Розділ 2. Електричні машини

СРС №5

Тема: Конструктивні особливості електродвигунів постійного струму рухомого складу

План:

1. Типи двигунів, що застосовуються на пасажирських вагонах і РРС

2. Технічна характеристика

3. Режим роботи двигунів

4. Будова двигунів постійного струму

5. Класи ізоляції

6. Системи вентиляції

1. Типи двигунів, що застосовуються на пасажирських вагонах і РРС

Електродвигун вентилятора

Для приводу вентиляційної установки вагона 47 Д використовується двигун постiйного струму з паралельним збудженням типу ЕВ 5A/l. Установка має три ступеня регулювання, кожна з якої встановлюється автоматично і вручну. Виробництво такої вентиляцiйної установки залежить від частоти обертання якоря електродвигуна. Електродвигун складається iз стартера і якоря.

Електродвигун насоса опалення

Для забезпечення циркуляцiї води в системi опалення вагона 47Д вбудовано насос типу UP-50. Приводом для нього служить фланцевий електродвигун постiйного струму типу GMG 90.1.900 із змішаним збудженням. Підшипниковий щит електродвигуна з боку валу мaє спецiальний фланець для з’єднання до насоса опалення.

Електродвигун вентиляцiйної установки пiдвагонного акумуляторного ящика.

Для видалення парів вибухонебезпечних газів, що видiляються при зарядцi акумуляторної батареї на стоянцi, в підвагонному акумуляторному ящику встановлений вентилятор. Приводом для нього служить електродвигун постiйного струму типу 1235.3/3. всередину корпуса встановлено сердечник магнітопроводу, який набраний в пакет з окремих штампованих листів електротехнiчної сталі. Вал якоря спирається на шарикові підшипники, які встановлені в підшипникових щитах. Перший підшипник марки 629Р62 TGL 2981 (№29 ГОСТ 8338-57), а другий марки 627Р62 TGL 2981 (№27).

2. Технічна характеристика

Тип електродвигуна	ЕВ 5А/1	GMG 90.1.900	1235.3/3	1235.3/2
Потужність	0.9кВт	0.15кВт	40Вт	63Вт
Напруга	60В	60В	54В	54В
Струм	19А	3.62А	1.3А	1.8А
Частота обертання	430/740/1300об/хв	1400об/хв	2000об/хв	3000об/хв
Клас ізоляції	А	Е	В	В
Ступінь захисту	ІР32	ІР44	ІР23(клемна коробка ІР55)	ІР23(клемна коробка ІР55)
Опір ізоляції	>2.5мОм	2мОм	___	___
Довжина	492мм	287мм	___	___
Ширина	320мм	198мм	___	___
Маса	60кг	18.5кг	3кг	3кг

3. Режим роботи двигунів

Довготривалий номінальний режим

Пiд довготривалим номiанальним режимом розуміють режим роботи електродвигуна при незмiннiй номiнальнiй напрузi, постiйнiй температурi охолоджуючого середовища, при якому робочий перiод настiльки великий, що перевищення температури всіх частин машини над температурою охолоджуючого середовища досягає практично встановлених значень.

Короткочасний номiнальний режим

Пiд короткочасним номiнальним режимом розуміють такий режим роботи, при якому перiоди незмiнного номiнального навантаження електродвигуна t_B чергуються з перiодами установок. При цьому перiодi навантаження перевищення температури 0 вcix частин машини можуть зрости до 0доп , але не встигають досягнути встановлюючи значень 0∞, а перерва в роботi t_B достатньо велика, щоб електродвигун встиг охолонути до температури охолоджуючого середовища (0=0).

Повторно-короткочасний номінальний режим

При повторно короткочасному режимi перiоди роботи електродвигуна при номінальному навантаженні t_B чергуються з перiодами зупинок, при цьому як робочi перiоди, оскільки перерва не настiльки довга, щоб перевищення температури окремих частин машини могли досягти установлених значень. Змiна потужності електродвигуна i значення 0 при повторно-короткочасному режимi, цей режим характеризує вiдносно продовженню вмикання ПВ, вiдношенням часу вмиканням до довготривалостi всього циклу Т у відсотках ПВ=( t_B / Т) 100%.

