Тяговые электрические машины

Тяговый электродвигатель ЭДУ-133

«Тяговый электродвигатель ЭДУ-133
10-04-2016 6 274 0

Тяговый электродвигатель ЭДУ-133 предназначен для привода колесных пар грузовых, пассажирских и маневровых тепловозов с электрической передачей

Тяговый электродвигатель ЭДУ-133 предназначен для привода колесных пар грузовых, пассажирских и маневровых тепловозов с электрической передачей постоянного и переменно-постоянного тока и является комплектующим изделием тепловозов; обеспечивает взаимозаменяемость с электродвигателями типа ЭД-107А, ЭД-118(А, Б), ЭД-120А, ЭД-121А и ЭД-123 на тепловозах эксплуатируемого парка железных дорог без изменения параметров электрической схемы. В зависимости от способа и класса подвески тяговый электродвигатель ЭДУ-133 имеет исполнения ЭДУ-133Ц, ЭДУ- 133П и ЭДУ-133Р.

Технические характеристики тягового электродвигателя ЭДУ-133 представлены в табл. 1.5.

Таблица 1.5 Технические характеристики тягового электродвигателя ЭДУ-133

Наименование параметра часовой продолжительный
Мощность, кВт 414 414
Напряжение на коллекторе, В 810
Ток якоря, А 890 577
Частота вращения якоря наибольшая, об/мин 2320
Расход вентилирующего воздуха, м3/мин, не менее 100 100
КПД, % 92 94,5
Степень возбуждения, % 100 100
Класс изоляции: обмоток главного полюса F
Сопротивление обмоток постоянному току при температуре 20 °С, Ом: - якоря 0,033
- главных полюсов (без шунта) 0,018
- компенсационной и добавочных полюсов 0,0285
Напряжение изоляции относительно корпуса, В 4000
Масса, кг 2950
Для наиболее полного использования тележечного пространства форма корпуса тягового электродвигателя принята восьмигранной с одним конусным концом вала для насадки ведущей шестерни тягового редуктора.

Тяговые электродвигатели являются реверсивными, и разница частот вращения валов в разные стороны при одной и той же нагрузке не должна превышать 4 % (ГОСТ 2582-81). Этим обусловлены жесткие требования к установке щеток по нейтрали.

Исполнения тяговых электродвигателей отличаются только конструкцией станины и моторно-осевых подшипников, обусловленных подвешиванием их на тепловозе. Тяговые электродвигатели с опорно-осевым подвешиванием с циркуляционной и польстерной системой смазки (ЭДУ-133П) оборудованы моторно-осевыми подшипниками скольжения с вкладышами из бронзы; следующий вид тягового электродвигателя с моторно-осевыми подшипниками качения — (ЭДУ-133Ц) вместо подшипников скольжения.

Тяговый электродвигатель с опорно-рамным подвешиванием (ЭДУ-133Р) моторно-осевых подшипников не имеет.

Остов электродвигателя 14 отлит из мягкой литой стали с высокой магнитной проницаемостью марки Ст25ЛК20 или сварной — из низкоуглеродистой низколегированной стали 09Г2С (рис. 1.31).

Остовы машин, у которых число полюсов 2р = 4, обычно восьмигранные с широкими горизонтальными и вертикальными гранями, в которых располагаются главные полюсы 17, и узкими гранями, ориентированными под 45° к горизонтали и вертикали, в которых размещают добавочные полюсы 13. В торцовых частях остов имеет расточки (горловины) для посадки подшипниковых щитов 7 и 21.

Разрез тягового электродвигателя ЭДУ-133 Рис. 1.31. Разрез тягового электродвигателя ЭДУ-133

1 — коллектор; 2, 22 — подшипник; 3 — упорное кольцо; 4, 23 — крышка подшипника; 5 — изоляционный цилиндр; 6 — нажимной конус; 7 — малый подшипниковый щит; 8— изолятор; 9 — щеткодержатель; 10—нажимная втулка; 11 — передняя нажимная шайба; 12— обмотка добавочного полюса; 13 — сердечник добавочного полюса; 14 — станина; 15—планка; 16 — сердечник якоря; 17— сердечник главного полюса; 18 — обмотка главного полюса; 19 — задняя нажимная шайба; 20 — обмотка якоря; 21 — большой подшипниковый щит; 24— лабиринтное кольцо; 25 — вал; 26 — переходная втулка.

Два опорных прилива («носика») на остове предназначены для закрепления электродвигателя на тележке тепловоза. На корпусе имеются также приливы с резьбой (бонки) для крепления кожуха зубчатой передачи. К торцовой стенке остова со стороны коллектора приварены кронштейны для крепления щеткодержателей 9. В верхней части корпуса со стороны коллектора имеется вентиляционное отверстие, соединенное брезентовым рукавом (гармошкой) с каналом, через который нагнетается воздух для охлаждения электродвигателей. Выход воздуха осуществляется с противоположной стороны через три отверстия в корпусе тягового электродвигателя, защищенных сетками и щитками.

Электродвигатель имеет пять выводных концов: начало и конец обмотки возбуждения D1 и D2; начало и конец якорной цепи Al, В2; промежуточный вывод с якорной цепи АЗ (рис. 1.32). К силовой схеме тепловоза тяговый электродвигатель подключается четырьмя гибкими кабелями, которые выводятся из остова через специальные отверстия в его верхней части. Кабельные выводы крепятся к остову зажимами (клицами) из древесно-слоистого пластика.

Подшипниковые щиты служат для установки якоря, опирающегося на два роликовых подшипника (8Н9241711М) и (8Н32330М). Со стороны коллектора установлен малый щит 7, со стороны шестерни — большой щит 21 (см. рис. 1.31). Используется подшипниковая смазка ЖРО или ЖРО-М. Смазку (ЖРО, ТУ32ЦТ 520-73) для роликовых подшипников тяговых электродвигателей запрессовывают шприц-прессом через масленку.

Выточки в щитах под роликовые подшипники и посадочные поверхности щитов должны быть строго концентричны, так как биение этих поверхностей допускается не более 0,1 мм. С внутренней стороны каждого подшипникового щита расположено кольцо с лабиринтными канавками. В подшипниковом щите со стороны коллектора установлен опорно-упорный подшипник 2, наружное кольцо которого имеет буртики с двух сторон, а внутреннее — только с одной. К торцу вала якоря шайбой и болтами прикреплено упорное кольцо 3. Подшипник воспринимает усилия, направленные вдоль вала якоря. Продольный разбег якоря составляет 0,08...0,5 мм.

Перед насадкой внутреннего кольца подшипника 2 на вал надевают переднее лабиринтное кольцо с канавками. Эти канавки и лабиринтное кольцо подшипникового щита образуют уплотнение, препятствующее проникновению смазки в полость тягового электродвигателя. Снаружи полость подшипника закрыта крышкой 4. Крышка прикреплена к щиту болтами, а так как она должна закреплять наружное кольцо подшипника, то между ней и щитом имеется зазор (0,2.. .0,7 мм).

В подшипниковом щите со стороны шестерни находится опорный подшипник 22, внутреннее кольцо которого насаживается на вал якоря в нагретом состоянии вслед за лабиринтным кольцом. Крышка подшипника 23 имеет снаружи лабиринтные канавки, в которые входят выступы посаженного на вал лабиринтного кольца 24, которое предотвращает вытекание смазки из подшипника. Для предохранения от проникновения смазки внутрь тягового электродвигателя в щите имеется воздушный канал (дренажное отверстие) с комбинированными уплотнениями. В период эксплуатации смазку в подшипники добавляют шприц-прессом через масленки.

Схема соединения полюсов тягового электродвигателя ЭДУ-133 Рис. 1.32. Схема соединения полюсов тягового электродвигателя ЭДУ-133

Подшипниковые щиты плотно пригнаны к остову и прикреплены к нему болтами, под головки которых подложены пружинные шайбы, предохраняющие болты от самоотвинчивания. Для выпрессовки подшипниковых щитов из остова электродвигателя используются просверленные в них специальные отверстия с резьбой, в которые заворачиваются технологические болты.

