ЭПЛ / Лабораторная работа 2 ЭПЛ

Цель работы: изучить особенности конструкции тягового генератора переменного тока ГС501А и тягового агрегата А714.

Основные технические характеристики тепловозных тяговых генераторов переменного тока.

Тяговый синхронный генератор. В приемлемых для локомотива габа­ритах тяговый синхронный генератор может быть выполнен для тепловозов секционной мощностью до 7500 кВт.

Синхронный генератор более надежен из-за отсутствия коллекторно-шеточного аппарата и сложной, легкоуязвимой изоляции на вращающейся части машины - якоре. Уменьшаются стоимость самого генератора и эксплуатационные расходы из-за значительного уменьшения количества щеток, и снижения их износа на контактных кольцах и времени на профилактические работы в депо, так как уход за контактными кольцами значительно проще ухода за коллектором. Мощность, передаваемая на ротор, составляет не более 1,5% мощности генератора; резко уменьшается трудоемкость при ремонтах.

Увеличиваются электромагнитные нагрузки вследствие исключения проблемы коммутации. Снижается масса генератора в основном за счет уменьшения расходов особо дорогостоящих материалов: электротехнической стали и меди. Это хорошо видно из сравнения расходов материалов на тяго­вые генераторы переменного тока ГС504 и постоянного тока ГП313Б. Следу­ет отметить, что уменьшение массы тягового генератора частично пе­рекрывается необходимостью применения выпрямительной установки, масса которой равна 650 кг. Однако передача переменно-постоянного тока не так давно начала использоваться на тепловозах и можно рассчитывать на даль­нейшее снижение массы, учитывая также исключение возбудителя тягового генератора и перевод его на самовозбуждение.

Стоимость тягового генератора снижается потому, что уменьшается расход цветного металла и электротехнической стали, снижается трудоем­кость вследствие упрощения конструкции. Частота вращения вала синхрон­ного генератора может быть более высокой, чем у генератора постоянного тока, что позволяет снизить массу дизель-генератора.

Тяговый синхронный генератор представляет собой явнополюсную машину с двумя трехфазными обмотками на статоре, сдвинутыми на 30° эл. В генераторе применена независимая осевая система охлаждения с поступле­нием воздуха извне и очисткой его специальными фильтрами. Подача возду­ха осуществляется сверху со стороны привода, а выброс - через боковые патрубки щита. Расход охлаждающего воздуха 4,45 м³/с при напоре не более 1,5 кПа.

Корпус ротора синхронного генератора сварной, выполнен по типу корпуса якоря тягового генератора тепловоза ТЭЗ, т. е. имеет безвальную конструкцию, которая отличается монолитностью и прочностью. С одного конца в цилиндрическую часть корпуса (бочку) вварена литая стальная втул­ка, на которой монтируют токосъемные кольца и подшипник, с другого вварен фланец для соединений с коленчатым валом дизеля призонными болта­ми. На корпусе ротора расположен индуктор (магнитопроводное ярмо) из листовой стали со штампованными пазами для крепления полюсов. Листы

Щетки марки ЭГ- 4 (размер 25X32x64 мм), помещенные и латунные щеткодержатели, подводят ток от возбудителя (или специальной обмотки) к обмотке возбуждения.. Контактные кольца смон­тированы на стальной втулке, изолированы пластмассой и насажены на корпуса ротора.

Генератор имеет один сферический радиальный роликовый подшип­ник, расположенный в торцовом щите сварной конструкции. В подшипнико­вом щите имеется выемная ступица (капсула), обеспечивающая замену подшипника без снятия генератора. Станина сварная, выполнена так, что при заданном внешнем диаметре статора получить максимальный момент инер­ции и минимальную массу.

В станине собирается сердечник статора из сегментов электротехнической стали, которые стягиваются при помощи шпилек и нажимных шайб. Нажимные шайбы и обмоткодержатели изготовлены из стального про­ката. Сердечник статора набран из листов толщиной 0,5 мм стали и имеет 120 вентиляционных отверстий диаметром 27 мм.

Генератор имеет шесть выводов фаз, два вывода от нулевых точек обмоток статора и два вывода от обмотки полю­сов ротора.

Синхронный генератор допускает превышение частоты вращения в аварийных режимах до 19 с. Срок службы изоляции до полной замены ус­танавливается для статора 1,2 млн. км, для ротора - 1,5 млн. км, в перспек­тиве для статора и ротора - до 2,5 млн. км. Срок службы тягового генерато­ра 25 лет.

Нельзя не отметить, что рост секционной мощности тепловозов, увели­чение мощности на привод вспомогательных механизмов и машин, отбора значительной мощности на электрическое отопление пассажирского поезда выдвигает повышенные требования к агрегатам электрического оборудования по снижению массы, габаритов, числа машин, приводов и улучшения их компоновки. На тепловозах ближайшей перспективы 2ТЭ121 и ТЭП75 при­менены тяговые агрегаты, которые включают в себя тяговые синхронные ге­нераторы и синхронные генераторы собственных нужд с самовозбуждением,

Тяговые агрегаты. На тепловозах 2ТЭ121, ТЭП75, ТЭ120 с целью уменьшения массы, габаритов и облегчения компоновки оборудования при­менены тяговые агрегаты типов А714, А713 и А711, содержащие тяговый синхронный генератор (СГ) и генератор собственных нужд (ГСН). На пасса­жирском тепловозе ТЭП75 он именуется генератором энергоснабжения.

Тяговый агрегат защищенного исполнения, с независимой системой охлаждения. Статор тягового синхронного генератора является основным не­сущим узлом тягового агрегата. Для расположения генератора собственных нужд агрегат имеет промежуточный щит и удлиненную станину (по сравне­нию со станиной тягового синхронного генератора).

Станина агрегата имеет лапы для крепления на поддизельной раме и ребра жесткости, в которых находятся отверстия для транспортировки. На станине статора расположены подставки для монтажа блоков выпрямитель­ной установки.

Станина генератора собственных нужд, служащая одновременно пе­редней нажимной шайбой для сердечника статора, упирается в торец проме­жуточного щита, чем обеспечивается необходимая жесткость конструкции. Торцовый подшипниковый щит агрегата по конструкции подобен щиту тяго­вого синхронного генератора ГС501А. Роторы агрегата имеют общий корпус безвольной конструкции (сварно-литой). На корпусе расположены две само­стоятельные системы полюсов: тягового синхронного генератора и генерато­ра собственных нужд. За вспомогательным генератором расположены кон­тактные кольца обеих машин. Конструкция тягового синхронного генератора (СГ) подобна описанной выше.

Генератор собственных нужд обеспечивает питание обмотки возбуж­дения тягового генератора, привода вспомогательных механизмов и машин, устройств автоматики и др. Возбуждение ГСН осуществляется по принципу самовозбуждения. Это явнополюсная машина, имеющая 12 полюсов, распо­ложенных на роторе и получающих питание от помешенной статорной обмотки. В пазах статора располагаются две трехфазные обмотки, сдвинутые на 30° эл.

Сердечник статора выполнен из листов стали Э43 толщиной 0,5 мм, в которых выштамповано 40 вентиляционных каналов. В пазах статора уложе­на волновая обмотка, имеющая изоляцию класса Н. Лобовые части обмотки статора крепятся к корпусу статора специальными обмоткодержателями. Сердечники полюсов ротора набраны из листов стали толщиной 1,4 мм, спрессованы и стянуты шпильками. Обмотки полюсов выполнены из медной ленты ЛММ 1,08X22 мм, намотанной на ребро, и имеют изоляцию класса Р, типа «Монолит-2».

Агрегат имеет 20 выводов. Восемь выводов от обмотки статора тягово­го генератора расположены со стороны дизеля, из них 6 -от двух звезд и 2от нулевых точек. Двенадцать выводов расположены со стороны контактных колец: 6 от двух звезд обмотки статора генератора собственных нужд,2 от нулевых точек и 4 — от обмоток возбуждения СГ и ГСН.