Номiнальне значення ПВ стандартизовані: 15,25,40 і 60% при продовженні циклу 10 хвилин. При повторно-короткочасному режимi роботи електродвигун може вiддавати бiльшу потужність нiж при довготривалому режимi. Так само потужність при меншому ПВ може бути бiльше, нiж при бiльшому ПВ.

4. Будова двигунів постійного струму

Конструкцiя двигуна постiйного струму вентиляційної установки.

У вагонах без кондицiювання повiтря зазвичай встановлюють електродвигуни постiйного струму для приводу вентиляцiйної установки, р= 1,0 кВт.

При протiканнi по обмотцi збудження струму збудження Із в машинi утворюється магнiтний потiк Ф, який взаємодiючи з струмом I_я, який проходить по обмотцi якоря, складає електромагнiтний обертальний момент, що призводить якiр до обертання. Електродвигун має вилитий корпус. В ньому передбаченi лапи для крiплення. Полюси зiбранi iз листової електротехнiчної сталi. На полюсах закрiпленi котушки обмотки збудження. Пiдшипниковий щит зi сторони колектора закритий зйомними кришками з вентиляцiйними жалюзями. Якiр електродвигуна виготовлений iз листiв електротехнiчноiї сталi, зiбраних в сердечник, напресований на вал. Обмотка якоря складається iз окремих секцiй, якi об'єднанi в якорнi котушки, вкладені в пази якоря в два шара. Кiнці секцiї обмотки якоря з'єднанi з вiдповiдними пластинами колектора. Щiтковий апарат складається iз електрографiтових щiток, щiткоутримувачiв i поворотної щiточної траверси. Для вiдводу тепла, в двигунах передбачений вентилятор, насаждений на вал.

5. Класи ізоляції

Оскільки як втрати в машині в значній мірі залежать від її струму і потужності,то номінальне значення останніх встановлюються, головним чином, виходячи з допустимого нагріву.

Через надмірне підвищення температури призводить до руйнування ізоляції і виходу машини із ладу. Допустима температура залежить від класу нагрівостійкості використованої ізоляції. По нагрівостійкості ізоляційні матеріали поділяються на сім класів із наступними допустимими температурами:

Клас нагрівостійкості ізоляції	Υ	А	Е	В	F	H	C
υдоп, ºС	90	105	120	130	155	180	>180

Температура частин машин залежить не тільки від навантаження, а також і від температури навколишнього середовища.

В процесі роботи машини в наслідок нагріву, ізоляція поступово старіє, втрачає ізолюючі параметри і механічну жорсткість. Терміном служби електричної машини виявляється головним чином термін служби ізоляції. При нормальних умовах експлуатації він дорівнює 15-20 років.

6. Системи вентиляції

Машuнu із звuчайнuм охолодженням.. В них немає спецiальних приладiв для пiдсилення ефективностi охолодження. Звичайну вентиляцiю застосовують в машинах малої потужностi, оскільки умови їx охолодження відносно незначні.

Машuнu з само вентиляцією. В них охолодження досягається за допомогою вентилятора. Само вентиляцiя може бути внутрiшня, коли повiтря проходить всерединi машини, i зовнiшня, коли вентилятор виносять на зовнi i Він обдуває зовнiшню ребристу поверхню станини. Внутрiшня самовентиляцiя в залежностi вiд розміщення вентилятора за відношенням потоку охолоджуючого повiтря може бути витяжною або нагнiтаючою. При аксiальнiй витяжнiй вентиляцiї вентилятор створюе в машинi розрiдження: повiтря пiд тиском атмосфери потрапляє в машину пiсля чого виходить з неї на зовнi. При аксiальнiй нагнiтаючій вентиляцiї вентилятор забирає повiтря, нaгнітaє в машину пiсля чого виштовхує назовнi. При аксiальнiй вентиляцii охолоджуюче повiтря проходить по внутрiшнiх вентиляцiйних каналах паралельно oci вала, а при радiальнiй вентиляцii - перпендикулярно.

Недолiк самовентиляцiї полягає в тому, що при знижені частоти обертання машини рiзко падає ефективнiсть вентилятора, в результатi чого погіршується інтенсивність охолодження машини.

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: типи двигунів, режим роботи двигунів, класи ізоляції.

повинен вміти: розрізняти по зовнішньому вигляді типи двигунів

Контрольні питання:

1 Технічні дані двигунів типів: ЕВ 5А/1, GMG 90.1.900.

2 Які є системи вентиляції.

