Тяговые электродвигатели. Токоприемники


1.     Тяговые электродвигатели.

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.

Тяговые двигатели классифицируют следующим образом: по роду тока — двигатели постоянного и переменного тока; по системе передачи вращающего момента к колесным парам — двигатели с индивидуальным и групповым приводом; по способу вентиляции — с самовентиляцией и независимой вентиляцией.

К тяговым двигателям предъявляют особые требования для обеспечения надежной работы их в эксплуатации. Они должны обладать высокой механической прочностью, выдерживать значительные перегрузки.

Скорость движения электровоза можно регулировать изменением 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.

При переключении электродвигателей они включаются последовательно, последовательно-параллельно и параллельно.

Основным аппаратом, с помощью которого управляют электровозом, является кран машиниста, установленный в каждой кабине управления. Главная рукоятка контроллера служит для переключения тяговых электродвигателей с одной схемы соединения на другую и изменения пусковых сопротивлений.

С помощью реверсивной рукоятки изменяется направление движения электровоза (ток в обмотках возбуждения тяговых электродвигателей изменяет направление).

Включение и выключение вспомогательных машин, получающих ток от контактной сети, производится кнопками, установленными в кабине машиниста.

 2.     Токоприемники (пантограф).

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 аккумуляторной батареи, а также небольшой резервуар, в котором сжатый воздух 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 быть меньше определенного значения, обеспечивающего необходимое контактное нажатие. Но она не должна быть и излишне большой, так как это может привести к отжатию контактного провода, а также повышенному механическому износу его и накладок полоза. Качество токоприемника в этом отношении определяется статической характеристикой — зависимостью нажатия от высоты подъема при медленном вертикальном перемещении полоза. Существенно влияет на качество токосъемника материал сменных контактных накладок (вставок) полоза токоприемника. Применяют медные накладки, изготовленные методом порошковой металлургии. На ЭПС переменного тока и частично на ЭПС постоянного тока используют угольные вставки и металлокерамические пластины.

Отечественные токоприемники выполняют в основном двух типов: четырехрычажные (типа Л-23У-01, П-3 и др.) и двухрычажные (типа ТЛ-13У, ТЛ-14М).

 Рис .Двухрычажный токоприемник ТЛ-13У6.  1-рама,2-полоз,3-рычаги

3. Вспомогательные машины электровоза (мотор-вентилятор, мотор-компрессор, мотор-генератор и генератор тока управления) приводятся в действие электродвигателями постоянного тока, работающими от контактной сети.

Мотор-вентилятор служит для воздушного охлаждения пусковых резисторов, тяговых электродвигателей, выпрямительных установок, трансформаторов и другого оборудования, что способствует более полному использованию их мощности.

Мотор-компрессор питает тормозную систему поезда и пневматические устройства электровоза сжатым воздухом.

Мотор-генератор (машинные преобразователи) применяют на электровозах с рекуперативным торможением для питания обмоток возбуждения тяговых электродвигателей при работе их в рекуперативном режиме.

Генератор тока управления предназначен для питания цепей управления (наружного и внутреннего), освещения и заряда аккумуляторной батареи, являющейся резервным источником питания тех же цепей.

На электровозах переменного тока помимо вспомогательного оборудования, применяемого на электровозах постоянного тока, есть еще и мотор-насосы, обеспечивающие циркуляцию масла, охлаждающего трансформатор и мотор-вентилятор охлаждения трансформатора и выпрямителя. В качестве привода вспомогательных машин применяют трехфазные асинхронные двигатели, принципиально не отличающиеся от двигателей общепромышленного назначения, и двигатели постоянного тока, получающие питание от специальных выпрямительных установок. Трехфазный ток преобразовывается из однофазного с помощью специальных вращающихся или статических преобразователей, называемых расщепителями фаз (на электровозах и электропоездах переменного тока).

В моторных вагонах электропоезда делители напряжения обеспечивают питание мотор-компрессора пониженным напряжением.

Каждая вспомогательная машина представляет собой агрегат, состоящий из вспомогательного механизма и электрического двигателя, который приводит его в действие. Исключение составляет генератор управления, который размещается на валу мотор-вентилятора или расщепителя фаз.

Электрические двигатели вспомогательных машин на ЭПС постоянного тока питаются непосредственно от контактной сети, а на ЭПС переменного тока — от вспомогательной обмотки трансформатора.