Расщепитель фаз.
Для использования во вспомогательных машинах электровоза асинхронных двигателей (АД) необходимо преобразовать однофазный переменный ток в трёхфазный. В качестве такого преобразователя используют асинхронный расщепитель фаз (РФ), представляющий собой асинхронную машину с несимметричной обмоткой статора.
Принцип действия расщепителя фаз.
Принцип преобразования однофазного напряжения в трёхфазное с помощью расщепителя фаз основан на свойстве вращающегося магнитного поля индуцировать в трёхфазной статорной обмотке ЭДС, которая то же будет трёхфазной.
Обмотка статора РФ представляет собой несимметричную звезду с неодинаковым числом пазов на полюс и фазу и с разным числом витков в катушечных группах. Две обмотки принадлежат одновременно двигателю и генератору, а третья – только генератору.
Двигательная обмотка подключена к обмотке собственных нужд тягового трансформатора и предназначена для приведения во вращение ротора. Генераторная обмотка создаёт только третью фазу и подключена к двигательной обмотке, но не в нулевой точке, а в точке, обеспечивающей наилучшую симметрию напряжений.
Для разгона расщепителя фаз до номинальной частоты вращения применяется специальный конденсатор Сп или добавочное сопротивление, включенное с помощью контакта П между генераторной фазой и одним из концов двигательной фазы (асинхронный пуск). Так как пуск происходит на холостом ходу, то высокого пускового момента не требуется.
По двигательной обмотке протекает однофазный переменный ток, и в его рабочем зазоре образуется не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле. Для получения сдвига фаз между токами генераторной и двигательной обмоток в цепь генераторной обмотки включается активное сопротивление. Ток генераторной обмотки оказывается сдвинутым по фазе на некоторый угол по отношению к току двигательной обмотки. Этого сдвига достаточно для пуска и разгона двигателя без нагрузки. Когда частота вращения ротора достигает 1430 об/мин, расщепитель фаз переходит в режим работы как однофазный асинхронный электродвигатель.
Вращающееся магнитное поле, созданное токами двигательной обмотки и ротора, пересекает витки генераторной обмотки, наводя в ней ЭДС. Так как Генераторная часть обмотки сдвинута в пространстве относительно двигательных обмоток на угол 1200, то её ЭДС будет сдвинута на тот же угол. Чтобы обеспечить симметрию трёхфазного напряжения при несимметричных падениях напряжения в отдельных фазах, обмотку статора выполняют несимметричной с разным количеством витков.
Устройство расщепителя фаз нб – 455а.
Расщепители фаз устанавливаются по одному в каждой секции электровоза и работают раздельно. Расщепители фаз НБ – 455 и НБ – 455А выполнены на базе расщепителя фаз НБ – 453А и предназначены для преобразования однофазного напряжения обмотки собственных нужд тягового трансформатора в трёхфазную систему с линейным напряжением 380 В. Нормальная работа РФ обеспечивается при колебаниях напряжения питающей цепи в диапазоне 280…460 В, исполнение – защищённое с самовентиляцией, горизонтальное.
Статор РФ отлит из серого чугуна СЧ 12-28. По конструкции он аналогичен статору электродвигателей АП и АС. Подшипниковые щиты стальные сварные. Сердечник статора набран из листов электротехнической стали 1213 толщиной 0,5 мм, покрытых с обеих сторон лаком и спрессованных с усилием 120…210 кН. Пазы статора полузакрытого типа и для улучшения пусковых свойств имеют скос на одно зубцовое деление.
Обмотка статора двухслойная, трёхфазная, несимметричная, состоит из мягких катушек, имеющих несколько вариантов исполнения.
Катушечные группы соединены скруткой и прикреплены к выводным проводам хомутиками из мягкой листовой меди толщиной 1,5 мм. Предварительно соединения обматывают тонкой медной проволокой и припаивают припоем ПОС – 40. После этого их изолируют двумя слоями стеклолакоткани ЛСЭ – 19 толщиной 0,2 мм и одним слоем вполнахлёста тафтяной ленты толщиной 0,25 мм. Выводы обмотки статора присоединены к зажимам клеммной коробки типа КЗ. Обмотка в пазах закреплена клиньями высотой 7 мм и дважды пропитана лаком МГМ8. Каждая катушка подвязана к изолированному бандажному кольцу. Статор с обмотками дважды пропитывается лаком МГМ8.
Сердечник ротора набран из нелакированных листов электротехнической стали 1211. Его короткозамкнутая обмотка залита алюминием А1. Подшипниковые щиты и крышки отлиты из серого чугуна СЧ 12 -28. В нижней части щитов имеются люки, через которые поступает воздух. В качестве подшипников качения использованы шариковые подшипники типа 317.
Расщепитель фаз в холодном состоянии допускает протекание тока короткого замыкания при неподвижном роторе не более 20 с при напряжении 260 В и 6 с принапряжении 460 В. Повторное включение при токе короткого замыкания недопустимо и в крайнем случае может быть произведено не ранее, чем через 10 мин.