3 Від чого залежить допустима температура нагріву частин машини.

Література: Токарев Б.Ф.Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1990. ст. 212-215, 216-220.

Єгоров В.П. Электрооборудование пассажирских вагонов. – М: Транспорт, 1987 .ст. 53

СРС №6

Тема: Електромашинні перетворювачі пасажирських вагонів 2ПВ.001.2 і DUGG-28В

План:

1. Електричні кола з’єднання обмоток DUGG-28В.

2. Вентиляція електромагнітних перетворювачів.

1. Електричні кола з’єднання обмоток DUGG-28В

В агрегаті DUGG-28В використаний перемикач полярності змонтований в середині агрегату. Дві пари нерухомих контактів 1,2,3 і 4 перемикача можуть замикатись двома рухомими контактами 5 і 7, встановленими на ізоляційній планці 6. Рухомі контакти переміщуються за допомогою поворотної траверси 8, на яку діють кулачки 10 і 11 шайби 9, встановлені на валу агрегату. Планка 6 закріплена ексцентрично відносно осі повороту траверси 8. При цьому при її повороті контакти 7 і 5 рухаються вверх і в низ.

При оберті валу генератора по годинниковій стрільці (рис.2,а) кулачок 11 упирається в правий виступ траверси 8 і повертає її проти годинникової стрілки. Планка 6 рухається вниз, внаслідок чого контакт 5 з’єднується з контактом 4, а контакт 7-з контактом 1. В цьому положенні перемикача щіточка А буде мати позитивну полярність і з’єднаються з позитивним затискачем В на панелі з виводами, а щіточки Б з негативним зажимом Г. При оберті валу генератора проти годинникової стрілки кулачок 10 упирається в лівий виступ траверси 8 і повертає її по годинниковій стрілці. При цьому планка 6 підіймається вверх і контакт 5 з’єднується з контактом 3, а контакт 7 – з контактом 2. У цьому положенні перемикача щіточки А, мають тепер негативну полярність, з’єднуються з негативним затискачем Г на клемній панелі, а щіточки Б – з позитивним зажимом В. Напрям струму в котушках ОДП обмотки додаткових полюсів повинен змінитися в залежності від зміни струму в якорі. При цьому ці котушки підключені до перемикача полярності. В котушках 0В2 послідовної обмотки збудження направлення струму повинно залишатись незмінним, оскільки магніторухома сила повинна завжди співпадати з напрямком магніторухомих сил котушок ОВ1 обмотки збудження незалежно від напрямку обертів якоря. В іншому випадку виникає послаблення магнітного потоку генератора і його напруга буде зменшуватись зі збільшенням навантаження. Щоб цього не сталося, котушки послідовної обмотки збудження підключені після перемикача полярності до вивідних затискачів В і Г.

Рис. 2 Електричні кола з’єднання обмоток DUGG-28B

2. Вентиляція електромагнітних перетворювачів

Генератори вагонів з кондиціюванням повітря потужністю 20-32кВт мають значну масу і місце їх встановлення може мати значний вплив на рівномірне розміщення маси вагона на колісні пари. Великі габаритні розміри не дозволяють встановлювати їх на візку. При цьому їх підвішують під кузовом вагона, в середній його частині закріпленій на хребтовій балці.

Вентилятор забезпечує циркуляцію повітря в середині машини і посилення інтенсивного теплообміну між його нагрітими частинами і корпусом. В деяких машинах роль вентилятора відіграють вентиляційні лопатки, змонтовані в торцевій частині сердечника якоря. Для збільшення поверхні охолодження корпуса генератори забезпечують зовнішніми охолоджуючими ребрами. В генераторах потужністю 20-30кВт, розташованих на вагонах з кондиціюванням повітря, використовують додаткові способи охолодження. Так, на генераторах типу К694L використовують зовнішній вентилятор,який обдуває зовнішню поверхню корпуса, для більш інтенсивного від неї тепла.

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: як з’єднуються обмотки в перетворювачі

повинен вміти: розрізняти елементи електромашинного перетворювача

Контрольні питання:

1. Для чого використовується перемикач полярності

2. Як здійснюється вентиляція в перетворювачі

Література: Зорохович А.Е., Либман А.З. Электро- и радиооборудование пассажирских вагонов. - М: Транспорт, 1985. ст. 40-41, 53-54

СРС №7

Тема: Синхронні генератори змінного струму в пасажирських вагонах

План:

1. Обмотки машин.

2. Наведення ЕРС в обмотках.

3. Регулювальна характеристика синхронного генератора.

1. В системах електропостачання застосовуються генератори типу ГСВ-2, ГСВ-8, 2ГВ.001,2ГВ.003, які подібні за конструктивним виконанням і принципом дії і різні за кількісті обмоток. Схема додаткової обмотки статорів генераторів ГСВ-2, ГСВ-8, 2ГВ.001 – трьохфазна, мостова а генератора 2ГВ.003 – однофазна з виводом середньої точки.

Генератор змінного струму із змішаним збудженням типу 2ГВ.003 застосовується в схемах електропостачання ЕВ-7, ЕВ-10, ЕВ-20,ЕВ-26 (ЕВ – електроустаткування вагонне), і встановлюються на вагонах без кондиціюванням повітря.

Генератор складається з корпуса 1 (рис.3), ротора (індуктора) 11 і двох підшипникових щитів 6, 13. Сердечники статора 10 і ротора 11 виготовлені із електротехнічної сталі марки, покритої лаком. Сердечник статора 10 запресований у корпус 1, а сердечник ротора – на втулку 5, закріплені на вал 12.В пази статора закладені дві зубцеві обмотки: основна 17 і додаткова 18. На кільцевих припливах щитів 6, 13 є рівнобіжна 7, послідовна 9 і спеціальна (проти паралельна) 8 обмотки збудження. Паралельна обмотка є основною обмоткою збудження, вона регулює напругу генератора шляхом зміни, що протікає по ній струм. Послідовна обмотка служить для компенсації реакції обмоток статора, а спеціальна – для полегшення автоматичного регулювання напруги генератора при малих навантаженнях і високій частоті обертання.

Рис 3. Генератор змінного струму із змішаним збудженням

2. Трифазна обмотка статора складається із трьох однакових частин – фаз. ЕРС які індуктуються в фазах повинні бути рівними, але зсунуті в часі на електричний кут рівний 120۫ . Для цього обмотки розташовують в пазах статора із зсувом в просторі на такий же кут. На поперечному розрізі двох полюсної машини (рис.4) вказані обмотки трьох фаз початок яких (Ан, Вн, Сн) мають зсув на 120۫.

Для моменту часу зображені на (рис.4), максимальна ЕРС індуктується в котушках фази А. Максимальна ЕРС такого ж напрямку у фазі В наступає через проміжок часу, відповідний повороту ротора на 120۫ .При повороті ротора ще на 120۫ максимальна ЕРС буде у фазі С. Послідовно, при такому розміщенні обмоток на статорі виходить необхідний кут зсуву між ЕРС фаз.

Із (рис.4) виходить, що при трьох фазній обмотці двох полюсної машини і рівномірному розташуванню пазів по колу статора остання розбивається на шість рівномірних зон із пазів у наступній послідовності: Ан, Ск, Вн, Ак, Сн, Вк.

Рис. 4 Трифазна обмотка статора

3. Регулювальна характеристика показує, як треба змінити струм збудження генератора при зміні навантаження щоб напруга на затискачах генератора залишалась не змінною і дорівнювала номінальній: Iзб=ƒ(I1) при U1=U1ном = const; n1=nном= const і cos φ1=const. На (рис.5), показує регулювальну характеристику синхронного генератора. При активному навантаженні (cos φ1) збільшується струм навантаження I1 треба підвищити струм збудження. Індуктивний характер навантаження (cos φ1<1; інд) викликає більш різке зниження напруги U1, і при цьому струм збудження Ізб, необхідний для підтримування U1=U1ном, слід підвищувати в більшому ступені. При ємкісному характері навантаження (cos φ1<1; ємк) збільшення навантаження супроводжується з ростом напруги U1, при цьому для підтримування U1=U1ном струм збудження треба зменшити.

Рис. 5 Регулювальна характеристика синхронного генератора

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: які обмотки є в синхронному генераторі; який вигляд має регулювальна характеристика.

повинен вміти: встановлювати різницю елементів конструкції синхронної машини; з отриманих даних будувати характеристику

Контрольні питання:

1 Для чого служить послідовна обмотка в генераторі

2 Як розташовані фазні обмотки в статорі генератора

3. Яка залежність величин називається регулювальною характеристикою

4 Що показує регулювальна характеристика

Література: Єгоров В.П. Электрооборудование пассажирских вагонов. – М: Транспорт, 1987.ст. 47- 49. Токарев Б.Ф.Электрические машины. – М.: Энергоатомиздат, 1990. ст. 147.

