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

Р и с . 55. С х ем а р ео ст а т н о г о п уск а а си н х р о н н о го д в и г а т е л я с ф азн ы м р о т о р о м

вых обмоток (три позиции), а затем резисторы 0,93 ом (три позиции). Таким образом, пусковой реостат имеет семь позиций: шесть пусковых и седьмую •— рабочую. Если штурвал реостата при пуске не довести до рабочей позиции, то оставшиеся под током в цепи ротора пусковые

4. ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Правильный выбор электродвигателя имеет важное значение. В слу­ чае завышения его мощности увеличивается стоимость электроприво­ да, снижается к. п. д. и коэффициент мощности (cos ср); при занижен­ ной мощности чрезмерно перегреваются его части и обмотки, что при­ водит к преждевременному износу двигателя.

Исполнение электродвигателя должно отвечать условиям окружа­ ющей среды и допускать его конструктивное сочетание с механизмом,

71

приводимым в действие. Правилами устройства электроустановок пре­ дусматриваются исполнения электродвигателей: открытое — без спе­ циальных защитных приспособлений; защищенное — с приспособле­ ниями, предохраняющими персонал от случайного прикоснове­ ния к вращающимся и токоведущим частям электродвигателя, а также предотвращающими попадание в электродвигатель посторонних пред­ метов; каплезащищенное — с теми же приспособлениями, что и в за­ щищенном исполнении, и, кроме того, с приспособлениями, предо­ храняющими внутренние части электродвигателя от попадания на них падающих отвесно капель влаги; брызгозащищениое — с приспособле­ ниями, как в защищенном исполнении, и, кроме того, предохраняю­ щими внутренние части электродвигателя от попадания на них водя­ ных брызг, падающих под углом до 45° к вертикали с любой стороны; закрытое — с оболочкой, отделяющей внутренние части электродви­ гателя от внешней среды и предотвращающей проникновение пыли; продуваемое — закрытое, при котором имеется возможность охлаж­ дать внутренние части электродвигателя воздухом, подаваемым извне; обдуваемое — закрытое, с вентиляционными устройствами для обду­ вания электродвигателя снаружи; взрывозащпщенное — приспособ­ ленное к применению во взрывоопасных помещениях.

В сухих помещениях применяются только электродвигатели откры­ того и защищенного исполнений как самые экономичные. Во влажных или сырых помещениях без конденсации влаги эксплуатируются элек­ тродвигатели открытого и защищенного исполнений, но с влагостойкой изоляцией. Если возможна конденсация влаги в виде капель, использу­ ют электродвигатели в исполнении, защищенном от капель и брызг (с влагостойкой изоляцией), или в обдуваемом исполнении. Для среды, в которой имеется непроводящая пыль, исполнение электродвигателя выбирают открытое (но не имеющее ни шариковых, ни роликовых подшипников), если пыль поддается удалению и не плияет на изоля­ цию обмоток, и закрытое обдуваемое, если пыль плохо поддается удалению, вредно действует на изоляцию или нарушает нормальное охлаждение обмоток. В помещениях с проводящей пылью или в одно­ временно и пыльных, и сырых помещениях применяют закрытые, закрытые обдуваемые или продуваемые электродвигатели. Для поме­ щений с химически активной средой рекомендуются электродвига­ тели закрытые обдуваемые или закрытые продуваемые.

В пожароопасных помещениях стационарно установленные элек­ тродвигатели с частями как искрящими, так и не искрящими по усло­ виям работы должны иметь брызгозащищенное закрытое исполнение.

Наиболее ответственным элементом в электродвигателе является изоляция обмоток. Для изоляции класса А, принятой в электрических машинах подвижного состава с машинным охлаждением (ГОСТ 183— 66), установлена наибольшая температура нагрева— 100° С.

