ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное

ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Омский государственный университет путей

сообщения» (омгупс(ОмИИТ))

Кафедра «Локомотивы»

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ

Лабораторная работа №1

«Особенности контрукции тяговых генераторов постоянного тока»

Выполнил: студент гр.32Б

__________ Кузнецов М.А.

Проверил:

доцент кафедры «Локомотивы»

__________ Молчанов В.В.

Омск 2015

Цель работы: изучить конструкцию тягового генератора постоянного тока ГП311Б.

1.1 Основные технические характеристики тепловозных тяговых генераторов

Тяговые генераторы (ТГ) преобразуют механическую энергию дизеля в электрическую для питания тяговых электродвигателей. Тепловозы 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М и ТЭП60 имеют ТГ постоянного тока, а тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭ136, ТЭ127, ТЭП70 и ТЭП75 – переменного (синхронный). Кроме преобразования энергии генераторы постоянного тока осуществляют еще одну функцию – производят запуск дизеля с питанием от аккумуляторной батареи, работая при этом в режиме электрического двигателя с последо­вательным возбуждением.

Тяговый генератор вместе с дизелем устанавливаются на поддизельную раму. Якорь ТГ приводится во вращение от коленчатого вала дизеля через полужесткую дизель-генераторную муфту. С целью уменьшения длины и веса генераторы имеют только один подшипниковый узел для опоры якоря, в качестве второй опоры используется коренной подшипник коленчатого вала дизеля. Соосность вала якоря ТГ с коленчатым валом дизеля осуществляется за счет перемещения станины и установки прокладок соответствующей толщины под лапы генератора. При этом зазор между якорем и полюсами ТГ ГП311Б должен быть в пределах 4,2 – 5,5 мм для главного полюса и 15,5 мм – для доба­вочного, а для ТГ ГС501А зазор под полюсами составляет 4,7 – 5,9 мм, причем для ТГ ГС501А разница между значениями максимального и минимального зазоров допускается не более 0,5 мм, для ГП311Б – не более 0,8 мм.

1.2 Контрольные вопросы

1. К тяговым двигателям предъявляют следующие специфические требования, определяемые условиями работы  на электроподвижном составе. Электрические тяговые двигатели, или сокращенно тяговые двигатели, применяют для вращения колесных пар электровозов. Они работают в более тяжелых условиях, чем стационарные электрические машины, и подвержены воздействию внешней среды (пыли, влаги и снега), вибрациям от воздействия пути на электровоз, изменению нагрузки в широких пределах и колебаниях напряжения в контактной сети. В связи с этим к тяговым двигателям электровозов  предъявляется ряд особых требований. Кроме того, мощность тепловозных двигателей ограничивается мощностью дизеля передача крутящего момента от двигателя к движущей оси осуществляется односторонней зубчатой передачей. Во время работы электродвигатели подвергаются резким динамическим нагрузкам, вибрации, тряске и вредному воздействию окружающей среды (пыль, песок, снег и пр.). Такие условия работы и ограниченность габарита предъявляют жесткие требования к их конструкции. Все тяговые электродвигатели тепловозов имеют принудительную вентиляцию  осевого типа с нагнетанием воздуха со стороны коллектора.

В части климатических условий тяговые двигатели в соответствии с требованиями ГОСТ 2582—81Е и ГОСТ 15150- 69 должны исправно работать на высоте 1200 м над уровнем моря в интервале температур окружающей среды от —50° до - -40 °С при влажности воздуха до 90 %, замеренной при температуре + 20 °С, а двигатели в климатическом исполнении ХЛ должны работать на высоте 1400 м над уровнем моря,температуре окружающей среды от - 60 до -j-40 °С и влажности воздуха  до 100 %, замеренной при температуре -j-25°.

2. Что представляет собой независимая система охлаждения ТГ?;

При независимой системе охлаждения воздух может подаваться как со стороны дизеля, так и с противоположной стороны. Направление движения охлаждающего воздуха принято от дизеля к коллектору, что бы меньше загрязнялись части тягового генератора угольной пылью щеток.

3. В чем суть радиально-осевой вентиляции якоря тягового генератора ГП311Б?; Радиально-осевая система позволяет охлаждать якорь воздухом, проходящим по радиальным каналам в его сердечнике. Катушки полюсов охлаждаются воздухом, проходящим в осевом направлении между полюсами и выходящим из якоря.

4. Основные узлы тягового генератора ГП311Б;

Основными узлами тягового генератора являются:

-якорь;

-магнитная система (станина, главные и добавочные полюсы);

-подшипниковый щит; -щеточный аппарат;

-патрубок для отвода охлаждающего воздуха.