Остов тяговых электродвигателей всех модификаций имеет четыре кронштейна, в которые установлены щеткодержатели, удерживающие щетки в специальных гнездах, и обеспечивающие постоянный контакт щеток с поверхностью коллектора. Допуск на отклонение расположения кронштейнов щеткодержателей после приварки их к корпусу не должен превышать ±0,5 мм.

Главные полюсы представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, состоящий из сердечника и катушки. Сердечник набран из штампованных листов малоуглеродистой стали Ст2 толщиной 2 мм. Листы сердечников спрессованы и стянуты четырьмя заклепками с потайными головками. Для размещения головок заклепок и равномерного распределения усилия крайние листы изготовляются более толстыми.

В середине каждого листа сердечника выштамповано отверстие, в которое после сборки запрессовывают стальной стержень. Три болта М30, крепящих сердечник к остову, ввертывают в стержень, при этом усилие от стержня равномерно передается на листы сердечника. Стержень может заменяться без нарушения целостности моноблока. Головки болтов заливают кварцкомпаундом, препятствующим просачиванию влаги внутрь остова.

Катушка главного полюса (рис. 1.33) намотана из шинной меди сечением 9 х 28 мм на широкое ребро (плашмя) в два слоя. Витки катушки главных полюсов изолированы друг от друга непропитанной стеклослюдинитовой лентой ЛСКН-160-ТТ и пропитанной стеклянной тканью 4. Катушка состоит из двух полукатушек с числом витков Пи 8, соединенных между собой последовательно. Различное число витков полукатушек дает лучшее заполнение междукатушечного пространства и определяется условиями размещения главных полюсов внутри остова.

Катушка главного полюса тягового электродвигателя ЭДУ-133 Рис. 1.33. Катушка главного полюса тягового электродвигателя ЭДУ-133

1 — вывод; 2 — прокладка; 3 — проводник; 4 — витковая изоляция; 5 — корпусная изоляция; 6 — заполнение.

Снаружи изоляция катушки (от корпуса) имеет четыре слоя не- пропитанной стеклослюдинитовой ленты ЛСКН-160-ТТ. В местах соприкосновения катушки с остовом дополнительно устанавливают прокладки из стеклоткани и стеклотекстолита СТЭФ-1-0,5. Между слоями катушки также укладывают прокладки 2 из стеклотекстолита. Каждый слой изоляции промазан компаундом; катушку с изоляцией запекают и спресссовывают, затем покрывают эмалью.

По другой технологии витковая изоляция катушек главных полюсов выполняется из асбестовой бумаги, слои катушки изолированы один от другого стеклотекстолитовой прокладкой — изоляция класса нагревостойкости F. Для обеспечения закрепления катушки на сердечнике зазоры между ними заполняют асбестовой лентой ЛАЭ и затем пропитывают в компаунде «Монолит-2».

Две катушки главных полюсов имеют открытые, перекрещенные выводы (см. рис. 1.32). Соединения главных полюсов между собой выполнены гибкими наборными медными шинами. Между катушкой и остовом установлена стальная прокладка толщиной 1 мм для предохранения изоляции катушки от грубо обработанной поверхности остова. Для предупреждения перемещения катушки по сердечнику при ударах и вибрациях, при уменьшении высоты ее вследствие усыхания изоляции между катушкой и башмаком полюса проложена двухслойная пружинная рамка, создающая после затяжки болтов давление на катушку. Во избежание повреждения изоляции катушка отделена от башмака предохранительной рамкой из тонколистовой стали.

Добавочные полюсы предназначены для улучшения процесса коммутации тягового электродвигателя. Устанавливают их между главными полюсами и крепят к станине болтали. Они, также как и главные полюсы, представляют собой моноблок, пропитанный эпоксидным компаундом, и состоят из сердечников и катушек (рис. 1.34). Воздушный зазор под добавочными полюсами 9 мм. Сердечники добавочных полюсов 9 изготовлены сплошными из толстолистовой, литой или прокатанной стали, так как их размеры и поток, проходящий через них, невелики и, следовательно, потери, вызываемые вихревыми токами, незначительны. В данном электродвигателе сердечники изготовлены из проката СтЗ.

