- •Введение. Краткие исторические сведения.
- •Электрические машины на подвижном составе.
- •Основные определения и классификация электрических машин.
- •Принцип действия электрической машины и трансформатора.
- •1. Машины постоянного тока.
- •1.1 Принцип действия машин постоянного тока. Принцип действия генератора постоянного тока.
- •Принцип действия двигателей постоянного тока.
- •1.2 Обмотки якоря.
- •Схемы расположения проводников обмотки на якоре барабанного типа (а и б) и схема двухслойной обмотки (в).
- •Одновитковая секция, заложенная в пазы (а), и трехвитковая секция (б).
- •Пазы якоря.
- •Формы якорной катушки при петлевой обмотке (при одновитковых секциях).
- •Общий вид волновой обмотки (а) и схема соединения секций (б). Формы якорной катушки при волновой обмотке.
- •Последовательность соединения отдельных секций волновой обмотки и образующиеся при этом параллельные ветви показаны на примере волновой обмотки чегырех-полюсной машины, имеющей 19 секций.
- •Области применения простых петлевых и волновых обмоток.
- •Сложные обмотки.
- •1.3 Эдс и электромагнитный момент.
- •Кривые распределения индукции вдоль окружности якоря и напряжений Uк по коллектору.
- •Напряжение между соседними коллекторными пластинами.
- •Электромагнитный момент.
- •1.4 Магнитная цепь и реакция якоря. Расчёт магнитной цепи.
- •Магнитная цепь машины постоянного тока.
- •Реакция якоря.
- •1.5 Коммутация. Причины искрения.
- •Причины искрения.
- •Возникновение кругового огня на коллекторе.
- •Способы предотвращения искрения.
- •Потери мощности и кпд в электромашинах постоянного тока.
- •Коэффициент полезного действия.
- •Нагревание электрических машин..
- •1.7 Конструкция электромашин постоянного тока. Конструкция тягового генератора постоянного тока.
- •Тяговый генератор тепловоза 2тэ10л.
- •Главный полюс тягового генератора.
- •Добавочный полюс тягового генератора.
- •Якорь тягового генератора (без обмотки).
- •Размещение обмотки в пазу якоря генератора.
- •Щетка тягового генератора.
- •Щеткодержатели.
- •Конструкция тягового двигателя постоянного тока.
- •1.8 Классификация и характеристики генераторов постоянного тока. Классификация генераторов постоянного тока.
- •Схемы возбуждения генератора.
- •Генератор с независимым возбуждением.
- •1.9 Генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Генератор с параллельным возбуждением.
- •Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением.
- •Генератор с последовательным возбуждением.
- •Генератор со смешанным возбуждением.
- •1.10 Моменты на валу и частота вращения двигателя постоянного тока. Классификация двигателей.
- •Моменты на валу двигателей.
- •Уравнение мощности для якорной цепи.
- •1.11 Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока. Реверсирование.
- •Реостатный пуск.
- •Реостатный пуск тяговых двигателей электровоза.
- •Пуск путем плавного повышения питающего напряжения.
- •1.12 Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением.
- •Механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
- •Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
- •Двигатели с последовательным и смешанным возбуждением. Двигатели с последовательным возбуждением.
- •Механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
- •Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
- •Двигатель со смешанным возбуждением.
- •2. Электрические машины переменного тока.
- •2.1 Общие сведения о машинах переменного тока. Принцип работы.
- •Синхронные и асинхронные машины.
- •2.2 Асинхронные двигатели. Принцип действия.
- •Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
- •Применение асинхронных двигателей на локомотивах.
- •Структурная схема машинного преобразователя частоты переменного тока для тепловозов.
- •2.3 Устройство электродвигателя переменного тока.
- •Асинхронная машина с фазным ротором.
- •Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором.
- •2.4 Пуск асинхронного двигателя.
- •Прямое включение в сеть.
- •Пуск при пониженном напряжении.
- •Реостатный пуск асинхронных двигателей.
- •Использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.
- •2.5 Однофазные асинхронные двигатели.
- •1. Однофазный двигатель не имеет пускового момента. Он будет вращаться в ту сторону, в которую раскручен внешней силой.
- •Пуск однофазного двигателя.
- •Включение трёхфазных двигателей в однофазную цепь.
- •2.6 Синхронные электромашины.
- •Конструкция тяговых генераторов переменного тока.
- •3. Трансформаторы.
- •3.1 Применение, принцип действия и параметры трансформаторов.
- •Применение трансформаторов.
- •Принцип действия трансформатора.
- •Основные конструктивные элементы.
- •Обозначение на принципиальных схемах.
- •Параметры трансформаторов.
- •3.2 Конструкции трансформаторов. Магнитная система.
- •Обмотки.
- •Вводы трансформатора.
- •Охлаждение трансформаторов.
- •3.3 Трансформирование трёхфазного тока.
- •Трехстержневой трехфазный трансформатор.
- •Схемы соединения обмоток.
- •Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов.
- •3.4 Параметры и характеристики трансформаторов.
- •Опыт холостого хода.
- •Опыт короткого замыкания.
- •Внешняя характеристика трансформатора.
