеих сторон на наклонных поверхностях установлены по две секции входных 1 и выходных 2 жалюзи с поворотными створками. Крепление жалюзи к крыше производится снизу на петлях 3, а сверху — болтами 4. В открытом положении жалюзи фиксируются ограничителями 5.
Входные жалюзи состоят из рамки 6, набора створок 7 из армамида с металлическим трубчатым стержнем и механизма привода 8. Под оси створок 9 в рамках просверлены отверстия, в которые запрессованы втулки 10. Оси соединены со створками клеем Loctite № 638.

СИСТЕМА ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН И АППАРАТОВ

Система централизованного воздухо-снабжения (ЦВС) электрических машин и аппаратов (рис. 9) предназначена для обеспечения подачи охлаждающего воздуха к тяговым двигателям, преобразователям собственных нужд (ПСН), преобразователю ПВИ-8, а также обеспечения наддува кузова электровоза.
Конструктивно система ЦВС состоит из двух одинаковых блоков. Каждый блок состоит из воздухоочистителя 1, глушителя шума вентилятора 2, вентилятора ЦВС 3, осерадиального диффузора 4, воздуховодов подачи воздуха к потребителям 5 — 10.
Глушитель вентилятора, изготовленный из стеклопластика, крепится к вентилятору ЦВС и соединен со стеклопластиковым коллектором, прикрепленным к крыше электровоза хомутами и резиновым рукавом. Стеклопластиковый радиальный диффузор крепится к корпусу и соединен со стеклопластиковым корпусом вентилятора (осевой частью осерадиального диффузора) хомутами и резиновым рукавом.
Воздуховоды. Вентилятор ЦВС 3 (см. рис. 9) засасывает воздух из атмосферы через воздухоочиститель ЦВС 1 и нагнетает его по воздуховодам 5 — 10, расположенным в раме кузова, к потребителям. Воздуховоды выполнены из листовой стали. Подсоединение потребителей к воздуховодам осуществляется с помощью резиновых и брезентовых рукавов. Регулирование расхода охлаждающего воздуха по потребителям осуществляется с помощью регулировочных лопастей вентилятора ЦВС.
Расход воздуха между потребителями определяется по величине статического давления, замеренного в контрольных точках. Контрольные точки расположены: у тяговых двигателей — в коллекторной камере; у преобразователей — на патрубках подвода воздуха к преобразователям.

Вентилятор ЦВС. Вентилятор ЦВС (рис. 10) выполнен по схеме НА + К + СА (направляющий аппарат, рабочее колесо, спрямляющий аппарат).
Рабочее колесо 1 состоит из стальной ступицы и колеса вентилятора (совместно с отлитыми из стеклонаполненного полиамида диска и 19 профилированных лопаток). Вентиляторное колесо соединено со ступицей при помощи фланца.
Направляющий аппарат (корпус вентилятора) 3 имеет 15 поворотных стеклопластиковых лопаток 4, изменением угла установки которых можно регулировать напор и производительность вентилятора ЦВС. Поворот лопаток 4 осуществляется вручную рукояткой поворотного устройства. После регулировки раздачи воздуха по потребителям рукоятка поворотного устройства пломбируется.
Для регулировки раздачи воздуха по потребителям служат поворотные лопасти 9. Спрямляющий аппарат 7 сварен из листовой стали и имеет 15 лопаток.
Спрямляющий аппарат 7 крепится к верхнему фланцу приводного электродвигателя АЖВ180 посредством болтового соединения. К верхнему и нижнему фланцам спрямляющего аппарата крепятся, соответственно, направляющий аппарат 3 и стеклопластиковый корпус, являющийся осевой частью осерадиального диффузора 8 вентилятора. Для обслуживания электродвигателя 10 в нижней части стеклопластикового корпуса предусмотрен люк. Смазка подшипниковых узлов электродвигателя осуществляется через тавотницы 11.
Рабочее колесо установлено на коническом конце приводного вала электродвигателя. Нижним фланцем электродвигатель закреплен на специальной тумбе, приваренной к раме электровоза.
Установка моторов-вентиляторов воздухоочистителя ЦВС (рис. 11) предназначена для удаления загрязненного воздуха из воздухоочистителя ЦВС.

Мотор-вентиляторы 1 и 2 крепятся фланцами корпусов вентиляторов к фланцам крыши воздухоочистителей. Рукавами 3 мотор-вентиляторы соединены с патрубками отсоса. Мотор-вентиляторы отличаются друг от друга только углом установки корпуса вентилятора относительно электродвигателя.
Мотор-вентилятор (рис. 12) состоит из рабочего (центробежного) колеса 3, корпуса (улитки) 2, входного патрубка 1, асинхронного электродвигателя (АЭВ71А2) 5 и промежуточного фланца 4, служащего для соединения электродвигателя 5 и корпуса 2. Рабочее колесо установлено на коническом конце приводного вала электродвигателя.

СИСТЕМА МИКРОКЛИМАТА КАБИНЫ МАШИНИСТА

По действующим нормам температура воздуха в кабине машиниста локомотива в теплое время года должна находиться в пределах +24 ± 2 °C, а в холодное время года — +22 ± 2 °C. Для этой цели на электровозе ЭП2К служат:
система кондиционирования воздуха СКВ-4,5-КЭ;
тепловентилятор ТВ-б-КЭ мощностью 6 кВт, расположенный под полом кабины и подающий теплый воздух по специальным каналам к лобовым стеклам и боковым стенкам кабины, а также под ноги машиниста и его помощника (он является основным источником тепла при обогреве головной и, при необходимости, нерабочей кабин управления);
электрокалорифер номинальной мощностью 3 кВт, встроенный в кондиционер и обеспечивающий подогрев наружного воздуха, который в соответствии с утвержденными нормами подается в кабину в количестве 90 м3/ч (он может также использоваться для ускоренного прогрева кабины при принудительно закрытой заслонке подачи наружного воздуха);
’Ъ два тепловентилятора ТВПС мощностью 3 кВт каждый, расположенные на задней стенке кабины.
Совместная работа указанных приборов или их сочетание позволяет обеспечить в кабине машиниста комфортные условия независимо от температуры воздуха окружающей среды.
Компоновка составных частей системы кондиционирования на электровозе ЭП2К выполнена с учетом удобства монтажа и обслуживания в эксплуатации, а также их функционального назначения.

Установка кондиционирования воздуха (УКВ) устанавливается на специальных амортизаторах на потолочной панели 1-й и 2-й кабин и закрывается специальным легкосъемным обтекателем, имеющим на боковых стенках решетки для забора и выброса атмосферного воздуха.
При этом часть атмосферного воздуха в соответствии с санитарными нормами через воздушный клапан и фильтр УКВ поступает в кабину машиниста. В зимнее время решетки на боковых стенках обтекателя закрываются специальными листами для исключения попадания атмосферных осадков в подкрыше-вое пространство. При работе УКВ кабинный воздух через заборную решетку, расположенную в потолочной панели, попадает в кондиционер, где охлаждается (в летнее время) или в электрокалорифер, где нагревается (в зимнее время). Далее воздух из УКВ по патрубкам, имеющим внутри направляющие лопатки, поступает в переднюю часть кабины, где через соответствующие решетки равномерно распределяется вдоль лобового стекла.
Пульт управления УКВ с термостатом располагаются непосредственно в кабине позади кресла машиниста. Блок управления и коммутации установлен в тамбуре кузова на высоте, позволяющей осуществлять визуальный контроль за его работой, а также, в случае необходимости, выполнять ремонт и обслуживание. Все агрегаты УКВ соединены между собой электрическими кабелями соответствующего сечения и длины.
Система СКВ-4,5-КЭ предназначена для обеспечения и автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата в кабине машиниста электровоза. Указанные параметры обеспечиваются совместной работой СКВ с системами вентиляции, отопления и энергоснабжения, входящими в состав кабины машиниста, а также конструкцией самой кабины.
Система СКВ-4,5-КЭ должна обеспечивать работу в следующих режимах при скоростях движения до 160 км/ч:

• «Охлаждение» — при температуре наружного воздуха от +15 до +45 °C;
• «Вентиляция» — при температуре наружного воздуха от 0 до +45 °C;
• «Отопление» — при температуре наружного воздуха от -50 до +20 °C.

Система СКВ-4,5-КЭ состоит из установки кондиционирования воздуха УКВ-4,5-КЭ со встроенными электрокалорифером и электроприводом воздушного клапана; блока управления и коммутации БУК-4,5-КЭ; пульта управления СКВ ПУ-4,5-КЭ; комплекта электрических кабелей для СКВ-4,5-КЭ; реле температуры (термостата) в количестве 2 шт., задающих установку температуры воздуха в кабине машиниста для режимов «Охлаждение» и «Отопление»; тепловентилятора ТВ-б-КЭ. В качестве холодильного абсорбента парокомпрессионной холодильной машины УКВ используется озонобезопасное нетоксичное невоспламеняющееся вещество Хладон R134а (Фреон R134а).