Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Двигатели постоянного тока принцип действия конструкция схема

60. Принцип действия и устройство машин постоянного тока. Основные характеристики и режимов работы.

Принцип действия.

В основе принципа действия электрических машин лежит закон электромагнитной индукции. Согласно этому закону, в проводнике, перемещающемся относительно магнитного поля в плоскости, перпендикулярной к направлению магнитных силовых линий, индуктируется электродвижущая сила — э. д. с. (рис. 1), величину которой определяют из формулы: e=vlB

Между двумя полюсами поместим виток, намотанный на стальной цилиндр. Силовые линии направлены радикально по отношению к стальному цилиндру, причем полюса имеют такую форму, что магнитная индукция в воздушном зазоре между полюсами и стальным цилиндром распределена синусоидально. Зазор между полюсами и цилиндром неодинаков: между серединой полюса и цилиндром зазор меньше, чем между краями полюсов и цилиндром. При такой конструкции направление движения проводника везде перпендикулярно к направлению магнитных силовых линий.

При вращении витка в нем индуктируется э. д. с, синусоидальная по форме кривой, так как магнитная индукция в зазоре синусоидальна. Когда виток абвг расположен горизонтально, индуктируемая в нем э.д.с. равна нулю, так как стороны витка движутся в пространстве, где магнитная индукция равна нулю. При вертикальном положении витка его стороны движутся в поле с макси­мальной магнитной индукцией, поэтому и э. д. с. имеет максимальное значение. Когда провод аб проходит под северным полюсом, э. д. с. в этом проводе направлена от нас; если провод аб проходит под южным полюсом, то э. д. с. в проводе изменяет свое направление, таким образом, в витке индуктируется переменный ток.

Для выпрямления тока применяют коллектор. Простейший коллектор — это два изолированных полукольца, к которым присоединяют концы витка (рис. 8). Щетки на коллекторе устанавливают так, чтобы они переходили с одного полукольца на другое, когда индуктируемая э.д.с. в витке равна нулю.

Щетка А соприкасается всегда с тем по­лукольцом, провод от которого проходит под северным полюсом, а щетка Б с полуколь­цом, провод от которо­го проходит под южным полюсом. Поэтому во внешней цепи ток тянет в одном направлении от щетки Б к щетке А. Щетка, с которой

ток стекает в сеть, имеет знак плюс (+), а к которой ток притекает, — знак минус (—).

Выпрямленный ток пульсирует. При одном витке величины э. д. с. и тока изменяются от нуля до макси­мума. Для уменьшения пульсации на барабан наматывают большое число витков» Рассмотрим простейший генератор с двумя витками, намотанными на стальное кольцо, каждый виток присоединяют к паре коллекторных пластин так, чтобы цепь обмотки была замкнутой. Оба витка как источники э. д. с. оказываются включен­ными параллельно, и э. д. с. на щетках определяется величиной э. д. с. одного витка, ток же в цепи нагрузки может быть в 2 раза больше, чем при одном витке. Кривая выпрямленного тока и э. д. с. имеет такой же вид, как и при одном витке (рис. 8),

Двигатель постоянного тока

Принцип действия электрических двигателей основан на взаимодействии магнитных полей полюсов машины и проводников обмотки якоря, по которым проходит ток.

Опытами установлено, что в электродвигателях механические усилия приложены не к проводникам обмотки якоря, а к зубцам стали якоря, так как именно в стали сосредоточены почти все силовые линии магнитных пото­ков полюсов и якоря. Обмотка намотана на якорь таким образом, что если одна сторона витка находится под се­верным полюсом, то вторая — под южным, поэтому, чтобы якорь вращался все время в одну сторону, при переходе провода из-под северного полюса под южный направление тока в проводе должно меняться на противоположное.

Коллектор предназначен для изменения направления тока в проводах обмотки при переходе проводов через геометрическую нейтраль (рис. 71). Виток 12 помещен в магнитное поле. Концы витка припаяны к коллекторным пластинам а—б. Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что виток будет вращаться против направле­ния движения часовой стрелки. В положении // виток проходит геометрическую нейтраль или по инерции, если он один, или под действием других витков, не находя­щихся в данный момент на нейтрали, если обмотка со­стоит из нескольких витков. В положении III, когда сторона витка 1 перешла в зону действия южного полюса, а сторона витка 2 в зону действия северною полюса, на­правление тока в витке изменилось на противоположное вследствие действия коллектора. Теперь под положитель­ной щеткой оказалась коллекторная пластина б, а под отрицательной щеткой — пластина а. Пользуясь правилом левой руки, можно определить, что виток будет продол­жать вращаться в ту же сторону.

Так как силы, приложенные к якорю, имеют одно на­правление, то, складываясь, они создают вращающий момент двигателя.

Устройство машины постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из следующих основных частей; станины, полюсов, якоря с коллектором, подшипниковых щитов с подшипниками, щеткодержателей со щетками (рис. 12).