5. Как осуществляется соосность вала якоря ТГ с коленчатым валом

дизеля;

Соосность валов дизеля и якоря тягового генератора проверяют через один ТР-1 и при нормальном провисании нижнего коленчатого вала. Проверку выполняют с помощью индикаторного приспособления, ножку которого упирают в ведомый диск муфты. При повороте коленчатого вала через каждые 90° контролируют толщину пакета муфты. Отклонение по индикатору не должно превышать 0,15 мм на полный поворот коленчатого вала.

6. а)Воздух на охлаждение генератора поступает сверху через патрубок от специального вентилятора. Охлаждающий воздух внутри генератора через радиальные каналы сердечника якоря проходит между катушками полюсов, омывает петушки, коллекторную камеру и выбрасывается вниз через выходные окна в подшипниковом щите Коллекторная камера закрыта съемными крышками.
б)Сердечник якоря для уменьшения вихревых токов набирают из отдельных зубчатых листов стали толщиной
в)Обмоткодержатели служат для увеличения жесткости и механической прочности лобовых частей фазной обмотки ротора.
г)Сердечник удерживается на корпусе двумя стальными обмоткодержателями,стянутыми шпильками и прикрепленными к корпусу болтами и призонными штифтами, которые предотвращают обмоткодержатели от смещения под действием угловых ускорений при пуске и работе дизеля.

д)Каждый лист сердечника якоря имеет 155 пазов. Необходимы для укладки обмотки якоря.

7. а)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.
б)В тяговых генераторах мощностью 2000 кВт с диаметром якоря 1200 мм применяют коллекторные пластины с ленточными (гибкими) петушками, изготовленными из медной ленты сечением 2х20 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
в)Пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом. Для изоляции коллекторных пластин друг от друга используют коллекторный миканит марок КФГ и КФШ толщиной (0,8 - 1,2±0,04) мм, здесь К означает коллекторный, Ф - флогопит, Г или Ш - тип связующего (глифта-левая смола или шеллак). Коллекторный миканит - это материал, состоящий из листочков щипаной слюды, склеенных связующим веществом - естественной смолой (шеллак), искусственной глифталевой и кремнийорганической смолами
г)Продорожка делает поверхность коллектора неровной, что ухудшает работу щеток и создает возможность образования проводящих мостиков между коллекторными пластинами. Это можно устранить путем заполнения пазов продорожки специальной мастикой,износостойкость которой равна после затвердения износостойкости меди. Продорожку делают, чтобы обеспечить надежную работу двигателя. Медь мягче коллекторного миканита, поэтому вырабатывается она быстрее. Миканит, если его не продорожить, будет выступать, щетки будут вибрировать, а коллектор-подгорать.

8) Якорной обмоткой переменного тока называется состоящая из отдельных катушек обмотка, в которой индуктируется э. д. с. и которая имеет одну или несколько фаз.

а)Комбинированная (лягушачья) обмотка представляет собой сочетание петлевой и волновой обмоток, расположенных в одних пазах и присоединенных к одному коллектору.

Так как каждая из составляющих обмоток двухслойная, то комбинированная обмотка – четырехслойная, а к каждой коллекторной пластине припаивают по четыре проводника.
Достоинство комбинированной обмотки – большое число параллельных ветвей при отсутствии уравнительных соединений, так как секции волновой обмотки выполняют роль уравнителей для петлевой.
Однако технологическая трудность в выполнении комбинированных обмоток ограничивает их применение.
Комбинированные обмотки применяются в машинах большой мощности и в быстроходных машинах, в которых применение уравнителей затруднено

д)Обмотку якоря выполняют из медной изолированной проволоки, в машинах большой мощности — из медных стержней. Обычно обмотка якоря состоит из отдельных якорных катушек, которые обматывают изоляционными лентами из миканита, асбеста, стеклоткани или хлопчатобумажной ткани и укладывают в пазы якоря. В каждом пазу укладывают обычно две стороны различных якорных катушек, одна поверх другой. Каждая якорная катушка включает в себя несколько секций, концы которых припаивают к соответствующим коллекторным пластинам.

Различают следующие виды изоляции катушек: витковая — изоляция каждого из проводников; корпусная — изоляция всей катушки относительно сердечника якоря и покровная — наружная изоляция, защищающая корпусную изоляцию от механических повреждений. После наложения обмотки якорь пропитывают изоляционными лаками (асфальтовым, бакелитовым и др.), благодаря чему повышается качество изоляции машины. В тяговых электрических машинах для изоляции обмотки якоря применяют монолитную изоляцию из материалов высокой нагревостойкости (стекло-слюдинистовое полотно), залитых эпоксидным компаундом горячего отвердения. Такая изоляция повышает надежность и долговечность электрических машин.

