Тяговые синхронные генераторы. Для локомотива в приемлемых габаритных размерах генераторы могут быть выполнены на тепловозах секционной мощностью до 7500 кВт, т. е. они практически снимают ограничение по мощности. Синхронные генераторы допускают частоту вращения, более высокую, чем генераторы постоянного тока, что позволяет снизить массу дизель-генератора. Синхронный генератор более надежен из-за отсутствия коллекторно-щеточного аппарата и сложной изоляции, вращающейся обмотки якоря. Снижаются стоимость самого генератора и эксплуатационные расходы вследствие значительного уменьшения числа щеток, их изнашивания и времени на профилактические работы и ремонт.
55
|
Ток, А |
|||||
|
Мощность, кВт |
Напряжение, В, низшее1 высшее |
||||
|
Электрическая машина |
Тнп |
при напряжении низшем высшем |
максимальный кратковременный |
||
|
Синхронные генераторы |
|||||
|
Тяговый ге- |
ГС-501АУ1 |
2800 |
360/580 |
2 X 2400 |
2 X 3700 |
|
нератор Тяговый ге- |
ГС-515У2 |
1400 |
175/280 |
2 X 1500 2 X 2500 |
2 X 3500 |
|
нератор |
2Х 1540 |
||||
|
Тяговый агрегат |
|||||
|
Тяговый ге- |
2800 |
366/580 |
2 X 2400 |
2 X 3400 |
|
|
нератор Вспомога- |
А-714УХЛ |
630 |
400 |
2 X 1520 2 X 570 |
2 X 850 |
|
тельный гене- |
|||||
|
ратор |
|||||
Примечание. Класс изоляции обмоток ротора/статора Р/Н для всех машин.
Мощность, передаваемая на ротор, составляет не более 1,5 % мощности генератора. Масса синхронного генератора снижается в основном за счет уменьшения расходов электротехнической стали и меди. Основные технические данные тяговых синхронных генераторов приведені)! в табл. 3.3.
Синхронный генератор (рис. 3.11) это явпополюсная машина, имеющая две трехфазные обмотки (звезды) на статоре, сдвинутые на 30°эл. Корпус ротора генератора сварной, подобен корпусу якоря генератора тепловоза ТЭЗ, т. е. имеет безвальную конструкцию, отличающуюся монолитностью и прочностью. В цилиндрическую часть корпуса ротора 13 вварена стальная втулка, на которой монтируют токосъемныс кольца, с противоположного конца вварен фланец для соединения с коленчатым валом дизеля. На корпусе ротора расположен индуктор (магнитопроводное ярмо) из листовой стали со штампованными пазами для крепления полюсов. Листы обода стянуты нажимными шайбами. Сердечники полюсов набраны из отдельных листов электротехнической стали толщиной 1,4 мм марки 08КП, стянутые между собой при помощи нажимных, шайб, шпилек и гаек.
Генератор имеет 12 полюсов, прикрепляемых к индуктору ротора при помощи клиновых шпонок в трапецеидальных пазах (крепление типа ласточкина хвоста). Проверяется более простое крепление полюсов к ротору при помощи болтов. Полюсы имеют успокоительную (демпферную) обмотку 18, выполненную из восьми медных или стальных стержней на полюс диаметром 12 мм, соеди-
Т а б л и ц а 3.3
|
Частота вращения, об/мин |
К.п.д. (максимальный) , % |
Масса, кг |
Давление, кПа/ Расход охлаждающего воздуха, м3/с |
Серия тепловоза |
|
1000 |
95,8 |
6000 |
1,5/4,45 |
2ТЭ116, ТЭП70 |
|
1000 |
95,8 |
5200 |
1,2/2,8 |
ТЭМ7, ТЭМ8 |
|
(проект) |
||||
|
95,8 |
||||
|
1000 |
91,0 |
8200 |
2,0/7,5 |
2ТЭ121 |
ненных по концам дугами с помощью цайки латунью. Стержни расположены в пазах полюсного башмака. Успокоительная обмотка уменьшает потери и перенапряжения, возникающие при аварийных режимах.
Катушки имеют 66 витков на полюс, выполненных из шинной меди 1,35X25 мм, намотанной на узкое ребро, и залитых эпоксидным компаундом; класс изоляции Г\ тип «Монолит-2». Сопротивление обмотки при 20 °С 0,458 Ом. Все катушки соединены последовательно. Начало и конец обмотки возбуждения выведены на стальные контактные кольца и присоединены к ним шпильками с гайками. Кольца от корпуса изолированы пластмассой (класс В).
Щетки марки ЭГ-4 (размер 25X32X64 мм), помещенные в латунные щеткодержатели, подводят, ток к обмотке возбуждения. Щеткодержатели закреплены сегментами через изолированную подвеску на специальном выступе щита.
Генератор имеет один сферический роликовой подшипник, расположенный в подшипниковом щите 6 сварной конструкции. В щите имеется съемная ступица (капсула), обеспечивающая замену подшипника без снятия генератора. Станина сварная, цилиндрической формы из листовой стали. В ней собран сердечник статора из сегментов электротехнической стали, стянутых нажимными шайбами и шпильками. Сердечник статора набран из листов толщиьой 0,5 мм стали Э-43; имеет 144 паза и 120 вентиляционных отверсіий диаметром 27 мм. От «распушения» зубцы сердечника предохраняются нажимными пальцами.
Обмотка статора двухслойная, волновая, стержневая. Обмотка выполнена из медного изолированного провода размером 2,1X Х9,3 мм (рис. 3.12) и уложена в пазы. Шаг по пазам 1 -13. Сопротивление одной фазы при 20 °С 0,0011 Ом. Изоляция обмотки класса Н. Пайка катушек между собой и к выводным шинам производится серебряным припоем, а для защиты от попадания грязи, пыли катушки закрыты прессованными изоляционными коробочками.
Обмотки в пазах закреплены пластмассовыми клиньями; лобовые части - специальными колодками, притянутыми к изолированным кольцам 12 (см. рис. 3.11), укрепленным на ребрах нажимных шайб. Генератор имеет десять выводов - шесть от двух звезд, два от нулевых точек обмоток статора и два от обмотки возбуждения.
58
Схема соединения обмоток синхронного генератора показана на рис. 3.13.
Система охлаждения осевая, независимая, расход воздуха 4,45 м3/с при давлении 1,5 кПа. Подача воздуха со стороны дизеля, а выброс со стороны токосъемных колец. В нижней части подшипникового щита укреплен стальной патрубок, через который выбрасывается нагретый воздух. Охлаждающий воздух забирается снаружи через фильтры, установленные с боков кузова.
Частота вращения ротора генератора в аварийных режимах допускается до 1150 об/мин. Срок службы генератора 25 лет.
Тяговые агрегаты. На тепловозах мощностью 2800 и 4200 кВт для снижения массы, уменьшения габаритных размеров, числа машин и облегчения компоновки оборудования применены тяговые
Рис. 3.11. Синхронный тяговый генератор: 1-вал; 2- капсула; 3-контактные кольца; 4- - щеткодержатель; 5- - станина; !>-піч-шипниковый щит; 7- катушка полюса ротора; 8, 10- сердечник н обмотка ста гора; 9- нажимная шайба; 1/-ребра; 12- кольцо; 13 - корпус ротора; 14-выводы; 1'>--подшипник, 16- вентиляционный канал; 17-паз; 18- демпферная обмотка агрегаты, включающие в себя тяговый синхронный генератор СГ и генератор собственных нужд ГСН (вспомогательный). Параметры тягового агрегата приведены в табл. 3.3.
