На подвижном составе городского электрического транспорта применяют преимущественно электрические машины постоянного тока. В зависимости от системы возбуждения они классифицируются на машины с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением.

Все электрические машины, устанавливаемые на трамвайных вагонах и троллейбусах, делятся на две основные группы. К первой группе относятся тяговые двигатели, предназначенные для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую, необходимую для приведения в движение трамвайных вагонов или троллейбусов. Ко второй группе относятся вспомогательные электрические, машины - двигатели и генераторы. Вспомогательные двигатели служат для привода компрессоров, вентиляторов, генераторов низкого напряжения и других механизмов. Это двигатели в основном с последовательным возбуждением.

Электрические машины с параллельным возбуждением получили большое распространение в качестве приводов групповых переключателей (контроллеров) и генераторов электроэнергии вспомогательных нужд, которые служат для питания электрооборудования низкого напряжения, цепей управления и для подзарядки аккумуляторных батарей.

На троллейбусе обычно устанавливают один тяговый двигатель, рассчитанный на напряжение контактной сети 550 В.

На трамвайных вагонах число тяговых двигателей зависит от числа ведущих осей. Современные четырехосные трамвайные вагоны чаще всего имеют четыре тяговых двигателя, которые соединены в две группы. В каждой группе по два двигателя соединяются последовательно. При пуске и движении на небольших скоростях группы двигателей могут включаться последовательно, а затем для увеличения скорости движения - параллельно. Двигатели четырехосных трамвайных вагонов рассчитаны на половину напряжения контактной сети - 275 В, но изоляцию их выполняют на полное напряжение - 550 В.

В процессе работы двигатель нагревается, причем чем больше его нагрузка, тем больше потери мощности и нагрев электрической машины. Допустимая полезная нагрузка электрической машины ограничивается главным образом ее нагревом. По условиям нагрева машина может быть нагружена кратковременно больше, чем длительно.

Полезная мощность, на которую рассчитана электрическая машина по условиям нагрева, называется номинальной. Эта мощность и другие величины, характеризующие работу машины в условиях, на которые она рассчитана, указываются на щитке, прикрепленном к ней.

Различают три основных номинальных режима работы электрической машины в зависимости от характера и длительности работы: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный.

Номинальным режимом тягового двигателя принято считать часовой либо длительный режим, так как тяговые двигатели работают с резко меняющимися нагрузками и допустимое превышение температуры их частей может быть достигнуто как при кратковременном действии одной нагрузки, так и при длительном действии другой, несколько меньшей нагрузки.

Номинальным режимом вспомогательного двигателя считают длительный или повторно-кратковременный режим, так как эти машины работают с практически неизменной нагрузкой непрерывно или с регулярными перерывами и последующими включениями.

При номинальном длительном режиме машина должна работать неограниченное время, причем превышение температуры отдельных частей не должно выходить за допустимые пределы. Длительная нагрузка тем больше, чем больше теплоотдача электрической машины. Работоспособность тягового двигателя в условиях резко меняющейся нагрузки ограничена не только его теплоотдачей, но и теплоемкостью. Поэтому для тяговых двигателей должна быть известна временная перегрузочная способность по условию нагревания, определяемая его теплоемкостью. Временная перегрузочная способность характеризуется условно часовым током двигателя. Таким образом, работоспособность тягового двигателя по условию нагрева характеризуется и часовым током.

Тепловые свойства тягового двигателя характеризуются разностью температур двигателя и окружающей среды. Допустимые превышения температуры частей двигателя зависят от класса изоляции:

Класс изоляции..........В Г Н

Допустимые превышения температуры обмоток, 0 С:

якоря.......... 120 140 160

возбуждения......... 130 155 180

При номинальном кратковременном режиме электрическая машина должна работать в течение времени, указанного на щитке, и превышения температуры отдельных частей не должны быть выше допустимых пределов.

Для повторно-кратковременного режима работы характерно то, что кратковременные рабочие периоды чередуются с кратковременными периодами отключения. Этот режим определяется относительной продолжительностью рабочего периода, т. е. отношением времени рабочего периода к продолжительности цикла. Относительная продолжительность рабочего периода характеризуется величиной ПВ. Нормы устанавливают стандартные значения ПВ: 15, 25 и 40%, при этом принимают, что продолжительность одного цикла не превышает 10 мин.

Продольный (а) и поперечный (6) разрезы тягового двигателя ДК-210А-3

Рис. 1. Продольный (а) и поперечный (6) разрезы тягового двигателя ДК-210А-3:

1-вал якоря; 2, 4, 26, 27 - подшипниковые крышки; 3 и 28 - роликовый и шариковый подшипники; 5 - кольцевая гайка; б -кронштейн щеткодержателя; 7 - вентиляционный патрубок; в, 24-подшипниковые щиты; 9- нажимной конус; 10 - накладка; Ц- коллекторная втулка; 12 - обойма щеткодержателя; 13 - коллекторная пластина; 14, 22 - нажимные шайбы; 15 - крышка; /б - корпус; 17, 18 - катушки главных полюсов; 19 - шпилька; 20 - обмотка якоря; 21 - пакет сердечника; 23-вентиляционное окно; 25 - вентилятор; 29 - замки крышек смотровых люков; 30 и 32- сердечники добавочного и главного полюсов; 31 - катушка добавочного полюса; 33 - стержень сердечника

При номинальном повторно-кратковременном режиме электрическая машина должна работать с относительной продолжительностью включения, указанной на щитке электрической машины, неограниченное время, причем превышение температуры отдельных частей электрической машины не должно превышать допустимые пределы.

На троллейбусах ЗиУ-9 устанавливают тяговые двигатели ДК.-210А-3, ДК-211А и ДК-211Б. Двигатели ДК-210-3 и ДК1211Б имеют смешанное возбуждение, ДК-211А - последовательное возбуждение. Корпус двигателя ДК-21 ОА-3 цилиндрической формы, а ДК-211А и ДК-211Б - восьмигранной формы.

Конструкция тягового двигателя ДК-210А-3 представлена на рис. 1.

На троллейбусах 9Тр и трамвайных вагонах Т-3 производства Чехословацкой Социалистической Республики устанавливают двигатели с последовательным возбуждением соответственно 3AL-2943rN и ТЕ-022.

Технические данные этих двигателей следующие:

Тип двигателя........; 3AL-2943rN ТЕ-022

Возбуждение.......... Последовательное

Напряжение, В......... 600 800

Часовая мощность, кВт...... 115 45

Ток часового режима, А..... 208 150

Частота вращения якоря, об/мин . . 1500 1750

Масса, кг........... 830 320

Класс изоляции....... В В

Трамвайные вагоны отечественного производства РВЗ-6М-2 и КТМ-5М-3 снабжены тяговыми двигателями со смешанным возбуждением соответственно ДК-259Д-3 и ДК-259Г-3, а вагон РВЗ-7 - тяговым двигателем с последовательным возбуждением ДК-261А.

Все тяговые двигатели отечественного производства исполнены с самовентиляцией, имеют по 4 главных и добавочных полюсов, 4 щетки марки ЭГ-2а в щеткодержателе, наименьшая допустимая высота щетки 25 мм. Нажатие щеток должно быть в пределах 17,5-26,5 Н. Со стороны коллектора у всех двигателей установлен роликовый подшипник № 3032310, со стороны привода - шариковый подшипник: № 3086313 для двигателя ДК-210А-3, № 70-413 для двигателей ДК-211А и ДК-211Б № 70-410 для двигателей ДК-259Г-3, ДК-259Д-3 и ДК-261А. Уравнительные соединения в двигателях ДК-211А и ДК-211Б выполняются проводом марки ПСДКТ размером 1,25x2,5 мм.

Показатели

ДК-

210А-3

Значения

ДК-211А

показа

ДК-21 1Б

телей для л

ДК-

259Г-3

вигателя

дк-

259Д-3

ДК-261А

Тип возбуждения

Смешан-

После-

Смешанное

После-

ное

дователь-

дователь

ное

ное

Напряжение, В

550

550

550

550/275

550/275

550/275

Мощность часового режима, кВт Частота вращения,

110

150

150

45

43

60

об/мин:

номинальная

1500

1750

1860

1200

1120

1460

наибольшая

3900

3900

3900

4050

4050

4050 •

Ток часового режима, А

220

300

300

190

182

250

Масса, кг Якорь:

725

900

900

450

450

450

Сопротивление обмотки при 20° С, Ом

0,062

0,0305

0,0305

0,055

0,055

0,0316

Число коллекторных

175

210

210

175

175

139

пластин

Обмотка последовательного возбуждения:

0,048

Сопротивление при 20° С, Ом

0,0374

0,0345

0,0416

0,0104

0,033

Число витков

24

27

25

22

8

28

Обмотка параллельного возбуждения:

95

Сопротивление при

-

1,81

47

6,6

-

20° С, Ом Число витков

930

_

60

630

285

Обмотка добавочных по-

люсов:

0,0355

Сопротивление при

0,0112

0,0126

0,027

0,027

0,014

20° С, Ом Число витков

26

15

15

26

26

20

Число щеткодержателей

4

4

4

2

2

4

Остальные технические характеристики тяговых двигателей отечественного производства приведены в табл. 1.

Тяжелые условия работы тяговых двигателей обусловливают особенности их конструкции. Конструкцию корпуса (остова) тягового электродвигателя увязывают с общей конструкцией экипажа. Люки корпуса должны обеспечивать доступность к внутренним частям двигателя для обслуживания как в депо, так и на линии.

Необходимость вписывания двигателя сравнительно большой мощности (до 150 кВт) в ограниченное пространство под кузовом подвижного состава требует значительного сокращения размеров двигателя и тем самым повышения его электромагнитных нагрузок.

Ввиду того что при эксплуатации тяговых двигателей имеют место частные механические, тепловые и электрические перегрузки, резкие изменения температуры окружающей среды, тряска и толчки, попадание пыли и влаги, при разработке их конструкции предусматривают повышенную электрическую и механическую прочность деталей и узлов, теплостойкую и влагостойкую изоляцию токоведущих частей и обмоток, устойчивую коммутацию двигателей.

По характеру работы подвижного состава городского электрического транспорта пуск тяговых двигателей происходит под нагрузкой. Кроме того, тяговый двигатель должен иметь широкий диапазон регулирования частоты вращения. Сравнительно небольшая частота вращения якоря двигателя необходима при больших нагрузках (трогание с места и разгон), и по мере уменьшения нагрузки на валу частота вращения должна достичь номинальную и затем превысить ее в 2-2,5 раза. С увеличением сопротивления движению, например при движении подвижного состава на подъеме, увеличивается сила тяги и, следовательно, потребляемый ток и автоматически должна снизиться скорость движения.

Более всего этим требованиям удовлетворяют двигатели с последовательным и смешанным возбуждением, у которых с увеличением тока в якоре возрастает магнитный поток, благодаря чему необходимые пусковые моменты реализуются при сравнительно небольших токах и скоростях, а при уменьшении нагрузки магнитный поток уменьшается, и частота вращения якоря двигателя увеличивается. ¦

Электрооборудование трамваев и троллейбусов | Характеристики тяговых двигателей

Рекомендуемый контент: