Для чего служат главные полюса тяговых
УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
Тяговый двигатель электровоза, как и все двигатели постоянного тока, имеет следующие основные части: остов с поюсами, якорь, щеткодержатели и щетки, подшипниковые щиты (рис. 14). Конструктивные отличия тяговых двигателей от других электрических машин постоянного тока предопределены условиями их работы.
Размеры тягового двигателя ограничены габаритом — предельными очертаниями локомотива. Двигатели подвергаются значительным перегрузкам, тряске, ударам при прохождении колесных пар по неровностям пути, работают при температуре окружающей среды от +40 до — 50° С, в условиях больших колебаний напряжения в контактной сети. Очень трудно предотвратить проникновение в них пыли, влаги, снега.
Обеспечить длительную безотказную работу тяговых двигателей в таких условиях можно лишь при высоком качестве проектирования и изготовления, правильной эксплуатации и своевременном ремонте.
Якорь
У тягового двигателя якорь (рис. 15, а) состоит из сердечника, вала, обмотки и коллектора.
Сердечник собран из штампованных листов специальной электротехнической стали (рис. 15, б). Каждый лист изолирован от соседнего тонким слоем лака. Проще, казалось, было бы выполнить сердечник в виде сплошного цилиндра. Объясним, почему этого делать нельзя.
Когда якорь вращается, магнитные силовые линии пересекаются не только обмоткой, уложенной на нем, но и сердечником, вследствие чего в нем наводится э. д. с. Значения этой э. д. с. в точках сердечника, имеющих разные радиусы вращения, неодинаковы: чем ближе точки к поверхности, тем э. д. с. больше. Точки, лежащие ближе к поверхности сердечника, за одно и то же время проходят больший путь и пересекают большее число магнитных силовых линий, чем точки, расположенные недалеко от оси вращения. Под действием разности э. д. с, наведенных в сердечнике, возникают так называемые вихревые токи. Даже при небольшой разности э. д. с. вихревые токи могут быть значительными, так как электрическое сопротивление сплошного массивного цилиндра мало. Вихревые токи, проходя по сердечнику, нагревают его. На это бесполезно тратится электрическая энергия и тем самым снижается к. п. д. двигателя.
Избежать разности наведенных э. д. с. при вращательном движении якоря невозможно. Остается одно — увеличить электрическое сопротивление сердечника. Собирая сердечник из отдельных листов толщиной 0,3—0,5 мм, изолированных друг от друга, тем самым разделяют его на ряд проводников с малой площадью сечения и, следовательно, большим электрическим сопротивлением. Кроме того, увеличивают электрическое сопротивление стали, из которой изготовляют сердечники, добавляя в нее 1 — 1,5% кремния.
В сердечнике делают ряд круглых отверстий для пропуска воздуха, охлаждающего якорь, который нагревается теплом, выделяемым обмоткой при прохождении по ней тока, и не полностью устраненными вихревыми токами.
Валы якорей тяговых двигателей изготавливают из особой стали повышенного качества. И все же иногда приходится заменять «уставшие» валы. Поэтому листы сердечника собирают на специальной втулке, а не непосредственно на валу. Это позволяет при необходимости выпрессовывать вал из втулки, не разбирая сердечник, обмотку и коллектор.
Обмотку якоря укладывают в пазы его сердечника. Проводники обмотки соединяют один с другим в определенной последовательности, применяя так называемые лобовые соединения. Последовательность соединения должна быть такой, чтобы все силы взаимодействия, возникающие между проводниками с током и магнитным потоком, стремились вращать якорь двигателя в одну сторону. Для этого соединяемые проводники, образующие виток, должны быть расположены один от другого на расстоянии, примерно равном расстоянию между полюсами.
Начало и конец витка присоединяют к разным коллекторным пластинам в определенной последовательности, образуя таким образом обмотку якоря. Отдельные витки, составляющие обмотку, называют секциями.
Современные электрические машины постоянного тока, в том числе и тяговые двигатели, обычно делают многополюсными, т. е. они имеют не одну, а две, три и более пар полюсов. При этом проводники обмотки якоря могут быть соединены двумя способами, и в зависимости от этого получают обмотки двух типов — петлевую и волновую.
Показать обмотку якоря на чертеже в том виде, как ее выполняют в электрической машине, очень сложно. Поэтому для наглядности изображения полюса электрической машины и пластины коллектора, которые в действительности расположены по окружности, на рисунке изображают в виде развертки на плоскости. Это позволяет показать расположение проводников обмотки относительно полюсов магнитной системы, соединение проводников один с другим и с пластинами коллектора, а также соединение секций.
Медные пластины коллектора имеют в сечении форму клина. Одна от другой они изолированы прокладками из коллекторного миканита. Миканит изготовляют из лепестков слюды, обладающей очень высокими электрической прочностью и теплостойкостью, а также влагостойкостью. Склеивают лепестки специальными лаками или смолами.
В нижней части коллекторные и изоляционные пластины имеют форму так называемого «ласточкиного хвоста». «Ласточкины хвосты» пластин и прокладок надежно зажаты между коробкой коллектора и нажимной шайбой, стянутыми болтами. Такое крепление обеспечивает сохранение строго цилиндрической формы коллектора, что очень важно, так как к поверхности коллектора все время прижимаются щетки. Стоит хотя бы одной пластине выйти за очертания окружности коллектора, как щетки начнут подпрыгивать, искрить, что может привести к повреждению двигателя. То же самое может произойти при недостаточно высоком качестве обработки коллектора, а также в случае образования на его поверхности вмятин и выступов.
От коробки и нажимной шайбы коллекторные пластины изолируют, прокладывая конусы и цилиндр, изготовленные из миканита. Коллекторные пластины имеют выступы, называемые петушками. В петушках сделаны прорези, куда впаивают концы секций обмотки якоря.
Во время работы двигателя щетки истирают поверхность коллектора. Миканит более износостоек, чем медь, поэтому в процессе работы поверхность коллектора может стать волнистой. Чтобы этого не произошло, изоляцию в промежутках между медными пластинами после сборки коллектора делают меньшей высоты — продороживают коллектор специальными фрезами.
Щетки и щеткодержатели
Через щетки, установленные в щеткодержателях, электрический ток подводится к обмотке якоря тягового двигателя.
Щетки для тяговых двигателей изготовляют из графита, получаемого при нагреве в электрической печи сажи, кокса, антрацита. Такие щетки называют электрографитизированными. Изготовляя их, стремятся к тому, чтобы они имели высокое переходное сопротивление, низкий коэффициент трения, были упругими, износоустойчивыми.
Одна щетка обычно перекрывает несколько коллекторных пластин, что ухудшает коммутацию (объяснение этого термина будет дано ниже) двигателей. Однако если щетки и коллекторные пластины выполнить равными по ширине, то щетки получились бы очень тонкими и хрупкими. Кроме того, при прохождении большого тока необходимо обеспечить достаточную поверхность контакта между щетками и коллектором. Поэтому, чтобы получить необходимую площадь рабочей поверхности щеток при небольшой их ширине, пришлось бы щетку удлинить, а это привело бы к удлинению коллектора. Размеры же двигателя ограничены габаритом электровоза, и увеличение длины коллектора вызвало бы необходимость уменьшить длину сердечника якоря и проводников обмотки, что в свою очередь привело бы к снижению мощности двигателя.
Щеткодержатель (рис. 19) состоит из корпуса и кронштейна, корпус соединяют с кронштейном болтом. Для более надежного крепления и лучшего электрического контакта соприкасающиеся поверхности кронштейна и корпуса сделаны рифлеными. Щеткодержатели должны быть надежно изолированы от остова двигателя. Поэтому их кронштейны крепят к остову или подшипниковым щитам с помощью изоляторов.
Щетки прижаты к поверхности коллектора пальцами, соединенными с пружинами. Для улучшения контакта между щетками и коллектором применяют составные (разрезные) щетки.
Остов
У тягового двигателя остов (рис. 20) одновременно служит магнитопроводом, к нему крепят главные и дополнительные полюса. Остов (ярмо) должен оказывать минимальное сопротивление прохождению магнитного потока, поэтому его изготовляют из стали, обладающей хорошими магнитными свойствами.
В магнитной системе тяговых двигателей, установленных на электровозах переменного тока, пульсирующий выпрямленный ток вызывает дополнительные потери. Чтобы снизить их, в массивный остов часто впрессовывают вставку, набранную, подобно якорю, из отдельных листов.
На электровозах с опорно-осевым подвешиванием остову в поперечном сечении придавали почти квадратное очертание с несколько срезанными углами. Такая форма позволяла уменьшить размеры двигателя, что важно для размещения его на электровозе. Стремление к непрерывному снижению массы тяговых двигателей привело к применению остовов цилиндрической формы. К остову крепят главные и дополнительные полюса, щиты с роликовыми подшипниками, в которых вращается якорь электродвигателя, и другие детали; предусмотрены в остове люки для подвода и отвода охлаждающего воздуха. Остов имеет горловины, через которые в него устанавливают полюса, якорь и другие детали. В процессе эксплуатации электровоза приходится периодически проверять состояние коллектора и щеточного аппарата. Для этого в остове имеются смотровые люки, герметично закрываемые крышками.
Подшипниковые щиты. Ими плотно закрывают торцовые горловины остова с обеих сторон. Концы вала якоря закрепляют в подшипниках, размещенных в щитах. Поэтому щиты называют подшипниковыми. В современных тяговых двигателях применяют только роликовые подшипники качения, более надежные, чем шариковые и подшипники трения скольжения. Роликовые подшипники не требуют частого пополнения смазки и постоянного ухода.
При вращении вала тягового двигателя смазка может выбрасываться из подшипников. Чтобы избежать этого, на валу устанавливают специальные устройства, предупреждающие разбрызгивание и выбрасывание смазки — лабиринтные маслоуплотнители. Подшипниковые щиты предотвращают загрязнение частей двигателя и проникновение в него влаги.
Главные полюса
Они представляют собой сердечники, на которые надевают катушки обмотки возбуждения. Сердечники главных полюсов, как и якоря, собирают из отдельных листов стали. Зачем это делают? По катушке сердечника проходит постоянный магнитный поток, а сам сердечник неподвижен и, следовательно, вихревые токи в нем возникнуть не могут. Все это было бы так, если бы якорь имел гладкую поверхность. В действительности зубцы и впадины его сердечника, перемещаясь при вращении под полюсами, искажают магнитное поле и вызывают пульсацию магнитного потока, из-за чего в сердечнике полюса возникают вихревые токи. Вот и приходится набирать сердечник из тонких листов стали, т. е. выполнять шихтованным.
Чтобы обеспечить необходимое распределение магнитного потока по поверхности якоря, сердечнику (рис. 21, а и б) придают довольно сложную Т-образную форму: она определяется соотношением размеров ширины сердечника и его полюсного наконечника, формой воздушного зазора, наличием компенсационной обмотки, условиями размещения и закрепления ее и катушек главных полюсов, способом крепления сердечников к остову.
Тяговые двигатели электровозов постоянного тока имеют две или три пары главных полюсов, а на электровозах переменного тока — три пары полюсов.
Компенсационная обмотка, применяемая в тяговых двигателях пульсирующего тока и в мощных двигателях постоянного тока, служит для компенсации реакции якоря. Обмотку располагают в пазах наконечника главных полюсов (см. рис. 21, б) и соединяют последовательно с обмоткой якоря. В отечественных тяговых двигателях применена хордовая компенсационная обмотка (рис. 22) из мягкой прямоугольной медной проволоки, выполняемая катушками, которые можно устанавливать и снимать независимо от других обмоток. Крепят компенсационную обмотку в пазах клиньями.
Дополнительные полюса
Как и главные, эти полюса состоят из сердечников и катушек. Магнитный поток, необходимый для компенсации реактивной э. д. с, сравнительно невелик, вследствие чего дополнительные полюса имеют меньшие размеры, чем главные. Потери в их сердечниках, вызываемые пульсацией магнитного потока, незначительны, поэтому сердечники изготовляют сплошными. В машинах с тяжелыми условиями коммутации, а также в двигателях пульсирующего тока для уменьшения вихревых токов эти сердечники выполняют шихтованными.
Катушки дополнительных полюсов наматывают из полосовой меди. Число дополнительных полюсов всегда равно числу главных.
Остов, главные и дополнительные полюса образуют магнитную систему тягового двигателя. Магнитная система обеспечивает прохождение магнитного потока, его концентрацию в определенных частях двигателя.
