Тяговые генераторы постоянного тока

Тяговые генераторы постоянного  тока

Соединение тяговых  генераторов с дизелями. Тяговые  генераторы предназначены для преобразования механической энергии дизеля в электрическую, которая передается тяговым электродвигателям. Кроме того, в момент пуска дизеля генераторы постоянного тока работают кратковременно в режиме электродвигателя с последовательным возбуждением, приводящего во вращение коленчатый вал дизеля. Технические данные тепловозных тяговых генераторов приведены в табл. 3.1, 3.2.

Соединения генераторов  с дизелями могут быть выполнены  двумя способами. Станины генераторов  тепловозов ТЭМ2, ТЭМ1, ТЭ1 и ТЭ2 жестко соединены с картерами дизелей, а корпуса якорей генераторов - с коленчатыми валами. Кроме того, станины генераторов опираются на поддизельную раму через приваренные лапы. Такая конструкция имеет минимальные габаритные размеры по длине и обеспечивает хорошую жесткость.

На более мощных тепловозах применен другой способ соединения. Станина генератора опирается лапами на поддизельную раму, а корпус или вал якоря генератора через полужесткую муфту соединен с коленчатым валом дизеля.

Охлаждение тяговых  генераторов. Тяговые генераторы тепловозов ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1, ТЭМ2 и ТЭЗ имеют защищенное исполнение, с самовентиляцией. Подача воздуха для охлаждения генераторов осуществляется центробежным вентилятором, прикрепленным к корпусу якоря со стороны дизеля. В этих генераторах используется осевая система подачи воздуха, при которой охлаждающий воздух проходит в осевом направлении по каналам сердечника якоря и межполюсным расстояниям.

В генераторах  большой мощности (более 1200 кВт) воздух для охлаждения поступает из атмосферы  через фильтры, а в период дождей, снежных или пылевых бурь воздух следует забирать из

ТаблицаЗ.1

Примечания. 1. Все  тяговые генераторы постоянного  тока с независимым возбуждением.

2. К. п. д.  максимальный 04- 1)4.5%.

кузова. Генераторы, устанавливаемые на тепловозах мощностью 2210 кВт, имеют независимую систему  охлаждения, при которой используется быстроходный и высоконаиорный вентилятор с подачей до 1500 ма/ч с приводом от дизеля.

Резкое повышение  количества охлаждающего воздуха (на 250 %) для генераторов мощностью 2000 кВт  по сравнению с генератором мощностью 1350 кВт потребовало для мощных генераторов применить радиально-осевую систему, которая позволяет охлаждать  якорь воздухом, проходящим по радиальным каналам в его сердечнике. Магнитная  система охлаждается воздухом, проходящим в осевом направлении между полюсами и выходящим из якоря в междуполюсное  пространство (см. рис. 2.15). Воздух также охлаждает коллектор, проходя между ленточными петушками коллектора.

Т а б л  и ц а 3.2

В связи с  ростом секционной мощности тепловозов резко возросла потребность в  воздухе, охлаждающем электрические  машины, выпрямительную установку, высоковольтные камеры и отсеки аккумуляторной батареи. Для обеспечения более удобной  компоновки агрегатов, воздуховодов большого сечения, уменьшения массы оборудования и мощности, затрачиваемой на привод вентиляторов, применяется система  централизованного воздухоснабжения.

Главный воздуховод размещается в раме кузова, от которого имеются ответвления к потребителям. Воздух для всех нужд подается одним  осевым вентилятором большой подачи (к. п. д. осевых вентиляторов 0,8—0,86, а  центробежных—0,6—0,65). Вентилятор засасывает воздух из атмосферы через блок воздушных  фильтров и нагнетает его к  потребителям. Привод вентилятора осуществляется от вала тягового генератора через  эластичную муфту и встроенный редуктор.

Тяговый генератор  ГП-ЗПБ. Наиболее типичен по конструкции  для генераторов постоянного  тока генератор ГП-ЗПБ. Основные узлы генератора (рис. 3.1): магнитная система, подшипниковый щит, патрубок для  подвода охлаждающего воздуха, якорь.

Магнитная система  включает в себя станину, главные  и добавочные полюсы. Кольцевой магнитопровод станины изготовлен из толстолистового стального проката с малым содержанием углерода. К станине приварены две лапы, которыми она опирается на подди-

Рис. 3.1. Тяговый  генератор ГП-311Б: /- вил; 2 коллектор; 3 подшипниковый шит; 4- щеткодержатель; 5 — поворотная траверса; в. 7- катушка  и сердечник главного полюса; #—станина; 9, 10 — сердечник и катушка тобапочного полюса; //- обмотка якоря; 12 сердечник якоря; 13 — диафрагма; 14- корпус якоря; 15- входной патрубок; 16— диски; /7—клиновые шпонки; 18 штифт для фиксации тига со станиной; 19 - крышки; 20- барабан; 21— продольные ребра;

22- шпильки; 23 стерженьзельную раму. В каждой лапе имеются четыре отверстия для крепящих болтов и два отверстия с резьбой для отжимных болтов.

Главные полюсы служат для создания основного магнитного потока. Полюс имеет сердечник  и катушку. Сердечник 7 собран из листов холоднокатаной электротехнической стали  Э-310 толщиной 1 мм. Листы сердечника изолированы друг от друга лаком, спрессованы и стянуты заклепками. В каждом листе выштамповано отверстие, куда запрессовывается стержень 23 с резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине.

Главные полюсы имеют две катушки независимого возбуждения и пусковую (рис. 3.2, а). Катушки намотаны на каркас 6, имеющий отогнутые бурты, удерживающие рамки / и 3, изготовленные из прочной и теплостойкой пластмассы. Изоляция каркаса состоит из четырех слоев гибкого стекломиканита на кремнийорганическом лаке и одного слоя стеклоленты. Пусковая обмотка 5 расположена у полюсного башмака, затем установлена стеклотекстолитовая изоляционная шайба 2, поверх которой намотана обмотка независимого возбуждения 4. Такое расположение катушек обеспечивает хороший отвод тепла.

Витки пусковой катушки изолированы асбестовой электроизоляционной бумагой, пропитанной  в лаке ЭФ-3; сверху катушка покрыта  стеклянной лентой, пропитанной тем  же лаком, затем катушку пропитывают  в кремнийорганическом лаке К-47 окунанием.

В процессе намотки  каждый слой катушки независимого возбуждения  промазывают кремнийорганическим  лаком или компаундом К-54. Пустоты  заполняют замазкой П-11. Катушку  пропитывают в лаке К-47К, запекают и покрывают эмалью ГФ. Катушки  главных

Рис. 3.2. Главный  полюс: Рис. 3.3. Добавочный по а— катушка: б -- схема намотки катушек; люс н — начало; к — конецполюсов генераторов МПТ-10/49 и МПТ-120/55А отличаются отсутствием пусковой обмотки и изоляцией витков обмотки независимого возбуждения. Витки изолированы асбестовой бумагой на клеящем лаке.

Из 10 катушек  главных полюсов генератора 5 имеют  перекрещенные выводы, а 5-- открытые (рис. 3.2, б). Это сделано для чередования  полярности полюсов и упрощения  конструкции соединительных шин.

Добавочные полюсы состоят из сердечников и катушек (рис. 3.3). Сердечник 6" изготовлен из стали марки СтЗ. Часть сердечника, обращенная к якорю, сужена, к ней приклепаны латунные или дюралюминиевые угольники 5, служащие для крепления катушек и уменьшения рассеивания магнитного потока. На угольнике расположена изоляционная рамка 4.

Сердечник полюса изолирован от катушки 3 опрессованным и спеченным миканитом или стеклотканью на эпоксидной смоле. Катушка полюса состоит из шести витков. Крайние витки изолированы двумя слоями микаленты и одним слоем стеклоленты. Между витками уложены стеклотекстолитовые прокладки. Готовую катушку покрывают эмалью ГФ-92.

Между стальной накладкой / и сердечником помещена текстолитовая прокладка 2, создающая  второй зазор (см. рис. 2.12, б). Полюс в сборе пропитывают в термореактивном лаке и запекают. Между станиной и полюсом укладывают пружинную рамку из ленточной стали для предотвращения перемещения катушки на сердечнике из-за усыхания изоляции и других деформаций. Между сердечником полюса и станиной помещен набор из шести стальных прокладок (общей толщиной 3 мм), служащих для регулирования воздушного зазора под добавочным полюсом при настройке коммутации.

Подшипниковый щит 3 (см. рис. 3.1) тяговых генераторов  воспринимает большие усилия. Чтобы  не допускать вибрации и смещения щеткодержателей, щит выполнен сварным, каркасной конструкции с выемной ступицей. Это позволяет заменить подшипник без снятия генератора с тепловоза. Для облегчения обслуживания щеткодержателей и смены щеток в щите размещена поворотная траверса 5, представляющая собой сварное кольцо с посадочным и зубчатым венцами и десятью U-образными накладками, к которым через изоляторы прикреплены дюралюминиевые бракеты (кронштейны). Fia каждом бракете укреплено по девять щеткодержателей со щетками и токособирательные шины. Траверсу в положении, соответствующем нейтрали, фиксируют стопорными болтами. Траверса поворачивается вращением вала поворотного устройства. Для расположения щеток на геометрической нейтрали подшипниковые щиты других тяговых генераторов без поворотной траверсы имеют овальные отверстия под болты крепления, позволяющие поворачивать щит.

Патрубок 15 для  подвода охлаждающего воздуха к  генератору выполнен сварным из тонколистовой  стали и имеет разъемы но вертикальной и горизонтальной осям. Он также является щитом, закрывающим детали генератора со стороны привода.

Схема соединений обмоток магнитной системы генератора показана на рис. 3.4. Ток от плюсовых щеток по кабелю ,(// поступает в тяговые электродвигатели и но кабелю Д2, /12, добавочным полюсам (соединены в две параллельные группы) возвращается к минусовым щеткам. При пуске дизеля ток от плюса аккумуляторной батареи идет но кабелю 41, якорю генератора, добавочным полюсам, кабелю Д2, П2, пусковой обмотке, кабелю ПІ на минус батареи.

Якорь тягового генератора состоит из вала, корпуса (остова), сердечника, обмотки, коллектора и деталей крепления (см. рис. 3.1). Якоря тепловозных генераторов изготовляют с укороченным валом, т. е. применяют так называемую безвольную конструкцию, что

Рис. 3.4. Схема  соединений обмоток магнитной системы  генератора (вил со стороныколлектора):

Я1, Я2 и НІ, Н2 - начало н конец обмотки якоря и независимого возбуждения; /// — начало пусковой обмотки; 112, Д2 - конец пусковой обмотки и добавочных полюсов; // и К, НІ и КІ, Н2 и К2— начало и конец катушек полюсов; штриховой линией показаны соединения катушек пусковой обмотки, расположенные со стороны, противоположнойколлектору

позволяет снизить  температуру нагревания его обмотки, трудоемкость изготовления и ремонта, а также массу генератора. Для  обеспечения свободного подвода  воздуха в центральную часть  якоря для входа в радиальные каналы корпус имеет ребристую конструкцию  и состоит из сварно-литого барабана 20, к которому приварены литые  фланцы и десять продольных ребер 21.

Задний фланец используется для соединения через  эластичную муфту с коленчатым валом  дизеля, передний -- для иапрессовки коллектора. Так как генератор имеет диаметр якоря 120 см, а наибольший размер листа электротехнической стали 100X120 см, то сердечник якоря собирают из пяти штампованных сегментов, стянутых шпильками в осевом направлении между обмоткодержателями.

В радиальном направлении  сердечник закреплен встречными клиновыми шпонками 17, закладываемыми в пазы сегментов и ребер. Натяг  между сердечником и корпусом создается расклиниванием шпонок при  нагретом сердечнике. Для образования  радиальных каналов в осевом направлении  сердечник разделен вентиляционными  распорками на восемь пакетов. Сердечник  якоря имеет і55 пазов.