1. –Необходимая площадь сечения зубцов на один полюс при допустимой индукции в зубцах и максимальном напряжении

(см2)

(3.57)

= (21000÷23000)Гс; – предварительный магнитный поток на полюс при

(мм)

(3.58)

= коэффициент полюсного перекрытия (0,695÷0,7);

= 0,93÷0,95 – коэффициент заполнения сердечника сталью.

Суммарная длинна сердечника якоря размер, определяемый системой вентиляции. При радиальной вентиляции:

(мм)

(3.59)

где – ширина радиального канала (10 мм).

(40÷60) – каналы располагаются через промежутки железа (пакеты) такой толщины.

При осевой вентиляции

Масса меди обмотки якоря:

(кг)

(3.60)

где – кол-во проводников;

–сечение проводника, мм²;

–средняя длинна полувинта обмотки якоря.

(3.61)

где – полюсное деление, см.

3.10.4. Коллекторы являются одним из наиболее сложных узлов по коли­честву деталей, технологии изготовления и ремонта. В тяговых маши­нах применяют коллекторы арочного типа.

Материал коллекторных пластин должен обладать высокой электро­проводностью, механической прочностью, сопротивлением ползучес­ти, достаточной способностью к механической обработке и др. Коллек­тор генератора ГП311Б собран из 465 пластин твердотянутой коллекторной меди с присадкой серебра от 0,07 до 0,14% или кадмия. Легирующие присадки примерно вдвое увеличивают износоустойчи­вость коллектора. Коллекторные пластины имеют повышенную твер­дость (до 100 НВ) и трапециевидную форму.

В тяговых генераторах мощностью 2000 кВт с диаметром якоря 1200 мм применяют коллекторные пластины с ленточными (гибкими) петушками, изготовленными из медной ленты сечением 2x20 мм. Лен­точный петушок нижней частью припаян твердым припоем к коллек­торной пластине, а к верхней его части приклепана и припаяна полос­ка, в которую впаивают припоем ПОС-61 концы катушек обмотки якоря и уравнительные соединения.

Конструкция коллектора арочного типа. Пластины имеют выточки в форме «ла­сточкина хвоста», в которые входят конусные части корпуса с одной стороны и нажимной шайбы с другой. Пластины стянуты со стальны­ми конусами шпильками из легированной стали марки 12ХН2, тер­мически обработанными для достижения высокой прочности и вязко­сти. Пластины изолированы от корпуса манжетами толщиной 2 мм из формовочного миканита марок ФМГ и ФФГА на термореактив­ной глифталевой смоле (здесь буква Ф означает формовочный, М — мусковит (слюда калиево-алюминиевая, не содержащая железа), вто­рая буква Ф — флогопит, А указывает на содержание связующего ве­щества в пределах 8—14 %). = 850 мм.

Коллектор стянут 18 шпильками из легированной стали. После сборки «К» обтачивают и шлифуют, производят динамическую балансировку.

Диаметр коллектора с ленточными петушками:

(3.62)

Окружная скорость коллектора:

(м/с)

(3.63)

Коллекторное деление:

(см)

(3.64)

при > 50 см не должно быть менее 5 мм.

Толщина изоляции между коллекторными пластинами принимается равной 0,8÷1 мм.

3.10.5. Щеткодержатели бывают радиальные и реактивные. В машинах с постоянным направлением вращения применяют щеткодержатели наклонного (ре­активного) типа, в которых оси щеток наклонены к поверхности коллектора.

ГПЗ11Б имеет 10 бракетов, на каждом по 9 реактивных щеткодержателей. Корпус щеткодержателя наклонного типа отлит из кремнистой латуни и имеет две прорези: с наклоном 30° к радиусу кол­лектора (для набегающей щетки) и 10° (для сбегающей щетки). В эти прорези устанавливают щетки (ЭГ-74). Нажатие на щетку должно быть 8—12 Н. Рассто­яние от коллектора до щеткодержателя должно быть 2—3 мм. Уста­новка на тяговый генератор щеток разных марок недопустима, так как это приводит к неравномерному распределению тока в щетках. Нажатие на щетки марки ЭГ-74 размером 12,5x32x65/60 мм осуществляется спиральными пружинами через курки. Ток от щеток отводится по медным плетё3нным шунтам.

Для осмотра щеток имеется поворотная траверса, которая в положении нейтрали фиксируется стопорными болтами. Траверса с щеткодержателями может поворачиваться на угол 360°. Привод траверсы механический от трещотки валоповоротного механизма. Траверса предназначена для удобства обслуживания и ремонта.

В последнее время на ГП-311Б устанавливают щеткодержатели, обеспечивающие постоянное нажатие на щетку в пределах нормы без регулировки независимо от износа. Корпус имеет одно гнездо, в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором. Количество щеток уменьшается в два раза, они не имеют наклона.

При расчете ширина щетки определяется щеточным перекрытиеми величиной коллекторного деления.

(мм)

(3.65)

Для всех петлевых обмоток щеточное перекрытие:

(3.66)

где – кол-во коллекторных пластин на паз.

Для двухходовых петлевых обмоток требуется выполнить дополнительно условие:

Суммарная площадь щеточного контакта на коллекторе

(см2)

(3.67)

где = 10–15 А/см² – плотность тока под щеткой для тепловозных ТГ.

Щетки выбирают по ГОСТу. Основанием для выбора является ранее подсчитанная величина . По выбранным размерамщетки, устанавливается кол-во щетокв бракете.

(3.68)

Затем обязательно определяется полная длина коллектора

(мм)

(3.69)

где – расстояние между соседними щетками, мм;

–радиус скругления коллекторных пластин ();

–расстояние крайней щетки до закругления и до канавки (= 2 мм);

–ширина канавки на коллекторе для выхода камня при шлифовке или фрезы при продорожке коллектора (≈ 3÷5 мм);

–ширина петушка коллекторной пластины (18–20 мм).

3.10.6. Главные полюсы состоят из сердечников и катушек. Сердечники глав­ных полюсов набирают из листов холоднокатаной электро­технической стали Э310 толщиной 1 мм (для уменьшения потерь от вих­ревых токов). «ГП» служит для создания основного магнитного потока. Листы покрыты лаком с обеих сторон, спрессованы под давлением 29 МПа и стянуты заклепками. Сталь Э310 обладает по­вышенной магнитной проницаемостью вдоль проката, что приводит к уменьшению требуемой МДС полюсов, т. е. снижению габаритов катушек. В каждом листе сердечника выштамповано прямоугольное отверстие, куда закладывается стальной стержень с резьбовыми отверстиями для крепления полюса к станине.

На главных полюсах размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Обмотка независимого возбуждения имеет 105 витков и получает питание от возбудителя. Катушки намотаны на каркас, выполнен­ный из листовой стали толщиной 1 мм. Каркас имеет бурты, удержи­вающие рамки, изготовленные из прочной и теплостойкой пласт­массы. На каркас наложена изоляция из четырех слоев гибкого стекломиканита на кремнийорганическом лаке и одного слоя стеклоленты.

Пусковая обмотка(3 витка) выполнена в виде отдельной шайбы и расположена у полюсного башмака, затем установлена стеклотекстолитовая изоляционная шайба, выше которой намотана обмотка независимого возбуждения. Такое расположение катушек обеспечи­вает хороший отвод тепла. Между витками пусковой катушки проложена асбестовая бумага. Пусковую катушку пропитывают в кремнийорганическом лаке К-47(окунанием).

В процессе намотки каждый слой катуш­ки независимого возбуждения промазывают кремнийорганическим лаком КО-916К или компаундом. Пустоты заполняют замазкой П-11. Готовую катушку пропитывают в лаке К-47, запекают и по­крывают электроизоляционной эмалью.

Из десяти главных полюсов генератора пять имеют перекрещенные выводы, а пять — открытые. Это сделано для чередования полярности полюсов и упрощения кон­струкции соединительных шин. Все обмотки между собой соединены последовательно.

Длинна сердечника ГП принимается равной конструктивной длине сердечника якоря или < на 5 мм:

(3.70)

Ширина сердечника ГП определяется величиной максимального магнитного потока, проходящего через полюс:

(см)

(3.71)

где – максимальная индукция в сердечнике главного полюса;

= 0,95 – коэффициент заполнения сталью;

–коэффициент рассеивания.

Площадь сечения сердечника ГП:

(см2)

(3.72)

Ширина башмака главного полюса (ГП):

(см)

(3.73)

где – коэффициент полюсного перекрытия;

–полюсное деление, см.

Масса сердечников ГП:

(кг)

(3.74)

3.10.7. Добавочные полюсы – расположены по нейтрали, т.е. между главными полюсами. ДП создают магнитное поле, которое наводит в коммутирующих витках э.д.с., направленную против э.д.с. самоиндукции. Чтобы поле действовало только в зоне коммутации, ширину сердечника ДП делают небольшой. Обмотки ДП соединены последовательно с обмоткой якоря. под ДП несколько больше, чем под ГП. Витки ДП располагают ближе к якорю, а между остовом и сердечником ДП устанавливают немагнитные прокладки, чтобы воздушный зазор разбить на 2 части. Это позволяет уменьшить рассеяния магнитного потока и влияние на коммутацию вихревых токов.

Сердечники изготовлены из толстолисто­вой стали Ст3. Они сужены в части, обращенной к якорю, внизу к сердечнику приклепаны латунные или дюралюминиевые угольни­ки. Сердечник полюса изолирован от катушки спрессованным и спеченным миканитом 3 или стеклотканью на эпоксидной смоле. Катушка опирается на угольники и фиксируется стальной наклад­кой и пружиной. Катушка полюса состоит из шести витков шинной меди. Между витками уложены стеклотекстолитовые про­кладки толщиной 2 мм. Готовую катушку покрывают электроизоляционной эмалью ГФ-92.

Число витков ДП

(3.75)

где – магнитодвижущая сила одного ДП, определяется величиной поперечной реакции якоря на один полюс

(А·в)

(3.76)

Обычно = (1,25÷1,35), поэтому

(3.77)

Катушки ДП практически всегда соединяют последовательно, но если

4200 А, то их включают в 2 параллельные ветви, тогда:

(3.78)

После определения сечения проводника обмотки ДП определяют длину сердечника ДП: . (3.79)

Ширина наконечника ДП

(см)

(3.80)

где – ширина зубца поверху.

Поперечное сечение сердечника ДП:

(см2)

(3.81)

Масса обмотки ДП:

(см2)

(3.82)

где – сечение медной полосы обмотки ДП;

–длина одного витка обмотки ДП.