ж)Динамическая балансировка. Ротор балансируют на станке при его вращении. Современные балансировочные станки позволяют определить место установки и массу груза. Их использование при ремонте весьма желательно, но при большой номенклатуре ремонтируемых машин частная переналадка снижает эффективность станков и их применение не всегда является обоснованным. Использование универсального балансировочного станка позволяет решить эту задачу (10.2). Балансируемый ротор 4 устанавливают на четыре круглые опоры 2 и 6. Опоры расположены на раме 7, состоящей из двух круглых балок. Двигателем 5 через ремень 3 ротор приводится во вращение. Левая сторона рамы крепится к основанию плоской пружиной 1 и при вращении ротора остается неподвижной, а правая сторона опирается на пружины 9 и при вращении ротора начинает колебаться под действием неуравновешенных масс правой стороны ротора. Величину колебаний показывает стрелочный индикатор 8. После определения величины колебаний останавливают ротор и навешивают пробный груз (пластилин) на правую сторону ротора. Если при очередном вращении величина колебаний увеличивается, то это означает, что пробный груз установлен неверно. Передвигая груз по окружности, находят место, где его расположение вызывает наименьшие колебания. Затем начинают изменять массу пробного груза, добиваясь минимума колебаний. Отбалансировав правую часть, снимают пробный и устанавливают постоянный груз. Затем ротор поворачивают и балансируют вторую сторону.

е)Крепление лобовых частей обмотки осуществляется бандажами из стеклобандажной ленты, пропитанной термореактивным лаком. Ленту накладывают с высоким натяжением силой до 400 кН, которое, как и режим термообработки (запечки) ленты после наложения, контролируется. Обмотка якоря имеет изоляцию класса F.

9) Передний подшипниковый щит тяговых генераторов воспринимает большие усилия. Чтобы не допускать вибрации и смещения щеткодержателей, щит имеет сварную конструкцию, состоящую из ребер и колец. Ребра наклонены к оси машины, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции, в центральной части щита вставлена и закреплена болтами съемная ступица. Такая конструкция позволяет заменить подшипник без снятия тягового генератора с тепловоза и разборки его. В щите размещена поворотная траверса представляющая сварное кольцо с посадочным и зубчатым венцами и десятью U-образными накладками, к которым через изоляторы прикрепляются дюралюминиевые бракеты (кронштейны).

10) поворотная траверса, выполненная в виде жесткого сварного кольца 14 из стального проката с посадочным и зубчатым венцами и десятью и-образными накладками. К накладкам через изоляторы 13 крепят дюралюминиевые бракеты 12 с девятью щеткодержателями и щетками 10, а также токособирательные шины. Траверса центрируется в цилиндрической и конусной расточках ребер щита икрепится к этим ребрам болтами с помощью специальных планок. Поворот траверсы (для обслуживания расположенных в нижней части генератора щеткодержателей и щеток) осуществляется вручную с помощью встроенной в верхней части щита шестерни.

11)В машинах с постоянным направлением вращения применяют реактивные щеткодержатели, в которых щетки наклонены к поверхности коллектора. Такая конструкция щеткодержателя уменьшает потери на трение щетки в корпусе и создает более спокойную работу щеточного аппарата

Щеткодержатели: а наклонный:брадиальный;а щетка наклонная; / гайка;2 болт крепления щеткодержателя; Я бракет (кронштейн); 4— рифленая привалочная поверхность корпуса; 5-щетка разрезная; 6' резиновая накладка; 7 наконечник открытого типа; Я—скоба (курок); 9 рычаг; 10, 14 втулки; //, 13 - оси; 12-- пружина; 15 корпус; 16 тетка наклоннаятяговых генераторах раньше применяли щеткодержатели наклонного (реактивного) типа. С 1979 г. на генераторах ГП-311Б устанавливают радиальные щеткодержатели с постоянным нажатием на разрезную щетку. Латунный корпус щеткодержатели наклонного типа (рис. 3.7, а, в) имеет две прорези: с наклоном 30° к радиусу коллектора (для набегающей щетки) и 10° (для сбегающей щетки)

12) Корпус радиального щеткодержателя имеет одно гнездо (рис. 3.7,6), в которое устанавливается разрезная щетка с резиновым амортизатором (накладкой) толщиной 12 мм, имеющим прямоугольный выступ, входящий в соответствующий паз на верхнем торце щетки и отверстия для токоведущих проводов. Амортизаторы увеличивают срок службы щеток, улучшают коммутацию и ликвидируют отколы щеток. Применение радиальных щеткодержателей на генераторах ГП-311Б уменьшило число щеток в два раза.

14) Установка на тяговый генератор щеток разных марок недопустима, так как приводит к неравномерному распределению тока в щетках и нарушению нормальной работыколлектора и обмотки якоря.

13) Щётки, как правило, изготавливают из графита. Минимальное число щёток в генераторе постоянного тока равно двум: одна является положительным полюсом генератора (положительная щётка), другая — отрицательным полюсом (отрицательная щётка). В многополюсных генераторах число пар щёток обычно равняется числу пар полюсов, что обеспечивает лучшую работу генератора. Щётки одинаковой полярности (одноимённые щётки) электрически соединены друг с другом. Щётка одновременно перекрывает две или три коллекторные пластины, это уменьшает искрение на коллекторе под щётками (улучшается коммутация).

15. На каждом бракете укреплено по 9 держателей со щетками и токособирательные шины. Траверсу в положении, соответствующем нейтрали, фиксируют стопорными болтами. Бракеты расположены так, что оси щеткодержателей находятся на нейтрали. Надежность крепления щеткодержателей, точность размещения щеток и постоянство нажатия на них достигается использованием привалочных поверхностей щеткодержателя и бракета гребенчатыми (рифлеными), а также применением ленточных рулонных пружин. Бракет отлит из алюминиевого сплава и крепится к щиту или поворотной траверсе двумя изоляционными подвесками 1, изготовленными из микалекса, армированного специальным болтом с одной стороны и гайкой с другой

16. 90 щеток, использование радиальных щеткодержателей на генераторах ГП311Б уменьшило расход щеток в 2 раза.

17. Магнитная система генератора предназначена для создания внутри него мощного магнитного поля. Она состоит из станины генератора (его корпуса), главных и добавочных полюсов. Станина изготовлена из низкоуглеродистой стали, обладающей высокой магнитной проницаемостью.

18,19. Сердечники главных полюсов изготавливаются из листов электротехнической стали. На каждом главном полюсе размещены катушки пусковой обмотки и обмотки возбуждения. Пусковая обмотка обеспечивает возбуждение генератора при его работе в режиме электродвигателя для запуска дизеля. Магнитное поле вращающегося якоря искажает магнитное поле обмоток возбуждения, величина этого воздействия, называемого реакцией якоря, зависит от величины тока в якоре. В результате физическая нейтраль генератора смещается относительно щёток и между щётками и коллектором возникает сильное искрение. Для ослабления реакции якоря между главными полюсами устанавливаются добавочные. Магнитное поле добавочных полюсов направлено навстречу поля якоря и нейтрализует его действие.

20) Главные полюса служат для создания основного магнитного потока. Каждый главный полюс тягового двигателя состоит из сердечника, обмотки и выводных кабелей.

Сердечники главных полюсов. Сердечники выполняют шихтованными перпендикулярно оси якоря; их набирают из неизолированных листов стали толщиной 1,5—2 мм. По краям сердечника ставят утолщенные боковины, углы которых, а иногда и сердечника полюса скругляют или срезают по плоскостям в виде фасок для облегчения изготовления катушки.

Полюса — на машинах постоянного тока устанавливаются главные и дополнительные полюса. Главные полюса — предназначены для создания основного магнитного потока машины и предоставляют собой электромагниты, которые состоят из стального сердечника и катушки намотанной из изолированного медного провода. Машины могут быть двух, четырех, шести полюсные и т.д. По числу полюсов считается число рабочих обмоток якоря. Сердечник главных полюсов изготавливается из листов электротехнической стали толщиной 0,5-1,5 мм это сделано для уменьшения вихревых токов вызывающих нагрев машин и потери мощности. Части сердечника обращенный к якорю выполняется более широкой и называется полюсными наконечником. Эта часть служит для поддержания катушки, а так же для лучшего распределения магнитного потока по поверхности якоря. Катушка — обычно выполнена из изолированной шиной меди. Дополнительные полюса — предназначены для установления вредных последовательных реакций якоря и улучшения коммутации. Устройство дополнительных полюсов аналогично главными полюсами, но меньшим по размеру.

21) Катушки машин малой мощности выполняют из тонкой проволоки; последовательные катушки обмоток возбуждения и добавочных полюсов изготовляют из полосовой меди. Расположенную на полюсе обмотку иногда разбивают на несколько катушек (секций) для лучшего ее охлаждения. При секционном выполнении катушек между отдельными секциями устанавливают дистанционные шайбы из изоляционного материала, посредством которых образуются вентиляционные каналы.

22) Из 10 основных полюсов генератора 5 имеют перекрещенные выводы, а 5 - открытые. Это изготовлено для чередования полярности полюсов и упрощения конструкции соединительных шин.

23) Генераторами независимого возбуждения называются генераторы постоянного тока, обмотка возбуждения которых питается постоянным током от постороннего источника электрической энергии (сеть постоянного тока, выпрямитель, аккумулятор и др.) или у которых магнитный поток создается постоянными магнитами

24) Генераторы кратковременно используются в качестве пусковых электродвигателей для запуска дизелей с питанием от аккумуляторной батареи.

Дата добавления: 2015-10-21