Тема 5.2 Синхронные тяговые агрегаты

Условия работы синхронных тяговых агрегатов. Устройство и особенности конструкции синхронных тяговых агрегатов. Способы возбуждения синхронных тяговых генераторов. Характеристики.

Литература: [2] с.41-49.

Методические рекомендации

Синхронная машина - это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.

Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор (обмотка возбуждения). Как правило, якорь располагается на статоре, а на отделённом от него воздушным зазором роторе находится индуктор — таким образом, по принципу действия синхронная машина представляет собой как бы «вывернутую наизнанку» машину постоянного тока, переменный ток для обмотки якоря которой не получается с помощью коллектора, а подводится извне.

Якорь представляет собой одну или несколько обмоток переменного тока. В двигателях токи, подаваемые в якорь, создают вращающееся магнитное поле, которое сцепляется с полем индуктора, и таким образом происходит преобразование энергии. Поле якоря оказывает воздействие на поле индуктора и называется поэтому также полем реакции якоря. В генераторах поле реакции якоря создаётся переменными токами, индуцируемыми в обмотке якоря от индуктора.

Индуктор состоит из полюсов - электромагнитов постоянного тока или постоянных магнитов. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную. Явнополюсная машина отличается тем, что полюса ярко выражены и имеют конструкцию, схожую с полюсами машины постоянного тока. При неявнополюсной конструкции обмотка возбуждения укладывается в пазы сердечника индуктора, весьма похоже на обмотку роторов асинхронных машин с фазным ротором, с той лишь разницей, что между полюсами оставляется место, не заполненное проводниками (так называемый большой зуб).

Для улучшения прохождения магнитного потока, применяются ферромагнитные сердечники ротора и статора.

Синхронная машина может работать в режимах двигателя и генератора.

Достоинства:

- постоянство, поэтому синхронный двигатель используется там, где требуется постоянство оборотов (например, привод мощных компрессоров).

- у синхронных двигателей меньшая зависимость момента от напряжения.

Недостатки:

- по сравнению с асинхронным двигателем сложность конструкции и дороговизна.

- сравнительная сложность пуска.

- трудность регулирования частоты вращения.

Вопросы для самоконтроля:

1 Дайте определение синхронной машине.

2 Назовите основные части синхронной машины.

3 Назовите преимущества и недостатки синхронной машины.

Тема 5.3 Вспомогательные и специальные машины переменного тока

Расщепитель фаз. Асинхронный двигатель привода компрессора. Тахогенераторы. Синхронный генератор управления.

Литература: [2] с.36-41

Методические рекомендации

Вспомогательные электрические машины предназначены для обслуживания собственных нужд подвижного состава: получения сжатого воздуха; освещения и питания цепей управления; вентиляции оборудования и получения электроэнергии для независимого возбуждения тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения.

Машины постоянного тока применяют в качестве электродвигателей и генераторов. Электродвигатели постоянного тока имеют хорошие регулировочные свойства, значительную перегрузочную способность и позволяют получать как жесткие, так и мягкие механические характеристики. Поэтому их широко используют для привода различных механизмов на транспорте. Двигатели небольшой мощности применяют во многих системах автоматики.

Конструкция двигателей постоянного тока сложнее и их стоимость выше, чем асинхронных двигателей. Однако в связи с широким применением автоматизированного электропривода и тиристорных преобразователей, позволяющих питать электродвигатели постоянного тока регулируемым напряжением от сети переменного тока, эти электродвигатели широко используют в различных отраслях.

Недостатком машин постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного аппарата, который требует тщательного ухода в эксплуатации и снижает надежность работы машины. Поэтому в последнее время генераторы постоянного тока на транспорте вытесняются синхронными генераторами, работающими совместно с полупроводниковыми выпрямителями.

На подвижных составах переменного тока применяют коллекторные электродвигатели, питающиеся от вспомогательной обмотки тягового трансформатора через выпрямитель. Пуск их осуществляется также контакторами при включенных балластных резисторах.

На подвижном составе применяют следующие вспомогательные машины:

- мотор-компрессоры для питания сжатым воздухом тормозной системы ПС и электропиевматической аппаратуры;

- мотор-веитиляторы для принудительной вентиляции оборудования с целью получения большой мощности ПС при минимальной его массе. На ПС мотор-вентиляторы подают воздух в пассажирские помещения, причем зимой этот воздух предварительно нагревается калориферами отопления;

- генераторы управления для питания цепей управления и освещения и зарядки аккумуляторной батареи;

- мотор-генераторы (возбудители), устанавливаемые на электровозах постоянного тока с рекуперативным торможением для питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперации;

- масляные и водяные насосы, которые обеспечивают циркуляцию жидкости в системе охлаждения тяговых трансформаторов, сглаживающих реакторов;

- делители напряжения для питания электродвигателей вспомогательных машин, рассчитанных на напряжение 1500 В, и вращения генераторов управления.

Вспомогательные машины работают с примерно постоянной частотой вращения и вращающим моментом, за исключением мотор-компрессоров, момент вращения которых зависит от давления воздуха в пневматической сети. Электродвигатели, применяемые в качестве привода этих машин, имеют высокие технико-экономические показатели, обладают достаточной надежностью, просты в обслуживании. Надежность электродвигателей определяется, прежде всего, достаточным запасом по пусковому моменту, перегрузочной способностью, простотой схемы включения, надежностью коммутационной и защитной аппаратуры.

Вопросы для самоконтроля:

1 Расскажите о назначении вспомогательных электрических машин на подвижном составе.

2 Назовите вспомогательные машины, которые применяются на подвижном составе ГЭТ.