Меню

Возбудитель тягового генератора тепловоза

Возбудитель тягового генератора тепловоза

Возбудители предназначены для питания постоянным током обмотки независимого возбуждения тягового генератора непосредственно или через выпрямитель (синхронные), а вспомогательные генераторы — для питания различных нагрузок собственных нужд тепловоза (заряд аккумуляторной батареи, питание цепей управления и освещения, электродвигателей привода насосов, вентиляторов и др.). Вспомогательные синхронные генераторы большой мощности на новых тепловозах используются для питания асинхронных электродвигателей, обмотки возбуждения тягового генератора и др. Основные технические данные возбудителей и вспомогательных генераторов для выпускаемых и эксплуа тируемых тепловозов приведены в табл. 8.3.

Возбудители и вспомогательные генераторы постоянного тока имеют унифицированную конструкцию. Для уменьшения габаритных размеров, массы, а также упрощения монтажа и привода их на тепловозе они выполняются в виде двухмашинных агрегатов с общим валом. Наиболее распространенными и характерными по устройству и эксплуатации их возбудителей и вспомогательных генераторов являются агрегаты А706Б и МВТ25/9 + МВГ25/11, подвозбу-дитель ВС652 и возбудитель ВС650В.

Двухмашинный вспомогательный агрегат А706Б. Агрегат (рис. 8.19) включает возбудитель В600 и вспомогательный генератор ВГТ275/120. Конструкция этих машин имеет некоторые отличия от описанных ранее. Так, корпусы 12, 17 со стороны, противоположной коллектору, строго

сцентрированы торцами и жестко свинчены вместе болтами 15. К другим торцам корпусов приварены гнутые ребра 7, 19 и ступицы, образующие подшипниковые щиты, закрытые крышками 8. В ступицы щитов вмонтированы капсулы 2 с подшипниками /. Якоря 9, 18 обеих машин собраны на общем валу 20, а пластины их коллекторов 4 закреплены на втулке посредством опрес-совки высокопрочной пластмассой 3. Главные полюсы 13 магнитной системы возбудителя, кроме катушки независимого возбуждения //, имеют размагничивающую катушку 10. А добавочные полюсы 14 обеих машин выполнены в виде моноблоков посредством заливки и запечки катушки с сердечником в эпоксидной смоле. Щеткодержатели 6 (со щетками) закреплены болтами к кольцевой изоляционной траверсе 5. Соединение и маркировка выводов обмоток обеих машин выполнены по схемам, приведенным на рис. 8.20. Охлаждение агрегата осуществляется встроенным центробежным вентилятором 16 (см. рис. 8.19), закрепленным на валу между якорями обеих машин и имеющим лопатки с обеих сторон несущего диска для забора охлаждающего воздуха со стороны коллекторов обеих машин и выброса его через люки над вентилятором в месте соединения корпусов.

У применяемых двухмашинных агрегатов на тепловозах ТЭМ2, ТЭЗ и некоторых других серий возбудители типов МВТ25/9 и ВТ275/120 выполнены соответственно с продольно и радиально расщепленными главными полюсами (рис. 8.21). Сердечники их имеют насыщаемый участок со значительно меньшим сечением, охватываемый дополнительно дифференциальной (встречной) обмоткой, по которой протекает ток якоря тягового генератора. Этим обеспечивается формирование внешней характеристики тягового генератора по гиперболической кривой и постоянство мощности дизеля во всем рабочем диапазоне нагрузки тепловоза.

Частота вращения наибольшая, об/мин

Двухмашинные агрегаты: Возбудитель

Рис. 8.19. Двухмашинный вспомогательный агрегат типа А706Б

Рис. 8.20. Схемы соединений обмоток электромашин агрегата А706Б:

о — возбудителя В600; б — вспомогательного генератора ВГТ275/120; «, к, к/, к1, н2, к2—начало и конец катушек полюсов; НИ, Н12— начало н конец обмотки независимого возбуждения; Н21, Н22— начало н конец размагничивающей обмотки; Ш1, Ш2— начало и конец обмотки параллельного возбуждения; Я1, Я2— начало и конец обмоткн якоря

Стартер-генератор ПС Г. Применяется на тепловозах с электропередачей переменно-постоянного тока. Используется кратковременно в качестве электродвигателя для пуска дизеля (с питанием от аккумуляторной батареи) и постоянно — в качестве вспомогательного генератора для электроснабжения потребителей собственных нужд тепловоза. Он представляет собой (рис. 8.22) четы-рехполюсную электрическую машину постоянного тока с независимым возбуждением и самовентиляцией.

