книги из ГПНТБ / Скрипкин В.В. Электрооборудование изотермического подвижного состава учебник

Распределительный щит системы «Газелан» имеет предохранители П рі и Пр2, контрольную лампу Л, ограничитель тока (ОТ), регуля­ тор напряжения (PH), реле обратного тока (РОТ) и регулятор напря­ жения сети (PC). Ограничитель тока и регуляторы напряжения имеют отдельные магнитные системы, действующие на регулируемые резис­ торы R 0T, R pn и R pc, которые набираются в виде столбов из угольных колец различной толщины и диаметра. В максимально сжатом состоя­ нии угольные столбы имеют минимальное сопротивление, в полностью расслабленном — максимальное. Нажатие на столбы обеспечивается действием магнитных систем регуляторов. Поскольку увеличение си­ лы нажатия на угольный столб и расслабление его происходят плав­ но, величина сопротивления столба также изменяется плавно, без скачков.

Минимальная величина сопротивления угольного столба регуля­ тора напряжения в сжатом состоянии равна 1,8 ом, в расслабленном — 115 ом, регулятора напряжения сети — соответственно 0,6 и 1,5 ом, ограничителя тока — 1,2 и 50 ом.

Реле обратного тока переменного сопротивления не имеет: его магнитная система действует на два размыкающих (РОТ2 и РОТЗ) и два замыкающих (РОТ1 и РОТ4) контакта.

Когда вагон, на котором смонтированы рассматриваемые генера­ тор продольного поля и распределительный щит, стоит, то якорь гене­ ратора неподвижен и напряжение на выходе генератора равно нулю. При этом контакты РОТ1 и РОТ4 разомкнуты, нагрузка отключена от генератора и аккумуляторная батарея, подключенная к клеммам

—А, Б, не может разряжаться через цепь распределительного щита и генератора Г.

При движении вагона на выходе генератора появляется некоторое напряжение, которое увеличивается в процессе возбуждения за счет

•51

действия магнитного поля параллельной (шунтовая) обмотки ШГ ге­ нератора. Резисторы R pn и R 0T, включенные последовательно с об­ моткой ШГ, в это время находятся в полностью сжатом состоянии и имеют минимальное сопротивление, способствующее более быстрому процессу возбуждения. Одновременно через параллельную обмотку ШРН регулятора напряжения и параллельную обмотку ШРОТ реле обратного тока начинает проходить ток, так как эти обмотки включены параллельно выходу генератора, но, поскольку ток этот очень мал, он не оказывает никакого действия на реле обратного тока.

В цепи обмотки ШРН имеется резистор R2 (92 ом), в цепи обмотки ШРОТ — резисторы R3 (140 ом) и R4 (690 ом). Резистор R4 замкнут накоротко размыкающими контактами РОТЗ реле обратного тока. Резисторы R2, R3 и R4, так же как и резисторы R i n R5, наматывают­ ся из Константиновой проволоки, сопротивление которой практически не зависит от температуры. Сопротивления этих резисторов подби­ раются так, чтобы основное падение напряжения (около 90%) было на резисторе, а меньшая часть — на соответствующей обмотке. Такое распределение напряжения не сказывается на работе регуляторов на­ пряжения, реле обратного тока и генератора при изменениях сопро­ тивлений обмоток ШГ, ШРН, ШРОТ и ШРС вследствие колебания их температуры. Резистор R4 в процессе возбуждения генератора зам­ кнут накоротко размыкающими контактами РОТЗ, из-за чего на па­ раллельную катушку ШРОТ реле обратного тока приходится большее падение напряжения.

Ток нагрузки генератора в процессе возбуждения незначителен, поэтому, проходя через последовательную (сернесную) обмотку СОТ ограничителя тока, не вызывает расслабления угольного столба и уве­ личения его сопротивления.

Когда напряжение на выходе генератора поднимется до 53—54 в, что соответствует скорости вагона 25—28 км/ч, реле обратного тока за счет действия его обмотки ШРОТ срабатывает, замыкая контакты POTI, РОТ4 и размыкая контакты РОТ2, РОТЗ. Срабатывание кон­ тактов реле обратного тока РОТ1 вызывает подключение к генератору

обмотки ШРС регулятора напряжения сети под напряжение клемм —А , -гБ. Контакты РОТ2, размыкаясь, включают последовательно с на­ грузкой угольный столб R pc регулятора напряжения сети.