Электрическая изоляция
Изоляция играет важную роль в обеспечении надежной работы любого электрического устройства, в том числе и двигателей. Изоляция тяговых двигателей подвергается значительному нагреву, воздействию влаги, перенапряжений, вибрации, поэтому она должна обладать достаточной электрической и механической прочностью, быть нагрево- и влагоустойчивой. Нагревоустойчивость — один из основных показателей качества изоляции, в зависимости от нее все электроизоляционные материалы делят на классы. Класс изоляции обозначается буквами латинского алфавита. В соответствии с ГОСТ 2582—81 «Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические требования» в тяговых машинах используют изоляцию классов
В, F, Н, Р.
Применение изоляции высокого класса повышает надежность тягового двигателя, позволяет при тех же размерах реализовать большую мощность, допускать более высокие температуры нагрева его частей.
Где же применяют изоляцию в тяговых двигателях? Прежде всего в обмотке якоря (рис. 23): изолируют друг от друга медные провода, из которых выполнена эта обмотка,— витковая изоляция; каждую секцию изолируют от корпуса и одну от другой — корпусная изоляция. Корпусная изоляция от механических повреждений защищена покровной. Кроме того, секции, расположенные в одном пазу, имеют еще общую покровную изоляцию и прокладки, которые укладывают на дно паза, между секциями, а также между верхней секцией и клином. В катушках полюсов изолированными выполняют отдельные витки, слои витков и выводы, изолируют также всю катушку от остова двигателя.
Кронштейны щеткодержателей изолируют от корпуса двигателя с помощью фарфоровых изоляторов (см. рис. 19). Изоляцию коллекторных пластин относительно корпуса и одну от другой выполняют так, как показано на рис. 18.
Для чего служат главные полюса тяговых
Назначение и число полюсов. Главные полюса служат для создания основного магнитного потока. У тяговых двигателей с напряжением на зажимах ІІ ном = = 1500 В число полюсов определяется не-
2р = (0,5 Н- 0,78) Рпш/ити Меньшие значения принимают при больших, напряжениях (7Н0М, большие — при меньших. При одинаковых значениях У ном и ^»ном двигатель с меньшим числом полюсов имеет более простую конструкцию и менее трудоемок в изготовлении. Поэтому целесообразно принимать возможно меньшее число полюсов. Для мощных двигателей уменьшение числа полюсов ограничивается необходимостью удлинения коллектора из-за увеличения тока иа один палец щеткодержателя, реактивной э.д е., а также затруднениями, связанными с размещением компенсационной обмотки. Из формулы для определения числа полюсов видно, что для заданной мощности число полюсов будет меньше при более высоком напряжении на зажимах двигателя.
Каждый главный полюс тягового двигателя состоит из сердечника, обмотки и выводных кабелей.
Сердечники главных полюсов. Сердечники выполняют шихтованными перпендикулярно оси якоря; их набирают из неизолированных листов стали толщиной 1,5—2 мм. По краям сердечника ставят утолщенные боковины, углы которых, а иногда и сердечника полюса скругляют или срезают по плоскостям в виде фасок для облегчения изготовления катушки.
Средние листы сердечника у двигателей некоторых типов (ДПЭ-400 и др.) несимметричные; часть одной стороны конца полюсной дуги срезана. При сборке сердечника листы чередуют, устанавливая попеременно то стороной со срезанным, то с несрезанным концом. Такое уменьшение сечения сердечника вызывает ослабление магнитного потока, что повышает устойчивость машины к возникновению кругового огня. Выбор рациональной длины полюсной дуги и очертания полюсных наконечников позволяют
Рис. 80. Общий вид сердечников главных полюсов тяговых двигателей НБ-406 (а) и НБ-412К (б)
получить желаемое распределение индукции в воздушном зазоре, что является одним из основных мероприятий по устранению искрения и вспышек на коллекторе. Поэтому в двигателях полюсные наконечники имеют сложную форму.
Изготовление сердечника главного полюса из отдельных листов значительно уменьшает потери энергии в его поверхностном слое, обращенном к якорю, возникающие от колебания магнитного потока вследствие зубчатой формы сердечника якоря.
Собранные листы 2 сердечника (рис. 80) спрессовывают усилием около 100 кН и скрепляют четырьмя — шестью заклепками 5, для которых в листах выш-тампованы соответствующие отверстия. Общая площадь сечения заклепок для обеспечения монолитности полюса должна быть не менее 1/50 площади листа сердечника. По краям сердечника ставят утолщенные боковины /. Для крепления сердечника к остову в середине листов у большинства двигателей отечественного производства выштампованы отверстия, в которые пропускают один-два стальных стержня 4 и 6. Площадь сечения стержня должна быть такой, чтобы в стержни можно было ввернуть крепящие болты на глубину, не меньшую 1,25 их диаметра.
На главные полюса действуют следующие силы: касательные, вызванные вращающим моментом двигателя и приложенные к поверхностям полюсов, обращенным к якорю; собственный вес; магнитного притяжения сердечников к остову (с одной стороны) и якорю (с другой).
Болты 7, крепящие полюс к остову, рассчитывают так, чтобы после их затяжки образовались силы трения, не допускающие сдвига полюса с места посадки. Болты через отверстия 3 ввинчивают в сплошное тело стержня, давление от которого равномерно передается на отдельные листы сердечника. Это позволяет осуществить надежную затяжку полюса; кроме того, резьба в стержне значительно прочнее, чем в пластинчатом теле. Болты выполняют из высококачественной стали бычно с четырехкратным запасом по отношению к пределу текучести; они имеют недежное устройство, предотвращающее их самопроизвольное отвертывание.
Общее число болтов на полюс и их диаметр (по внутреннему диаметру резьбы) выбирают так, чтобы напряжение в осях не превосходило допускаемого значения. На тяговых двигателях отечественного производства устанавливают не менее трех болтов, на зарубежных двигателях — не менее двух.
У относительно маломощных двигателей главный полюс к остову тягового двигателя иногда крепят тремя шпильками, ввертывая их в тело сердечника (двигатели ДК-Ю4, ДК-Ю2 и др.).
Обмотка главных полюсов. Эта обмотка состоит из катушек, которые создают основную м.д.с. возбуждения, или из катушек возбуждения и катушек компенсационной обмотки. Компенсационная обмотка необходима, когда конструкционная скорость локомотива вдвое выше номинальной, а также в том случае, когда необходимо при наибольшей скорости
реализовать мощность 0,5РНОМ. Обычно эту обмотку устанавливают на двигателях большой мощности (более 700 кВт), работающих при глубоком ослаблении возбуждения. Считают также, что компенсационная обмотка нужна, если ^ном«ном>350 ООО кВт • об/мин (гдепном — частота вращения якоря при часовом режиме). Применение компенсациоииой обмотки снижает потенциальную напряженность тяговых двигателей, повышает устойчивость возбуждения добавочных полюсов. Из-за уменьшения воздушного зазора под главными полюсами и размагничивающего действия реакции якоря при компенсациоииой обмотке снижается расход меди в катушках полюсов иа 25—30% и повышается на 8—10% мощность машины. В двигателях пульсирующего тока применение компенсационной обмотки позволяет также уменьшить индуктивность сглаживающих реакторов и индуктивных шунтов.
Насыщение магнитной цепи главных полюсов обычно значительно. Поэтому число витков катушки полюса определяют по м.д.с. главного полюса FB№ при номинальном режиме; производят подсчет магнитного напряжения для всех остальных участков магнитной цепи и размагничивающей составляющей реакции якоря, т. е шв = l,02FBH/(PHOM/4) (здесь Рном — коэффициент возбуждения при номинальном режиме; 1,02 — коэффициент запаса на неточности при изготовлении).
Площадь сечения меди выбирают по сортаменту таким образом, чтобы катушки наиболее рационально размещались во внутренней полости двигателя, обеспечивая его компактность.
Катушки главных полюсов наматывают из шинной меди иа специальных намоточных станках, применяя соответствующую оправку-шаблон. При числе витков 30—40 катушку наматывают плашмя в два слоя; при числе витков 18—25 возможна намотка в один слой; при числе витков 8—15, особенно при круглом остове, катушку наматывают на ребро в один слой (иа двигателях НБ-414В, НБ-418К6 и др.),
Двухслойные катушки наматывают от середины, для чего полоски меди предварительно перегибают на узкое ребро в
месте, соответствующем будущему переходу из одного слоя в другой. Вследствие этого оба конца обмотки выходят наружу катушки, что удобно для устройства выводов. В многослойных катушках переходы выполняют накладками, приваренными или приклепанными к виткам. Однослойные и двухслойные катушки получаются наиболее жесткими, а следовательно, менее вероятно ослабление их посадки на сердечнике. К крайним виткам катушки приваривают припоем (например, ПМФ) специальные скобы, к которым болтами крепят выводные шины.
Изоляция катушек главных полюсов состоит из межвитковой и корпусной. У катушек по классу нагревостойкости В изоляцию витков выполняют асбестовой бумагой, а между слоями у двухслойных катушек (двигателей НБ-406, ДК-Ю6, УРТ-ПОА и др.) устанавливают изоляционные прокладки из миканита. Корпусную изоляцию класса В изготовляют из асбестовой или кипериой ленты, а класса Н — из стеклослюдинитовой.
Изоляцию катушек по классу нагревостойкости И выполняют по типу «Моно-лит-2». В этом случае для корпусной изоляции применяют стеклослюдинито-вую ленту ЛСКН толщиной 0,13 мм, для покровной — стеклоленту толщиной 0,13 мм — один слой в половину ширины ленты, для витковой — асбест толщиной 0,6 мм. При моноблочном исполнении катушки ее пропитывают совместно с вставленным в нее сердечником.
Толщина корпусной изоляции определяется напряжением на коллекторе (иа э.п.с. постоянного тока — напряжением на токоприемнике) и электрической прочностью примененного изоляционного материала. Изоляция катушек главных полюсов, как и остальных обмоток, должна обладать высокими монолитностью, вла-го- и маслостойкостью, механической, а также электрической прочностью. Мощность тяговых двигателей без увеличения их размеров и массы можно повысить, улучшив условия теплоотдачи корпусной изоляции обмоток.
Теплопроводность монолитной изоляции на 25—30% выше. По нагревостойкости такая изоляция позволяет коэффициент теплоотдачи для поверхностей катушки, прилегающих к сердечнику и
остову, повысить с 0,2 до 1 по сравнению с микалентной. Коэффициент линейного расширения в среднем равен коэффициенту линейного расширения меди Пробивное напряжение монолитной изоляции почти в 2 раза выше, чем изделий со стекломикалентной изоляцией, и составляет в среднем 16,1 против 8,3 кВ.
Основными операциями при изготовлении катушек как с серийной стекломикалентной, так и с монолитной изоляцией являются: намотка медных шин на станке по шаблону, отжиг, приварка выводных шин или кабелей медно-фосфористым припоем ПМФ, опрессовка катушки, набор витковой изоляции и выпечка, укладка корпусной изоляции и выпечка. Последующие операции зависят от вида изоляционных материалов.
При корпусной монолитной изоляции после набора витковой изоляции из сухих асбестовых прокладок толщиной 0,5 мм и формовки катушки в специальном приспособлении производят намотку корпусной изоляции лентой из стеклослюдини-тового полотна в 8—12 слоев в зависимости от напряжения на зажимах двигателя. Затем корпусную изоляцию сушат 24 ч при температуре 180 °С, чтобы удалить летучие вещества, находящиеся в ленте. После этого на катушки с некоторым натягом накладывают ленту из фторопластовой пленки. Для фиксации размеров во время пропитки в окно обмотки закладывают силуминовый макет сердечника, а катушку укладывают в кассету. Затем в специальной установке осуществляют ее пропитку композицией, состоящей из эпоксидной смолы и отвердителя. Из автоклава кассету с пропитанной катушкой перемещают в индукционную печь для выпечки и отвердения пропи-
точной композиции при температуре 150 °С. После этого кассету охлаждают и разбирают. Снимают пленку, зачищают и лудят выводные шины, проверяют электрическую прочность корпусной изоляции, убеждаются в отсутствии межвит-ковых замыканий. Наличие на катушке ленты из фторопластовой пленки предотвращает вытекание пропиточной композиции в процессе отвердения и обеспечивает получение (после пропитки) калиброванного по толщине и гладкого (без наплывов) слоя янтарного цвета литой монолитной изоляции, что резко повышает ее влагостойкость.
Катушки главных полюсов со стекломикалентной изоляцией (рис. 81) закрепляют полюсными сердечниками, которые имеют Т-образную форму. В эксплуатации стекломикалентная изоляция усыхает, а следовательно, нарушается плотность крепления. Поэтому между катушкой 5 и приливом остова / ставят стальную пружинную рамку 8, упруго компенсирующую нарушение плотности крепления катушки.
Ограниченное пространство для размещения пружинных рамок не позволяет добиться достаточной эластичности такого крепления, поэтому между плоскостью катушек и выступами полюсных сердечников 4 дополнительно ставят еще разрезные пружинные фланцы 9 (из стали 60С2А толщиной 3 мм). Пружинные рамка и фланец также предохраняют корпусную изоляцию от разрушения при вибрациях, однако создают двойной воздушный зазор, затрудняющий теплоотдачу от меди катушки к сердечнику полюса через слой корпусной изоляции. Во время ремонта тяговых двигателей усадку изоляции катушек полюсов и возникшие
Рис 81 Устройство крепления главного полюса к остову тягового двигателя НБ-4І8К6: / — остов, 2 — болт, 3 — стальной стержень; 4 — сердечник; 5 — катушка полюса; 6 — компенсационная обмотка, 7 — заклепка; 8 — стальная пружинная рамка; 9 — пружинный фланец
Рис 82 Устройство крепления моноблока главного полюса к остову (а) и компенсационная
обмотка (б) тягового двигателя НБ-418К6 / — паз для катушки компенсационной обмотки, 2— сердечник полюса, 3 — обмотка возбуждения; 4 — силуминовая прокладка; 5 — остов, 6—катушка компенсационной обмотки, 7 — вывод этой обмотки
в результате этого неплотности компенсируют, устанавливая дополнительные прессшпановые прокладки между катушкой и остовом. Стекломикалентная изоляция на битумных связующих и микалент-ной бумаге имеет недостаточную влагостойкость и не обеспечивает необходимую надежность тяговых двигателей при возросшей интенсивности эксплуатации э.п.с. Монолитная изоляция повышает срок службы тяговых двигателей, позволяет снизить нагрев меди (двигатели НБ-418К6, ТЛ-2К1, РТ-51м и др.) и изготовлять изолированную катушку вместе с сердечником без разрезного фланца и пружинной рамки (т. е. без двойного воздушного зазора). Для улучшения теплоотдачи в пространство между катушкой и остовом ставят силумино-вую прокладку 4 (рис. 82). При моноблочных полюсах упрощается монтаж катушек в остове, повышается надежность работы тяговых двигателей.
компенсации м.д.с. якоря. Однако компенсационная обмотка несколько усложняет двигатель, увеличивается число возможных очагов аварий, в некоторой мере снижается ремонтопригодность двигателя. Наиболее часто у компенсационных обмоток повреждаются лобовые соединения и переходы между катушками. Компенсационную обмотку применяют, лишь убедившись (для чего проводят ряд сравнительных расчетов) в ее безусловной необходимости. Обычно применение ее считают оправданным, когда соотношение частот вращения птах/пнок > 2, требуется при максимальной скорости движения реализовать мощность более 0,5РНОМ, среднее межламельное напряжение еср > 17+18 В, среднее напряжение на 1 см длины окружности коллектора еср > 35+40 В/см, толщина изоляции Аиз = 1,2 мм. Масса двигателя на единицу мощности должна быть возможно меньшей. Применение компенсационной обмотки всегда оправдано для двигателей мощностью Рнок > 700 кВт, предназначенных работать при малых степенях возбуждения.
Напомним, что во избежание возникновения вибраций машины вследствие колебания магнитного потока в воздушном зазоре зуб-цовый шаг по полюсному наконечнику tz ко должен отличаться от зубцового шага по якорю 1< не менее чем на 10%. Тогда общее число пазов на полюс
где — расчетное полюсное перекрытие; Z — число пазов сердечника якоря
Пазы компенсационной обмотки располагают так, чтобы их осевые линии были параллельны оси добавочных полюсов. Это упрощает и облегчает монтаж двигателя, позволяет катушки компенсационной обмотки изготовлять отдельно, а затем закладывать в пазы, не нарушая их формы. Число витков компенсационной обмотки на полюс
где /\0 « ав^р „ (здесь Рр „ — м.д с. якоря на полюс); /а — ток в цепи якоря.
Компенсационную обмотку выполняют в виде отдельных катушек из прямоугольной меди. Число катушек равно числу пазов. Изоляция компенсационной обмотки аналогична изоляции обмотки главных полюсов. Катушки крепят в пазах текстолитовыми клиньями. Компенсационную обмотку включают последовательно с обмоткой якоря.