Особенностью конструкции стартер-генератора является наличие пусковой обмотки на главных полюсах магнитной системы (для работы в режиме электродвигателя при пуске дизеля), закрепление пластин на втулке коллектора с помощью общей гайки (вместо болтов), выполнение подшипниковых щитов в виде плоских дисков с окнами, закрытыми щитками. В остальном конструкция составных частей и правила эксплуатации стартер-генератора аналогичны ранее описанным электрома-

Рис. 8.21. Устройство расщепленных полюсов возбудителей:

а — продольного расщепления; б — поперечного расщепления; /, 7—катушка независимого возбуждения; 2, 10— катушка дифференциальная; 3, 8 н 5, 9— насыщаемый н ненасыщаемый участки сердечника; 4—катушка параллельного возбуждения; 6—немагнитная (латунная) проставка

шинам. Соединение и маркировка выводов обмоток выполнены по схеме, приведенной на рис. 8.23.

Для некоторых новых мощных тепловозов стартер-генераторы выполняют в виде однокорпусных агрегатов из двух одинаковых машин с якорями на общем валу — 2ПСГ.

Синхронный подвозбудитель ВС652. Применяется на большинстве тепловозов с электропередачей постоянного тока для независимого возбуждения возбудителя тягового генератора (через выпрямители) вместо ранее применявшихся агрегатов А703, А705А и подвозбудителя ГС500А. Он представляет собой (рис. 8.24) однофазную четырехполюсную синхронную электрическую машину обращенного типа [обмотка возбуждения расположена на полюсах, закрепленных к неподвижному корпусу, а э.д.с. наводится в обмотке вращающегося ротора (якоря) и снимается с контактных колец]. Корпус // изготовлен из стальной трубы. Он имеет со стороны контактных колец

монтажно-смотровые окна, закрытые быстросъемной крышкой, и в нижней части опорные лапы для установки и крепления подвозбудителя. Во внутреннюю расточку корпуса запрессован изготовленный из стальной трубы массивный магнитопровод 10, а к торцам его закреплены болтами подшипниковые щиты 3. Щиты выполнены в виде плоских дисков с окнами, закрытыми жалюзийными щитками 2 для входа и выхода охлаждающего воздуха. Полюсы состоят из литого сердечника 8 и катушки 7. Якорь собран на валу 13, имеет сердечник 9 из листов электротехнической стали, всыпную обмотку 6, соединенную с контактными кольцами 5, и опирается на подшипники /. Щеткодержатели (со щетками) 4 закреплены к изоляционной траверсе. Соединение и маркировка выводов обмоток подвозбудителя выполнены по схеме, приведенной на рис. 8.25, а. Охлаждение подвозбудителя осуществляется естественным способом. Добавление свежей смазки в под-

Рис. 8.22. Стартер-генератор типа ПСГ:

/—коробка выводов обмоток; 2—кольцевой замок быстросъемной крышки люка; 3, 19- подшипники; 4— масленка; 5, 18— подшипниковые шиты; 6— кронштейн (бракет); 7— коллектор; 8— щеткодержатели со щетками; 9—корпус; 10—обмотка якоря; //, 12—катушка и сердечник добавочного полюса; 13— сердечник якоря; 14—сердечник главного полюса; 15, 16—катушки пусковая и независимого возбуждения; 17— вентилятор; 20— приводной конец вала якоря

Рис. 8.23. Схема соединений обмоток стартер-генератора ПСГ:

н, к, н1, к!— начало и конец катушек полюсов; Я/, П2— начало обмотки якоря и конец пусковой обмотки; Н1, Н2— начало и конец обмотки независимого возбуждения; Д2— конец обмотки добавочных полюсов; П1— начало пусковой обмотки. Штриховыми линиями показаны соединения катушек со стороны, противоположной коллектору

шипники в эксплуатации производится через шариковую масленку 12 и трубку. В эксплуатации внимание следует обращать на исправность и качество привода подвозбудителя, состояние контактных колец и щеточного токосъема, изоляции и подшипников.

Синхронный возбудитель ВС650В.

