Teres-1t.ru

Инженерные решения
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрический двигатель постоянного тока

Электрический двигатель постоянного тока

Эра электродвигателей берёт своё начало с 30-х годов XIX века, когда Фарадей на опытах доказал способность вращения проводника, по которому проходит ток, вокруг постоянного магнита. На этом принципе Томасом Девенпортом был сконструирован и испытан первый электродвигатель постоянного тока. Изобретатель установил своё устройство на действующую модель поезда, доказав тем самым работоспособность электромотора.

Практическое применение ДПТ нашёл Б. С. Якоби, установив его на лодке для вращения лопастей. Источником тока учёному послужили 320 гальванических элементов. Несмотря на громоздкость оборудования, лодка могла плыть против течения, транспортируя 12 пассажиров на борту.

Лишь в конце XIX столетия синхронными электродвигателями начали оснащать промышленные машины. Этому способствовало осознание принципа преобразования электродвигателем постоянного тока механической энергии в электричество. То есть, используя электродвигатель в режиме генератора, удалось получать электроэнергию, производство которой оказалось существенно дешевле от затрат на выпуск гальванических элементов. С тех пор электродвигатели совершенствовались и стали завоёвывать прочные позиции во всех сферах нашей жизнедеятельности.

Особенности конструкции 2ТЭ116

Состоит тепловоз из двух одинаковых секций, каждая может использоваться как самостоятельный локомотив. В кузове рамной конструкции расположена силовая установка из V-образного 16-цилиндрового турбированного дизеля 1А-5Д49 и генератора ГС-501А, вспомогательное оборудование и кабина управления 2ТЭ116. Управление дизелем электромагнитное дистанционное , через контроллер машиниста.

Электропередача тепловоза 2ТЭ116 — по схеме переменно-постоянного тока. Запитаны на тяговый генератор мотор-вентиляторы систем охлаждения выпрямительной установки, дизеля и тяговых электродвигателей. Стартер-генератор после запуска выдает 110 В постоянного тока для заряда аккумуляторов, питания вспомогательных агрегатов, систем управления и освещения.

Кузов 2ТЭ116 через шкворневые узлы опирается на две трехосные бесчелюстные тележки с асимметричным расположением упругих элементов (винтовых пружин). Тягово-тормозные усилия с букс на тележку передаются поводками. Подвес тяговых электродвигателей 2ТЭ116 выполнен по опорно-осевой схеме, привод осей индивидуальный, через одноступенчатый редуктор. Амортизаторы тепловоза 2ТЭ116 фрикционного типа.

Торможение электрического двигателя постоянного тока

Для торможения электроприводов с ДПТ также есть три варианта: торможение противовключением, динамическое и рекуперативное. Первое происходит за счет изменения полярности тока в обмотке якоря и напряжения. Второе происходит благодаря замыканию накоротко (через резистор) обмотки якоря. Электрический двигатель при этом работает как генератор, преобразуя в электрическую, запасенную им механическую энергию, которая выделяется в виде тепла. Это торможение сопровождается мгновенной остановкой двигателя.

Последнее происходит, если электрический мотор, включенный в сеть, вращается со скоростью, которая выше скорости холостого хода. ЭДС обмотки двигателя в этом случае, превышает значение напряжении я в сети, что приводит к изменению на противоположное направление тока в обмотке мотора, т.е. двигатель отдает в сеть энергию, переходя в режим генератора. Одновременно возникает тормозной момент на валу.

Читайте так же:
Работа мощность тепловое действие постоянного тока

Высокий пусковой ток может стать причиной кратковременного, но резкого падения напряжения, из-за чего другие устройства, подключенные к сети, испытывают недостаток питания. Допускать подобное нежелательно, так как в таких условиях эксплуатация приборов становится небезопасной, а срок их службы сокращается.

Чтобы решить проблему высоких пусковых токов, нужно использовать специальные устройства. Они позволяют уменьшить значение пускового тока, сделать запуск более плавным и снизить затраты на запуск двигателя. Дополнительные устройства делают возможным применение стабилизаторов и электростанций с меньшей мощностью.

Наиболее эффективны такие дополнительные устройства, как частотные преобразователи и софтстартеры. Они поддерживают продолжительность пускового тока более 60 секунд.

Типы электродвигателей

Коллекторные электродвигатели

Коллекторная машина — вращающаяся электрическая машина, у которой хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором [1]. В коллекторном двигателе щеточно-коллекторный узел выполняет функцию датчика положения ротора и переключателя тока в обмотках.