Включение последовательно с обмоткой ШРОТ дополнительного резистора R4 не вызывает обратного срабатывания реле обратного тока, так как ослабление действия обмотки ШРОТ компенсируется дейст­ вием обмотки СРОТ, по которой начал проходить ток нагрузки. При этом ток нагрузки, величина которого зависит от сопротивления сети освещения (количество ламп) и степени заряженности батареи, про­ ходит через обмотку СРН1 регулятора напряжения и угольный столб Rp0 регулятора напряжения сети.

При повышении напряжения на выходе генератора более 65 в (вследствие увеличения скорости движения вагона) магнитное усилие обмотки ШРН регулятора напряжения возрастает, что вызывает ие-

52

которое расслабление угольного столба Л?ріІ и увеличение его сопро­ тивления. Тогда ток возбуждения, проходящий через обмотку ШГ, уменьшается, вследствие чего на выходе генератора обеспечивается ста­

Магнитное усилие обмотки СОТ ограничителя тока начинает дей­ ствовать на его угольный столб/?от, когда ток, проходящий по обмотке СОТ, превышает 65 а. Угольный столб Р от при этом расслабляется и его сопротивление увеличивается, а ток возбуждения, напряжение на выходе генератора и его мощность уменьшаются. Уменьшение мощ­ ности генератора особенно важно при малых скоростях движения ва­ гона, что дает возможность уменьшить вращающий момент генерато­ ра и избежать скольжения приводного ремня.

Регулятор напряжения сети, обмотка ШРС которого контактами Р0Т4 включена на напряжение сети нагрузки, поддерживает напря­ жение на клеммах —А и + Б постоянным независимо от напряжения на выходе генератора. Если напряжение на клеммах начинает повы­ шаться, возросшее магнитное усилие обмотки ШРС регулятора на­ пряжения ослабляет нажатие на угольный столб Р ѵс, его сопротивле­ ние увеличивается, обеспечивая неизменность напряжения в сети на­ грузки.

Последовательные обмотки СРН1 и СРН2 регулятора напряжения работают, когда аккумуляторная батарея подключается к клеммам

— А и + 5 , как на пассажирских вагонах, оборудованных генератором продольного поля типа 23/07.11. На секциях и поездах с машинным охлаждением из-за другой схемы включения аккумуляторных бата­ рей обмотки СРН1 и СРН2 на работу регулятора напряжения влия­ ния не оказывают.

При скорости движения вагона менее 25 км/ч напряжение на выхо­ де генератора становится меньше напряжения аккумуляторной бата­ реи, вследствие чего через последовательную обмотку СРОТ начинает проходить ток обратного направления. Обратный ток, а также нали­ чие в параллельной обмотке ШРОТ дополнительного сопротивления Р4 ослабляют магнитное усилие реле обратного тока настолько, что оно срабатывает, замыкая контакты РОТ2, РОТЗ и размыкая контак­ ты РОТ1 и РОТ4. При этом нагрузка отключается от генератора, а параллельная обмотка ШРС регулятора напряжения сети — от клемм

различны по конструкции.

Генератор переменного тока ГСВ-8Е подвешивается к хребтовой балке 1 (рис. 39) вагона на валу 2 при помощи плиты 4, прикреплен­ ной к опорным лапам генератора 5 четырьмя болтами 3. Падение генератора в случае излома вала или плиты предотвращается благода­ ря предохранительному хомуту 6, прикрепленному к корпусу гене­ ратора. Хомут имеет ушко 11, с которым соединяется натяжное уст­ ройство, состоящее из пружины 10, винта 9, гайки 7 и кронштейна 8.

53

Рис. 39. Подвешивание генератора ГСВ-8Е

54

Шкив колесной пары состоит из двух половин; рабочая поверх­ ность шкива сферическая, что обеспечивает самоустановку привод­ ного ремня 12.

Вал 2 крепится неподвижно во втулках рамы подвески 13, прива­ ренной к двум поперечным балкам 14. Поворот генератора при регули­ ровке натяжения ремня 12 происходит в подшипниках, запрессован­ ных в промежуточную плиту 4. Между втулками рамы генератора и промежуточной плиты устанавливаются кольца.

Генератор продольного поля 27/03.11 подвешивается к балке 6 (рис. 40) при помощи кронштейна 7 и подвесной рамы 8, имеющей спе­ циальное натяжное приспособление. Вал 10 генератора, неподвижно закрепленный болтами в ушках кронштейнов, может поворачиваться на некоторый угол в подшипниках вместе с подвесной рамой 8. Под­ шипники смазываются при помощи колпачковых масленок 12. При­ способление, состоящее из парных тяг 3, пружин 2, болтов 1 и рычаж­ ных гаек 9, обеспечиваеГ необходимое натяжение приводного ремня И . Натяжение ремня регулируется при помощи гаек 9, которые фик­ сируются шпильками 13.

Предохранительные скобы 4 генератора обхватывают вал 5, закреп­ ленный в кронштейнах 7. Расстояние между осью приводного шкива генератора и осью шкива, находящегося на колесной паре, составля­ ет 1750 мм, передаточное отношение 1 : 3,9.

4. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Преобразователи (умформеры), применяемые на рефрижераторном составе, имеют принципиально одинаковое устройство. Наиболее ха­ рактерным из них является преобразователь типа АПО-0,3, установ­ ленный на 5-вагонных секциях постройки Брянского машинострои­ тельного завода. Этот преобразователь представляет собой двухъякор­ ную электрическую машину с автоматическим регулированием ско­ рости вращения, состоящую из двигателя 13 (рис. 41) постоянного тока и генератора 4 переменного тока. Двигатель и генератор находятся на одном валу, в одном корпусе, каждый с самостоятельной магнитной системой, двигатель имеет регулятор скорости вращения.

На полюсах 14 двигателя находятся обмотки возбуждения: парал­ лельные 17 и последовательные 11. Последовательно с обмотками 17 включены два резистора R2 и R3, один из которых (R3) может замы­ каться накоротко контактами 18 центробежного регулятора, соеди­ ненными с контактными кольцами 19. Резистор R3 своими концами соединен со щетками 20. Конденсатор С2 и резистор R4 способствуют уменьшению новообразования на контактах 18.

Обмотки возбуждения 11 включены последовательно с минусовыми 16 и плюсовыми 12 щетками двигателя, а перемычкой 1 0 —с последо­ вательными обмотками 8 генератора. На якоре 15 двигателя находит­ ся обмотка постоянного тока, выводы которой подключены к коллек­ тору. В цепи двигателя включен пусковой реостат R n.

55

Генератор преобразователя в отличие от двигателя имеет только два полюса 3 и 7, на которые намотаны последовательные 8 п парал­ лельные 6 обмотки. В цепи обмотки 6 последовательно включен рези­ стор R1. На якоре 9 генератора находится обмотка переменного тока, концы от которой выведены на контактные кольца; к кольцам прижаты щетки 5.

Источник постоянного тока подключается к клеммам 21, нагрузка— к клеммам 1. Параллельно клеммам нагрузки включен фильтр 2 от радиопомех, состоящий из двух конденсаторов С1.

Перед пуском преобразователя предварительно полностью вводит­ ся пусковой реостат (положение «Стоп»), подключается источник по­ стоянного тока и постепенно выводится пусковой реостат в положение «Ход». Когда преобразователь работает, потребляемый от сети постоян­ ный ток проходит через полностью выведенный реостат R n, обмотки 8 генератора, перемычку 10, якорную обмотку двигателя и его обмотки 11. Обмотка 17 двигателя включена в это время через оба резистора R2 и R3, так как контакты 18 центробежного регулятора разомкнуты.

Одновременно с пуском двигателя при выведении пускового реос­ тата R п оказывается включенной последовательно с сопротивлением R1 на напряжение источника постоянного тока обмотка 6 генератора, что обеспечивает создание между полюсами 3 и 7 соответствующего магнитного потока и индуктирование в обмотке переменной э. д. с.

56

2ßl5_

Рис. 42. Преобразователь АПО-0,3:

30 — крышка конденсаторной коробки; 31 — подшипник; 32 — вал; 33 — траверса двигателя; 34 — контактные полукольца; 35 — контакты стабилизатора

При подключении к клеммам 1 нагрузки реакция обмотки стремится ослабить магнитный поток возбуждения, чего, однако, не наблюдает­ ся, так как в связи с увеличением вращающего момента возрастает ток двигателя и, следовательно, ток последовательных обмоток возбужде­ ния 8 генератора.

В случае увеличения скорости вращения преобразователя выше номинального контакты 18 регулятора скорости вращения замыкают­ ся, шунтируя сопротивление R3, и возбуждение двигателя усилива­ ется за счет возрастания тока в параллельной обмотке 17.

Сопротивление резистора R2 подбирается таким, чтобы при напря­ жении сети постоянного тока 60 в и номинальной нагрузке генератора напряжение на выходе преобразователя имело нормальную частоту, а контакты регулятора скорости вращения были замкнуты. Сопротив­ ление резистора R3, наоборот, должно быть таким, чтобы при напря­ жении сети постоянного тока 43 в и номинальной нагрузке генератора преобразователь имел нормальную частоту переменного тока, а кон­ такты регулятора скорости вращения были разомкнуты.