- •Кпд трансформатора.
- •Параллельная работа трансформаторов.
- •3.5 Многообмоточные трансформаторы и автотрансформаторы. Многообмоточные трансформаторы.
- •Схемы двухобмоточного (а) и многообмоточного (б) трансформаторов. Автотрансформаторы.
- •3.6 Регулирование напряжения тягового трансформатора.
- •Регулирование на стороне высшего напряжения тягового трансформатора.
- •Регулирование на стороне низшего напряжения.
- •4. Электромашинные преобразователи.
- •4.1 Классификация электромашинных преобразователей.
- •Классификация электромашинных преобразователей.
- •Генератор-двигатель (мотор – генератор).
- •Мотор – генератор нб – 430в.
- •Электромашинный усилитель.
- •Электромашинные преобразователи частоты с использованием синхронного генератора.
- •Расщепитель фаз.
- •Устройство расщепителя фаз нб – 455а.
- •Одноякорный преобразователь.
- •5. Техническое обслуживание электрических машин.
- •5.1 Основные неисправности электрических машин.
- •Искрение электрических машин постоянного тока.
- •Неисправности обмоток машин постоянного тока.
- •Неисправности генератора постоянного тока.
- •Неисправности двигателя постоянного тока.
- •Неисправности машин переменного тока.
- •5.2 Текущий ремонт электрических машин.
- •Сушка изоляции.
- •Проверка и ремонт щеточного аппарата и коллектора тяговых двигателей.
- •Крепления.
- •6. Аккумуляторные батареи.
- •6.1 Химические источники тока.
- •Свинцовый аккумулятор.
- •Щелочной аккумулятор.
- •6.2 Устройство аккумуляторных батарей локомотивов.
- •Сепараторы аккумулятора
- •Секция аккумуляторной батареи.
- •Тепловозный железоникелевый аккумулятор.
- •Список использованных источников.
1.11 Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока. Реверсирование.
Для изменения направления вращения (для реверсирования) двигателя нужно изменить или направление магнитного потока, или направление тока в обмотке якоря; одновременное же изменение направлений потока и тока якоря не приведет к изменению направления вращения, в чем мы можем убедиться, пользуясь "правилом левой руки".
Пуск двигателя постоянного тока.
Для двигателей постоянного тока могут быть применены три способа пуска:
1) прямой, при котором обмотка якоря подключается непосредственно к сети;
2) реостатный, при котором в цепь якоря включается пусковой реостат для ограничения тока;
3) путем плавного повышения питающего напряжения, которое подается на обмотку якоря.
При пуске двигателей в ход, т. е. при включении их в сеть, необходимо последовательно с обмоткой якоря соединить добавочное сопротивление, которое называется пусковым реостатом.
Если бы не было в цепи якоря пускового реостата, то при пуске в первый момент мы получили бы ток в якоре (здесь мы пренебрегаем влиянием индуктивности цепи якоря, которая несколько уменьшает пусковой ток в начальный период)
Ia = U/ ΣRа,
где ΣRа — сумма всех сопротивлений внутренней цепи якоря (включая и сопротивление переходных контактов щеток). Так как сопротивление ΣRа мало, то ток в якоре получился бы во много раз больше номинального.
Для примера возьмем нормальный двигатель мощностью 10 кВт при напряжении Uн = 110 В, номинальном токе Iн = 108 А и сопротивлении ΣRа = 0,08 Ом. Начальный пусковой ток этого двигателя, если бы мы его включили в сеть без пускового реостата, был бы
Ia = U/ ΣRа = 110/0.08 = 1375, А,
т. е. превосходил бы почти в 13 раз номинальный ток.
От такого тока могли бы пострадать обмотка якоря и прежде всего коллектор и щетки. Поэтому необходимо последовательно с якорем включать добавочное сопротивление rД, чтобы пусковой ток, равный теперь
Ia = U/(ΣRа + rД),
не превышал допустимого для двигателя. Так как время пуска сравнительно невелико, то пусковой ток берут несколько больше номинального, доводя его для небольших двигателей до двукратного значения номинального тока.
При пуске двигатель развивает начальный пусковой момент. Двигатель начинает вращаться; в его обмотке якоря начинает наводиться э.д.с. Ea. Применяя "правило левой руки", найдем направление вращения двигателя; применяя при этом "правило правой руки", найдем, что наведенная в якоре э.д.с. направлена против тока и, следовательно, против приложенного к двигателю напряжения. Поэтому она называется противо-э.д.с. или обратной э.д.с. Ее роль при работе машины двигателем была впервые выяснена в работах Э. X. Ленца и Б. С. Якоби.
При вращении двигателя ток в якоре определяется равенством
Ia = (U – Ea)/(ΣRа + rД)
По мере нарастания скорости вращения и пропорциональной ей обратной э.д.с. Еа, добавочное сопротивление нужно уменьшать, т. е. выводить пусковой реостат. Выводить пусковой реостат нужно постепенно, чтобы успевали расти скорость вращения и обратная э.д.с.
Ток в якоре при нормальной работе двигателя, когда выведен весь реостат,
Ia = (U – Ea)/ΣRа
.