Тяговый агрегат имеет защищенное исполнение и независимую нагнетательную систему охлаждения. Статор синхронного тягового генератора - это основная несущая часть тягового агрегата (рис. 3.14). Для расположения генератора собственных нужд агрегат имеет промежуточный щит и удлиненную станину (по сравнению со станиной тягового синхронного генератора). Станина агрегата имеет лапы для крепления на поддизельной раме и ребра жесткости, в которых находятся отверстия, используемые при транспортировке. На станине статора расположены подставки для монтажа блоков выпрямительной установки.
Станина генератора собственных нужд, служащая одновременно передней нажимной шайбой для сердечника статора, упирается в торец промежуточйого щита, чем обеспечивается необходимая жесткость конструкции. Торцовый подшипниковый щит агрегата по конструкции подобен щиту синхронного тягового генератора. Роторы агрегата имеют общий сварно-литой безвальной конструкции корпус. На корпусе расположены две самостоятельные системы полюсов - тягового генератора и генератора собственных нужд. За генератором собственных нужд расположены контактные кольца обеих машин. Конструкция тягового синхронного генератора СГ подобна описанной выше.
Генератор собственных нужд обеспечивает питание обмоткивозбуждения тягового генератора, привода вспомогательных механизмов, устройств автоматики и др. Возбуждение ГСН осуществляется по принципу самовозбуждения. Генератор собственных нужд - явнополюсная машина, имеющая 12 полюсов, расположенных на роторе и получающих питание от собственной статорной обмотки. В пазах статора располагаются две трехфазные обмотки, сдвинутые на 30° эл.
Сердечник статора СГ выполнен из листов стали Э43 толщиной 0,5 мм, в которых выштамповано 40 вентиляционных каналов. В пазах статора уложена волновая обмотка, имеющая изоляцию класса Н. Лобовые части обмотки статора крепятся к корпусу статора
Рис. 3.12. Обмотки статора генератора ГС-501А:
а- схема катушки; б- разрез обмотки в пазу сердечника; 1, 2- верхняя и нижняя стороны катушки; 3, 6, 8- изоляционные прокладки; 4- изоляционная прокладка паза; 5, 7-изоляция и провод катушки; 9- пазовый клин
специальными обмоткодержателями. Сердечники полюсов ротора набраны нз листов стали толщиной 1,4 мм, спрессованы и стянуты шпильками.
Обмотки полюсов выполнены из медной ленты ЛММ 1,08X22 мм, намотанной на ребро, и имеют изоляцию класса Р, типа «Моно-лит-2».
Агрегат имеет 20 выводов. Восемь выводов от обмотки статора тягового генератора расположены со стороны дизеля, из них шесть от двух звезд и два от нулевых точек. Двенадцать выводов расположены со стороны контактных колец - шесть от двух звезд обмотки статора генератора собственных нужд, два от нулевых точек и четыре от обмоток возбуждения СГ и ГСП.
Рис. 3.14. Тяговый агрегат А-714: 1 выводы обмоток ротора; 2 вал; 3 подшипник; 4 масленка; 5- выемная ступица; 6, 7- контактные кольца; 8- щеткодержатели; 9 подшипниковый щит; 10 патрубок для выхода охлаждающего воздуха; 1/, 21 остовы ротора вспомогательного и тягового генераторов; 12 и 14, 20, 22 катушки и сердечники полюсов роторов; 13. 24 и 15, 23 обмотки и сердечники статоров; 16, 17- корпуса статоров іенераторов; 8 напранляюший шиток; 19 соединение обмотки ротора с контактными кольцами; 25 крепление лобовых частей обмотки; 26 выводы фаз и нулевых точек звезд обмотки статора; 27- патрубок для выхода воздуха; 28 соединение катушек полюсов ротора
⇐ | Тяговые генераторы постоянного тока | | Рудая К. И., Логинова Е. Ю. Тепловозы. Электрическое оборудование и схемы. Устройство и ремонт | | Тяговые электродвигатели постоянного тока | ⇒