Мощность двигателя, указанная на щитке или в каталоге, соответ­ ствует температуре окружающей среды 35° С. При более низкой темпе­ ратуре двигатель допускает некоторую перегрузку, а при более высокой он должен быть недогружен. Мощность двигателя выбирается по на­ греву, а затем проверяется на перегрузочную способность К и пусковой

72

момент М п. Для двигателей с фазным ротором перегрузочная способ­ ность X = 2 -f- 2,5; для короткозамкнутых X = 1,8 ч- 2. Пусковой момент для двигателей с фазным ротором близок к максимальному; для короткозамкнутых двигателей отношение Л4П : МІ10м должно быть в пределах 1,1—1,4.

Простота и надежность короткозамкнутых двигателей по сравне­ нию с фазным ротором делают желательным их применение во всех случаях, когда это допустимо по условиям пуска и когда не требуется регулировать скорость привода. В отличие от двигателей с фазным ро­ тором у двигателей с короткозамкнутым ротором пусковой режим ре­ гулировать нельзя. Поэтому при выборе короткозамкнутого двига­ теля надо прежде всего обращать внимание на пусковые значения тока и момента.

Мп __ ^

Дом ДіОМ’ MjioM

При пуске электродвигателя от полного напряжения сети в связи с большим пусковым током в источнике питания и в сети возникает дополнительная потеря напряжения, которая вызывает снижение пус­ кового момента, иногда делающее невозможным пуск.

Так как момент, развиваемый асинхронным двигателем, пропор­ ционален квадрату подводимого напряжения, то значение пускового момента при потере напряжения АU будет определяться соотношением

М; = Л4П( % ^ Ѵ \

\^IIOM /

Для вычисления потерь напряжения при пуске необходимо знать значения коэффициента мощности в первый момент пуска cos <ра и /слом. Определить cos фа с достаточной для практических целей точно­ стью можно по одной из двух нижеприведенных формул.

Все величины, входящие в формулу, кроме ѵ, имеются в каталогах. Величина ѵ для разных электродвигателей колеблется от 0,25 до 0,4 и может быть принята в среднем равной 0,33.

'Іном cos фном _Мп ■+ 0.025 к*ом

COS сра =

(1 — S jiom) кном

73

Чтобы более точно определить cos tpa, рекомендуется произвести вычисления по обеим формулам и принять за расчетный среднее ариф­ метическое от полученных результатов.

Для того чтобы нужно было учитывать влияние потери напряже­ ния на величину пускового тока и момента, достаточно наличия одного из следующих факторов: первый — мощность электродвигателя со­ ставляет не менее 30% мощности источника питания; второй — значи­ тельная протяженность электрической сети.

Пересчет номинальной кратности пускового тока кІІОМна фактиче­ скую к' с учетом влияния реактивного сопротивления источника пи­ тания производят по формуле

100/Сцом /ѵ — ------------------ ,

100 -|- Лт /Сцом

где Хт — реактивность трансформатора, принимаемая равной 5,5%;

т— отношение номинальной мощности электродвигателя к но­ минальной мощности трансформатора.

Для такого же пересчета, но с учетом особенностей электриче­ ской сети пользуются формулой

требителя при нормальном режиме не должна превышать 6—7% Дном. При аварийном режиме потеря напряжения может достигать 12%, а

74

при пуске двигателя она может быть до 15% £/І10М. Потери напряже­ ния при пуске можно принять еще более высокими, если при этом дости­ гается необходимый пусковой момент и не нарушается режим работы других потребителей.

Номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя т)ном, выраженный в относительных единицах, определяется форму­ лой

„Р пом ______ Р ном____

Отсюда величина полных потерь мощности при полной нагрузке равна

^■^ном ^пом 0 4ном)-

Полные потери АРП0Мсостоят из постоянных потерь, практически не зависящих от нагрузки, и переменных, меняющихся с изменением нагрузки. К постоянным потерям ДРПОст относятся механические по­ тери ДРмех (на трение в подшипниках и на трение щеток о кольца или коллектор) и потери в стали статора АРст. Переменные потери ДРпер — это потери в обмотках, изменяющиеся пропорционально квадрату силы тока, и добавочные потери в обмотках и в стали, изменяющиеся про­ порционально подводимой мощности. Механические потери и потери в стали в значительной степени зависят от числа полюсов электродви­ гателя и его мощности. Величины всех потерь определяются опытным путем на заводах, изготовляющих электродвигатели.