Кацман М. М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 1993. ст. 245- 246

СРС №8

Тема: Синхронні генератори рефрижераторного рухомого складу вагонів електростанцій

План:

1. Особливості конструкції генератора типу ДГБС30-4/4

2. Охорона праці

1. Синхронні генератори ДГБ (ДГБС30-4/4) застосовують на автономних вагонах і 5-вагонних секціях ZB-5 (як допоміжний генератор).

Конструктивно ці генератори виконані у вигляді компактної електричної машини, що працює при частоті обертання 1500 об/хв.

Рис. 6 Синхронні генератори ДГБС30-4/4

Особливістю цього генератора є (рис.6) форма переднього (з боку привода) підшипникового щита, що має фланець для кріплення до картера дизеля. Правильне центрування з’єднання дизеля й генератора забезпечується кільцевим бортиком на фланці підшипникового щита. Сполучну муфту, насаджену на хвостовик валу 12, оглядають через люк що закриває кришкою 2. Задній підшипниковий щит 7 має ковильний вивід 6 і люк для огляду щіткового апарата закритий кришкою 5. До статора 4 приварені лабети 9, у верхній частині статора вгвинчується рим-болт 3. Ротор і статор охолоджується повітрям, що надходить через решітку 8 і викидається через решітку 10.

Статор генератора (рис.6.а) має чотири полюсних наконечники 2 з обмотками збудження 3 – полюсні наконечники кріпляться до статора 4 болтами 5.Обмотки статора щільно притиснуті до полюсних наконечників пресшпановими прокладками 1, що відіграють роль пружини. Між полюсним наконечником і обмоткою збудження є мідне кільце, що являє собою один коротко замкнутий витік. Це кільце й мідні трубчасті шпильки, що стягують полюси, є складовими частинами демпферної системи, що сприяє швидкому загасанню коливань ротора при різких змінах навантаження генератора. Крім того, мідне кільце екранує полюси, зменшуючи потік реакції якоря генератора.

У передньому підшипниковому щиті 6 генератора (рис.6.б) розташоване полюсне кільце 7 з виступаючими полюсами. Канал для виходу повітря закритий решітками 8.

.

Рис. 7 Ротор генератора

Ротор генератора 10 (рис.7), ротор стабілізатора 5, колектор 13, контактні кільця 3, підшипники 2 і 16, вентилятор 6 маточиною напресовані на вал 1, що має шпонкову канавку. Пластини ротора 10 стягнуті сталевими шайбами 9 у бортик валу, шпонкою 19 і стопорним кільцем 18. До шайби 7 болтами кріпиться відцентровий вентилятор 6, що забезпечує охолодження генератора повітрям, що засмоктується через отвори підшипникового щита й викидається через патрубок вентилятора. До кільця 12 кріпляться тягарці для точного балансування ротора.

Пластини ротора стабілізатора 5 стягнуті сталевими шайбами. У пазах ротора стабілізатора покладені обмотки 4 постійного і змінного струму. Ротор стабілізатора втримується на валу генератора за допомогою шпонки й стопорного кільця. Колектор 13 і контактні кільця 14 кріпляться на валу за допомогою шайб. Підшипники 2 і 16 закриті кришками 3, 15 і 17, з’єднані між собою шпильками.

Ротор генератора, як ротор стабілізатора, являє собою сердечник, набраний з тонких ізольованих одна від одної лаком пластин електротехнічної сталі. Кожна пластина має вирізи, які в зібраного ротора утворять пази для розміщення обмоток 8 змінного і постійного струмів. Обмотки змінного струму розташовані у верхній частині паза, а постійного – у нижній. Обмотки виконані з мідного дроту з бавовняною ізоляцією. Від тіла ротора й один від одного обмотки додатково ізольовані прокладкою з електротехнічного картону. У пазах обмотки втримуються дерев’яними клинами, які з торців ротора закріплені бандажем зі сталевого дроту.

