Тяговый электрический генератор тепловоза

Тяговый электрический генератор тепловоза

УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.

Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л

Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.

Рис. 144. Главный полюс тягового генератора

Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).

Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора

Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.

Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)

С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).

Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора

Участки обмотки, выходящие из пазов сердечника якоря, стягивают бандажами из стальной проволоки , наматываемой с предварительным натяжением, или стеклоткани. Для того чтобы витки проволоки бандажа не расходились, их по всей окружности пропаивают оловом вместе с пластинами из жести (замками). Бандажи надежно прижимают лобовые части обмоток к цилиндрическим обмоткодержателям корпуса якоря. В генераторах последних лет изготовления проволочные бандажи заменены более надежными в эксплуатации стеклобандажами (из стеклоткани). Стеклобандажи в отличие от проволочных не оказывают влияния на магнитное поле электрической машины.
Коллектор, как уже указывалось, служит для выпрямления переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря генератора, и для съема тока. Он состоит из большого числа медных коллекторных пластин. Например, коллектор тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л имеет 465 пластин. При сборке коллектора между его пластинами прокладывают изоляцию из миканитовых прокладок. Миканит -— электроизоляционный материал, получаемый склеиванием тонких листочков слюды различными связующими материалами. Изоляция (миканитовые манжеты и цилиндры) прокладывается также между собранными в виде кольца коллекторными пластинами, корпусом коллектора и нажимным конусом (см. рис. 146). Основания коллекторных пластин выполнены в виде ласточкина хвоста и входят в выступы корпуса коллектора и нажимного конуса, которые стягиваются шпильками и надежно удерживают пластины. Собранный коллектор напрессовывают на ребристую втулку якоря.
Выступающую часть коллекторных пластин, в которую впаиваются выводы обмотки якоря, называют петушками. В тяговых генераторах тепловозов 2ТЭ10Л каждая коллекторная пластина соединена с концами секций обмотки якоря посредством ленточной меди («гибкого петушка») . Гибкий петушок припаивают одним концом к пластине коллектора, другим — к выходам обмотки якоря.
Токосъем с коллектора электрических машин осуществляется щетками. В тепловозных электрических машинах применяются высококачественные электрографитовые щетки (рис. 148).

Рис. 148. Щетка тягового генератора

Эти щетки изготовлены из угольного порошка с добавлением связующих материалов. Они прессуются в виде брусков нужных размеров и подвергаются действию высокой температуры (до 3000°С) в электропечах. В результате термической обработки углерод переходит в другую свою модификацию — графит. Поэтому термообработка щеток и получила название графитации. Графитация позволяет значительно повысить качество щеток. Они становятся мягче, прочнее, износоустойчивее, меньше изнашивают коллектор, выдерживают большие токовые нагрузки. Такие щетки имеют достаточное электрическое сопротивление, поэтому обладают высокими коммутирующими качествами.
Рабочую поверхность щеток точно притирают (пришлифовывают) к поверхности коллектора. Поверхность коллектора, по которой скользят щетки, делается строго цилиндрической и тщательно шлифуется. Для обеспечения более спокойной, без ударов и вибраций работы щеток с целью повышения надежности их могут устанавливать наклонно к поверхности коллектора электрической машины или снабжать резиновыми амортизаторами.
Щетки вставляют в специальные латунные обоймы, называемые щеткодержателями. Щеткодержатели тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л показаны на рис. 149. Назначение щеткодержателей — удерживать щетки в правильном положении и прижимать их к поверхности коллектора. Для этого щеткодержатели имеют пружины. В щеткодержателе установлены две щетки с резиновыми амортизаторами. Электрический ток отводится от щеток по гибким медным тросикам (шунтам). Второй конец тросика надежно соединен с бракетом щеткодержателей.
В соответствии с числом главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л имеет десять алюминиевых бракетов , на каждом из них укреплено по девять щеткодержателей с восемнадацатью щетками. Бракеты на изоляторах крепятся к поворотной траверсе. Траверса устанавливается в подшипниковом щите генератора (см. рис. 143 и 149) и может поворачиваться для облегчения доступа при осмотре и ремонте к каждому щеткодержателю. Пять бракетов щеткодержателей одной полярности соединены шиной; одна из шин является плюсовой, вторая — минусовой.

Рис. 149. Щеткодержатели

При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).

Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л

Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.

Тяговый генератор, назначение и устройство

Тяговые генераторы предназначены для преобразования механической энергии дизеля в электрическую, а также для пуска дизеля. Во время пуска тяговый генератор работает в режиме электродвигателя с последовательным возбуждением.

Тяговые генераторы постоянного тока отечественных тепловозов состоят из одних и тех же частей, поэтому устройство тягового генератора постоянного тока рассмотрено на примере генератора ГП-311Б.

Мощность — 200 кВт

Длительный ток — 4320 А

Максимальный ток — 6600А

Максимальное напряжение — 700 В

Количество главных полюсов — 10

Количество дополнительных полюсов — 10

Количество щеток — 180

Нажатие на щетку — 0,8-1,2 Ат

Тяговый генератор состоит из якоря, станины, главных и дополнительных полюсов, подшипникового щита, подшипника, щёткодержателя.

Станина служит магнитопроводом, к ней крепится главные и дополнительные полюса, подшипниковый щит, вентиляционные патрубки. Снаружи к станине приварены 2 лапы, которыми она опирается на поддизельную раму. В каждой лапе имеется четыре отверстия для крепящих болтов и два отверстия с резьбой для отжимных болтов.

Главные полюса служат для создания основного магнитного потока. Каждый полюс состоит из сердечника и катушки. Сердечник для уменьшения вихревых потоков. Собран из листов электротехнической стали толщиной 1 мм, изолированных друг от друга лаком, спрессованных и стянутых заклёпками. Для равномерного давления на листы сердечника в них прямоугольные отверстия и помещён стальной стержень с отверстиями с резьбой для крепления полюса к станине. На каждом сердечнике расположены катушки обмоток независимого возбуждения, для создания основного магнитного потока при работе генератора, создающей магнитный поток только при пуске дизеля. Катушки наматываются на каркас изготовленный из листовой стали толщиной 1 мм с отогнутыми буртами для удержания пластмассовых изоляционных рамок. Каркас изолируется от катушек стекломиконитом и стеклолентой, а между катушками независимого возбуждения и пусковой проложена изоляционная шайба. Основные данные обмоток генератора ГП — 311Б. для получения чередующейся полярности N-S пять полюсов катушек имеют перекрещённые выводы, а пять открытые. Добавочные полюса служат для улучшения коммутации и частичной компенсации действия реакции якоря. Добавочный полюс состоит из литого сердечника и катушки. К нижней части сердечника прикреплены латунные или дюральаллюминиевые угольники. Они служат опорой катушки и уменьшают магнитное рассеивание полюса. Между катушкой и угольниками помещена изоляционная рамка из прессованного материала на эпоксидной смоле. На сердечнике катушка крепится стальной накладкой привинченной к нему винтами со стороны, обращённой к станине. Между накладкой и катушкой помещена немагнитная гетинаксовая прокладка для замедления насыщения полюса. Между сердечником полюса и станиной помещены набор из шести стальных прокладок (общей толщины 3 мм), которые регулируют зазор между добавочным полюсом укладывают пружинную рамку из ленточной стали для предотвращения перемещения катушки на сердечнике из-за усыхания изоляции. Катушка 3 полюса состоит из шести витков, между которыми помещены стеклотекстолитовые прокладки, крайние витки изолированы миколентой и стеклолентой. Катушки добавочных полюсов имеют открытые вывода, а по этому для чередования они соединены через полюс в две параллельные группы. Обмотка добавочных полюсов всегда соединена последовательно с обмоткой якоря для того чтобы её действие соответствовало току нагрузки. Площадь поперечного сечения сердечников добавочных полюсов выбирают так, чтобы в диапазоне изменения рабочих токов индукция была не большой, что позволяет избежать магнитного насыщенного сердечника.

Передний щит служит для установки ступицы подшипникового вала якоря. Подшипниковый щит воспринимает большие усилия отвала якоря, поэтому он выполнен в виде жесткой сварной конструкции из ребер и колец. Ребра наклонены к оси тягового генератора, что обеспечивает жесткость и легкость конструкции. Вал якоря опирается двухрядный сферический самоустанавливающийся роликовый подшипник 2Н362К. В собранном тяговом генераторе подшипниковый щит фиксируется призонным шрифтом. Люки коллекторной камеры закрыты крышами с пружинными кольцевыми замками. В двух верхних крышках имеются прозрачные вставки для наблюдения за коллекторно-щеточным узлом во время его работы. Задний щит защищает от попадания внутрь тягового генератора загрязнений и посторонних предметов. На тяговых генераторах ранних выпусков устанавливались реактивные щёткодержатели. Эти генераторы имеют поворотную траверсу, к которой через изолированные подвески крепятся десять бракетов, отлитых из алюминия. К каждому бракету крепится по девять латунных щёткодержателей. Корпус щёткодержателя имеет два гнезда, куда устанавливаются щётки: набегающая под углом 30° к радиусу коллектора и сбегающая под углом 10° к нему. Такая установка щеток уменьшает их трение в корпусе, облегчает их работу. Щётку к коллектору прижимает спиральная пружина через курок. Конец пружины входит в зарубки храповика. Перемещением конца пружины по зарубкам регулируется нажатием на кнопку, которое должно быть 8-12Н. Ток от щёток отводиться по медным плетёным … наконечники некоторых прикреплены винтами … бракетами. Бракеты одной полярности соединены медными собирательными шипами, Для замены и осмотра щеток траверса может быть повернута на 360° ключом валоповоротного устройства дизеля. В рабочем положении траверса фиксируется болтами.

На тяговых генераторах последних выпусков устанавливаются щёткодержатели, обеспечивающие постоянное нажатие на щётку в пределах установленных норм без регулировки не зависимо от износа Щётки. Корпус щёткодержателя имеет одно гнездо, в котором устанавливается разрезная щётка с резиновым амортизатором. Количество щёток уменьшено, таким образом, в два раза, и они не имеют наклона.

Якорь тягового генератора состоит из корпуса, сердечника, вала, коллектора, обмотки, деталей крепления. Корпус якоря состоит из сварного стального барабана, двух стальных дисков и сварных рёбер, приваренных к барабану. К концам барабана приварены литые фланцы; подколлекторный, в который запресован укороченный вал, и задний для соединения якоря с коллекторным валом дизеля. Сердечник якоря, набран из листов, электротехнической стали. Каждый лист набирают из пяти штампованных сегментов и шихтуют их на продольные шпильки, проходящие через отверстия в сегментах. Стыки сегментов расположены против середины сегментов предыдущего и последующего слоёв. Собранный и напрессованный на корпус сердечник удерживается стальными обмоткодержателями, стянутые шпильками и прикреплённые к корпусу болтами. При посадке сердечника на корпус он укрепляется клиновыми шпонками; входящими в пазы его сегментов и рёбер корпуса. Каждый лист сердечника якоря имеет сто пятьдесят пять пазов для укладки обмотки. Для вентиляции обмотки якоря в сердечнике создаются радиальные каналы при помощи вентиляционных якорных листов. Для этого сердечник разделяют на пакеты и между ними прокладывают вентиляционные листы с распорками. Распорки к листу крепятся расклёпыванием листов, а концы их приваривают точечной сваркой.

Обмотка якоря на ранее выпускаемых генераторах ГП-311Б двухходовая лягушачья. Она состоит из двух одновременно работающих обмоток: петлевой с шагом по пазам 1-16 и волновой с шагом по пазам 1-17. Волновая обмотка так же выполняет роль выполнительных соединений для петлевой. Каждая катушка обмотки имеет три одинаковых секции, изолированных друг от друга микалентой, а со стороны катушек миколентой и стеклолентой. Катушки укладываются в пазы сердечника в четыре ряда: верхний и нижний занимают стороны катушек волновой обмотки. Дно паза изолируется миканитовой прокладкой. Обмотка якоря удерживаются в пазах текстолитовыми клиньями, под которые кладут электроизоляционный картон. Лобовые части обмотки укрепляются двухслойными проволочными бандажами из немагнитной проволоки диаметром два миллиметра, пропаянные по окружности припоем ПОС-40. Шаг по коллектору петлевой обмотки 1-3, волновой 3-94. Якорь тягового генератора ГП-311Б последних выпусков имеет петлевую ступенчатую двухходовую обмотку и уравнительные соединения со стороны коллектора. При ступенчатой двухходовой обмотке для крепления лобовых частей обмотки якоря применяются бандажи из стеклоленты на эпоксидной смоле. В каждую катушку петлевой двухходовой обмотки входят три одинаковых секции. Каждая секция по высоте разделена на два проводника прямоугольного сечения. Изоляция катушки якоря от корпуса осуществляется тремя слоями стеклослюдинитовой ленты и одним слоем стеклянной ленты. Коллектор состоит из корпуса, коллекторных пластин, изоляционных миканитовых пластин, изоляционных манжет, нажимного корпуса и стяжных шпилек.

Коллекторные пластины изготовлены из кадмиевой меди трапециевидного профиля. Нижние части пластины имеют форму ласточкиного хвоста. В выточки пластин входят конусные части корпуса коллектора и нажимной шайбы, стянутых стальными шпильками. Пластины коллектора изолируются друг от друга листовым коллекторным миканитом толщиной один миллиметр, а от корпуса коллектора и нажимной шайбы — миканитовыми манжетами толщиной два миллиметра. Выступающая часть манжета предохраняется от повреждений бандажом из шнура, покрытого эмалью. Для облегчения коллектора в пластинах выштампованы отверстия. Для соединения коллектора с обмоткой якоря применены гибкие петушки, изготовлены из гибкой медной ленты сечением 2Ч20 миллиметров. Нижним концом петушок при помощи твёрдого припоя прикрепляется к коллекторной пластине. К верхней части петушка крепиться пластина, в которую впаивают концы секций обмотки и уравнительные соединения.

Вентиляция тягового генератора — принудительная, осуществляется быстроходным вентилятором, который приводится во вращение от вала дизеля. Охлаждающий воздух подаётся через задний щит в центральную полость якоря под давлением 1,4кПа, оттуда проходит по радикальным каналам, между пакетами охлаждая сердечник и обмотку якоря, и выходит через зазор между полюсами и якорем к подшипниковому щиту. От центральной полости якоря вихревой поток воздуха проходит между петушками коллектора, охлаждая коллектор. Часть воздуха из заднего щита проходит также в промежутки между полюсными катышками и охлаждает их.

Принципиальная схема электрических соединений торгового генератора ГП-311Б. При пуске дизеля ток от плюсового зажима аккумуляторной батареи приходит кабель Я1, плюсовые щётки, обмотки якоря, минусовые щётки катушки добавочных полюсов соединенные в две параллельные ветви, катушки пусковой обмотки и кабелем П1 возвращаются на минусовый зажим батареи. Пусковая обмотка имеет постоянное соединение с обмоткой добавочных полюсов в нутрии тягового генератора и через щётки обе они включаются последовательно с обмоткой якоря. При подключении пусковой обмотки к аккумуляторной батареи она выполняет роль обмотки последовательного возбуждения, и генератор начинает работать в режиме электродвигателя, вращая коленчатый вал и осуществляя пуск дизеля.

При работе генератора ток в катушки независимого возбуждения, соединённые последовательно, подаётся от возбудителя кабелем Н1 и возвращается на возбудитель кабелем Н2.

Ток якоря тягового генератора от плюсовых щиток через кабель Я2 поступает в тяговые электродвигатели и возвращается в якорь кабелем Д2П2 через катушки добавочных полюсов и минусовые щётки. (рис. имеется. )

УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.

Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л

Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.

Рис. 144. Главный полюс тягового генератора

Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).

Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора

Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.

Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)

С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).

Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора

Участки обмотки, выходящие из пазов сердечника якоря, стягивают бандажами из стальной проволоки , наматываемой с предварительным натяжением, или стеклоткани. Для того чтобы витки проволоки бандажа не расходились, их по всей окружности пропаивают оловом вместе с пластинами из жести (замками). Бандажи надежно прижимают лобовые части обмоток к цилиндрическим обмоткодержателям корпуса якоря. В генераторах последних лет изготовления проволочные бандажи заменены более надежными в эксплуатации стеклобандажами (из стеклоткани). Стеклобандажи в отличие от проволочных не оказывают влияния на магнитное поле электрической машины.
Коллектор, как уже указывалось, служит для выпрямления переменной э. д. с, индуктируемой в обмотке якоря генератора, и для съема тока. Он состоит из большого числа медных коллекторных пластин. Например, коллектор тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л имеет 465 пластин. При сборке коллектора между его пластинами прокладывают изоляцию из миканитовых прокладок. Миканит -— электроизоляционный материал, получаемый склеиванием тонких листочков слюды различными связующими материалами. Изоляция (миканитовые манжеты и цилиндры) прокладывается также между собранными в виде кольца коллекторными пластинами, корпусом коллектора и нажимным конусом (см. рис. 146). Основания коллекторных пластин выполнены в виде ласточкина хвоста и входят в выступы корпуса коллектора и нажимного конуса, которые стягиваются шпильками и надежно удерживают пластины. Собранный коллектор напрессовывают на ребристую втулку якоря.
Выступающую часть коллекторных пластин, в которую впаиваются выводы обмотки якоря, называют петушками. В тяговых генераторах тепловозов 2ТЭ10Л каждая коллекторная пластина соединена с концами секций обмотки якоря посредством ленточной меди («гибкого петушка») . Гибкий петушок припаивают одним концом к пластине коллектора, другим — к выходам обмотки якоря.
Токосъем с коллектора электрических машин осуществляется щетками. В тепловозных электрических машинах применяются высококачественные электрографитовые щетки (рис. 148).

Рис. 148. Щетка тягового генератора

Эти щетки изготовлены из угольного порошка с добавлением связующих материалов. Они прессуются в виде брусков нужных размеров и подвергаются действию высокой температуры (до 3000°С) в электропечах. В результате термической обработки углерод переходит в другую свою модификацию — графит. Поэтому термообработка щеток и получила название графитации. Графитация позволяет значительно повысить качество щеток. Они становятся мягче, прочнее, износоустойчивее, меньше изнашивают коллектор, выдерживают большие токовые нагрузки. Такие щетки имеют достаточное электрическое сопротивление, поэтому обладают высокими коммутирующими качествами.
Рабочую поверхность щеток точно притирают (пришлифовывают) к поверхности коллектора. Поверхность коллектора, по которой скользят щетки, делается строго цилиндрической и тщательно шлифуется. Для обеспечения более спокойной, без ударов и вибраций работы щеток с целью повышения надежности их могут устанавливать наклонно к поверхности коллектора электрической машины или снабжать резиновыми амортизаторами.
Щетки вставляют в специальные латунные обоймы, называемые щеткодержателями. Щеткодержатели тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л показаны на рис. 149. Назначение щеткодержателей — удерживать щетки в правильном положении и прижимать их к поверхности коллектора. Для этого щеткодержатели имеют пружины. В щеткодержателе установлены две щетки с резиновыми амортизаторами. Электрический ток отводится от щеток по гибким медным тросикам (шунтам). Второй конец тросика надежно соединен с бракетом щеткодержателей.
В соответствии с числом главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л имеет десять алюминиевых бракетов , на каждом из них укреплено по девять щеткодержателей с восемнадацатью щетками. Бракеты на изоляторах крепятся к поворотной траверсе. Траверса устанавливается в подшипниковом щите генератора (см. рис. 143 и 149) и может поворачиваться для облегчения доступа при осмотре и ремонте к каждому щеткодержателю. Пять бракетов щеткодержателей одной полярности соединены шиной; одна из шин является плюсовой, вторая — минусовой.

Рис. 149. Щеткодержатели

При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).

Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л

Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.

Основные типы электрических передач тепловозов.

На тепловозах с электрической передачей тяговый (главный) генератор преобразует механическую энергию двигателя внутреннего сгорания в электрическую для питания тяговых электродвигателей.

Полученную от тягового генератора электрическую энергию электродвигатели вновь преобразуют в механическую энергию и приводят во вращение движущие колесные пары локомотива.

Такова в самых общих чертах схема электрической передачи тепловозов.

Кроме тяговых электрических машин, на тепловозах установлены различные дополнительные электрические генераторы и электродвигатели, электрические аппараты и устройства управления, автоматического регулирования работы отдельных агрегатов, защиты оборудования от недопустимых режимов работы.

Передача реализует заданную машинистом мощность дизель-генератора (в том числе и номинальную) при изменении скорости движения локомотива с поездом в зависимости от профиля пути и других условий.

С учетом веса поезда, профиля пути, допустимой скорости движения машинист тепловоза реализует различную мощность дизеля, обычно изменяя частоту вращения коленчатого вала посредством контроллера.

Повышение к.п.д. самой передачи также сокращает невосполнимые потери энергии, улучшает использование дизельного топлива, расходуемого тепловозом.

Уменьшение потерь в передаче тепловозов всего на 5% эквивалентно экономии в целом на железнодорожном транспорте более 100 тыс. т дизельного топлива в год стоимостью свыше 8 млн. руб.

В настоящее время к. п. д. электрической передачи тепловозов достигает 82—86% при работе на номинальной мощности.

Наиболее широкое распространение на отечественных тепловозах получила электрическая передача постоянного тока, в которой используются тяговые электрические машины только постоянного тока (рис. 129, а).

На тепловозах большой мощности в последние годы широко применяют электрическую передачу переменно-постоянного тока (рис. 129, б).

В передаче такого типа используются синхронный тяговый генератор переменного тока и тяговые электродвигатели постоянного тока.

Двигатели постоянного тока позволяют наиболее просто получить оптимальную тяговую характеристику тепловоза. Вырабатываемый синхронным тяговым генератором переменный ток выпрямляется, т. е. преобразуется в постоянный ток с помощью специальной выпрямительной установки.

Стремление упростить конструкцию тяговых электродвигателей, снизить их массу и стоимость, повысить надежность работы, свести к минимуму потребность в их обслуживании и ремонте привело к созданию для тепловозов передачи переменно-переменного тока (рис. 129, в). В такой передаче применяются и тяговый генератор, и тяговые электродвигатели переменного тока.

Асинхронные электродвигатели переменного тока значительно проще по конструкции, легче, дешевле электродвигателей постоянного тока такой же мощности.

В них отсутствуют коллектор и щеточный аппарат, которые ненадежны в эксплуатации, поэтому исключаются частые осмотры, снижаются затраты труда на обслуживание и ремонт.

Однако для регулирования скорости движения тепловоза с тяговыми электродвигателями переменного тока необходимо менять частоту тока, подводимого к двигателям.

Наиболее совершенные преобразователи частоты переменного тока, основанные на использовании управляемых полупроводниковых вентилей (тиристоров), остаются еще весьма сложными по конструкции и дорогими. Преобразование частоты тока связано с потерями энергии, что несколько снижает общий к.п.д. передачи.

Электрическими передачами постоянного тока оборудованы отечественные маневровые тепловозы ТЭ1, ТЭМ1, ТЭМ2, магистральные грузовые тепловозы ТЭЗ, М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и пассажирские тепловозы ТЭП60 (рис. 130, а).

На каждой секции этих тепловозов установлено по одному тяговому генератору постоянного тока, приводимому в действие дизелем.

Секция тепловоза в соответствии с числом движущих колесных пар оборудована шестью тяговыми электродвигателями.

Каждый электродвигатель приводит во вращение через зубчатую передачу одну колесную пару локомотива. Мощность тягового генератора и тяговых электродвигателей определяется мощностью применяемых на тепловозах дизелей.

Так, номинальная мощность тягового генератора тепловоза ТЭ1 с дизелем мощностью 736 кВт (1000 л. с.) составляет 700 кВт, каждого тягового электродвигателя — 98 кВт.

Номинальная мощность генератора тепловозов типов ТЭ10, ТЭП60, оборудованных дизелями мощностью 2210 кВт (3000 л. с), соответственно увеличена до 2000 кВт, а тягового электродвигателя —- до 305 кВт.

Электрическая передача переменно-постоянного тока получила применение на грузовых тепловозах 2ТЭ116, 2ТЭ121, пассажирских тепловозах ТЭП70 и ТЭП75, а также на экспортных тепловозах ТЭ109 (рис. 130, б).

Каждая секция этих тепловозов оборудована синхронным тяговым генератором переменного тока и шестью тяговыми электродвигателями постоянного тока.

Переменный ток, вырабатываемый синхронным генератором, преобразуется в постоянный (с незначительной пульсацией) с помощью выпрямительной установки, которая собрана из силовых полупроводниковых (кремниевых) вентилей.

Переход на тяговые генераторы переменного тока вызван ограниченными возможностями увеличения мощности тепловозных генераторов постоянного тока.

Как показал опыт постройки и эксплуатации новых тепловозов, генераторы переменного тока обладают и целым рядом других достоинств — имеют меньшую массу, надежнее в эксплуатации, проще в обслуживании и ремонте.

Даже с учетом необходимости применения достаточно дорогих по стоимости выпрямительных установок использование генераторов переменного тока является, безусловно, оправданным на тепловозах с дизелями мощностью 2210— 2940 кВт (3000—4000 л. с.) и более.

Зачем тепловозу один генератор и много электродвигателей? Не проще ли вращать колёса напрямую?

Наверняка многие из вас в курсе, что на территории России ещё есть неэлектрофицированные участки железных дорог, по которым не могут курсировать электровозы. Вместо них роль тягового локомотива берут на себя тепловозы. В этих локомотивах происходит сжигание дизельного топлива в дизельном двигателе, от чего тот начинает вырабатывать механическую энергию. Однако эта механическая энергия не передаётся да железнодорожные колёсные пары напрямую.

Вот взять к примеру любой большегрузный автомобиль или автобус: там механическая энергия, которая состоит из скорости вращения коленвала и его крутящего момента, передаётся на колёса через посредников. И этими посредниками являются сцепление, коробка передач, карданные валы, редуктор-дифференциалы и полуоси. Но в ж/д тепловозах всё не так. Нет там на дизеле ни коробки передач, ни всего остального. Вместо всех этих механических трансмиссионных решений применяется так называемая электромеханическая трансмиссия. И состоит она из тягового электрического генератора и электродвигателей от 6 шт и более.

И отсюда возникает вопрос: зачем все эти сложности? Не проще ли делать трансмиссию для тепловозов как в любом грузовике?

Чтобы разобраться в этой ситуации, необходимо для начала определиться с габаритами и массой. Так например масса железнодорожного состава может достигать нескольких тысяч тонн. Согласитесь, что сдвинуть её с места и разогнать до нужной скорости, пусть даже по ровным рельсам, очень непросто. Особенно, если сравнивать с массой гружёной фуры, которая и до 100 тонн не дотягивает. Иными словами, локомотив должен обладать не только высокой мощностью, но очень высоким крутящим моментом на колёсных парах, чтобы сдвинуть ж/д состав с места.

А теперь давайте представим, как это может выглядеть в реальных условиях. Для получения максимального момента на маховике дизеля, ему нужно выйти на рабочие обороты. Он не может находиться в заклиненном состоянии и выдавать пиковый крутящий момент. И вот как раз в этом месте появляется сцепление, которое неминуемо будет изнашиваться, пока дизель вращается, а поезд трогается с места. Плюс ко всему такому дизелю понадобится гигантская коробка передач.

Её размеры, даже с учётом последних достижений в области машиностроения, будут сопоставимы с размерами самого дизельного двигателя. А вот её надёжность будет оставлять желать лучшего, особенно учитывая то, что для плавного и безопасного разгона там должно быть около 50 — 60 передач. Разумеется её обслуживание не может стоить дёшево. А в случае поломки одной из передач другие передачи будут страдать, т.к. будут вынуждены включаться не на своих режимах.

И таким образом конструкторы пришли к выводу: то, что ещё сносно работает на дизельных большегрузных фурах, не будет исправно работать в ж/д локомотивах. К тому же гигантское количество карданных валов и ведущих мостов на колёсных парах — это тоже та ещё головная боль. Потому что для их вращения от одной коробки передач понадобится раздаточная коробка неимоверных размеров. В итоге было решено даже не пытаться вводить это в эксплуатацию такую механическую трансмиссию, а заменить на привычную уже сейчас электромеханическую трансмиссию.

Но отсюда возникает встречный вопрос: а почему электро-механическая трансмиссия так хорошо справляется с высокими моментами при трогании с места огромного состава, после чего отлично выходит на высокие скорости при его разгоне?

Здесь нужно отдать должное коллекторным двигателям постоянного тока. Всё дело в том, что они выдают свой максимальный крутящий момент уже с нуля об/мин. Т.е. они, находясь в заклиненном состоянии, когда ж/д состав ещё стоит, но уже пытается тронуться с места, выдают на колёсные пары через ведущие редуктора все свои сотни килоньютон-метров крутящего момента. А не сгорают они, потому что находятся под принудительным обдувом центробежными вентиляторами. Иными словами для них и режим полного заклинивания является нормой и режим высоких скоростей тоже является нормой. Это как раз то, чем не может похвастаться ни один ДВС и уж тем более дизель.

В свою очередь тяговый генератор, который запитывает эти электромоторы, вращается с той же скоростью, что и дизель тепловоза. Также важно отметить то, что у каждой колёсной пары есть свой тяговый электродвигатель, что также избавляет конструкцию от сложных трансмиссионных решений.

К тому же эти шесть и более электромоторов можно включать между собой как угодно, чтобы регулировать мощность. Можно их все включить последовательно и очень плавно тронуться. Можно последовательно-параллельно, чтобы тронуться чуть резче. А можно все параллельно, чтобы разогнаться с рывком.

Такая электромеханическая трансмиссия с использованием одного генератора и множества электромоторов с редукторами мало того что дешевле, так ещё и гораздо надёжнее, чем если бы вместо неё стояла обычная механическая трансмиссия с коробкой передач и прочими узлами и агрегатами.

Тяговый электрический генератор тепловоза

ТЯГОВЫЙ ГЕНЕРАТОР ГС-501А

Переменного тока предназначен для эксплуатации на тепловозах с электрической передачей переменно – постоянного тока и служит для преобразования механической энергии дизеля в электрическую.

Вырабатываемый генератором переменный ток частотой 35-100 Гц идет в выпрямительную установку, а затем выпрямленный к тяговым электродвигателям постоянного тока.

Рис. 12 – Тяговый генератор ГС-501А

1 – дистанционные кольца; 2 – сферический роликоподшипник; 3 — ступица; 4 – крышка подшипника; 5 – контактные кольца; 6 – щеткодержатель со щеткой; 7 — ротор; 8 – подшипниковый щит; 9 — статор; 10 – обмотка статора; 14 — обмоткодержатель; 15 – корпус статора; 16 – сердечник статора; 21 – вал ротора; 22 – фланец ротора; 23 – корпус ротора; 24 – сердечник индуктора.

Генератор установлен на поддизельной раме и состоит из:

1) статора; 2) ротора; 3) подшипникового щита; 4) контактной системы.

1) корпус; 2) сердечник; 3) обмотку.

Корпус сварной, изготовлен из стальных листов, которым с помощью вальцевания придается цилиндрическая форма. К корпусу параллельно его оси с двух сторон приварены опорные лапы для установки генератора на поддизельную раму.

Перпендикулярно лапам для повышения их жесткости приварены к корпусу стальные ребра с проушинами, предназначенные для подъема и транспортировки генератора. В верхней части корпуса имеются кронштейны для установки синхронного возбудителя, стартер–генератора и коннекторной коробки для выводных кабелей.

Сердечник выполнен из штампованных, изолированных друг от друга (для уменьшения вихревых токов) листов высоколегированной электротехнической стали толщиной 0,5 мм . После шихтовки сердечник стягивается с помощью шпилек и нажимных шайб. В листах сердечника выштампованы 144 паза и 120 вентиляционных отверстий диаметром 27 мм .

Рис. 13 – Устройство тягового генератора ГС-501А

11 – катушка полюса ротора; 12 – полюс ротора; 13 – демпферная обмотка; 17 – паз сердечника статора; 18 – вентиляционный канал; 19 – сердечник полюса ротора; 20 — клин; 27 – опорная лапа; 28 – ребра жесткости.

Обмотка двухслойная волновая, стержневая. Шаг по пазам 1-13-25, выполнена из медного изолированного провода размером 2,1×9,3 мм и уложена в пазы. Изолирована от корпуса полиамидной и активированной фторопластовой пленками с выстилкой паза пленкостеклотканью.

Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения обмотка выполнена по схеме двух независимых звезд (с двумя параллельными ветвями в каждой), сдвинутых одна относительно другой на 30ºС.

Рис. 14 – Устройство статора

10, 29 – обмотка статора; 20 — клин; 30 – полюс возбуждения.

Электросекция обмотки прямоугольной формы, соответствующей форме паза сердечника, выполнена из девяти уложенных друг на друга широкой стороной медных проводников. Лобовые части обмотки крепятся к корпусу статора с помощью пластмассовых обмоткодержателей с запрессованными в них шпильками. Система выводов обмотки статора усиленная, и пайка их к шинам производится серебросодержащим припоем: всего- шесть фазных, два нулевых вывода и два вывода обмотки возбуждения.

Ротор состоит из: 1) вала; 2) корпуса; 3) фланца; 4) индуктора; 5) двенадцати полюсов возбуждения.

Вал ротора выполнен укороченным, запрессован во втулку корпуса и имеет свободный конец, позволяющий отбор мощности на собственные нужды тепловоза.

Корпус сварно–литой конструкции, круглого сечения. С одного конца в него вварена стальная литая втулка, а с другого фланец. По периметру к корпусу приварены ребра на которые нашихтовывается индуктор.

Фланцем корпус крепится к ведомому диску пластинчатой муфты призонными болтами.

Индуктор набирается из двухмиллиметровых стальных листов и стягивается нажимными шайбами. В листах выштампованы 12 пазов в виде «ласточкиного хвоста», в которых клиньями крепят полюса возбуждения.

Полюс возбуждения состоит из сердечника, катушки и демпферной обмотки.

Сердечник набирается из листов стали толщиной 1,4 мм , спрессовывается и стягивается четырьмя стальными шпильками.

Катушка выполнена из медной ленты ЛММ размером 1,35+ 25 мм , гнутой на ребро. Между витками меди проложена изоляция, катушка пропитана в сборе с сердечником в эпоксидном компаунде и имеет изоляцию типа «монолит-2» класса F и 66 витков.

Демпферная обмотка встроена в пазы полюсных наконечников. Она выполнена из восьми медных стержней диаметром 12 мм , соединенных между собой по торцам короткозамыкающими сегментами и пропаяны в них, либо из стальных стержней, приваренных по торцам к полюсным щекам.

В машинах переменного тока стремятся получить вращающуюся круговую намагничивающую силу, так как только она создает синхронно вращающийся поток, с помощью которого передается энергия от статора к ротору (или наоборот). Поэтому стремятся уменьшить все высшие гармоники намагничивающей силы. Стержни, замкнутые по краям соединительными кольцами, создают ряд короткозамкнутых контуров, демпфирующих (ослабляющих) поля, вращающиеся несинхронно.

Подшипниковый щит сварной конструкции укреплен болтами на корпусе статора. В щите имеется выемная ступица обеспечивающая возможность замены роликоподшипника без снятия щита с генератора и без отъема генератора от дизеля.

Подшипниковый щит является несущей частью, так как на ступицу через роликовый подшипник опирается одной стороной ротор. Подшипник ротора самоустанавливающийся, со сферическими роликами. Конструкция подшипникового узла обеспечивает сброс отработанной смазки в специальную камеру. Крышки подшипникового узла стягиваются болтами , проходящими через осевые отверстия в теле ступицы. Торцовая сторона подшипникового щита (верхнее основание усеченного конуса ) закрыта плоскими штампованными щитами из листовой стали.

Контактная система включает в себя щеточный аппарат и контактные кольца.

Щеточный аппарат состоит из шести латунных щеткодержателей, установленных на двух подвесках, которые в свою очередь закреплены с помощью четырех изоляторов на изогнутых ребрах во внутренней полости подшипникового щита.

Конструкция щеткодержателя предусматривает постоянное усилие нажатия пружины на щетку независимо от износа последней. Щетка вставляется в щеткодержатель и прижимается пружиной через рычаг к контактному кольцу ротора. Всего шесть щеток марки ЭГ-4 размером

25×32×64 мм, снабженных резиновыми амортизаторами, через которые на щетку передается постоянное усилие нажатия рычага пружины, равное

1,7-2 Кгс. Ток к щеткам подводится по плетеным медным проводникам, наконечники которых через подвески соединены с выводами обмотки возбуждения.

Контактные кольца, изготовленные из специальной антикоррозионной стали, напрессовывают на втулку корпуса ротора и изолируют от нее. Камера контактных колец закрыта легкосъемными сварно–штампованными крышками, установленными по периметру конусной части подшипникового щита. На контактные кольца выведены начало и конец обмотки возбуждения, которые присоединены к ним шпильками, ввернутыми в кольца и закрепленными сваркой.

Охлаждение генератора. Охлаждающий воздух подается в генератор через сборный стальной патрубок со стороны, противоположной контактным кольцам (со стороны дизеля). В нижней части подшипникового щита под контактными кольцами укреплен стальной патрубок для выброса из генератора нагретого воздуха.

Охлаждающий воздух забирается снаружи тепловоза через воздушные фильтры, установленные с боков кузова.

Принцип действия. При вращении ротора магнитный поток, создаваемый полюсами возбуждения, попеременно пронизывает витки обмоток статора и индуцирует в них две трехфазные ЭДС, сдвинутые одна относительно другой на 30º электрических.

Преимущества синхронного генератора:

1) Более высокая надежность, вследствие отсутствия коллектора и сложной, легко уязвимой изоляции якоря;

2) Меньшие эксплуатационные расходы из-за значительного уменьшения щеток, а также снижения износов последних на контактных кольцах;

3) Меньшая масса и возможность повышения электромагнитной нагрузки из-за отсутствия коммутации;

4) Меньшая стоимость за счет снижения расходов цветного металла и электротехнической стали;

5) Более высокая скорость, что дает дальнейшее снижение массы дизель генераторной установки.

1) Трещина статора;

2) Износ посадочных поверхностей у статора, подшипникового щита, вала;

3) Повреждение роликового подшипника;

4) Износ и повреждение щеткодержателей и щеток;

5) Снижение сопротивления изоляции;

6) Ослабление затяжки гаек обмоткодержателя;

7) Трещины, следы подгара и оплавлений выводов;

Трещины контактных колец;

9) Ослабление посадки пазовых клиньев;

10) Повреждение покровной изоляции секций;

11) Механические повреждения изоляции лобовых частей секции статора;

12) Межвитковое замыкание и обрыв обмоток фаз статора.

Источник: nevinka-info.ru