12.3. Электрическое оборудование электровозов постоянного тока
Тяговый электродвигатель (его принято называть тяговый двигатель) является электрической машиной, предназначенной для преобразования электрической энергии в механическую, необходимую для движения локомотива и, следовательно, поезда. На некоторых электровозах тяговые двигатели используются также для электрического торможения поезда. При этом энергия механическая преобразуется в электрическую.
Тяговыедвигателиклассифицируютследующимобразом: породу тока— двигателипостоянногоипеременноготока; посистемепере-
дачи вращающего момента к колесным парам — двигатели с индиви-
дуальным и групповым приводом; по способу вентиляции — с самовентиляцией и независимой вентиляцией.
Устройство мощного тягового двигателя типа ТЛ-2К электровоза ВЛ10 показано на рис. 12.16. Остов двигателя цилиндрическойформыотлитизсталисвысокимимагнитнымисвойствами. Остов, объединяя остальные части машины, является несущей конструкцией. Он имеет специальные приливы для моторно-осевых подшипников, которыми двигатель соединен с осью колесной пары, съемный кронштейн для подвешивания к раме тележки, предохранительный кронштейн для опоры двигателя в случае разрушения основного кронштейна. В остове предусмотрены смотровые люки для ухода за коллектором и щеткодержателями с плотными крышками, люк для ввода вентиляционного воздуха и кожух для его выхода. В нем расположено шесть главных и шесть добавочных полюсов. Главные полюсы предназначены для возбуждения рабочего магнитного потока. Для компенсации реакции якоря в зоне коммутации между главными полюсами расположены добавочные. Наиболее широко распространены на ЭПС тяговые двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением.
Ктяговымдвигателямпредъявляютособыетребованиядляобеспечения надежной работы их в эксплуатации. Они должны обладать высокой механической прочностью, выдерживать значительныеперегрузки. Максимальнаятемпературанагреваихобмотокограничена значением, допустимым для определенного класса изоля-
191
Рис. 12.16. Тяговый электродвигатель ТЛ-2К:
1, 4 — подшипниковые щиты; 2 — щеточныйаппарат; 3 — остов; 5 — кожух; 6 — якорь; 7, 11, 15 — крышки; 8— букса; 9 — катушкадобавочногополюса;10 — сердечникдобавочногополюса; 12 — катушкаглавногополюса; 13 — сердечникглавного полюса; 14 — компенсационнаяобмотка; 16 — съемныйкронштейн; 17 — предохранительныйкронштейн; 18 — вентиляционныйлюк; 19 — валякоря; 20 — сердечник
якоря; 21 — коллектор; 22 — коробка якоря
192
ции; коммутация, т.е. работа узла щетка-коллектор, должна быть надежной и устойчивой. Тяговые электродвигатели рассчитаны на номинальное напряжение 1500 В.
Скоростьдвижения электровоза можнорегулироватьизменением напряжения, подаваемого на тяговые двигатели, или изменением соотношения тока якоря и тока возбуждения.
Напряжение регулируют включением последовательно с тяговыми электродвигателями резисторов и переключением самих тяговых двигателей в различные группы соединений. В последнее время выполнены работы по применению импульсного регулирования напряжения. Регулирование напряжения с помощью резисторов является неэкономичным из-за потерь электрической энергии в резисторах, а поэтому их включают обычно лишь кратковременно, в период разгона электровоза. При переключении электродвигателей они включаются последовательно, последо-
вательно-параллельно и параллельно (рис. 12.17). Если напряже-
ние U в контактной сети составляет 3000 В, указанные три схемы включений дают на зажимах электродвигателей для шестиосных электровозов соответственно напряжение
500, 1000 и 1500 В.
При импульсном регулированиинапряженияиспользуютсяуправляемыеполупроводниковые вентили-тиристоры.
Изменениесоотношениятоков якоря и возбуждения в тяговых электродвигателях достигается включением параллельно обмотке возбуждения шунтирующегосопротивления. Изменяя значение этого сопротивления, можно получить несколькоступенейскоростидвижения электровоза.
193
Основным аппаратом, с помощью которого управляют электровозом, является кран машиниста, установленный в каждой кабинеуправления. Главнаярукояткаконтроллераслужитдляпереключениятяговыхэлектродвигателейсоднойсхемысоединениянадругую и изменения пусковых сопротивлений.
С помощью реверсивной рукоятки изменяется направление движения электровоза (ток в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей изменяет направление).
Включениеивыключениевспомогательныхмашин, получающих ток от контактной сети, производится кнопками, установленными в кабине машиниста.
12.4. Токоприемники
Условиямработымагистральногоэлектроподвижногосоставаудовлетворяют токоприемники, обеспечивающие надежный токосъем при большихскоростяхдвижения изначительных токовыхнагрузках.
Электровозы, как правило, имеют два токоприемника. Однако в работе находится один, а другой является запасным — его поднимают в тех случаях, когда необходимо уменьшить или прекратить искрение во время гололеда. Моторный вагон электропоезда (секции) имеет только один токоприемник.
Токоприемники снабжают пневматическим приводом, что позволяет осуществлять дистанционное управление ими. Обычно установлен ручной насос или электрокомпрессор, питающийся от аккумуляторнойбатареи, атакженебольшойрезервуар, вкоторомсжатыйвоздух для подъема токоприемника можно сохранить длительное время.
Чтобы токосъем был хорошим (скольжение полоза по контактному проводу без искрения), сила нажатия полоза на провод не должна бытьменьшеопределенногозначения, обеспечивающегонеобходимое контактноенажатие. Ноонанедолжнабытьиизлишнебольшой, так как это может привести к отжатию контактного провода, а также повышенному механическому износу его и накладок полоза. Качество токоприемникавэтомотношенииопределяется статической характеристикой — зависимостью нажатия от высоты подъема при медленномвертикальномперемещенииполоза. Существенновлияетнакачествотокосъемникаматериалсменныхконтактныхнакладок(вставок) полозатокоприемника. Применяютмедныенакладки, изготовленные
194
методом порошковой металлургии. На ЭПС переменного тока и частично на ЭПС постоянноготокаиспользуют угольные вставки и металлокерамические пластины.
Отечественные токоприемники выполняют в основномдвухтипов: четырехрычажные (типаЛ-23У-01, П-3 идр.) идвухрычажные(типа
ТЛ-13У, ТЛ-14М). На под- |
|
вижном составе высокоско- |
Рис. 12.18. Токоприемник П-3 электровоза |
ростных магистралей ис- |
постоянного тока |
|
|
пользуются токоприемники |
|
ТП-250 (электропоезд «Сокол»). |
|
Наиболеераспространенныйтиптокоприемникапредставленна рис. 12.18. В основании 2 укреплены валы 1 и 5 нижних подвижных рам 10, которые шарнирно соединены с верхними подвижными рамами9, образуязамкнутуюрычажно-шарнирнуюконструкцию. Управлениетокоприемникомэлектропневматическое. Дляподъемаего необходимоподатьсжатыйвоздухвцилиндрпневматическогопривода 8. При этом привод сжимает опускающую пружину 6 и освобождаетвалы1, 5. Привыпускесжатоговоздухаизцилиндрапружи-
3
Рис. 12.19. Двухрычажный токоприемник ТЛ-13У6: 1 — рама; 2 — полоз; 3 — рычаги
195