Щітковий апарат генератора поєднує щітки постійного і змінного струму. Кількість щиток постійного струму і їхніх щітко тримачів дорівнює числу полюсів збудження. Щітки поєднані в групи “+”і “-”, по дві щітки в кожній групі. По колу колектора в нейтральне положення щітки встановлені за допомогою сегментів, що кріпляться разом з підшипниковим щитом. Щіткотримачі ізольовані від сегментів і не мають із ними електричного контакту.

Рис. 8 Щітковий апарат

Щітка 2 постійного струму (рис 8.а) може вільно пересуватися в обоймі щіткотримача і компенсувати тим самим зношування, а також вертикальні коливання, що викликаються вібрацією й нерівностями поверхні колектора. Щітку до колектора притискає спіральна пружина 4. Сила натискання регулюється важелем 5. Щіткотримач надітий на валик траверси і стягнутий болтом 6. Струм від щітки відводиться гнучким мідним дротом 3.

Щітки змінного струму 8 (рис. 8.б) жорстко прикріплені до своїх обойм 7, які можуть обертатися на осі 12 щодо хомутика 10, закріпленого на ізольованому щітковому валику болтом і притискається до контактного кільця пружиною 9. На кожному контактному кільці генератора встановлені по дві щітки. Всі щітки генератора змінного струму бронзографітові.

Колектор генератора (рис.9) складається з мідних пластин 1, що мають хвостову частину 2 фігурної форми. Пластини ізольовані одна від одної прокладками 6 з міканіту такої ж форми, як у пластин. Пластини і прокладки спресовані зі сталевою втулкою 5 за допомогою пластмаси 4 з фенольної смоли. Сталеві кільця 3 захищають колектор від дії виникаючих при обертанні відцентрових сил. Виводи від обмотки постійного струму впаюють у щільні прорізи мідних пластин. Зібраний колектор запресовують на вал генератора в притул до упорного бортика.

Рис. 9 Колектор генератора

3. Генератори і електродвигуни розраховані на тривале навантаження при температурі до 35۫ С. При вказаній температурі допускається номінальне навантаження генераторів і електродвигунів.

При технічному обслуговуванні електроустаткування слід застосовувати устаткування та інструмент, що відповідає вимогам охорони праці і забезпечує безпечне проведення робіт. Всі захисні засоби повинні бути перевірені при прийманні в експлуатацію, а надалі повинні перевірятися через певний проміжок часу згідно норм.

При експлуатації електричного устаткування слід завжди пам’ятати про небезпеку ураження електричним струмом. Необхідно знати, як запобігти небезпеці, і при необхідності надати першу допомогу потерпілому.

Ураження електричним струмом можливе як при безпосередньому контакту з струмопровідними частинами, що знаходяться під напругою, так і при контакту з металевими конструкціями, що випадково виявилася під напругою; при наближенні до частин устаткування, що знаходяться під високою напругою, на відстань, достатню для утворення розряду (іскри); за наявності на поверхні землі так званої крокової напруги, що з’являється у разі замикання на землю одного з дротів електричної мережі; при виникненні поблизу від людини електричної дуги короткого замикання, небезпечно відносно опіку.

Ступінь і результат електричного ураження залежить від струму, що протікає через організм, шляхом проходження електрики в організмі, частоти змінного струму, стану і індивідуальних особливостей організму людини. При дії на організм змінного струму стандартної частоти 50 Гц і сили 0,015 А м’язи втрачають здатність довільно скорочуватися і людина невзмозі відірватися від струмопровідних частин; при струмі 0,05 А наступає параліч дихання і втрата свідомості; струм 0,1 А є смертельним.

Корпуси електродвигунів, генераторів і пускового устаткування повинні бути надійно заземлені відповідно до вимог правил охорони праці при експлуатації електричних установок промислових підприємств.

При проведенні робіт на електродвигунах і генераторах вживають заходів для того, щоб двигун не прийшов в обертання зі сторони механізму, що приводиться (наприклад, насоса). Крім того, при виконанні слюсарних робіт на електроустаткуванні необхідно дотримуватися наступних правил. Розміри ключів повинні відповідати відгвинчуваним гайкам. Забороняється застосовувати прокладки між зазором ключа і гранню гайки, користуватися зубилом і молотком при відгвинчуванні гайок, подовжувати один ключ за допомогою іншого. При розбиранні електричних машин і апаратів необхідно користуватися знімачами що забезпечують безпеку проведення робіт. Перед роботою необхідно оглянути знімачів і переконатися у відсутності тріщин, зірваного різьблення тощо.

