Конструктивные особенности тяговых двигателей электровозов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСТЕТ

(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)

Методические указания

Для изучения конструктивных

Особенностей и режимов работы

Тяговых двигателей электровозов

Новочеркасск

ЮРГТУ (НПИ)

УДК 621.313 (076.5)

Рецензент канд. техн. наук

Составитель Потапкин В.А

Методические указания для изучения конструктивных особенностей

и режимов работы тяговых двигателей электровозов / Юж.-Рос. гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2009 - 8с.

Описаны конструкция, режимы работы, приведена схема питания тяговых двигателей электровозов, описаны особенности работы на пульсирующем токе.

Методические указания предназначены для подготовки к выполнению лабораторных работ по дисциплине САПР студентами специальности «Электромеханика»

Конструктивные особенности тяговых двигателей электровозов

Объектом исследования в рамках САПР является тяговый двигатель пульсирующего тока для магистрального электровоза переменного тока. Электровоз переменного тока питается от контактной сети переменного тока напряжением 25 кВ. (Рис.1). Электровозы постоянного тока питаются от контактной сети постоянного тока напряжением 3 кВ. На электровозах переменного тока устанавливаются трансформаторы, которые понижают напряжение до необходимой величины, затем это напряжение выпрямляется (часто двухполупериодным выпрямителем) и питает тяговый двигатель. В качестве тягового двигателя на электровозах переменного до настоящего времени используются двигатели постоянного тока. Тяговый двигатель постоянного тока проектируется с последовательным возбуждением (ОВ), с добавочными полюсами (ДП), с компенсационной обмоткой (КО).

Рис. 1. Схема питания тягового двигателя электровоза

Мощность современных тяговых двигателей 800-900кВт, напряжение около 900-1000В, частота вращения - 600- 700 об/мин, КПД - 0,93-0,94. Тяговый двигатель имеет независимую систему вентиляции. Охлаждающий воздух подается по воздухопроводу от центробежного вентилятора, приводимого в движение асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором мощностью 40 кВт. Один вентилятор охлаждает два двигателя. Необходимый расход воздуха для охлаждения одного двигателя составляет около 100 м³/мин.

У двигателей с последовательным возбуждением скоростная характеристика является мягкой и имеет гиперболический характер, если пренебречь насыщением стали. (Рис.2).

Рис.2. Скоростная характеристика двигателя с последовательным возбуждением

Это следует из уравнения напряжения для двигателя постоянного тока

_{, (1)}

где ₍₂₎

- магнитный поток;

- частота вращения.

Подставив (2) в (1) получим

₍₃₎

Из (3) следует, что частота вращения обратно пропорциональна току якоря, т.е. является гиперболической зависимостью от него.

Регулирование частоты вращения тягового двигателя можно осуществлять путем ступенчатого изменением переменного напряжения, подаваемого на выпрямитель и шунтированием обмотки возбуждения. Для этого в схеме питания (Рис.1) предусмотрен резистор R_{ш2 .}

Электромагнитный момент, развиваемый двигателем, если пренебречь насыщением стали, можно считать зависящим от квадрата тока (Рис.3).

Рис.3. Моментная характеристика двигателя с последовательным возбуждением

Это следует из выражения для электромагнитного момента

Тяговый двигатель может располагаться на оси колесной пары, либо на раме электровоза, т.е. существует два вида подвески тяговых двигателей:

опорно-осевая и опорно-рамная.

При опорно-осевой подвеске вращение вала двигателя передаётся колёсной паре через одноступенчатый редуктор (Рис.4), при опорно-рамной -

с помощью карданного вала или полой втулки. Наибольшее распространение получила опорно-осевая подвеска, при которой хотя двигатель и подвержен большим динамическим воздействиям со стороны пути, но имеет более простую и надежную конструкцию.

Рис. 4. Опорно-осевая подвеска тягового двигателя