Переменные потери с практически допустимой степенью точности можно узнать из выражения

75

Составляющую потерь при разбеге н торможении Ктможно подсчи­ тать по формулам:

при механическом торможении

Мэф

/С,

м я. эф

при торможении противотоком

\ Ином

Для определения ß пользуются формулой

а

— +к3 _*3____

где к3 — коэффициент загрузки (отношение фактической нагрузки

кноминальной);

а— коэффициент, принимаемый равным: для двигателей пос­

тоянного тока с последовательным возбуждением — от 0,5 (для тихоходных) до 1 (для быстроходных); для двига­ телей с параллельным возбуждением — от 1 (для тихоход­ ных) до 2 (для быстроходных); для асинхронных двига­ телей — от 0,5 до 1.

Значения коэффициента мощности асинхронного двигателя зави­ сят от многих факторов и, строго говоря, различны даже для двигате­ лей одного и того же типа. Достаточно знать лишь средние значения коэффициента мощности в зависимости от предполагаемых нагрузок.

76

Электрические двигатели оборудования подвижного состава с ма­ шинным охлаждением имеют продолжительный номинальный режим работы, при котором рабочий период настолько велик, что при неиз­ менной температуре окружающей среды все части двигателя достига­ ют установившихся температур. Так как нагрузка на все двигатели от­ носительно постоянна, мощность двигателя Рл, подобранная по ката­ логу, должна быть равна нагрузке приводимого механизма с учетом

двигателя может быть определена по другим формулам, учитывающим

77

Г л а в а I V

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЩИТЫ

1. КЛАССИФИКАЦИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЩИТОВ

Электроэнергия на подвижном составе с машинным охлаждением от синхронных генераторов передается к потребителям при помощи распределительных устройств, представляющих собой совокупность коммутационной и измерительной аппаратуры.

Распределительные устройства объединены в одно целое со щитами управления, на которых сосредоточиваются управление выклю­ чателями генераторов и линий передач, а также контрольно-измери­ тельные приборы цепей, подключенных к щиту. На щите, как правило, находится световая или звонковая сигнализация для контроля за ра­ ботой отдельных машин или аппаратов. На поездах и секциях с машин­ ным охлаждением различают главные и вспомогательные распредели­ тельные щиты.

На главных распределительных щитах получаемая электроэнергия от генераторов распределяется между групповыми потребителями, имеющими несколько отдельных электродвигателей или электриче­ ских печей (привод холодильных машин, отопление и т. д.). При этом на главных щитах могут быть аппараты для включения отдельных вспомогательных потребителей, например электродвигателя потолоч­ ного вентилятора, топливного центробежного насоса (помпа) и др.

Вспомогательные щиты служат для распределения между отдель­ ными потребителями одной группы получаемой от главного щита элек­ троэнергии. Включение и выключение потребителей одной группы производятся на вспомогательном щите.

Кроме распределительных щитов, на вагонах с машинным охлаж­ дением имеются щиты и панели, на которых установлена аппаратура для измерения температуры в грузовых вагонах.

2. УСТРОЙСТВО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ ЩИТОВ

Распределительные щиты различных единиц подвижного состава с машинным охлаждением отличаются один от другого лишь размера­ ми, количеством и назначением находящихся в них аппаратов, а также местом расположения. Ниже рассмотрены конструкции главного и вспомогательного щитов 12-вагонной секции.

Г л а в н ы й р а с п р е д е л и т е л ь н ы й щ и т (рис. 56) пред­ ставляет собой металлическую камеру, сваренную из уголков и штам-

79

Р и с . 56 . Г лавн ы й р а сп р ед ел и т ел ь н ы й щ и т 12 -в а го н н о й сек ц ии