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: призначення основних елементів генератора; охорону праці при обслуговуванню електричних машин на рухомому складі.

повинен вміти: при огляді електричної машини за зовнішніми ознакам дати її характеристику; виконувати вимоги з охорони праці при роботі з електричними машинами

Контрольні питання:

1 З яких основних елементів складається генератор

2 Які особливості будови основних частин генератора

3. Які захисні засоби повинні бути для забезпечення безпечного проведення робіт

4. При якій силі струму м’язи людини втрачають здатність довільно скорочуватись

Література: Скрипкин В.В. Электрооборудование изотермического подвижного состава. - М: Транспорт, 1990. ст. 113- 117; ст. 318- 321.

СРС №9

Тема: Електричні двигуни

План:

Двигуни з поліпшеними пусковими характеристиками (двигун з подвійною білячою кліткою в роторі; і двигун з глибоким пазом в роторі).

Поліпшення пускових характеристик за рахунок збільшення активного ротора використовується в коротко замкнутих асинхронних двигунах із спеціальними обмотками на роторі. Найбільше використання знайшли в двигунах з глибокими пазами на роторі і двигунах з подвійною кліткою на роторі.

Двигун з глибокими пазами на роторі. Цей двигун має пази в роторі які виконані у вигляді вузьких глибоких шпарин, в які закладені стержні обмотки ротора, які виглядають як вузькі смуги. З обох боків ці стержні приварені до замкнутих кілець.

Рис.10 Двигун з глибокими пазами на роторі

В момент ввімкнення двигуна, коли частота струму в роторі має найбільше значення (ƒ2=ƒ1), індуктивний опір нижньої частини кожного стержня значно більше верхньої. Це пояснюється тим, що нижня частина стержня з’єднана з більшою кількістю магнітних силових ліній поля розсіювання (рис.10. а). На (рис. 10. б ) показано графік розподілу щільності пускового струму в стержні ротора з глибокими пазами по висоті стержня. Із цього графіка виходить що майже весь струм ротора проходить по верхній частині стержня, поперечний розріз якого набагато менший розрізу всього стержня. Це рівнозначно збільшенню активного опору стержня ротору що сприяє росту пускового моменту двигуна і в деякій мірі обмежує пусковий струм.

Таким чином, двигун з глибокими пазами на роторі володіє сприятливим співвідношенням пускових параметрів: великим пусковим моментом при невеликому пусковому струмі. Із зростанням частоти обертання ротора частота струму в роторі спадає. У зв’язку з цим зменшується індуктивний опір обмотки ротора і щільність струму по висоті стержня в цьому випадку стає більш рівномірною що веде до зменшення активного опору ротора. Коли в двигуні процес «витискання» струму практично завершується, двигун працює як звичайний коротко замкнутий.

Двигун з двома клітками на роторі. Такий двигун має робочу клітку 1 стержні якої розташовані в нижньому стані і пускову клітку 2 стержні якої розташовані у верхньому шарі, ближче до повітряного зазору.

Рис.11 Двигун з двома клітками на роторі

Стержні пускової клітки виготовляється з латуні або бронзи. Індуктивний опір розсіювання пускової клітки невеликий, оскільки стержні розташовані поблизу повітряного зазору і до того з двох сторін мають повітряні шпарини. Стержні робочої клітки виготовляються з міді і мають більший переріз ніж робоча клітка. Це забезпечує робочій клітці малий активний опір.

В момент пуску двигуна струм ротора проходить в основному поверхні пускової клітки яка має малий індуктивний опір. При цьому щільність струму в стержнях пускової клітки набагато більша щільності струму робочої клітки (рис.11. б). Підвищений активний опір цієї клітки забезпечує двигуну значний пусковий момент при зниженому пусковому струмі. Із збільшенням частоти обертання ротора зменшується частота струму в роторі, при цьому індуктивний опір робочої клітки зменшується і розподіл щільності струму в стержнях пускової і робочої кліток стає майже однаковим. При цьому відбувається перерозподіл обертального моменту між клітками: якщо в початковий період пуску момент створюється струмами пускової клітки, то по закінченні періоду пуску обертальний момент створюється струмами робочої клітки. Обертальні моменти від двох кліток направлені в один бік, тому результуючий момент двигуна буде дорівнювати сумі моментів пускової і робочої клітки.