При изменении напряжения питающей сети от 60 до 43 в частота на выходе преобразователя поддерживается в пределах 50 ± 1,5 гц, а напряжение— ПО—132 в. Этим преобразователь АПО-0,3 выгодно отличается от других преобразователей, применяемых на подвижном составе с машинным охлаждением. Конструкцию преобразователя АПО-0,3 можно уяснить по рис. 42.

Техническая характеристика преобразователей, применяемых на подвижном составе с машинным охлаждением, приведена в табл. 2.

Преобразователи типа UGW-4 применяются на поездах и секциях постройки завода Дессау (ГДР) и используются для питания радио­ приемника. Преобразователь типа UGW-2 применяется для питания приборов автоматической записи температуры па 21-вагонных поез­ дах. Преобразователи типов ПО-ЗООБ и АПО-0,3 установлены на 5-ва-

57

Г л а в а III

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ

1. УСТРОЙСТВО И РАБОТА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

. На подвижном составе с машинным охлаждением применяются асин­ хронные трехфазные и однофазные двигатели переменного тока и дви­ гатели постоянного тока.

Наибольшее распространение получили асинхронные трехфазные двигатели короткозамкнутые и с фазным ротором. Это обусловлено сравнительной простотой их конструкции и высокой надежностью работы.

Электродвигатели характеризуются следующими параметрами, поставленными на заводском щитке: номинальной мощностью, разви­ ваемой на валу, в киловаттах (кет); номинальным напряжением в воль­ тах (в) и схемой соединения обмоток в соответствии с напряжением (Л — звезда, Д — треугольник); величиной потребляемого тока в ам­

(об/мин). Кроме того, на заводском щитке указываются: частота сети (гц), коэффициент мощности (cos ср), коэффициент полезного действия 11 в процентах, тип и масса электродвигателя.

Каталожное обозначение асинхронного двигателя характеризует основные его данные: буквенное — форму исполнения (А — защищен­ ное, АО — закрытое обдуваемое); цифры, помещенные после букв, обо­ значают: первая — номер габарита, вторая — порядковую длину сер­ дечника, цифра после дефиса — число полюсов.

Т р е X ф а з н ы й к о р о т к о з а м к н у т ы й а с и н х р о н ­ н ы й д в и г а т е л ь состоит из статора с трехфазной обмоткой и ро­ тора с обмоткой в виде алюминиевых или медных стержней, замкну­ тых с торцов.

Действие асинхронного двигателя основано на использовании вра­ щающегося магнитного поля, которое возникает внутри статора 2 (рис. 43) при подключении статорных обмоток 1 к трехфазной сети. Силовые линии вращающегося магнитного поля (показаны штриховы­ ми линиями) будут пересекать проводники роторной обмотки 3 и ин­

рону вращения поля статора, ротор 4 двигателя раскручивается до тех

59

пор, пока вращающий момент М не уравновесится моментом сопротив­ ления, создаваемым нагрузкой и силами трения.

Ток ротора создает свое магнитное поле, которое вращается в ту же сторону, что и ротор. При этом магнитное поле ротора при любой нагрузке на двигатель всегда неподвижно в пространстве относительно магнитного поля статора, вращающегося с синхронной скоростью.

тора и в ней, следовательно, не будет возникать ток. В этом режиме дви­ гатель не развивает вращающего момента п его ротор под влиянием противодействующего момента нагрузки и сил трения стал бы замед­ ляться. Замедление ротора происходило бы до тех пор, пока враща­ ющий момент М, возникший при уменьшении скорости вращения, не стал бы равным моменту, создаваемому нагрузкой и силами трения.

При достижении равенства этих моментов ротор асинхронного дви­ гателя будет вращаться с постоянной скоростью л2, меньшей, чем ско­ рость вращения пг магнитного поля статсра. Таким образом, ротор трехфазного асинхронного двигателя всегда скользит, т. е. отстает от вращающего магнитного поля статора, причем с возрастанием нагруз­ ки скольжение увеличивается.

Величина скольжения S определяется в процентах:

Скорость вращения магнитного поля статора зависит от числа пар полюсов р двигателя и частоты / трехфазного тока:

60 f

/гх= —- об/мин.

Р

Как уже отмечалось, ротор двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора. Чтобы заставить ротор вращаться в дру­ гом направлении, необходимо переме­ нить направление вращения магнитного поля статора, что достигается введе­ нием иного чередования фаз, т. е. изме­ нением подключения статорных обмоток

к двум линейным проводам.

При пуске асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором потребляет из сети пусковой ток / ш в пять — во­ семь раз больший номинального /„. Большой пусковой ток вредно сказы­ вается на работе синхронного генера­ тора, вызывая в период пуска некото­ рое падение напряжения на выходе его.

60