Применяется для возбуждения (через выпрямители) тяговых синхронных генераторов новых тепловозов с электропередачей переменно-постоянного тока. По конструкции (рис. 8.26), установке и условиям эксплуатации на тепловозах возбуди-

Рис. 8.25. Схемы соединений обмоток синхронных возбудителей:

а — подвозбудителя ВС652; б — возбудителя ВС650В; н, к — начало и конец катушек полюсов; С1, С2— начало и конец обмотки якоря; И1, И2— начало и конец обмотки независимого, возбуждения

Рис. 8.26. Синхронный возбудитель типа ВС650В:

/— подшипник; 2, 13— подшипниковые щиты; 3— контактные кольца; 4— щеткодержатели со щетками; 5— соединение обмотки якоря с контактными кольцами; 6, 11— обмотка и сердечник якоря; 7, 9— катушка н сердечник полюса; 8— корпус; 10— стержень демпферной обмотки; 12— вентилятор; 14— приводной конец вала якоря

Читайте также:  Генератор инфорс 6500 бензиновый

тель аналогичен описанному подвоз-будителю ВС652, но имеет восьми-полюсное исполнение обмотки возбуждения без дополнительного маг-нитопровода в корпусе. Схема соединения обмоток возбудителя приведена на рис. 8.25, б.

Источник

ДВУХМАШИННЫЙ АГРЕГАТ И ТАХОГЕНЕРАТОРЫ

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ

Тяговый генератор тепловоза имеет независимое возбуждение. Ток в независимую обмотку посылает специальный генератор небольшой мощности — возбудитель. Ток возбудителя нужно изменять таким образом, чтобы мощность генератора оставалась постоянной при заданной частоте вращения коленчатого вала дизеля и увеличении скорости движения тепловоза в достаточно широком диапазоне. Регулировку тока возбуждения тягового генератора можно производить вручную. Включив в эту цепь резистор в виде реостата и изменяя его сопротивление, получим необходимый ток возбуждения. Однако машинисту придется непрерывно следить за электроизмерительными приборами и регулировать сопротивление реостата. При быстрых изменениях режима работы тепловоза человек просто не успеет выполнить необходимые действия.
На современных тепловозах процесс поддержания постоянства мощности тягового генератора автоматизирован. Применяются две основные системы регулирования мощности генератора: машинная и аппаратная.
В машинных системах автоматического регулирования мощности используются специальные возбудители. Напряжение на выводах такого возбудителя автоматически изменяется в необходимых пределах в зависимости от силы тока тягового генератора с помощью специальных обмоток возбуждения. Таким способом и устанавливается требуемая взаимозависимость тока и напряжения тягового генератора.
Преимущества машинных систем автоматического регулирования мощности заключаются в простоте и высокой эксплуатационной надежности. Однако они не обеспечивают получение требуемой внешней характеристики тяговых генераторов в полной мере. Приходится применять дополнительные аппараты, электрические генераторы небольшой мощности для коррекции внешней характеристики тягового генератора с целью приближения ее к оптимальной.
В аппаратных системах устанавливаются специальные регуляторы мощности тепловозных дизель-генераторов. В этом случае в качестве возбудителя может быть использован наиболее простой электрический генератор. Автоматические регуляторы изменяют ток возбуждения тягового генератора, обеспечивая требуемую внешнюю характеристику. На тепловозах широко применяются аппаратные системы с автоматическим регулированием возбуждения возбудителя для реализации необходимых токов возбуждения тягового генератора. В этом случае обмотка возбуждения возбудителя питается энергией от подвозбудителя небольшой мощности (около 1 кВт). Автоматические регуляторы управляют малыми токами, поэтому получаются весьма компактными и надежными.
Машинные системы автоматического управления работают на постоянном токе, который необходим для возбуждения тягового генератора. В аппаратных системах широко используется переменный ток, параметры которого легко изменяются с помощью трансформаторов. На переменном токе работают магнитные усилители, являющиеся наиболее простыми и надежными электрическими регуляторами, широко применяемыми на тепловозах. В тех случаях, когда потребитель в аппаратной системе регулирования мощности должен получить постоянный ток, на входе его устанавливается выпрямитель.
Машинными системами автоматического регулирования мощности тяговых генераторов оборудованы тепловозы ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1, ТЭМ2, ТЭЗ и некоторые другие. Аппаратные системы с установкой автоматических регуляторов мощности непосредственно в цепи возбуждения тягового генератора применялись на тепловозах ТЭ10 первых выпусков. Тепловозы 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭП60 снабжены также аппаратной системой регулирования, но автоматические регуляторы мощности находятся в цепи возбуждения возбудителя от подвозбудителя.
Для получения внешней характеристики тягового генератора, представленной на рис. 140, необходимо подобным же образом изменять магнитный поток и, следовательно, ток возбуждения генератора в зависимости от тока нагрузки. Действительно, гиперболическая характеристика генератора обеспечивается путем изменения напряжения генератора обратно пропорционально его току. Напряжение генератора при постоянной частоте вращения якоря регулируется за счет изменения магнитного потока полюсов, т. е. тока возбуждения. Обмотка независимого возбуждения генератора является внешней нагрузкой возбудителя. При постоянном сопротивлении этой обмотки ток в ней согласно закону Ома будет прямо пропорционален напряжению возбудителя. Поэтому напряжение возбудителя в машинных схемах регулирования мощности должно изменяться в зависимости от тока нагрузки генератора по кривой, повторяющей в определенном масштабе внешнюю характеристику генератора. Регулирование напряжения возбудителя также осуществляется путем изменения его возбуждения, так как генераторы с обычными системами возбуждения не обладают требуемой естественной внешней характеристикой.
Основной особенностью возбудителей машинных систем регулирования мощности являются их главные полюсы и специальные, обмотки возбуждения. Рассмотрим прежде всего принцип работы возбудителей тепловозов ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 и ТЭМ2.
Якорь возбудителя имеет конструкцию, обычную для генераторов постоянного тока. Его главные полюсы расщеплены, т. е. состоят из двух частей 1 и 2 (рис. 157), разделенных немагнитной латунной прокладкой. В данном случае расщепление полюсов произведено по длине сердечника, т. е. в продольном направлении. Поэтому такие полюсы называют продольно расщепленными.