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: які конструкції ротора покращують пускові характеристики двигуна.

повинен вміти: при огляді електричної машини за зовнішніми ознаками встановити різницю елементів конструкції

Контрольні питання:

1. Чим відрізняється двигун з глибокими пазами на роторі від звичайного асинхронного двигуна

2. Переваги двигуна з глибокими пазами на роторі від звичайного асинхронного двигуна

3. Де проходить струм ротора в момент пуску двигуна

Література: Кацман М. М. Электрические машины. – М.: Высшая школа, 1993. ст. 187- 190

СРС №10

Тема: Статичні і електромашинні перетворювачі

План:

1. Статичні високовольтні перетворювачі та їх застосування

2. Конструктивні особливості будови перетворювачів типу EV – 120, UGW – 4 .

1. У високовольтних статичних перетворювачах, виготовлених для подачі струму у пасажирські вагони, застосовують трьохфазні інвертори напруги (рис.12). Інвертор виготовлений у вигляді трифазної мостової схеми, в плечі якої включені тиристори V1 – V6, зворотні діоди V7 – V12, комутаційні конденсатори С1 – С6 і дроселі L1 – L3. До виходу інвертора підключений резистор R1. Кожен тиристор проводить струм протягом одного напівперіоду вихідної частоти. Комутація тиристорів відбувається кожну 1/6 частину періоду. Одночасно в робочому інтервалі працюють три тиристора, при чому один в одному (або катодний) і два в катодних (або в анодних). В результаті цього вихідна напруга кожної фази має ступінчасту форму, наближену до синусоїди. Вмикаються тиристори шляхом подачі відбиваючих імпульсів на їх керовані електроди; вимикаються вони шляхом подачі на тиристори зворотної напруги від попередньо заряджених комутаційних конденсаторів.

Рис. 12 Трифазні інвертори напруги

2. Конструктивні особливості будови перетворювачів типу EV – 120, UGW – 4

У перетворювачі FV-120 застосовано двохступінчасте регулювання частоти обертання двигуна (рис.13). Пуск перетворювача виконується автоматично за допомогою контактора К1, струмообмежувального резистора і релейної схеми (ця частина схеми не показується на рис. 12).При робочому генераторі вагона на якорі двигуна М подається напруга 65 В, а додатковий резистор R2 в колі обмотки збудження ОВ1 двигун замкнутий коротко контактором К2, при цьому двигун обертається з частотою nном.

При переводі живлення на акумуляторну батарею з напругою 50 В контактне реле зворотного струму перериває коло живлення контактора К2 і в колі обмотки ОВ1 вводиться резистор R2. Це викликає зменшення струму збудження Ізб1 і магнітного потоку двигуна в результаті цього компенсується зниження частоти обертання, зумовлено зменшенням напруги. Реле P1 вимикає контактор К1 при збільшенні напруги Uвих вище допустимого.

Рис. 13. Перетворювач FV-120

Машина типу UGW виконана у вигляді одноякірного перетворювача; вона має загальний якір і загальну систему полюсів з обмоткою збудження. На якорі розміщена обмотка постійного струму, підключена до колектора, і обмотка змінного струму, підключена до двох контактних кілець.

Перетворювач типу UGW має порівняно малу потужність (40-110 В·А). Тому вони пускаються вхід без струмообмежувальних резисторів шляхом прямого вмикання двигуна в коло постійного струму. Приладів для стабілізації частоти обертання в перетворювачах цього типу не передбачено.

У результаті вивчення теми студент

повинен знати і розуміти: будову високовольтного статичного перетворювача; конструктивні особливості будови перетворювачів типу EV – 120, UGW – 4.

повинен вміти: при огляді перетворювачів дати їм характеристику по зовнішнім ознакам

Контрольні питання:

1. По якій схемі з’єднані інвертори в перетворювачі

2. Яким шляхом вмикаються тиристори в схемі статичного перетворювача

3. Де розташована обмотка постійного струму у перетворювачі типу UGW

4. До яких елементів підключається обмотка змінного струму в перетворювачі типу UGW

5. Як здійснюється пуск в перетворювачі FV-120

Література: Зорохович А.Е., Либман А.З. Электро- и радиооборудование пассажирских вагонов. - М: Транспорт, 1985.ст. 132- 133, 136

Зорохович А. Е. Электрооборудование вагонов. – М.: Транспорт, 1982. ст.177