Двигатель мотор компрессора электровоза

Мотор-компрессор

Также мотор-компрессоры используются и в быту, в частности они являются «сердцем» холодильников (см.: Холодильный компрессор) и кондиционеров, в которых перекачивают хладагент.

Мотор-компрессоры на ЭПС

Двигатель мотор компрессора электровоза

Двигатель мотор компрессора электровоза

Мотор-компрессор является одной из основных вспомогательных машин на электрическом подвижном составе (ЭПС), так как создаваемый им сжатый воздух используется прежде всего в тормозной системе и для привода электропневматических контакторов, а на пассажирском моторвагонном подвижном составе пневматическим приводом оборудованы и двери для выхода из вагонов.

Характеризуют мотор-компрессоры по номинальной подаче воздуха, давлением нагнетания, потребляемой мощностью, напряжению и роду (постоянный или переменный) тока питания, КПД, мощности а также типом двигателя. Электродвигатели мотор-компрессоров как правило двух типов:

  • постоянного тока с последовательным возбуждением — применяется на ЭПС постоянного тока либо двойного питания;
  • асинхронный переменного тока — применяется на ЭПС переменного тока, редко на электропоездах постоянного тока (ЭР22, ЭТ2)

Значительное отличие у мотор-компрессоров применяемых на локомотивах и МВПС, что связано со спецификой их работы. Так на электровозе один-два компрессора должны снабжать воздухом систему со значительным объёмом (ввиду высокой длины поезда), поэтому данные мотор-компрессора характеризует высокая производительность и мощность. Например, на электровозе ЧС8 применены компрессоры K3-Lok2 производительностью 2,9 м³/мин и мощностью 25 кВт . В отличие от электровозов, на электропоездах имеются несколько компрессоров (на вагонах метрополитена — на каждом вагоне, либо 2 компрессора на 3 вагона; на пригородных поездах — 1 компрессор на 2 вагона), которые распределены по длине относительно короткого состава, поэтому здесь мотор-компрессора имеют меньшую мощность и производительность. Например, на электропоездах ЭР1 и ЭР2 применяются мотор-компрессоры ЭК-7 производительностью 0,63 м³/мин и мощностью 5 кВт . Помимо этого, если на локомотивах основное оборудование находится в кузове, то на пассажирском моторвагонном подвижном составе его уже приходится размещать под кузовом вагона, так как это необходимо для освобождения внутрикузовного пространства с целью увеличения площади пассажирского салона, хотя и накладывает серъёзные ограничения на размеры подвагонного электрооборудования. Особенно важно решить проблему с подвагонным размещением вспомогательных машин на пригородных электропоездах постоянного тока на напряжение 3000 В, так как двигатели на такое напряжение имеют значительные габариты (в основном обусловлено высокой толщиной межвитковой изоляции и ограничениями по межламельному напряжению на коллекторе). Применение такого электродвигателя в качестве привода компрессора нерационально, ввиду его громоздкости, поэтому конструкторы в мотор-компрессорах стали применять электродвигатели на меньшее напряжение. Собственно, именно из-за необходимости питания мотор-компрессоров меньшим напряжением и были созданы делители напряжения, которые преобразуют поступающие 3000 В от контактной сети в 1500 В, которые уже питают двигатель компрессора. Впоследствии на электропоездах постоянного тока конструкторы отказались от применения мотор-компрессоров с двигателями постоянного тока и заменили их привод на трёхфазные двигатели переменного тока, питание которым поступает от преобразователя (на советских/российских электропоездах — типа 1ПВ, постоянный 3000 В → 3-фазный переменный 380 В).

На вагонах метрополитена и трамвая для привода мотор-компрессора нередко применяется двигатель, выполненный на меньшее напряжение, чем напряжение питания. В этом случае двигатели компрессоров подключаются к сети через резистор.

Мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы и мотор-насосы

Мотор-компрессоры и мотор-вентиляторы э.п.с. постоянного тока, различаясь по назначению, мощности, характеристикам, имеют много общих элементов конструкции. Все двигатели компрессоров и вентиляторов являются одноколлекторными, четырехполюсными с последовательным возбуждением Последовательное возбуждение обусловливает наи более простую схему включения двигателя, большие пусковые моменты и высокую перегрузочную способность. Двигатели последовательного возбуждения обладают также лучшими свойствами при неустановившихся процессах работы оборудования. Для повышения стабильности работы в условиях значительных колебаний напряжения в контактной сети и улучшения пусковых характеристик магнитные системы двигателей выполняют обычно слабо насыщенными. Обмотки полюсов и якорей изготовляют чаще всего из медного провода с изоляцией классов А, В, Н и Р.

Для мотор-компрессоров, мотор-вентиляторов и мотор-насосов э.п.с. переменного тока отечественного производства в качестве привода применяют трехфазные асинхронные двигатели тягового исполнения 1 : АП81-4, АС81-6, АП82-4,

АС82-4, АЭ-92-402, АОСВ72-6, ДОЖ42-2, АОМ42-2, АОМ32-4. Они имеют литые чугунные (чаще всего) или сварные стальные остовы, в которых закреплены сердечники, набранные из листов электротехнической стали. Листы сердечника оксидированы или покрыты лаком. В пазах сердечника статора уложена двухслойная, петлевая (чаще) или однослойная обмотка. Обмотка обладает высокой стойкостью против вибрации и тряски Достигается это надежной изоляцией пазовых частей обмотки, тщательным пропитыванием ее термореактивными лаками и надежным креплением головок лобовых частей катушек к бандажным кольцам. Сердечники статоров имеют надежное стопорение: болтовые соединения снабжены пружинными или стопорными шайбами, предотвращающими самопроизвольное ослабление крепления.

Сердечник ротора набран из листов электротехнической стали, не покрытых лаком. В его пазы залит или сплав, состоящий из 96% силумина и 4% меди, или алюминий. Защитные пазы ротора вместе

1 Буквы и цифры означают- А — асинхронный, П — повышенный пусковой момент, С — повышенное скольжение, О — обдуваемый, Д — двигатель, Ж — железнодорожный, Э-электровозный, М-морской, В — со специальным валом Первая цифра после букв указывает номер диаметра статора, вторая — номер длины статора, третья — число полюсов с торцовыми кольцами образуют коротко-замкнутую обмотку типа беличьего колеса Торцовые лопасти ротора служат вентилятором, охлаждающим двигатель. Литые клетки обмоток роторов значительно лучше противостоят вибрациям, чем сварные медные. Посадка сердечника ротора на валу прессовая со шпонкой. Вал ротора вращается в шариковых подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах из стального литья. Воздушный зазор между статором и ротором делают максимальным возможным (0,35- 0,75 мм).

Литые остовы и подшипниковые щиты обеспечивают большие вибростойкость и ударостойкость, чем сварные Сварные остовы и подшипниковые щиты изготовляют из сталей 10, 15, 20 или мостовой М16С, обеспечивающих стойкость сварных швов при пониженных температурах.

Мотор-компрессоры э п с. состоят из двигателей и компрессоров. Двигатель и компрессор монтируют либо в виде одного агрегата (например, двигатель ДК-406 и компрессор Э-400), либо на одной общей чугунной плите (компрессоры КТ-6 и Э-500).

Компрессор всегда должен быть в состоянии пополнить сжатым воздухом главные резервуары. Все электровозы по соображениям надежности оборудуют резервными мотор-компрессорами На электросекциях пригородных железных дорог и метрополитенов необходимости в этом нет, так как они работают в составе из нескольких единиц, что само по себе создает достаточный резерв. При отсутствии резервного компрессор работает с коэффициентом продолжительности включения (ПВ) не выше 0,3, а при наличии резервного — с ПВ равным 0,5.

Мощность двигателя определяют исходя из подачи == ^нк^чАа1 (б-н^н) >

где — минимальная необходимая перегрузочная способность двигателя при работе на э.п.с., равная 1,3-1,4; Яа — от

На э.п.с. получили распространение только поршневые компрессоры двух ВИДОВ’ с частотой вращения на коленчатом валу до 250 и 800 об/мин. В первом случае компрессор соединяют с двигателем зубчатой передачей, а во втором их валы соединяют муфтой.

Электровозы при номинальном давлении воздуха в главных резервуарах до 1,0 МПа оборудованы двухступенчатыми компрессорами, в которых предусмотрено промежуточное охлаждение воздуха в змеевиках или холодильниках. При этом в главные резервуары поступает сжатый воздух, температура которого ниже, чем в одноступенчатом компрессоре; улучшается также объемный к.п.д. подачи воздуха и уменьшается потребление энергии компрессором, что позволяет снизить мощность двигателя.

На электросекциях, где номинальное давление в главных резервуарах не превышает 0,8 МПа, применяют одноступенчатые компрессоры.

Двигатель мотор компрессора электровоза

Рис. 144. Электродвигатель НБ-431П компрессора электровозов ВЛ10, ВЛ10 У , ВЛ11.

1 — кронштейн щеткодержателя; 2 — коллекторная пластина, 3 и 9 — подшипниковые щиты, 4 — передняя нажимная шайба; 5 — сердечник полюса; 6-остов, 7 — сердечник якоря; 8 — задняя нажимная шайба; 10 — обмотка якоря, И — вал; 12 — катушка добавочного полюса, 13 — катушка главного полюса; 14 — сердечник главного полюса

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ.

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАШИНАХ.

Вспомогательными машинами называют агрегаты, обеспечивающие собственные нужды электровоза. К ним относятся:

1. мотор-вентиляторы, охлаждающие обмотки тяговых электродвигателей, пусковые резисторы, индуктивные шунты, обмотки электродвигателя НБ-431 компрессора, и создающие избыточное давление в кузове;

2. мотор-компрессоры, питающие сжатым воздухом пневматическую схему электровоза и тормозные устройства поезда;

3. вспомогательные мотор-компрессоры, служащие для подъёма токоприёмников при отсутствии сжатого воздуха на электровозе;

4. генераторы управления, питающие цепи управления и заряжающие аккумуляторные батареи;

5. преобразователи (мотор-генераторы), питающие обмотки возбуждения тяговых электродвигателей в режиме рекуперативного торможе­ния.

Электродвигатели всех вспомогательных машин — электромашины постоянного тока. Состоят из элементов, имеющих назначение, аналогичное назначению элементов тяговых электродвигателей, и подобное им конструктивное исполнение. Номинальное напряжение на коллекторах всех электродвигателей 3000 В, поэтому расчётное межламельное напряжение почти в два раза выше, чем у тяговых электродвигателей. Однако коммутация относительно устойчива, так как, во-первых, величина тока в обмотках якорей небольшая, а, во-вторых, отсутствует реверсирование. Кроме того, для ограничения величины пускового тока и бросков тока при колебаниях напряжения в контактной сети, в цепь электродвигателей вспомогательных машин включаются пусковые и демпферные резисторы. Пусковые резисторы, включаемые в цепь более мощных электродвигателей, автоматически выводятся из их цепи при уменьшении пускового тока до величины, близкой к номинальной, а демпферные — остаются включенными постоянно. Но, несмотря на применение этих резисторов, пусковой ток по величине кратковременно превышает в 5-7 раз номинальное значение. Для сокращения времени действия таких больших пусковых токов необходимо, чтобы при пуске электродвигатели развивали большой вращающий момент, приводящий к быстрому увеличению частоты вращения якоря, а следовательно противо-э.д.с., и к уменьшению пускового тока электродвигателя.

Как указывалось выше, электродвигатели вспомогательных машин не реверсируются, что позволяет все их обмотки соединить последовательно внутри машины и иметь только два выводных провода с маркировкой Я и КК, за исключением электродвигателя ТЛ-110М вентилятора. Кроме того, в отличие от тяговых электродвигате­лей, электродвигатели вспомогательных машин имеют самовентиля­цию. При такой системе вентиляции в двигателе устанавливается вентилятор с радиальными лопатками, вращающийся вместе с якорем. Исключение составляет тихоходный электродвигатель НБ-431П ком­прессора, обмотки которого охлаждаются от мотор-вентилятора. Как и у тяговых электродвигателей, щёткодержатели устанавливаются на поворотной траверсе, позволяющей отрегулировать положение щёток на нейтрали и добиться их безыскровой работы.

Все электродвигатели имеют четырех-полюсную систему возбуждения, за исключением электродвигателя П-11М вспомогательного компрессора, и волновую обмотку якоря, т.к. напряжение их на коллекторах составляет 3000В. Исключение составляет генератор преобразователя, который имеет петлевую обмотку, так как номинальный ток его обмотки якоря равен 800 А.

МОТОР-ВЕНТИЛЯТОР.

Мотор — вентилятор — это агрегат, состоящий из электродвигателя, генератора управления и центробежного вентилятора. Приводом этого агрегата является электродвигатель последовательного возбуждения типа ТЛ — 110М. На его удлинённый вал якоря с одной стороны напрессована по шпонке ступица колеса центробежного вентилятора, а с другой стороны — якорь генератора управления типа НБ-110.

4.2.1. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ТИПА ТЛ-110М МОТОР-ВЕНТИЛЯТОРА.

Напряжение на коллекторе, В……………………… 3000

Частота вращения, об/мин ………………………….. 990

Сопротивление обмоток при температуре 200 С, Ом:

дополнительных полюсов . 0,97

Класс изоляции по нагревостойкости:

Режим работы ……………………………………… продолжительный.

Система вентиляции н. самовентиляция

На электровозах ВЛ11 м установлены электродвигатели типа ТЛ-­110В, аналогичные по устройству электродвигателю ТЛ-11ОМ на ВЛ-10, но имеющие мощность 53, 9 квт, на 0,8 квт больше.

Основные элементы: остов 4 (рис.4.1,а), два подшипниковых щита 1 и 9, четыре главных (14,15) и четыре дополнительных (12,13) полюса (рис.4.1,б), якорь (5, 6,7,8,11) с коллектором (22,23,3,) вентилятор 10, щеточный узел (2, 3,1).

Остов.Остов 4 цилиндрической формы (рис.4.1). Служит для крепления основных элементов и является одновременно магнитопроводом. Имеет два отверстия под подшипниковые щиты, приливы28 для транспортировки, лапы 27 для крепления к фундаменту, приливы 29 для крепления коробки 30 с выводами и со стороны противопо­ложной коллектору, окна 26 для выхода охлаждающего воздуха.

Подшипниковые щиты. Подшипниковые щиты служат для размещения моторно-якорных подшипников, то есть для центровки вала якоря, и создания запаса смазки. Оба щита крепятся к остову 4 болтами. Подшипниковый щит со стороны коллектора имеет смотро­вой люк, закрытый съемной крышкой 25 с отверстиями для засасывания охлаждающего воздуха. Кроме этого, он имеет приливы 31 для крепления лап остова генератора управления и продолговатые отверстия для прохода охлаждающего воздуха от генератора управления. Как и в тяговом электродвигателе, на валу якоря и в отверстиях щитов смонтированы детали подшипниковых узлов. На вал якоря с двух сторон напрессованы передние упорные кольца 16, внутренние кольца 17 якорных подшипников 19 и задние упорные кольца 18. В отверстиях щитов запрессованы наружные кольца подшипников 19 с роликами и сепараторами. Наружное кольцо подшипника со стороны коллектора зафиксировано в щите передней 20 и задней 21 крышками с вертикальными лабиринтами, скрепленными между собой и со щитом болтами. Внутреннее пространство между крышками образует подшипниковую камеру, заполненную при сборке на 2/3 объёма смазкой ЖРО в количестве 250-300 грамм. Устройство подшипникового щита со стороны противоположной коллектору отличается тем, что роль задней крышки выполняет сам подшипниковый щит. Добавление смазки производят через трубки 33.

Главные полюсы. Главные полюсы (рис.4.1,б) служат для создания основного магнитного потока двигателя. Полюс состоит из шихтованного, клёпанного сердечника 15 и катушки 14. Катушка намотана из изолированного провода прямоугольного сечения и имеет287 витков. Корпусная и покровная изоляции класса F Монолит: катушка изолирована стеклослюдинитовой лентой и вместе с сердечником пропитана в эпоксидном компаунде под давлением.

Дополнительные полюсы (добавочные).Дополнительные полюсы (рис.4.1,б) служат для улучшения коммутации. Полюс состоит из сплошного, стального сердечника 13 и катушки 12. Она имеет 120 витков и намотана из изолированного провода прямоугольного сечения. Удерживается на сердечнике при помощи латунных угольников. Сердечник крепится к остову через диамагнитную прокладку толщиной 3мм. Изоляция катушки аналогична изоляции катушки главных полюсов. Воздушный зазор между якорем и главными полюсами составляет 4 мм, а между якорем и дополнительными полюсами 5,7мм.

Якорь.Якорь служит для создания магнитного потока, который взаимодействует с магнитным потоком главных полюсов, создает вращающий момент двигателя. Якорь состоит из вала 11, коллектора (3, 22,23), передней нажимной шайбы 5, сердечника 6, задней нажимной шайбы 7 и обмотки якоря 8.

Сердечник якоря изготовлен из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, имеет 3 ряда аксиальных отверстий диаметром 22, 20 и 18 мм, центральное отверстие под вал якоря, по окружности 43 паза под катушки обмотки якоря и углубления под стеклобандаж, крепящий эти катушки. Сердечник напрессовывается на вал по шпонке.

Обмотка якоря волновая. Она имеет 43 катушки, в катушке 8 секций, в секции два витка из изолированного провода круглого сечения. Корпусная и покровная изоляции класса 8 (стеклослюдинитовая лента, фторопласт и стеклолента). Секции обмотки якоря впаиваются в прорези петушков коллекторных пластин. Для полного заполнения прорези применяют медные клинья. После этого обмотка якоря, как в пазовой, так и в лобовых частях закрепляется бандажами из стеклобандажной ленты.

Коллектор.Коллектор обеспечивает коммутацию, т.е. сохраняет постоянным направление тока в секциях обмотки якоря под каждым из главных полюсов. Состоит из корпуса 23 и нажимного конуса 22. между ними располагаются 343 медные коллекторные пластины 3 и столько же миканитовых пластин. Они изолируются от корпуса и нажимного конуса с боков миканитовыми манжетами (конусами), а снизу- миканитовым цилиндром. После изоляции пластин, корпус и нажимной конус стягиваются болтами. Как и у тягового электродвигателя, выступающая часть миканитовой манжеты, расположенной на нажимном конусе, с натягом бандажируется стеклобандажной лентой и последний её слой покрывается электроизоляционной эмалью НЦ-929 до получения ровной и гладкой поверхности. Собранный коллектор напрессовывается на вал якоря по шпонке. Эту часть коллектора называют изоляционным или миканитовым конусом. Для исключения попадания смазки на коллектор из подшипниковой камеры подшипникового щита, между корпусом коллектора и задней крышкой подшипникового щита, устанавливается маслоотбойное кольцо 24.

Щёточный узел. Щёточный узел служит для подвода тока через коллектор к обмотке якоря. Состоит из поворотной Г-образной траверсы 2, четырех изоляционных пальцев с закреплёнными на них щёткодержателями 32 со щётками.

Поворотная траверса 2 представляет из себя стальное кольцо с продолговатыми отверстиями для её поворота и крепления к подшипниковому щиту болтами. На ней закреплены четыре стальных пальца, опрессованных пресс-массой АГ-4, с насаженными на них фарфоровыми изоляторами. На конце пальца имеется плоская поверхность с гребёнкой и отверстие для крепления щёткодержателя. В каждом щёткодержателе установлена щётка типа ЭГ-61 размером 10х25х50 мм.

Вентиляция электродвигателя независимая. Вентиляция осуществляется вентилятором 10 с радиальными лопатками, напрессованным на вал якоря по шпонке. Охлаждающий воздух засасывается в отверстия в крышке генератора управления с коллекторной стороны, проходит между его якорем и полюсами и через продолговатые отверстия в подшипниковом щите электродвигателя вентилятора поступает к коллектору. Одновременно воздух засасывается через отверстия в коллекторном люке электродвигателя. Проходит в воздушном зазоре между якорем и полюсами, затем через три ряда аксиальных отверстий в сердечнике и выбрасывается наружу через отверстия в крышке 26 с противоколлекторной стороны.

Схема соединения обмоток.Так как электродвигатель ТЛ-11ОМ является двигателем с последовательным возбуждением, то все его обмотки соединяются последовательно по следующей схеме(рис.4.2 и 4.3): вывод Я, перемычка между плюсовыми щеткодержателями, плюсовые щетки, коллектор, секции обмотки якоря, коллектор, минусовые щётки и щёткодержатели, перемычка между минусовыми

щёткодержателями, катушки четырех дополнительных полюсов, соединённых последовательно, средний вывод С1, четыре катушки главных полюсов, соединенных последовательно, вывод С2.

Двигатель мотор компрессора электровоза

Рис. 4.1. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы электродвигателя ТЛ-110М:

Источник