Рис. 12, Машина постоянного тока в разобранном виде

1 — подшипниковый щит левый, 2 — станина с полюсами, 3 — подшипниковый щиг правый, 4 — якорь, 5 — траверса

Станина машины — это замкнутый магнитопровод, обычно выполненный из стали. К внутренней части станины прикрепляют главные и дополнительные полюса. В нижней наружной части станина имеет лапы, при по­мощи которых машину крепят на фундаменте. К бокам станины прикреплены подшипниковые щиты, в которых установлены подшипники скольжения или качения. В современных быстроходных машинах ставят подшипники качения (роликовые или шариковые).

К станине двигателя болтами крепятся главные и добавочные полюсы. На валу двигателя находится магнитопровод якоря с обмоткой якоря. Секции обмотки якоря присоединены к коллектору. На вал двигателя напрессованы вентилятор и балансировочное кольцо. Якорь машины соединяют со статором подшипниковые щиты, в которых находятся подшипники, закрепленные крышками. К одному из подшипниковых щитов крепится траверса, на которой расположены щеточные пальцы со щеткодержателями. В щеткодержателях находятся щетки, обеспечивающие при вращении скользящий контакт с коллектором. Охлаждение двигателя осуществляется вентилятором, который прогоняет воздух через машину от подшипникового щита, на котором крепится траверса со щетками, через промежутки между обмотками главных и добавочных полюсов к другому щиту машины. Воздух в машину засасывается через отверстия в защитной ленте, расположенные у щита со щетками, и выбрасывается через отверстия в станине, закрытые лентой у другого щита. Направление потока воздуха обеспечивается диффузором. На станине машины находится также коробка выводов Обмотки возбуждения расположены на главных полюсах Полюсы собираются из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,5—2 мм и крепятся шпильками. Иногда полюсы выполняются литыми. В полюсах имеются отверстия с резьбой для крепления полюсов к станине. Катушки обмотки независимого или параллельного возбуждения выполняются из относительно тонкого провода, а катушки обмотки последовательного возбуждения— из проводов большого сечения, так как по ним протекает ток якоря. Катушки возбуждения укрепляются на полюсах с помощью изоляционных прокладок и клиньев. Катушки отделены друг от друга каналами, которые обеспечивают лучшее охлаждение обмоток возбуждения. Для намотки катушек обмоток возбуждения применяются провода круглого и прямоугольного сечения. Добавочные полюсы расположены между главными полюсами и предназначены для обеспечения удовлетворительной коммутации, что является необходимым условием для надежной работы машины постоянного тока. В машинах постоянного тока станина является одновременно ярмом статора и в ней замыкается поток возбуждения. Ярмо выполняется из стального литья, проката, а в машинах небольшой мощности — из труб. В некоторых случаях для обеспечения быстродействия ярмо выполняется шихтованным. Сердечник якоря набирается из таких же штампованных дисков электротехнической стали толщиной 0,5 мм, как и в машинах переменного тока. В листах сердечника имеются пазы, отверстия для вала и вентиляционные каналы. В зависимости от мощности пазы выполняются открытыми или полузакрытыми. Закрытые пазы в машинах постоянного тока не применяются. Форма паза зависит от мощности машины и используемого провода. Провода обмотки якоря, как правило, медные. В машинах постоянного тока большой мощности, имеющих диаметр ротора больше 990 мм, сердечник якоря набирают из сегментов, которые прикрепляют к ребрам крестовины якоря. Размеры сегментов выбирают, исходя из лучшего раскроя листа.

Принцип действия генератора постоянного напряжения

21 октября 2019

Время на чтение:

Когда-то генераторы постоянного тока, преобразующие механическую энергию в электрическую, были единственными источниками электроэнергии. На сегодня чаще всего используются надежные трехфазные преобразователи переменного тока. Но в некоторых отраслях постоянный ток был регулярно востребован, поэтому устройства для выработки последнего неизменно совершенствовались.

Как работает

Функционирование генератора основывается на свойствах, которые следуют из известного закона электромагнитной индукции. Когда замкнутый контур разместить между полюсами магнита (постоянного), то в условиях вращения он будет проходить через магнитный поток. Во время перехода вырабатывается электродвижущая сила, возрастающая при приближении к полюсу. В случае, если присоединить нагрузку, то образуется поток тока. Когда витки рамки будут выходить из области воздействия магнита, то ЭДС будет уменьшаться и достигнет нуля при горизонтальном положении рамки. При дальнейшем вращении противолежащие контурные части изменят магнитную полярность.

Читать еще:  Peugeot 308 двигатель ep6 расход масла

Альтернатор постоянного тока

Значения ЭДС в активных обмотках контура вычисляются по формулах: е1= В I v sin wt, е2= — В I v sin wt, где I — длинна одной стороны рамки, В — магнитная индукция, v — скорость вращения (линейная) контура, t — время, wt — угол пересечения магнитного потока рамкой.

Направление тока меняется в период смены полюсов. Поскольку вращение коллектора происходит одновременно с рамой, то электроток на нагрузке имеет одинаковое направление. Такая схема лежит в основе выработки постоянного электричества. Суммарная ЭДС будет иметь следующий вид: е= 2В I v sin wt.

Принцип действия генератора

Такой ток почти непригоден для применения, поскольку присутствуют пульсации ЭДС. Последние надо уменьшать к допустимому уровню. Для этой цели применяют много магнитных полюсов, рамки заменяют якорями, у которых намного больше обмоток и коллекторов. К тому же, соединение обмоток выполняется разными методами.

Якорь

Ротор производится из стали. В пазы на сердечниках укладываются витки провода, которые составляют рабочую обмотку якоря. Проводники соединяют последовательно. Они образуют секции, создающие замкнутую цепь.

Интересно! Для процесса генерации неважно: вращаются обмотки контура или магнит. По этой причине роторы для маломощных альтернаторов изготавливают из постоянных магнитов, а переменный ток выпрямляют при помощи диодных мостов или иными схемами.

Узнать, из чего состоит генератор постоянного тока, поможет картинка 4.

Устройство машины постоянного тока

Установка состоит из главных узлов:

  • неподвижная часть — главные и дополнительные полюса, станина;
  • вращающаяся часть (якорь) — стальной сердечник, коллектор.

В процессе работы установки ток проводится сквозь обмотку и образуется магнитный поток полюсов. Специальные неподвижные щетки (из сплава графита) способствуют объединению обеих частей генератора в единую цепь.

Устройство и принцип действия генератора постоянного тока за долгий период применения остались прежними, несмотря на некоторые совершенствования.

Классификация

Существуют генераторы постоянного тока с независимым возбуждением обмоток, с самовозбуждением. Последние модели используют электричество, которое ими же вырабатывается. По способу объединения обмоток якорей альтернаторы делят на устройства с возбуждением следующих типов:

  • смешанным;
  • параллельным;
  • последовательным.

Схема генератора постоянного тока представлена на картинке 5.

Схемы альтернатора

С параллельным возбуждением

Чтобы электроприборы работали в нормальном режиме, необходимо стабильное напряжение, которое не зависит от изменений в общей нагрузке. Эта проблема решается методом настройки параметров возбуждения. В таких генераторах катушка подключена (через реостат) параллельно обмотке якоря. Реостат может замыкают обмотку. В противном случае при разъединении цепи возбуждения внезапно повысится ЭДС самоиндукции, что может повредить изоляционный материал. В состоянии непродолжительного замыкания энергия превращается в тепловую, чем предотвращается разрушение устройства.

Электромашины с возбуждением такого вида не требуют внешнего источника питания. Самовозбуждение обмоток происходит под действием остаточного магнетизма в сердечнике магнита. Последние, для улучшения описанного процесса, производят из стали. Самовозбуждение длится до тех пор, пока ток не станет максимальным, а электродвижущая сила не покажет номинальное значение.

Преимущество вышеописанных электрогенераторов в том, что на них почти не влияют электротоки при коротком замыкании.

С независимым возбуждением

Источниками питания для обмоток нередко стают аккумуляторы или же иные устройства. В машинах с малой мощностью применяются постоянные магниты, обеспечивающие присутствие главного магнитного потока. На валу альтернатора располагают микрогенератор (возбудитель), который вырабатывает электроток для возбуждения якорных обмоток. Для этой цели необходимо от 1 до 3 % номинального тока якоря. Изменение электродвижущей силы выполняется регулирующим реостатом.

Достоинство: на возбуждающий ток не имеет воздействия напряжение на зажимах.

С последовательным возбуждением

Последовательными обмотками вырабатывается ток, который равняется электротоку альтернатора. В случае холостого хода отсутствует нагрузка, поэтому возбуждение нулевое. Это обозначает, что регулировочные свойства не существуют.

В агрегате с последовательным возбуждением почти нет тока, если ротор вращается на холостых оборотах. Чтобы запустить возбуждение, требуется подключение нагрузки к зажимам устройства. Явная связанность напряжения с нагрузкой считается огромным минусом последовательных обмоток. Подобные агрегаты используются лишь для питания электрических приборов, у которых нагрузка постоянная.

Со смешанным возбуждением

Самые лучшие свойства собраны в конструкции агрегатов со смешанным возбуждением. Особенность устройств в том, что они состоят из двух катушек:

  • основная — подключена параллельным способом к обмоткам якоря;
  • вспомогательная — подключена последовательным способом.

В цепи основной присутствует реостат, который регулирует ток возбуждения. Процедура самовозбуждения генератора со смешанным типом такая же, как у агрегата с параллельными обмотками (в самовозбуждении не принимает участия последовательная обмотка, так как отсутствует исходный ток). А свойства холостого хода идентичны характеристикам генератору с параллельной обмоткой. Такие особенности разрешают настраивать напряжение на зажимах устройства.

Технические параметры

Работа генератора определяется зависимостью между основными величинами, которые являются его главными характеристиками:

  • отношения между величинами на холостом ходу;
  • внешние параметры;
  • регулировочные значения.

Внешняя характеристика генератора постоянного тока крайне важна, так как раскрывает взаимосвязь напряжения и нагрузки. Она отображена на графике. Согласно последнего наблюдается незначительное уменьшение напряжения, но оно почти не зависит от нагрузочного тока (если сохраняется скорость оборотов двигателя).

Внешняя характеристика ГПТ

В устройствах с параллельным возбуждением больше выражено влияние нагрузки на напряжение. Это объясняется уменьшением тока в обмотках. Чем выше ток нагрузки, тем быстрее будет уменьшаться напряжение на зажимах агрегата.

Свойства ГПТ с параллельным возбуждением

Если увеличить величину тока при последовательном возбуждении, то вырастет ЭДС. Но напряжение не достигнет высокого значения электродвижущей силы, так как часть энергии уйдет на потери от вихревых токов.

Свойства ГПТ с последовательным возбуждением

При достижении напряжением максимального значения и одновременным увеличением нагрузки, первое начинает стремительно снижаться в то время, как кривая электродвижущей силы продолжает подниматься. Это считается большим недостатком, ограничивающим использование генератора такого типа.

В устройствах со смешанным возбуждением предвиденные встречные подключения обеих катушек. Конечная сила при однонаправленном подключении равняется сумме векторов намагничивающих сил, при встречном — их разнице.

При равномерном увеличении нагрузки напряжение на зажимах почти не меняется. Оно будет расти лишь тогда, если число проводов последовательной обмотки превышает число витков, которое соответствует номинальному возбуждению якоря.

Свойства ГПТ со смешанным возбуждением

Генераторы со встречным включением применяются в том случае, если нужно ограничить токи короткого замыкания. К примеру, при подсоединении аппаратов для сварки.

Важной характеристикой генератора считается его КПД — соотношение полезной и полной мощности: η = P 2 / P1. При холостом ходе такое отношение равно нулю (η=0). При номинальных нагрузках КПД достигнет максимального значения. Мощные агрегаты имеют коэффициент полезного действия около 90 %.

Электродвижущая сила (ее значение) пропорциональна магнитному потоку, числу проводников (активных) в обмотках, частоте вращения якоря. Если менять последние параметры, то можно легко управлять значением ЭДС. Последнее относится и к напряжению. Нужный результат достигается методом изменения частоты вращения якоря.

Мощность

Выделяют полезную и полную мощности устройства. При постоянной электродвижущей силе полная мощность находится в прямо пропорциональной зависимости от тока: P=EIa. Полезная, которая отдается в цепь, Р1=UI.

Реакция якоря

Если к альтернатору подключить внешнюю нагрузку, то электротоки его обмотки создадут магнитное поле. Тогда возникнет сопротивление полей якоря и статора. Поле будет самым сильным в тех местах, где ротор приближается к магнитным полюсам, очень слабым — в точках максимального удаления. Ротор чувствует магнитное насыщение стальных катушечных сердечников. Сила реакции напрямую зависит от насыщенности в проводах. В результате на пластинках коллекторов будет происходить искрение щеток.

Реакция ротора

Уменьшение реакции достигается при использовании восполняющих магнитных полюсов или передвижением щеток с линии оси.

Где используются

Еще совсем недавно генераторы постоянного тока устанавливались на транспорте для железных дорог. Но сейчас их вытесняют синхронные трехфазные устройства. Переменный ток синхронных агрегатов выпрямляют полупроводниковыми установками. Некоторые новые локомотивы используют асинхронные двигатели, которые работают на переменном токе.

Применение ГПТ

Такие же обстоятельства и с автогенераторами, которые постепенно замещают асинхронными устройствами с дальнейшим выпрямлением.

Сварочный генератор

Стоит заметить, что передвижное оборудование для сварки (имеющие автономное питание) обычно находится в паре с таким генератором. Отдельные отрасли промышленности продолжают применять мощные агрегаты описанного типа.

Устройство электровоза (Часть 1)

Опубликовано 10.06.2020 · Обновлено 04.02.2021

А вообще, зададимся вопросом, что такое электровоз? Тепловоз мы с вами в предыдущих моих статьях немножко изучили, теперь пришло время познакомиться с электровозом, этим славным представителем семьи локомотивов.