Универсальный электродвигатель

Универсальный электродвигатель

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Коллекторный электродвигатель постоянного тока

Бесколлекторные электродвигатели

У бесколлекторных электродвигателей могут быть контактные кольца с щетками, таким образом не надо путать бесколлекторные и бесщеточные электродвигатели.

Бесщеточная машина — вращающаяся электрическая машина, в которой все электрические связи обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, осуществляются без скользящих электрических контактов [1].

Асинхронный электродвигатель

Cинхронный электродвигатель

История эксплуатации этой модели

Вначале тепловозы данной серии появились в Курск-Сортировочном локомотивном депо Московской ж/д и Печорском ТЧЭ-22 депо Северной ж/д, где им было присвоено имя великого русского богатыря Пересвета. В 2010 году все модели серии 2ТЭ25К размещались в Курск-Сортировочном депо. Спустя год тепловозы модификаций 0015, 0014 и 0007 были переправлены в Брянск-2 ТЧЭ-46 Московской ж/д. В 2015 г. магистральные тепловозы «Пересвет» были успешно введены в эксплуатацию Ершовского локомотивного депо Приволжской ж/д, депо Оренбург Южно-уральской ж/д, Краснодарское депо Северо-Кавказской железной дороги.

Тепловозы ТЭМ1 и ТЭМ2 (рис. 1 и 2) предназначены для выполнения маневровой работы, но могут использоваться и на магистральной службе. Их компоновка и конструкция в большой степени аналогичны, но имеют и су -щественные отличия. Мощность тепловоза ТЭМ1 равна 1000 л. с, а тепловоза ТЭМ2 — 1200 л. с. Увеличение мощности достигнуто благодаря охлаждению наддувочного воздуха после турбокомпрессора, а также соответствующего изменения фаз газораспределения.

Читайте так же:
Что такое тепловой импульс тока кз

Тепловоз ТЭМ2 имеет более совершенную и простую электрическую схему, лучшую конструкцию воздушного фильтра дизеля, систему автоматического регулирования охлаждающих жидкостей, что наряду с другим усовершенствованием обеспечивает более высокие эксплуатационные и качественные характеристики по сравнению с тепловозом ТЭМ1.

Оборудование тепловозов ТЭМ1 и ТЭМ2 монтируют на главной раме, установленной на две трехосные тележки, все оси которых ведущие. Каждая тележка имеет четыре опоры, воспринимающие вертикальные нагрузки от главной рамы. Горизонтальные усилия передаются через два центральных шкворня. Передняя и задняя тележки одинаковой конструкции, за исключением правой буксы средней оси задней тележки, на которой расположен привод скоростемера.

Кузов тепловоза (капотного типа) состоит из пяти основных частей: холодильной камеры, кузова над дизельным помещением, кузова над аппа -ратной камерой, кабины машиниста и кузова над аккумуляторным помещением. Кузова над двигателем и аппаратной камерой съемные, что обеспечивает возможность демонтажа расположенного под ними крупного оборудования. Остальные части кузова приварены к главной раме.

Тепловая изоляция кузова над двигателем и кабины машиниста позволяет эксплуатировать тепловоз при низких температурах -50° С и обеспечивает нормальные температурные условия в кабине машиниста. Для вентиляции машинного помещения, аппаратной камеры и аккумуляторного помещения их двери имеют просечки в верхней и нижней частях, закрываемые специальными щитками при низкой температуре наружного воздуха.

В дизельном помещении, примерно посередине тепловоза, размещены дизель-генератор, компрессор и ряд других вспомогательных механизмов. Дизель-генераторная установка является источником постоянного тока. Электрический ток поступает к тяговым электродвигателям, приводящим в движение колесные пары посредством зубчатой передачи.

Чтобы обеспечить требуемые тяговые усилия, реализовать полную мощность дизеля в возможно большем диапазоне скоростей, электрическая схема тепловоза ТЭМ1 предусматривает последовательное и последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей, а также одну ступень ослабления поля электродвигателей. На тепловозе ТЭМ2 электрическая схема предусматривает соединение тяговых электродвигателей в две параллельные группы по три двигателя в каждой и две ступени ослабления поля.

Тяговый генератор используют также и для запуска дизеля. В этом случае генератор работает в режиме электродвигателя, получая питание от

Рис. 1. Тепловоз ТЭМ1 Брянского машиностроительного завода:

1- буферный фонарь; 2-редуктор вентилятора холодильной камеры; 3 — жалюзи боковые; 4- прожектор; 5- песочницы передние; 6 — холодильная камера; 7 -жалюзи верхние; 8 — вентилятор холодильника; 9 — масляные фильтры; 10 — бак для воды; 11- бак для масла; 12 — дизель-генератор; 13 — турбокомпрессор; 14 — компрессор; 15 — аппаратная камера; 16 — тнфон; 17 — двухмашинный агрегат; 18 — пульт управления; 19 — кабина машиниста; 20 — аккумуляторное помещение; 21 — антенна; 22- песочницы задние; 23 — приемопередатчик; 24 — аккумуляторная батарея; 25 — преобразователь; 26 — блок питания радиостанции; 27 — автосцепка; 28 — тяговый электродвигатель; 29 — ручной тормоз; 30 — калорифер; 31-край’машиниста; 32 — контроллер; 33 — шкворень; 34 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 35 — кожух редуктора; 36- топливный бак; 37 — воздухоочиститель (воздушный фильтр) дизеля; 38 — топливные фильтры грубой очистки; 39 — главный резервуар; 40 — главная рама тепловоза; 41 — тележка; 42 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележкн; 43 — масло- н топливоподкачивающие насосы; 44 — топлнвоподогреватель; 45 — охлаждающие секции масляные; 46 — опора рамы; 47 — охлаждающие секции водяные; 40 — путеочиститель

Читайте так же:
Как выбрать тепловое реле по току

Рис. 2. Тепловоз ТЭМ2 Брянского машиностроительного завода:

1- буферный фонарь; 2- редуктор вентилятора холодильной камеры; 3- жалюзи боковые; 4 — прожектор; 5- песочницы передние; 6 — холодильная камера; 7-жалюзи верхние; * — вентилятор холодильника; 9- масляные фильтры; 10 — бак для воды; 11- бак для масла; 12 — днзель-генератор; 13 — искрогаситель; 14 — компрессор; 15 — аппаратная камера; 16 — двухмашинный агрегат; 17 — тифон; 18 — пульт управления; 19 — кабина машиниста; 20 — антенна; 21 — ручной тормоз; 22 — песочницы задние; 23 — аккумуляторная батарея; 24 — калорифер (нагревательная секция); 25 — тяговый электродвигатель; 26- кран машиниста; 27 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 28- кожух редуктора; 29- топливный бак; 30 — воздухоочиститель (воздушный фильтр) дизеля; 31 — главная рама тепловоза; 32 — главный резервуар; 33 -тележка; 34 — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележкн; 35 -масло- и топлнвоподкачивающие насосы; 36 — топлнвоподогреватель; 37 — охлаждающие секции масла дизеля; 38 — водяной насос контура охлаждения наддувочного воздуха; 39 — водяные секции охлаждения сл наддувочного воздуха; 40 — водяные секции охлаждения воды дизеля; 41 — путеочиститель; 42 — автосцепка

аккумуляторной батареи. Последняя служит и для освещения тепловоза на стоянках.

От вала тягового генератора через специальную пластинчатую (пакетную) муфту вращение передается тормозному компрессору, расположенному позади генератора, и через клиноременные передачи двухмашинному агрегату и вентилятору охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки.

Двухмашинный агрегат представляет собой соединение двух машин постоянного тока: вспомогательного генератора и возбудителя. Вспомо’ гательный генератор предназначен для питания цепей управления, освещения и вспомогательных цепей. Возбудитель питает независимую обмотку тягового генератора.

Читайте так же:
Теплоотражающий костюм ток 2000

С правой стороны генератора расположен воздушный фильтр дизеля. На тепловозе ТЭМ1 фильтр сетчатый, прямоугольной формы, состоит из двух кассет. На тепловозе ТЭМ2 фильтр также сетчатый, но круглый, вращающийся и самоочищающийся.

От вала привода масляного насоса, расположенного на переднем торце дизеля, через систему карданных валов и конический редуктор с фрикционной муфтой, находящийся в холодильной камере, приводится во вращение вентилятор холодильной камеры, а при помощи клиноременной передачи — вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки. С левой стороны впереди дизеля один над другим смонтированы маслопрока-чивающий (сверху) и топливоподкачивающий (снизу) насосы, приводимые в действие электродвигателями.

В левом переднем углу дизельного помещения в вертикальном положении установлен топливоподогреватель, а вверху-водяной бак. На тепловозе ТЭМ2 водяной бак разделен перегородкой на два отсека. С правой стороны дизельного помещения, ближе к дизелю, укреплен запасной масляный бак. В передней части тепловоза расположена холодильная камера.

Холодильная камера тепловоза ТЭМ1 имеет 24 охлаждающие секции (18 для воды и 6 для масла). Температура воды и масла дизеля регулируется открытием и закрытием боковых и верхних жалюзи, а также включением и выключением вентилятора при помощи фрикционной муфты редуктора. Открытие и закрытие жалюзи, а также включение и выключение вентилятора производят дистанционно из кабины машиниста посредством электропневматической системы.

В холодильной камере тепловоза ТЭМ2 24 охлаждающие секции (18 для воды и 6 для масла), причем 12 водяных секций служат для охлаждения дизеля, а 6 секций (отдельная замкнутая система) — для охлаждения наддувочного воздуха дизеля после турбокомпрессора. Вода в этой системе прокачивается центробежным насосом, расположенным в холодильной камере и приводимым от редуктора вентилятора через зубчатую передачу.

Для облегчения доступа к охлаждающим секциям боковые жалюзи смонтированы на каркасе, соединенном с корпусом холодильной камеры петлями. Регулирование температуры воды и масла дизеля осуществляется автоматически путем открытия и закрытия боковых и верхних жалюзи и включения и выключения вентилятора. Имеется также и дистанционное управление жалюзи и вентилятором из кабины машиниста.

На пульте кабины машиниста установлены контроллер со штурвалом, контрольно-измерительные приборы, характеризующие работу силовой установки, и другие приборы управления. Расположение сиденья машиниста перед пультом и его высоту при необходимости можно регулировать. Вблизи пульта находятся кран машиниста, кран локомотивного тормоза и клапаны тифонов; педаль для управления песочницами установлена на полу перед сиденьем.

Читайте так же:
От розетки идет тепло

В левой задней части кабины машиниста перед столом расположено сиденье помощника машиниста. На задней стене кабины размещены привод ручного тормоза и инструментальный ящик. В кабине машиниста два огнетушителя, еще два огнетушителя есть в дизельном помещении. Для отопления кабины в зимнее время установлены калорифер и батарея обогрева ног машиниста. У кабины три двери: две для входа в кабину с площадок тепловоза, одна-для входа в аппаратную камеру. В дверь, соединяющую кабину машиниста и аппаратную камеру, вмонтирован шкаф для хранения одежды. Торцовые и боковые окна обеспечивают хорошую освещенность кабины и вполне достаточную видимость вперед, назад и по сторонам. Средние секции боковых окон могут отодвигаться, обеспечивая машинисту при необходимости возможность обзора вперед и назад через открытые окна. Открывающаяся часть окна ограждена специальными защитными щитками из стекла.

Под главной рамой тепловоза находится топливный бак и бачок для хранения запаса смазки. Здесь же укреплены четыре главных тормозных резервуара. Все электропровода заключены в специальные трубопроводы, расположенные в раме и частично в кузове тепловоза. Песок хранится в четырех бункерах, расположенных попарно спереди и сзади тепловоза и выполненных заодно с кузовом.

Тепловозы оборудованы радиостанцией. Приемопередатчик радиостанции и пульт управления радиостанцией размещены в кабине машиниста.

Отсек под переходной площадкой спереди тепловоза и четыре небольших ниши в раме над лестницами предназначены для хранения крупных и редко применяемых принадлежностей тепловоза.

Основные технические характеристики тепловозов

  • Род службы маневровый
  • Тип передачи электрическая
  • Осевая характеристика 30-30
  • Число ведущих осей 6
  • Число секций 1
  • Масса тепловоза (при 2/3 запаса топлива и песка), т. 120±3%
  • Нагрузка от колесной пары на рельсы, тс 20±3%
  • Конструкционная скорость, км/ч 100
  • Сила тяги длительная (для тепловоза ТЭМ1 при 9 км/ч, для ТЭМ2 при 11,1 км/ч), кгс 20 000/20 200*
  • Минимальный радиус проходимых кривых (при скорости 3 км/ч), м 80 1520
  • Колея, мм 1520
  • Диаметр колес (новых) по кругу катания, мм 1050
  • Тип букс на роликовых подшипниках
  • Тип автосцепки САЗ
  • Количество воды в системе, л 950/1050
  • Количество масла в системе, кг (при плотности V-0,86 т/м3) 430
  • Запас топлива, кг (при плотности v=0,85 т/м3) 5440
  • Запас песка, кг (при плотности v=l,7 т/м3) 2000

Габаритные размеры, мм:

* Здесь и далее в числителе — для тепловоза ТЭМ1, в знаменателе — для ТЭМ2

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector