Вентиляция тяговых двигателей

Все потери в двигателе в конечном счете превращаются в тепло, которое необходимо отводить от частей машины, чтобы не вызвать перегрева и тех явлений о которых упоминалось выше. В настоящее время для тяговых двигателей используют воздушное охлаждение.

Для тяговых электрических машин установленных на ЭПС используют различные способы вентиляции, которые можно классифицировать по нескольким признакам.

В зависимости от места установки вентиляторов и способов их вращения различают системы:

1) независимой вентиляции;

2) самовентиляции;

3) смешанной вентиляции.

При независимой вентиляции, вентилятор устанавливается вне вентилируемой машины и приводится во вращение специальным двигателем. Как правило, это машина переменного тока мощностью 30…100 кВт.

При самовентиляции вентилятор устанавливается на якоре вентилируемой машины и является элементом ее конструкции. Система смешанной вентиляции предполагает совместное использование обоих способов. Применяется она чрезвычайно редко.

Прежде чем рассматривать подробности каждого вида вентиляции хотелось бы несколько слов сказать о том, как выбирается каждый вид.

Принято считать, что независимую вентиляцию удобно использовать на электровозах, а самовентиляцию на электропоездах. Это обусловливается режимами их работы. Электровоз на крутых затяжных подъемах реализует большие токи с низкой частотой вращения якоря тягового двигателя. При этом частота вращения в 1,8…2 раза ниже номинальной. В связи с этим установленный на валу вентилятор был бы не эффективен. У моторвагонного подвижного состава режимы работы резко отличаются от электровозных и характеризуются, во-первых, большей скоростью, во-вторых, частыми интенсивными разгонами, а затем длительным движением на выбеге. В этом случае вентилятор, установленный на валу, продолжает вращаться, интенсивно охлаждая двигатель. Хотелось бы отметить, что машины мощностью до 250 кВт всегда выполняют с самовентиляцией.

 

Самовентилирующиеся машины

У самовентилирующихся машин различают два типа вентиляции:

1) вытяжную;

2) нагнетательную.

При вытяжной вентиляции вентилятор устанавливается со стороны, обратной коллектору, и воздух засасывается через сетку или фильтр в околоколлекторное пространство, а далее протекает между полосами, по каналам якоря и выходит с противоположной стороны.

При нагнетательной вентиляции воздух засасывается со стороны передачи и затем продувается сквозь двигатель. Достоинство – меньше шума. Несколько слов необходимо сказать о конструкции вентиляторов.

Якорные вентиляторы выполняют практически всегда с прямыми радиальными лопатками. Это объясняется тем, что тяговые двигатели эксплуатации реверсируют, а подача воздуха должна оставаться постоянной. У вспомогательных машин применяют наряду с прямыми лопатками и изогнутые. По конструкции венца различают вентиляторы:

1) c открытыми радиальными лопатками;

2) воздухо-направляющими кольцами;

3) двухкамерные литые вентиляторы с консольными лопатками;

4) двухкамерные сварные вентиляторы с центральным несущим диском;

5) литые вентиляторы с удлиненными лопатками.

На рис. 7.4. приведены вентиляторы двух видов (первого и последнего).

 

 

Рис. 7.4. Конструкция якорных вентиляторов:
а – с открытыми радиальными лопатками;
б – с удлиненными лопатками

 

Все модификации вентиляторов направлены на улучшение аэродинамических свойств и на усиление конструкции. В этом плане хорошими показателями отличается последняя конструкция. Общее число лопаток вентиляторов от 11 до 25 шт.

 

Независимая вентиляция

Наиболее подробно остановимся на этом типе вентиляции. Поскольку он применяется практически на всех современных тепловозах и электровозах. При независимой вентиляции воздух забирается из атмосферы и нагнетается по воздухопроводам в тяговую машину, поэтому при независимой вентиляции используют исключительно нагнетательную вентиляцию. По числу тяговых двигателей обслуживаемых одним вентилятором различают:

1) групповую систему независимой вентиляции;

2) индивидуальную систему независимой вентиляции.

Для равномерного распределения объема охлаждающего воздуха используют специальные заслонки, выравнивания ими сопротивление воздуховодов. При индивидуальной системе вентиляции каждый двигатель обдувается своим вентилятором, а при групповой – на несколько двигателей один вентилятор.

Наиболее широкое распространение на ЭПС получила система разомкнутого цикла вентилирования. В этой системе воздух после тягового двигателя выбрасывается в атмосферу. Существует система полузамкнутого вентилирования, при которой часть воздуха используется неоднократно. Это помогает сохранить изоляцию защищая её от пыли, влаги и засоленности. Схема полузамкнутой вентиляции изображена на рис. 7.5.

В разомкнутом цикле нет перемешивания свежего воздуха с прошедшим через двигатель, но в остальном все так же.

Как видно из рисунка воздух поступает со стороны коллекторной камеры. Это сделано по следующим причинам:

1) удобнее подключать воздуховод;

2) обеспечивается прохождение относительно большого количества воздуха внутри якоря;

3) достигается более низкая температура петушков коллектора и его поверхности;

4) обеспечивается более интенсивное дутье в камере коллектора, благодаря чему исключается скопление ионизированного воздуха и облегчается коммутация тягового двигателя.