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784-300×200.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» width=»1024″ height=»683″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784-1024×683.jpg» alt=»Электровоз ВЛ10″ data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784-300×200.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784-768×512.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/159784.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /> Электровоз ВЛ10

Читать еще:  Влияние газа на работу клапанов на двигателе

Что такое электровоз и как он работает

Электровоз – очень мощная машина и эту мощность можно повышать существенно, чего не скажешь про тепловоз. Практически все железные дороги нашей страны уже электрифицированы, поэтому электровоз является главным в семье локомотивов. Итак, электровоз — это локомотив, который работает, используя электрический ток, получая его от контактной сети, через контактный провод, поэтому требует для своей работы большой инфраструктуры: контактная сеть, тяговые подстанции и т.д., но он хорошо выигрывает в мощности, скорости и является более экономичным в своей эксплуатации. На наших железных дорогах применяется для питания электровозов две системы тока: постоянный и переменный. Напряжение в контактной сети постоянного тока составляет — 3000 Вольт, а в контактной сети переменного тока – 25000 Вольт.

Контактная сеть

Исходя из этого на железных дорогах эксплуатируются электровозы двух родов тока: постоянного и переменного, есть и представители, совмещающие в своей конструкции обе системы, так называемые, электровозы двойного питания, про них я ниже расскажу. Давайте рассмотрим, что общего в конструкциях электровозов.

Тяговые электродвигатели

Немного освежим в памяти основы электротехники. Если в магнитное поле мы поместим какой-нибудь проводник (рамку) и начнем ее вращать, то в этой самой рамке будет возникать электрический ток, таким образом мы получаем генератор. А если по этой рамке пропустить ток, то получится электродвигатель. Из законов физики известно, что вокруг проводника с током создается магнитное поле – теперь эти оба магнитных потока складываются и вращают рамку с током. В этом и заключается принцип работы всех электродвигателей.

Более подробно это выглядит так: все тяговые электродвигатели (ТЭД) электровозов сложные электрические машины, постоянными магнитами наша промышленность просто не сможет снабдить все электромашины, поэтому магнитный поток, необходимый для вращения якоря, создается в проводниках, путем пропуска по ним электрического тока, это называется – обмотка возбуждения и располагается она в остове электродвигателя по всей его окружности. Эта обмотка включает в себя главные полюса, добавочные полюса и компенсационную обмотку. Якорь тягового электродвигателя состоит из сердечника, коллектора и обмотки, которая укладывается в пазы сердечника. Величина тока в обмотке возбуждения и в обмотке якоря регулируется, соответственно обороты якоря и мощность электродвигателя.

    Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» width=»1000″ height=»680″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» alt=»Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД» data-id=»9841″ data-full-url=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg» data-link=»https://dvizhenie24.ru/railway/utrojstvo-teplovozov-prosto-i-dostupno/attachment/dvizhenie24_ru_9105/» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-300×204.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105-768×522.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9105.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Щёточно-коллекторный аппарат ТЭД

  • Существует режим реостатного и рекуперативного торможения, то есть, ток от якоря тягового электродвигателя (ТЭД) отключается и якорь вращается в магнитном поле обмотки возбуждения, а это уже генератор. В генераторах возникает сила, называемая противо ЭДС, эта сила всегда направлена против вращения якоря, и она довольно большая. Поэтому в режиме реостатного или рекуперативного торможения электровоз тормозит всеми своими ТЭД, без применения автоматических тормозов, что очень эффективно на затяжных спусках и обеспечивает плавность ведения грузовых и пассажирских поездов. Вот на эти ТЭД и работают все системы электровоза.

    Практически на всех электровозах обоих систем тока применяются тяговые электродвигатели постоянного тока. Это коллекторные двигатели со щеточным аппаратом, по которому подается ток на якорь двигателя. Велись активные разработки по применению на электровозах асинхронных тяговых электродвигателей переменного тока, что значительно удешевит стоимость локомотива и уменьшит его вес, но возникали трудности с системами управления этими двигателями. В настоящее время эта проблема решена и уже эксплуатируется парк электровозов с асинхронными ТЭД.

    Тележки

    Итак, общее в электровозах – тяговые электродвигатели постоянного тока, которые устанавливаются в тележках. Тележка представляет собой рамную конструкцию, на раме которой и крепятся ТЭД. Существует два вида подвески ТЭД: опорно-осевая и опорно-рамная.

    Тележка электровоза 2ЭС6 Синара

    » data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» width=»1000″ height=»616″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg» alt=»Тележка электровоза 2ЭС6 Синара» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-300×185.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760-768×473.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/06/dvizhenie24_ru_8760.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Тележка электровоза 2ЭС6 Синара

    Опорно-осевая подвеска ТЭД

    В первом случае ось колесной пары закрепляется в пазах двигателя и закрывается крышками, в которых находится смазочный материал: косы из специального материала, смазывающиеся маслом (польстер). Вся эта конструкция называется – моторно-осевой подшипник. На концах оси колесной пары (с одной или с обоих сторон) напрессованы тяговые шестерни, которые входят в зацепление с шестернями, расположенными на якоре электродвигателя. Этот тяговый редуктор закрывается кожухом. Другой конец тягового электродвигателя закрепляется за балку на раме тележки.

    Опорно-рамная подвеска ТЭД

    Во втором случае, ТЭД крепится к раме тележки, а ось колесной пары с напрессованной на ней тяговой шестерней закреплена с шестерней ТЭД в специальном редукторе, эта схема не требует установки моторно-осевых подшипников и постоянного контроля за уровнем смазки в них.

    Как передается тяговое усилие от колесных пар к автосцепкам?

    На концах осей колесных пар расположены буксовые узлы. На всех современных электровозах применяются бесчелюстные (поводковые) буксы. Ведь вращающий момент и тяговое усилие от ТЭД и соответственно колесной пары необходимо передать на раму электровоза, а через нее на весь состав. Поэтому тележки имеют, так называемые, приливы, именно к этим приливам через резинометаллические поводки и закреплены буксы. Сами тележки установлены на шкворнях на раме кузова и могут свободно перемещаться в соответствии с профилем пути. Таким образом все необходимые тяговые усилия передаются на раму кузова, на ней с обоих сторон установлены автоматические сцепки, которые соединяются с автосцепками вагонов и вперед, поехали!

    На тележках устанавливаются гидравлические гасители колебаний, пружины и рессоры. Тележки могут быть трехосными, двухосными и даже четырехосными, но в настоящее время все отечественные электровозы имеют двухосные тележки и в зависимости от конструкции, электровоз может опираться на две или три двухосные тележки (ВЛ85 ,ВЛ65, ЭП1).

    Оборудование электровоза

    Электровозы обоих систем имеют, как правило, унифицированный кузов, в котором размещено все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности по конструкции кузова.

    Токоприемник

    На крышах электровозов располагаются токоприемники – это трубчатая конструкция, на самом верху которой закрепляется, через каретку, полоз токоприемника, в полозе устанавливаются угольные или угольно-керамические вставки, которые и скользят по контактному проводу, передавая ток на токоприемник и далее на силовые цепи.

    Могут применятся и другие материалы, вместо угольных вставок. На токоприемниках электровозов постоянного тока устанавливается, как правило, два полоза, для улучшения токосъема. Токоприемник поднимается при подаче воздуха из цепей управления в пневматический цилиндр, преодолевая усилие возвратных пружин. При опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и возвратные пружины опускают токоприемник на крышу. Неисправный токоприемник может быть отключен от силовой цепи ручным разъединителем.

    Вспомогательные машины

    Надо отметить, что воздух для любого электровоза – это очень важный элемент в его работе. Без воздуха не поднимешь токоприемник, не подключишь силовые контакты и т.д. На всех электровозах существуют вспомогательные компрессоры, которые могут накачать давление в цепях управления до величины, необходимой для поднятия токоприемника.

    Электровозы обоих систем тока имеют электрические мотор-вентиляторы для охлаждения ТЭД и других устройств, мотор-компрессоры для накачивания воздуха в главные резервуары локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автоматические тормоза поезда.

    Машинное отделение электровоза

    » data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» width=»1024″ height=»716″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-1024×716.jpg» alt=»Машинное отделение электровоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-300×210.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1-768×537.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/07/h1-1.jpg 1098w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» /> Машинное отделение электровоза

    Все электровозы управляются через контроллеры (разных конструкций) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым оборудованием для ведения поезда (прожекторы, краны машиниста-усл. №395 и усл. №254, КВ и УКВ радиостанции, буферные фонари, санузлы и т.д.). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше токоприемников, располагаются жалюзи вентиляторов, антенны, изоляторы, шунты, токопроводящие шины и другое оборудование. На пассажирских электровозах установлены системы отопления пассажирских вагонов (3000 В).

    Какие бывают электровозы

    Грузовые электровозы работают обычно в двухсекционном или трехсекционном исполнении, могут соединяться и два двухсекционных электровоза. Все межсекционные соединения производятся кабелями (жоксами), электровозы управляются с одного пульта, это называется – по системе многих единиц.

    » data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208-300×201.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208-1024×685.jpg» width=»1024″ height=»685″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208-1024×685.jpg» alt=»электровоз эп1″ data-id=»3429″ data-full-url=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208.jpg» data-link=»https://dvizhenie24.ru/railway/ep1-pervyj-serijnyj-elektrovoz-v-rossii/attachment/1-208/» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208-300×201.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208-768×514.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/12/1-208.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» />
    Электровоз 2ЭВ120

    » data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508-300×199.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» width=»1024″ height=»678″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508-1024×678.jpg» alt=»электровоз 2ЭВ120″ data-id=»2478″ data-full-url=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508.jpg» data-link=»https://dvizhenie24.ru/railway/nash-chudo-yudo-elektrovoz-2ev120-ot-kompanii-bombardie/attachment/160508/» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508-300×199.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508-768×509.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2019/09/160508.jpg 1200w» data-sizes=»(max-width: 1024px) 100vw, 1024px» />

    В настоящее время строятся электровозы в трехсекционном и четырехсекционном исполнении, с возможностью прохода во все секции при движении, промежуточные секции уже не имеют кабин управления и называются – бустерными. Вот в целом и сходства электровозов двух систем тока. А различия рассмотрим в следующих статьях: электровозы постоянного тока, переменного тока, двойного питания.

    Читать еще:  Будет ли работать двигатель без земли

    Исполнительный двигатель постоянного тока

    Исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения, схема которого показана на рис. 12-2, получает питание от двух различных источников. К обмотке возбуждения 1 подводится напряжение UB, которое обычно остается неизменным. К обмотке якоря подводится сигнал — напряжение управления U у, изменением которого по величине и направлению управляют двигателем.

    Каждый исполнительный двигатель должен обладать следующими качествами. Он должен быстро пускаться при появлении сигнала и быстро останавливаться, когда сигнал снят.

    Он не должен обладать самоходом, т. е. способностью продолжать вращение при исчезновении сигнала. Скорость вращения двигателя должна плавно и в широких пределах регулироваться, а направление вращения быстро меняться, при изменении полярности или фазы сигнала,

    Рис. 12-2. Исполнительный двигатель постоянного тока.

    Всем этим условиям удовлетворяет исполнительный двигатель независимого возбуждения.

    Одной из важнейших характеристик всякого электродвигателя является механическая характеристика (рис. 10-24). Эта характеристика, т. е. n = f (М) при UB const и Uy = const для данного двигателя, показана на рис. 42-3. По оси абсцисс отложено M% = (M/Mп)100%, где М— вращающий момент, а Mп пусковой момент — величина для двигателя постоянная.

    В машинах постоянного тока М = с Ф Iя а так как при Uв = const, Iв и Ф = const, тo М = смIя . Момент М = Мп наступает при скорости п = 0, а обращается момент в нуль, когда Iя = 0.

    Рис. 12 -3. Механические характеристики исполнительного двигателя.

    Так как Uy ≠ 0 и rя ≠ ∞, то Iя обращается в нуль при Uy = Е. Противо-э. д. с. может быть равна напряжению только при некоторой теоретической скорости n, при полном отсутствии тормозного момента Мт. Эта скорость называется скоростью идеального холостого хода и подобна синхронной скорости п 1 для асинхронного двигателя. Отношение реальной скорости п к п ,

    т.е n% = (n/n)100%, отложено на рис. 12-3 по оси ординат.

    называется коэффициентом управления. На рис. 12-3 кривая а построена для α = 1, а кривые би в соответственно для α = 0,75 и α = 0,5. Механические ха рактеристики оказываются прямыми линиями. Пропорциональность скорости вращения п моменту на валу М при неизменных напряжениях возбуждения и якоря является обязательным условием возможности применения исполнительного двигателя в автоматических устройствах.

    Двигатель с прямолинейной механической характеристикой обеспечивает устойчивости работы двигателя при всех скоростях вращения, так как всякое понижение скорости п сопровождается пропорциональным увеличением вращающего момента и равнове сие. Это условие также обязательно для исполнительного двигателя. На рис. 12-4 показана регулировочная характеристика

    n = f(Uу) или n = f(α)

    При Uв = со nst И М = со nst.

    Она также должна быть прямой линией, чтобы скорость вращения была пропорциональной величине поданного к яко рю сигнала. Она может быть построена по механической ха рактеристике следующим образом.

    Рис. 12-4. Регулировочные характеристики исполнительного двигателя.

    Моменту Мт = 0 (идеаль ный случай) при α = 1, 0,75 и 0,5 соответствуют точки 1, 2, 3 на рис. 12-3. Эти точки можно построить ма рис. 12-4 соответственно для α = 1, 0,75 и 0,5 и получить идеальную регулировочную характеристику для Мт = 0. Взяв на рис. 12-3 точки 4, 5, 6 для α = 1, 0,75 и 0,5, но соответствующие Мт = 40%, можно получить на рис 12-4 вторую характеристику для тех же значений а, но при М т = 40%. Пересечение последней характеристики с осью абсцисс указывает величину напряжения управления Uу, при которой двигатель трогается с места, развивая момент М = 40%.

    Исполнительный двигатель постоянного тока независимого возбуждения является лучшим из всех двигателей подобного типа и применяется при автоматическом регулировании и особенно в следящих системах.

    ДВУХФАЗНЫЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

    Из всех выпускаемых промышленностью микродвигателей около 90% приходится на долю двигателей переменного тока.

    Наибольшее применение из двигателей переменного тока в системах автоматики и счетно-решающей техники получил двухфазный асинхронный двигатель с немагнитным полым ротором. Эти двигатели работают как от сети промышленной частоты (f = 50 гц)у так и при частотах (330, 400, 500, 800 и 1 000 гц), вращаясь со скоростями от 1 500 до 30 000 об/мин. К этим двигателям предъявляются те же самые требования. Однако в полной мере выполнить их не удается, как. будет показано ниже.

    Рис. 12-5. Двухфазный исполнительный двигатель переменного тока.

    На рис. 12-5 представлена схема включения двухфазного двигателя. Обмотка возбуждения 1, соединенная последовательно с конденсатором, подключается к сети с напряжением Uc и напряжение UB обмотки остается неизменным. Сигнал U у подается к обмотке 2, называемой обмоткой управления. Токи в обмотках оказываются сдвинутыми по фазе на 90° благодаря конденсатору. Короткозамкнутый ротор 3 приходит во вращение, когда подается напряжение U у, и должен остановиться в момент исчезновения этого напряжения.

    Двигатель имеет особую конструкцию, показанную на рис. 12-6. Неподвижный статор состоит из двух частей: внешней 1, где помещаются обе обмотки, и внутренней 2 — для уменьшения магнитного сопротивления системы. Ротор 4 для уменьшения массы, а следовательно и для увеличения быстродействия выполняется в виде тонкостенного стакана из алюминиевого сплава и укреплен на оси 3.

    Рис. 12-6. Конструкция двигателя с немагнитным полым ротором.

    Ось пропускается сквозь внутренний статор 2 и вращается в подшипниках торцовых крышек двигателя. Такие двигатели исполняются мощностью 4—70 вт; при мощностях 0,1—1,5 вт они имеют конструкцию, показанную на рис 12-7. Внешняя часть статора 1 служит для уменьшения магнитного сопротивления, а на внутренней части статора 2 помещены обмотки. Ротор 3 представляет собой, как и в предыдущем двигателе, тонкостенный стакан из алюминиевого сплава.

    Двухфазный асинхронный двигатель переменного тока нормального исполнения обладает одним недостатком, который необходимо устранить для применения двигателя в автоматических устройствах.

    Рис. 12-7. Конструкция двигателя с немагнитным полым ротором и обмоткой на внутреннем статоре.

    Недостаток заключается в том, что двигатель, вращающийся под воздействием полей двух обмоток, не останавливается при выключении одной из них — обмотки управления, т. е. имеет самоход.

    Отсутствие самохода в двигателях приведенных выше конструкций (рис. 12-6, 12-7) обеспечивается применением полого немагнитного ротора, имеющего большое активное сопротивление r2 по сравнению с реактивным х2. В этом случае диаграмма, представленная на рис. 10-35, изменится так, как показано на рис. 12-8. Благодаря малому значению х2 цо сравнению с r2 оно, даже увеличившись при двойной частоте (при s = 2), не будет иметь особого значения.

    Рис. 12-8. Диаграмма для двухфазного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором, объясняющая отсутствие самохода.

    Поэтому ток I 2обр созданный э. д. с. E 2обр, отстает от нее по фазе на значительно меньший угол Ψ2обр, чем показано на рис. 10-35. Следовательно, н. с. F 2обр не компенсирует н. с. F обр и во вращающемся двигателе имеет место обратный поток Ф обр создающий I 2обр тормозной момент Мт. Этот момент оказывается большим, чем вращающий момент, созданный прямым потоком Фпр, по той причине, что ток I2, созданный прямой э. д. с. E2, мал благодаря большой величине r2. Торможение в этом случае получается более быстрым, чем при снятии обоих напряжений Uy и UB так как в последнем случае никаких потоков нет и ротор может вращаться по инерции.

    Кроме того, при r2х2 с увеличением скольжения s вращающий момент непрерывно растет и двигатель работает при любой нагрузке устойчиво, что показано кривой 1 на рис. 10-23.

    Механические характеристики для этого двигателя, показанные на рис. 12-9, могут считаться прямолинейными, как у двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

    Рис. 12-9. Механические характеристики двухфазного асинхронного исполнительного двигателя.

    Наоборот, регулировочные характеристики (рис. 12-10) могут приближенно считаться прямыми только до α = 30—50%. Поэтому за номинальную скорость двигателя принимается величина, примерно равная половине скорости при холостом ходе.

    В тех случаях, когда быстродействие системы, приводи мой двигателем, не играет особой роли, асинхронный дви гатель с полым немагнитным ротором с успехом заменяется

    Рис. 12 -10. Регулировочные характеристики двухфазного асинхронного исполнительного двигателя.

    асинхронным двигателем с обычным короткозамкнутым ротором. Благодаря меньшему воздушному зазору ток намагничивания и, следовательно, потери в обмотке статора у этого двигателя меньше, что приводит к повышению к. п. д. и cos φ. Так как устойчивость работы должна обеспечиваться от холостого хода до остановки двигателя (s = 0 ÷ 1), активное сопротивление ротора r2 должно быть сделано значительно больше реактивного х2. Мощность таких двигателей — от долей ваттам до нескольких ватт.

    Статья на тему Исполнительный двигатель постоянного тока

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector