Сердечник якоря тягового двигателя

Сердечник якоря тягового двигателя служит для передачи магнитного потока, крепления обмотки и является одной из важнейших деталей тягового двигателя.

Обычно сердечник набирают на втулку. Если диаметр якоря меньше 350 мм (Д_Я < 350 мм), то возможна напрессовка непосредственно на вал, но в этом случае затруднена смена вала.

Сердечник якоря выполняется из наборных пластин, которые напрессовываются на втулку якоря, а затем вместе с втулкой надевается на вал якоря, образуя с ним и коробкой якоря единую конструкцию. Внешний вид листа якорного пакета представлен на рис. 2.5.

 

Рис. 2.5. Лист якоря тягового двигателя

 

Для предотвращения распушения, крайние листы выполняют из стали толщиной 1 мм и скрепляют сваркой. Пазы шлифуют, и в них с краёв, во избежание перетирания изоляции, вставляют изоляционные гильзы.

 

Коллекторный узел

Коллектор – это устройство электромеханической коммутации.

Коллектор очень нагруженное устройство и у современных машин находится на пределе использования возможностей материалов и технологии.

Каждая коллекторная пластина соединена с соответствующей секцией обмотки якоря. Пластин обычно более 300.

В тяговых двигателях, как правило, применяют коллекторы арочного типа. Пластины коллектора медные, трапецеидальные, изолированные друг от друга миканитовыми прокладками. Внешний вид коллекторной пластины и её крепление можно представить, как показано на рис. 2.6.

 

Рис. 2.6. Конструкция коллектора

Вся конструкция образует коллектор, и его втулка насажена на втулку якоря.

Для изоляции стяжного конуса и втулки от коллекторных пластин используются миканитовые манжеты и цилиндр. Коллектор требует особой тщательности при сборке. Биение рабочей поверхности коллектора должно быть не более 0,04 мм. Поэтому коллектор опрессовывается и одновременно стягивается болтами. При этом между пластинами образуется боковое давление – арочный распор, из-за чего возникающие силы трения препятствуют смещению пластин относительно друг друга. После сборки, коллектору делают продорожку, чтобы исключить затягивание межламельных промежутков медью и снять заусеницы, предотвратив слом щеток и нарушение коммутации.

 

Обмотка

Проводники, уложенные в пазах якоря и соединенные с коллекторными пластинами, образуют обмотку якоря.

В тяговых двигателях обмотка выполняется в виде секций или катушек. Такая секция содержит несколько проводников из прямоугольной меди. По виду соединения между собой и укладке катушки делятся на волновые, петлевые и «лягушечьи» (рис. 2.7).

 

Рис. 2.7. Виды обмоток тягового двигателя

Для тяговых двигателей применяют обычно волновую и петлевую обмотки. Причем волновую обмотку применяют для двигателей мощностью примерно до 500 кВт. Обмотки тяговых двигателей специальным образом изолируют. Различают три основных вида изоляции: витковую; корпусную; покровную.

Витковая изоляция во всех двигателях выполняется стеклослюдинитовой лентой, в один слой (каждый проводник).

Корпусная изоляция является основной, эта изоляция пакета проводников. Её толщина определяется величиной напряжения и видом материалов. Между секциями вставляется (если они в одном пазу) изоляционная прокладка.

Покровная изоляция – это самый верхний слой изоляции в пазу – служит для защиты секций от механических повреждений. Крепление секции в пазу осуществляется клиньями. Обычно это секционированные текстолитовые или буковые клинья (в последнее время используются редко). Передние и задние лобовые вылеты обмоток бондажируются. Это может быть либо металлический, либо не металлический бандаж.

Элементы конструкции остова

Остов тяговых двигателей

Остов тяговых двигателей постоянного и пульсирующего тока является магнитопроводом и одновременно несущим корпусом для подшипниковых щитов и полюсной системы. Как правило, остов выполняется литым из стали 25Л. Его толщина выбирается исходя из необходимой магнитной индукции. Внешний вид остова тягового двигателя представлен на рис. 2.8.

Длина остова равна 1,5-кратной длине главного полюса. Там, где магнитный поток не проходит, толщина остова на 15…20 мм меньше. С наружной стороны имеются приливы для крепления моторно-осевых подшипников, люков и т. д. К внутренней поверхности крепятся главные и добавочные полюсы. У 4-полюсных машин делаются специальные приливы с внутренней стороны для крепления полюсов, так как остов не является круглым.

Со стороны коллектора имеется вентиляционный люк, а также люк для регламентных работ с коллекторно-щёточным аппаратом.

 

Главные и добавочные полюсы

Сердечники главных полюсов выполнены из штампованных листов малоуглеродистой стали. Технология изготовления и набора приблизительно такая же, как и сердечника якоря, конечные листы сваривают на точечную сварку.

У машин с компенсационной обмоткой на главных полюсах выполнены пазы для её укладки.

Главные полюсы крепятся к остову и удерживают обмотку возбуждения.

Вид главного полюса показан на рис. 2.9.

Рис. 2.9. Вид главного полюса

В тяговых двигателях катушки главных полюсов выполняют из шинной прямоугольной меди, в основном наматываемой на ребро.

Межвитковую изоляцию выполняют в зависимости от необходимого класса изоляции F или Н. Есть некоторые отклонения при выполнении катушек главных полюсов двигателей последовательного и независимого возбуждения. У последних обмотка многовитковая, а ток в 3…5 раз меньше, чем ток якоря.

Соединительные кабели применяются повышенной нагревостойкости.

Компенсационные катушки изготавливают отдельно, и готовые секции вкладывают в пазы главных полюсов.

Расчет параметров катушек главных полюсов будет выполняться в курсовом проекте, поэтому нет необходимости на этом останавливаться в лекционном курсе.

Катушки обмоток возбуждения производят тремя способами:

· в моноблочном исполнении;

· с монолитной изоляцией;

· с немонолитной изоляцией.

В первом случае катушку вместе с главным полюсом заливают компаундом и сушат в печах.

Во втором случае катушку после компаунда сушат отдельно. В немонолитном исполнении катушку пропитывают термопластичным компаундом.

Для улучшения крепления катушки между ней и полюсом вставляют волнообразную прокладку, которая сжимает катушку. Крепление главных полюсов к остову осуществляется болтами с пружинными шайбами (рис. 2.10).

 

Добавочные полюсы

Добавочные полюсы устанавливаются между главными полюсами и служат для улучшения условий коммутации.

В современных тяговых двигателях пульсирующего тока сердечники выполняют набором из листов электротехнической стали.

Для двигателей постоянного тока сердечники выполняют цельными из стального проката. Иногда между остовом и сердечником добавочного полюса делают диамагнитную прокладку.

Катушка добавочных полюсов наматывается на узкое ребро. Изоляция витков и катушки в целом аналогична изоляции катушки главных полюсов. Внешний вид добавочного полюса показан на рис. 2.11.

 

Рис. 2.11. Дополнительный полюс тягового двигателя

 

 

3. Электротехнические материалы,
используемые в тяговых двигателях высокоскоростного транспорта

Проводниковые материалы

В качестве проводникового материала используют, как правило, медь. Для изготовления обмоток применяют проволоку, ленту и медные шины.

Используют следующие типы проводов:

· для класса нагревостойкости В и F

 

· для класса нагревостойкости Н

 

Цифры 1, 2, 3 соответствуют толщине изоляции 0,23; 0,3; 8,35.

Для изготовления коллекторов используется медь с присадкой серебра или кадмия. Это обеспечивает качество коммутации за счет образующейся пленки.

 

Магнитные материалы

Как уже ранее говорилось, магнитопроводы изготавливают из стального литья, электротехнической и листовой стали.

Электротехническая сталь марок 2212, 2213, 2214.

Характеристики этих сталей – толщина 0,5 мм, при индукции 1,5 Тл. и частоте перемагничивания 50 Гц потери составляют:

· сталь 2212 – £ 5 Вт/кг;

· сталь 2213 – £ 4,5 Вт/кг.

Обычно до или после штамповки сталь покрывают электроизоляционными материалами.

 

Электрическая изоляция

Уже говорилось о трех классах изоляции В, Н, F – эти классы разделены по нагревостойкости (табл. 3.1).

Таблица 3.1