Башмак сердечника 9 имеет меньший размер, чем его основное тело, и для удержания катушки с двух сторон башмака приклепаны немагнитные полюсные наконечники 1 из латуни или дюралюминия. Для надежности крепления полюсные наконечники посажены на зуб.

Разрез добавочного полюса тягового электродвигателя ЭДУ-133 Рис. 1.34. Разрез добавочного полюса тягового электродвигателя ЭДУ-133

1 — полюсной наконечник; 2 — корпусная изоляция; 3, 4, 8, 10— изоляционная прокладка; 5 — проводник; 6 — защитная стеклолента; 7 — каркас; 9 — сердечник полюса; 11, 12 — металлическая прокладка.

Для предупреждения перемещения катушки вдоль сердечника (при усыхании изоляции) между ней и остовом установлена пружинная рамка. Между сердечником и остовом поставлены дюралюминиевые немагнитные прокладки 12, увеличивающие воздушный зазор в магнитной цепи с целью уменьшения рассеивания магнитного потока и влияния на коммутацию вихревых токов. Катушка 5 добавочного полюса выполнена из шинной меди сечением 6 х 35 мм, намотанной на узкое ребро.

Между витками катушки установлены прокладки 4 из ткани стеклянной пропитанной. Полностью изолируют от корпуса только три- четыре витка с каждой стороны — непропитанной стеклослюдинитовой лентой и стеклянной лентой.

Со стороны остова и наконечника располагают прокладки из стеклотекстолита 10. Для повышения теплоотдачи наружную поверхность средних витков катушки не изолируют, а от корпуса они изолированы пятью прокладками из асбестовой электроизоляционной бумаги 8. Класс нагревостойкости изоляции F. Катушка надета на стальной каркас 7. Для изоляции от корпуса ее вместе с каркасом пропитывают в компаунде и затем покрывают электроизоляционной эмалью.

Катушки добавочных полюсов соединяются последовательно между собой и с обмоткой якоря и питаются током якоря.

Межкатушечные соединения, выполненные шинами или гибкими кабелями, при неудовлетворительном креплении вибрируют, что приводит к изломам как самих соединений, так и выводов катушек. Предпочтение отдают шинным межкатушечным соединениям, выполненным из двух голых медных лент и закрепленных к корпусу бандажом с резиновыми прокладками, гасящими высокочастотные вибрации.

Якорь электродвигателя (см. рис. 1.31) предназначен для преобразования электрической энергии, поступающей от тягового генератора на его обмотку, в механическую энергию, передаваемую через вал и редуктор колесной паре и состоит из вала 25, переходной втулки 26, на которую монтируются все детали якоря, сердечника 16, обмотки 20 с уравнительными соединениями первого рода и коллектора 1. Наличие втулки позволяет производить смену вала без нарушения всех остальных узлов.

Вал якоря изготовлен из прокатаной стали ЗОХМА с термообработкой. Один его конец обработан на конус 1:10 для насадки ведущей шестерни. Сопряжения участков вала 25 разных диаметров выполнены с плавными переходами.

Сердечник якоря 16 набран из штампованных листов электротехнической легированной стали марки 2211, 2212 (толщиной 0,5 мм), покрытых тонким слоем лака с обеих сторон. Листы набираются по массе (363 кг). Толщина крайних листов составляет 1 мм. В каждом листе выштамповано 54 паза и 32 вентиляционных отверстия диаметром 27 мм, расположенных в два ряда. Середина каждого паза должна совпадать с серединой коллекторной пластины.

Со стороны шестерни на валу установлена задняя нажимная шайба 19 (открытого типа), со стороны коллектора — передняя шайба 11. Нажимные шайбы, одновременно являющиеся обмоткодержателями, отлиты из стали. Открытая шайба улучшает охлаждение задних лобовых частей обмотки 20.

Собранный сердечник без обмотки покрывают эмалью (коричневым грунтом) ФЛ-ОЗК и запекают для повышения коррозионной устойчивости. Нажимные шайбы перед укладкой обмотки якоря покрывают стеклотканью, пропитанной в эпоксидном лаке, опрессовывают и запекают, что создает монолитную изоляцию.

Обмотка якоря петлевая, уложена в прямоугольные пазы сердечника и закреплена в них изоляционными клиньями; лобовые части обмотки закреплены бандажами из стеклобандажной ленты класса нагревостойкости Н. Концы обмотки перед входом в шлицы коллектора расплющены.

Уравнительная обмотка предназначена для равномерного распределения тока между параллельными ветвями и жесткого фиксирования напряжения между соседними коллекторными пластинами.

Уравнительная обмотка уложена на переднюю нажимную шайбу 11 под лобовыми частями обмотки якоря, выводные концы — в коллекторные пластины.

Коллектор электродвигателя состоит из пластин, нажимных втулки 10 и конусов 6, двух изоляционных манжет и изоляционного цилиндра 5. Диаметр коллектора 400 мм. Пластины коллектора (216 шт.) изготовлены из твердотянутой профильной меди, легированной кадмием или серебром. Пластины штампуют за одно целое с петушками. В нижней части они имеют форму «ласточкина хвоста», позволяющего прочно скрепить коллектор. Втулка и нажимной конус коллектора, конусные выступы которых входят в выточки пластин, сжаты под прессом и стянуты гайкой через пружинное кольцо. Коллектор тепловозных электродвигателей работает в напряженных условиях в механическом и тепловом отношении, поэтому все детали коллектора изготовляют из высокопрочных материалов.

Пластины изолированы друг от друга коллекторным миканитом КФШ толщиной 1,2 мм, а от корпуса — миканитовым цилиндром и манжетами ФФГА толщиной 2 мм. Выступающий конец миканитовой манжеты защищен от внешних воздействий бандажом из стеклянной ленты, покрытым сверху эмалью.

В прорези петушков впаивают концы секций обмотки якоря. Каждая четвертая пластина имеет более глубокую прорезь, в которую дополнительно впаивают концы уравнительных соединений. Коллектор балансируют статически при помощи грузов 7, закрепляемых в специальных канавках в нажимном конусе и втулке. Радиальное биение коллектора не должно превышать 0,05 мм.

В якорях электродвигателей применена петлевая обмотка 20 с уравнительными соединениями первого рода. Она состоит из 54 катушек и имеет изоляцию класса 1 зам 1—14, шаг по коллектору 1—2.

Разрез паза тягового электродвигателя ЭД У-133 Рис. 1.35. Разрез паза тягового электродвигателя ЭД У-133

1 — клин; 2 — прокладка под клин; 3 — проводник; 4 — изоляция проводника; 5 — корпусная изоляция; 6 — защитная стеклолента.

Катушка обмотки якоря состоит из четырех элементарных одновитковых секций. Каждая секция в свою очередь состоит из трех параллельных проводников, расположенных по высоте паза, а четыре витка, входящих в катушки, располагаются по ширине паза, т.е. осуществлена горизонтальная укладка.

Виток разделен по высоте на три параллельных провода для уменьшения потерь от вихревых токов, наводимых магнитным потоком рассеяния.

В пазовой части (рис. 1.35) катушка изолирована тремя слоями стеклослюдинитовой ленты ЛС- ЭП толщиной 0,1 мм в половину нахлеста и одним слоем 6 стеклянной ленты ЛЭС толщиной 0,1 мм в половину нахлеста. Каждый проводник 3 покрывается изоляцией 4 из одного слоя стеклянной ленты толщиной 0,1 мм. В задних лобовых частях дополнительно между элементарными секциями устанавливают прокладки из стеклоленты. Передние лобовые части дополнительно имеют между витками секции прокладки из слюды, чтобы избежать витковых замыканий при осадке и бандажировке обмотки. Концы катушек в изгибах дополнительно изолируются одним слоем полиамидной пленки ПМА толщиной 0,04 мм.

На дне паза и под клин устанавливают прокладки 2 из стеклотекстолита 0,35 мм. Обмотка якоря удерживается в пазах стеклотекстолитовыми клиньями 1 толщиной 6 мм, в лобовых частях — стекло- бандажами. В электродвигателе применяют стеклобандаж, который наматывается с натяжением не менее 1,4 кН. Стеклобандаж изготовляют из специальной стеклоленты ЛСБ-F размером 0,2 х 20 мм (стеклянные волокна расположены только в продольном направлении и склеены эпоксидным связующим компаундом). Бандажи в процессе сушки запекают, и они становятся монолитными. Преимущество стеклобандажа в том, что он не разрушается при круговом огне на коллекторе.

Под передними лобовыми частями обмотки якоря находятся уравнительные соединения, выполненные из меди МГМ размером 1,68 х 5,1 мм (с изоляцией 2,23 х 6,87 мм). Шаг уравнительных соединений по коллектору 109,5—113, т.е. уравнительное соединение делается одно на паз.

Для крепления балансировочных грузов в конусе коллектора и на задней нажимной шайбе предусмотрены специальные канавки.

Щеткодержатель отлит из латуни, имеет гнезда для установки трех разрезных щеток ЭГ-61 (2 х 12,5) х 40 х 64 с резиновыми амортизаторами для защиты от ударной и вибрационной нагрузки (рис. 1.36).

При разрезных щетках в случае неровности коллектора или выпучивании одной из коллекторных пластин подскакивает сначала одна, а затем вторая из половинок щетки, поэтому контакт щетки и коллектора сохраняется постоянно, коллектор почти не подгорает. Кроме того, разрезные щетки создают хорошую политуру коллектора и тем самым улучшают условия коммутации. Резиновые амортизаторы поглощают небольшие толчки и удары, не допуская отрыва щеток от коллектора.

На электродвигателе должны быть установлены щетки одной и той же марки. Это особенно важно при петлевой обмотке, так как различие в сортах щеток может вызвать протекание больших токов по уравнительным соединениям.

Латунный корпус 1 щеткодержателя укреплен в кронштейне, вваренном в торцовую стенку остова. В корпус запрессованы два стальных пальца 4, служащих для крепления щеткодержателей в кронштейне. Пальцы изолированы от корпуса прессматериалом АГ-4С или твердым изоляционным слоем из эпоксидного компаунда, на который надеты изоляторы 3 из прессматериала К-78-51. Такое выполнение пальцев щеткодержателей дало возможность повысить их изоляционные свойства и тем самым избежать снижения сопротивления изоляции в эксплуатации, которое наблюдалось при использовании фарфоровых изоляторов.

Щеткодержатель тягового электродвигателя ЭДУ-133 Рис. 1.36. Щеткодержатель тягового электродвигателя ЭДУ-133

1 — корпус; 2 — спиральная пружина; 3, 6 — изолятор; 4 — палец; 5 — щетка.

В корпусе щеткодержателя имеются два гнезда для щеток. В одно гнездо вставлена одна пара щеток 5, в другое — две пары. Нажатие щеток на коллектор осуществляется спиральными пружинами 2. Нажатие (4,2...4,8 Н) регулируется поворотом втулки, находящейся в центре пружины. Характеристики спиральных пружин подобраны так, чтобы регулировка давления до полного износа щетки не требовалась. Щетки снабжены гибкими шунтами, прикрепленными болтами к корпусу щеткодержателя. Для удобства замены и осмотра щеток на щеткодержателях установлены стойки с заплечиками, позволяющие фиксировать пружины в приподнятом состоянии.

Вентиляция электродвигателей типа ЭДУ-133 — параллельная, независимая. Охлаждающий воздух нагнетается вентиляторами, установленными в кузове тепловоза. Воздух от вентилятора поступает в полость электродвигателя через вентиляционное отверстие, расположенное в верхней части остова над коллектором, и дальше движется двумя параллельными потоками, подобно тому, как это описано для тягового генератора. Нагретый воздух выбрасывается через отверстия в остове, защищенные сетками и щитками. Щиток у нижнего отверстия направляет поток нагретого воздуха параллельно рельсовому пути.

Вас заинтересуют так же следующие новости

Больше интересного

Комментарии (0)
Добавить комментарий
Прокомментировать
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
ИЛИ ЧЕРЕЗ СОЦ. СЕТЬ