Рис. 157. Схема возбудителя с продольным расщеплением главных полюсов

На каждом главном полюсе установлено по две катушки возбуждения. Одна катушка охватывает обе части полюса. Эти катушки всех главных полюсов возбудителя питаются током от вспомогательного генератора и образуют обмотку независимого возбуждения. Напряжение вспомогательного генератора поддерживается строго постоянным, поэтому этот ток возбуждения сохраняется неизменным. В независимую обмотку также поступает небольшой силы ток и непосредственно от выводов возбудителя. Вторая катушка охватывает лишь часть главного полюса. Эти катушки всех полюсов образуют дифференциальную (встречную) обмотку возбудителя. Дифференциальная обмотка включена в силовую цепь, по ней протекает весь ток генератора.
Направление тока в независимой и дифференциальной обмотках подобрано так, что их магнитные потоки имеют противоположное один другому направление.
Любой проводник якорной обмотки возбудителя одновременно пересекает магнитные потоки двух частей расщепленного полюса. Поэтому результирующая электродвижущая сила возбудителя равна алгебраической сумме э. д. с, индуктируемых потоками каждой части полюсов.
Величина тока в независимой обмотке возбуждения меняется в незначительных пределах, поэтому э. д. с. E1, возникающая в обмотке якоря под частью 1 полюсов, почти не изменяется при изменениях тока генератора (рис. 158).

Рис. 158. Зависимость ЭДС возбудителя от силы тока тягового генератора

Электродвижущая сила Е2 индуктируется в якоре под частью 2 полюсов, и ее величина зависит от соотношения магнитных потоков независимой и дифференциальной обмоток. При отсутствии тока в цепи якоря генератора магнитный поток в части 2 полюсов создается только независимой обмоткой и достигает максимальной величины. С увеличением тока генератора магнитный поток этой части полюсов уменьшается, так как магнитодвижущая сила дифференциальной обмотки противодействует магнитодвижущей силе независимой обмотки. При равенстве магнитодвижущих сил обеих обмоток эта часть полюсов полностью размагничивается. Если ток генератора продолжает увеличиваться, то начинает преобладать магнитодвижущая сила дифференциальной обмотки и магнитный поток меняет свое направление на противоположное.
Электродвижущая сила Е2 пропорциональна магнитному потоку части 2 главных полюсов. Поэтому с увеличением тока нагрузки генератора вначале она будет уменьшаться до нуля, а затем, изменив направление, начнет снова возрастать. Электродвижущая сила возбудителя, полученная в результате алгебраического суммирования э. д. с. Е1 и Е2, также показана на рис. 158. Она значительно уменьшается с увеличением тока тягового генератора. Ток возбуждения тягового генератора определяется величиной э. д. с. возбудителя и, следовательно, будет также значительно снижаться при увеличении тока нагрузки. С уменьшением тока возбуждения уменьшается и напряжение тягового генератора. Итак, в конечном итоге с увеличением тока генератора будет уменьшаться напряжение на его выводах.
Из рассмотрения зависимости э. д. с. возбудителя от тока нагрузки генератора следует, что при малых токах она практически остается постоянной, поэтому чрезмерного повышения напряжения тягового генератора не происходит. Ограничение э. д. с. достигается тем, что независимая обмотка создает магнитное насыщение полюсов, дифференциальная обмотка при малых токах в ней не в состоянии оказывать влияние на магнитный поток полюса. При очень больших токах генератора, наоборот, дифференциальная обмотка создает магнитное насыщение своей части полюса, и при дальнейшем повышении тока в ней магнитный поток этой части полюсов не увеличивается. Общий магнитный поток полюсов перестает уменьшаться, и напряжение тягового генератора при больших его токах почти не падает. Благодаря этому внешняя характеристика тягового генератора приобретает вид, близкий к гиперболе, с ограничением максимального напряжения (см. рис. 140).
На тепловозах ТЭЗ применен также возбудитель с расщепленными полюсами. Только у него сердечники главных полюсов расщеплены не по их длине, а по ширине вдоль оси якоря. Возбудитель имеет шесть главных полюсов (рис. 159), два из которых насыщенные и четыре ненасыщенные.

Читайте также:  Ремень генератора рефрижератора кариер

Рис. 159. Размещение обмоток на полюсах возбудителя тепловоза ТЭ3:
А — магнитный мостик; НП — главные насыщенные полюсы; П — главные ненасыщенные полюсы; ДП — добавочные полюсы; ШВ — параллельная обмотка; О — дифференциальная обмотка; НВ — обмотка независимого возбуждения; М — ограничительная обмотка; Р- регулировочная обмотка; К — последовательная обмотка

Насыщенные полюсы имеют магнитные мостики, т. е. уменьшение поперечного сечения сердечника полюса. Благодаря этому при увеличении тока возбуждения наступает магнитное насыщение, и далее магнитный поток полюсов почти не растет. На верхнем и нижнем насыщенных полюсах расположены параллельная и дифференциальная обмотки. Их магнитодвижущие силы направлены встречно.
Основное возбуждение ненасыщенных полюсов создается независимой обмоткой, которая питается током от вспомогательного генератора. Ненасыщенные полюсы снабжены также токовой обмоткой, включенной последовательно с якорем возбудителя.
Эта обмотка действует согласованно с независимой и препятствует размагничивающему действию реакции якоря. Действительно, с увеличением тока якоря повышается размагничивающее действие реакции якоря, однако благодаря последовательному включению одновременно возрастает ток и в последовательной обмотке, которая усиливает подмагничнваиие возбудителя. В результате реакция якоря не вызывает существенных искажений характеристик возбудителя.
При малых токах генератора направление магнитного потока насыщенных полюсов определяется потоком параллельной обмотки: полярность полюсов возбудителя будет при этом такой же, как у обычного генератора постоянного тока (после северного полюса С идет южный полюс Ю, далее снова северный и т. д.). Возбудитель работает как шестиполюсный генератор.
При увеличении тока тягового генератора магнитный поток, создаваемый дифференциальной обмоткой, возрастает и размагничивает насыщенные полюсы возбудителя. При большом токе в дифференциальной обмотке полярность насыщенных полюсов меняется, и возбудитель работает как двухполюсный генератор.
Один полюс находится выше горизонтальной плоскости, проведенной через вал возбудителя, другой — ниже этой плоскости. Шесть полюсов возбудителя образуются как бы рассечением этих двух физических полюсов плоскостями, проходящими по радиусам якоря. Поэтому его называют возбудителем с радиально (или поперечно) расщепленными полюсами.
Изменение магнитного потока двух полюсов в результате размагничивания их дифференциальной обмоткой приводит к тому, что характеристика возбудителя тепловоза ТЭЗ получается примерно такой же, как и у возбудителя с продольно расщепленными полюсами (см. рис. 158).
У возбудителя тепловоза ТЭЗ имеется и ряд других особенностей по сравнению с возбудителями тепловозов ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 и ТЭМ2.
В процессе работы тягового генератора обмотка возбуждения нагревается, поэтому ее сопротивление возрастает, и при том же напряжении возбудителя ток возбуждения генератора уменьшается и, следовательно, снижает его мощность. Дизель разгружается. При холодных обмотках возбуждения, наоборот, мощность генератора будет слишком велика, она вызовет перегрузку двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, при включении вентилятора холодильника, компрессора или других вспомогательных нагрузок дизель также будет перегружаться.
Для более полного использования мощности дизеля, а также предупреждения его перегрузки при указанных изменениях режима работы силовой установки на тепловозе ТЭЗ применен узел дополнительного автоматического регулирования мощности (АРМ). Одним из основных его элементов является регулировочная обмотка возбудителя, расположенная на ненасыщенных полюсах (см. рис. 159). Эта обмотка с помощью автоматического устройства увеличивает возбуждение возбудителя, если мощность дизель-генераторной установки уменьшилась меньше заданной, и снижает его при чрезмерном повышении мощности.
Для улучшения пусковых характеристик тепловоза ТЭЗ применен узел автоматического регулирования пускового тока APT. Одним из основных элементов этого узла является ограничительная обмотка возбудителя. Катушки ограничительной обмотки установлены на ненасыщенных полюсах возбудителя (см. рис. 159). Ее магнитный поток направлен навстречу магнитным потокам остальных обмоток этих полюсов. В случае прохождения тока по ограничительной обмотке происходит размагничивание возбудителя.
При наибольшем токе генератора (на который настроен узел) по обмотке ограничения проходит ток, и создаваемый ею магнитный поток уменьшает суммарный магнитный поток возбудителя. По мере увеличения скорости движения посредством специального автоматического устройства ток в ограничительной обмотке уменьшается, напряжение возбудителя, а следовательно, и генератора возрастает в такой степени, что ток в силовой цепи почти не изменяется. Разгон поезда происходит при заданной величине тока генератора (участок ГВ внешней характеристики генератора на рис. 140), обеспечивающей максимальную силу тяги локомотива по сцеплению.
В таком режиме разгона мощность дизель-генератора непрерывно возрастает вплоть до номинальной. Дальнейшее увеличение скорости движения поезда будет происходить уже при постоянной мощности и сопровождаться снижением тока тягового генератора с одновременным повышением его напряжения по гиперболической зависимости (участок ВБ характеристики генератора).
Узел автоматического регулирования пускового тока одновременно защищает тяговый генератор и тяговые электродвигатели от перегрузки, так как ограничивает ток в силовой цепи.
Устройства, регулирующие ток в обмотках возбуждения возбудителя, рассмотрены ниже.
В аппаратных системах регулирования мощности тягового генератора роль возбудителя упрощается. Тепловозы 2ТЭ10Л оборудуются возбудителем, представляющем собой обычный генератор постоянного тока. По конструкции он близок к вспомогательному генератору тепловоза. На главных полюсах возбудителя расположены основная независимая обмотка и размагничивающая обмотка для коррекции характеристик возбудителя.
Вспомогательный генератор тепловозов предназначен для питания током обмоток независимого возбуждения возбудителя и тахогенераторов, цепей управления и освещения, вспомогательных электрических двигателей и заряда аккумуляторной батареи. Он представляет собой генератор обычно со смешанным возбуждением. Напряжение вспомогательного генератора поддерживается постоянным с помощью регулятора напряжения, который описан ниже. Возбудитель и вспомогательный генератор часто объединяют в один агрегат с общим валом якорей, получивший поэтому название двухмашинного агрегата.

ДВУХМАШИННЫЙ АГРЕГАТ

Станины возбудителя и вспомогательного генератора тепловоза ТЭЗ соединены болтами в один общий корпус (рис. 160). К корпусу, имеющему, цилиндрическую форму, приварены четыре опорные лапы. Вал якорей двухмашинного агрегата опирается на два шариковых подшипника. Внутренние кольца подшипников напрессованы на вал, а наружные закреплены в корпусе агрегата.

Рис. 160. Двухмашинный агрегат тепловоза ТЭ3

Вентилятор, установленный в средней части двухмашинного агрегата, двойной, поэтому потоки воздуха, охлаждающего возбудитель и вспомогательный генератор, независимы. Охлаждающий воздух всасывается с двух сторон через окна в нижней части корпуса двухмашинного агрегата около подшипников, проходит через возбудитель и вспомогательный генератор, охлаждая их, и выбрасывается вентилятором через отверстия в середине станины.
Возбудитель имеет шесть главных радиально расщепленных полюсов и пять добавочных. На главных полюсах размещены шесть обмоток возбуждения: параллельная, дифференциальная, независимая, последовательная, регулировочная и ограничения тока (рис. 161).

Читайте также:  Взять генератор напрокат в нижнем новгороде

Рис. 161. Главные полюсы двухмашинного агрегата (возбудителя) тепловоза ТЭ3:
а — насыщенный; б — ненасыщенный

Их роль подробно была рассмотрена выше. Добавочные полюсы состоят из сердечника и одной обмотки (рис. 162). Полюсы болтами прикреплены к станине. Сердечник якоря набран из листов электротехнической стали. Листы запрессованы на вал якоря до упора в заднюю шайбу якоря. С другой стороны листы удерживаются корпусом коллектора. В пазах сердечника уложена обмотка якоря.

Рис. 162. Добавочный полюс возбудителя и вспомогательного генератора

Собранные коллекторные пластины устанавливаются на корпус коллектора и прочно удерживаются с помощью нажимной шайбы. От корпуса и шайбы пластины коллектора тщательно изолируют миканитом. Нажимная шайба укреплена гайкой. Выводы якорной обмотки впаяны в петушки коллекторных пластин.
Возбудитель имеет шесть щеткодержателей, которые крепятся на кольце, изготовленном из изоляционного материала. В каждом щеткодержателе установлено по одной щетке (рис. 163).

Рис. 163. Щеткодержатель двухмашинного агрегата

Номинальная мощность возбудителя составляет 10 кВт, номинальное напряжение—107 В, максимальное — до 150 В. Вспомогательный генератор имеет шесть главных и пять добавочных полюсов.
На главных полюсах расположены параллельная и последовательная обмотки возбуждения. Последовательная обмотка помогает поддерживать постоянным напряжение вспомогательного генератора, облегчая условия работы регулятора напряжения.
Устройство якоря, щеткодержателей вспомогательного генератора не имеет больших отличий от устройства тех же частей возбудителя. Мощность вспомогательного генератора равна 8 кВт, номинальное напряжение — 75 В.
Привод двухмашинного агрегата осуществлен от дизеля. Вращение от коленчатого вала передается дальше через вал якоря тягового генератора, промежуточный вал, передний редуктор и промежуточный вал непосредственно выступающему наружу концу вала якоря двухмашинного агрегата.
На тепловозах серии 2ТЭ10Л вспомогательный генератор и возбудитель также объединены в двухмашинный агрегат (рис. 164), по конструкции близкий к двухмашинному агрегату тепловоза ТЭЗ.

Рис. 164. Двухмашинный агрегат тепловоза 2ТЭ10Л

Наиболее существенные отличия имеют главные полюсы возбудителей этих тепловозов. На главных полюсах возбудителя тепловоза 2ТЭ10Л расположено по две обмотки — независимого возбуждения и управления (размагничивающая). При работе тепловоза аппараты электрической схемы изменяют силу тока в независимой обмотке возбуждения таким образом, чтобы возбудитель обеспечивал постоянство мощности тягового генератора при заданной частоте вращения его якоря. Размагничивающая обмотка служит для коррекции характеристик возбудителя и получения малого напряжения генератора при трогании тепловоза.
Коллектор вспомогательного генератора имеет удлиненную втулку из изолирующего материала, на которой дополнительно укреплены два латунных контактных кольца. Каждое из колеи соединяется с коллекторной пластиной, расположенной на расстоянии полюсного деления. Обмотка якоря вспомогательного генератора совместно с двумя кольцами образует генератор переменного тока. Поэтому вспомогательный генератор тепловоза 2ТЭ10Л, являясь электрической машиной постоянного тока, одновременно позволяет получить и переменный ток небольшой мощности.
Вспомогательный генератор и возбудитель тепловоза 2ТЭ10Л имеют по шесть главных и по пять добавочных полюсов. Сердечники главных полюсов выполнены из листовой стали, сердечники добавочных полюсов — стальные литые. Главные полюсы вспомогательного генератора снабжены только параллельной обмоткой возбуждения. Якоря вспомогательного генератора и возбудителя имеют практически одинаковую конструкцию и собраны на общем валу. Их сердечники набраны из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В пазах сердечников якорей каждой из двух электрических машин уложена
волновая обмотка. Коллекторы — обычного арочного типа, имеют по 130 пластин. Объединенный якорь вращается в двух шарикоподшипниках, установленных в капсулах, которые крепятся к станине двухмашинного агрегата. Для съема тока с коллекторов применено по шесть щеткодержателей в соответствии с числом главных полюсов. Щеткодержатели прикреплены к пластмассовой траверсе.
Номинальная мощность вспомогательного генератора тепловоза 2ТЭ10Л составляет 12 кВт, возбудителя — 20,6 кВт, наибольшая частота вращения якоря — 1800 об/мин. Привод двухмашинного агрегата осуществлен от вала якоря тягового генератора через промежуточный распределительный редуктор и систему карданных валов тепловоза.

ТАХОГЕНЕРАТОР ТЕПЛОВОЗА

Для управления силой тока в обмотках возбуждения возбудителя и, следовательно, дополнительного регулирования мощности тягового генератора и ограничения пускового тока на тепловозах ТЭЗ применены тахогенераторы. Такую схему регулирования мощности называют тахометрической.
Тахогенераторами являются генераторы, по напряжению которых можно судить о частоте вращения их якоря, т. е. такие электрические машины, у которых напряжение на выводах прямо пропорционально частоте вращения вала. Тахогенератор, предназначенный для обеспечения более полного использования мощности дизеля тепловоза, имеет условное обозначение Т1 и представляет собой генератор постоянного тока мощностью 0,624 кВт.
Якорь тахогенератора приводится во вращение от коленчатого вала дизеля. Обмотка возбуждения тахогенератора питается током от вспомогательного генератора, следовательно, возбуждение всегда остается постоянным. Поэтому напряжение тахогенератора зависит только от частоты вращения вала дизеля.
Второй тахогенератор Т2 мощностью 0,12 кВт является составной частью узла автоматического регулирования пускового тока (APT). Привод этого тахогенератора также осуществлен от коленчатого вала дизеля.
Тахогенераторы Т1 и Т2 на тепловозах ТЭЗ более позднего выпуска объединены в тахометрический агрегат, показанный на рис. 165. Якоря тахогенераторов имеют общий вал, установленный на двух шариковых подшипниках. Магнитные системы тахогенераторов — раздельные.

Рис. 165. Тахометрический агрегат тепловоза ТЭ3

Каждая система состоит из ярма, сердечников, полюсов и обмоток. Корпус тахоагрегата отделен от магнитных систем слоем алюминиевого сплава и является экраном, который предупреждает проникновение магнитных потоков, создаваемых другими электрическими машинами и проводами при прохождении по ним тока, внутрь тахометрического агрегата. Поэтому внешние магнитные поля не влияют на характеристики тахогенераторов.
Тахометрическая схема автоматического регулирования мощности дизель-генератора и пускового тока, примененная на тепловозах ТЭЗ, в эксплуатации работает недостаточно устойчиво. В связи с этим для мощных тепловозов ТЭ10, 2ТЭ10Л, ТЭП60 были разработаны более совершенные аппаратные схемы автоматического регулирования с применением объединенных регуляторов частоты вращения и мощности дизелей, а также магнитных усилителей.

СИНХРОННЫЙ ПОДВОЗБУДИТЕЛЬ ТЕПЛОВОЗА 2ТЭ10Л

Подвозбудитель вырабатывает электрический ток для питания обмотки возбуждения возбудителя тепловоза. Одновременно подвозбудитель является датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля, т. е. тахогенератором. По мере увеличения частоты вращения вала по позициям контроллера машиниста повышается частота тока подвозбудителя, обеспечивающая рост уровня мощности тягового генератора (воздействием на систему регулирования мощности). Подвозбудитель (рис. 166) является однофазным синхронным генератором обращенного типа — индуктор машины остается неподвижным, вращается якорь вместе с обмоткой, от которой питается электрическим током внешняя цепь подвозбудителя.

Рис. 166. Синхронный подвозбудитель тепловоза 2ТЭ10Л

Система возбуждения возбудителя состоит из четырех полюсов. Сердечники полюсов — сплошные. Катушки полюсов выполнены с многослойной обмоткой из изолированного провода диаметром 1,35 мм. Полюсы установлены в магнитопровод из электротехнической стали, который в свою очередь запрессован в цилиндрическую станину подвозбудителя. Обмотка независимого возбуждения подвозбудителя получает питание постоянным током от вспомогательного генератора тепловоза.
Обмотка якоря подвозбудителя — многовитковая, выполнена из изолированного провода диаметром 2,08 мм, намотанного на сердечник якоря. На валу якоря с помощью пластмассового изолятора укреплены контактные кольца, к которым присоединены выводы обмотки якоря. Щетки установлены в щеткодержателях, крепящихся к изолирующей пластмассовой траверсе. Подвозбудитель имеет самовентиляцию — охлаждающий воздух подается вентилятором, установленным на валу якоря. Привод подвозбудителя осуществлен с помощью редуктора от валопровода, передающего вращение от коленчатого вала дизеля к вентилятору холодильника.
Для возбуждения возбудителя требуется незначительная мощность, поэтому номинальная мощность подвозбудителя составляет всего 1,1 кВт при напряжении ПО В. Максимальная частота вращения якоря равна 4000 об/мин.

Источник

Adblock
detector