Для чего служит тяговый генератор
Тяговый генератор
Тяговый генератор — элемент электрической тяговой передачи тепловоза, преобразующий механическую энергию дизеля тепловоза в электрическую энергию, поступающую к тяговым электродвигателям. Тяговый генератор постоянного тока также используется для пуска дизеля от аккумуляторной батареи.
Содержание
Внешняя характеристика генератора
Внешней характеристикой генератора называется зависимость напряжения на его зажимах от тока нагрузки при неизменной частоте вращения якоря и заданных условиях возбуждения. Для полного использования мощности дизеля идеальная внешняя характеристика генератора должна иметь гиперболическую форму, ограниченную с одной стороны максимальным напряжением на выходе генератора и максимальным током генератора — с другой. Для получения характеристики близкой к идеальной, в тяговых генераторах используется независимое возбуждение с автоматической системой регулирования тока возбуждения. На вход системы возбуждения подаются сигналы, соответствующие напряжению тягового генератора и току нагрузки, напряжение, вырабатываемое системой, подаётся на обмотку возбуждения генератора. При движении тепловоза с поездом по лёгкому профилю пути или резервом для экономии топлива мощность дизеля уменьшается путём ступенчатого снижения частоты его вращения рукояткой контроллера машиниста. Для того чтобы система возбуждения при частичных нагрузках обеспечивала постоянство мощности генератора на уровнях, соответствующих экономичным режимам работы дизеля, на вход системы возбуждения дополнительно вводят сигнал, соответствующий частоте вращения коленчатого вала.
Генератор постоянного тока
Тяговый генератор постоянного тока состоит из магнитной системы, якоря, щёткодержателя со щётками и вспомогательных устройств. Магнитная система генератора предназначена для создания внутри него мощного магнитного поля. Она состоит из станины генератора (его корпуса), главных и добавочных полюсов. Станина изготовлена из низкоуглеродистой стали, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Генераторы большой мощности для уменьшения размера и массы выполняются многополюсными. Сердечники главных полюсов изготавливаются из листов электротехнической стали. На каждом главном полюсе размещены катушки пусковой обмотки и обмотки возбуждения. Пусковая обмотка обеспечивает возбуждение генератора при его работе в режиме электродвигателя для запуска дизеля. Магнитное поле вращающегося якоря искажает магнитное поле обмоток возбуждения, величина этого воздействия, называемого реакцией якоря, зависит от величины тока в якоре. В результате физическая нейтраль генератора смещается относительно щёток и между щётками и коллектором возникает сильное искрение. Для ослабления реакции якоря между главными полюсами устанавливаются добавочные. Магнитное поле добавочных полюсов направлено навстречу поля якоря и нейтрализует его действие.
Якорь генератора для снижения его массы выполняется полым. Сердечник якоря набирается из пластин электротехнической стали, в пазы сердечника укладывается обмотка якоря. Поскольку при работе генератора на якорь действуют значительные центробежные силы, в пазах сердечника обмотка укрепляется клиньями из изоляционного материала, участки обмотки, выходящие из пазов сердечника, стягиваются бандажами из стальной проволоки или стеклоткани.
Коллектор генератора состоит из нескольких сотен медных пластин, изолированных друг от друга миканитовыми прокладками. Поверхность коллектора, по которой скользят щетки, изготавливается строго цилиндрическая и тщательно шлифуется, рабочая поверхность щёток притирается к поверхности коллектора. Щётки вставляются в латунные щёткодержатели, которые прижимают их к коллектору пружинами. Электрический ток от щёток отводится по гибким медным шунтам. Для охлаждения тяговых генераторов используется самовентиляция или устанавливаются дополнительные вентиляторы.
При создании тяговых генераторов постоянного тока большой мощности возникает ряд принципиальных трудностей. С увеличением мощности генератора возрастают его размеры, в то же время для надёжной работы коллекторно-щёточного узла линейная скорость поверхности коллектора не должна превышать 60—70 м/с, что ограничивает его диаметр. Для предотвращения недопустимого искрения и возникновения кругового огня напряжение между соседними пластинами коллектора не должно превышать 30—35 В, что ограничивает длину витков обмотки якоря.
Генератор переменного тока
Статор тягового генератора переменного тока состоит из стальной станины, в которую установлен сердечник из листов электротехнической стали. В пазы сердечника уложена обмотка из медного изолированного провода. Для уменьшения пульсации выпрямленного напряжения обмотка статора выполняется многофазной. Магнитная система ротора генератора — многополюсная, сердечники полюсов набраны из листовой стали и закреплены на стальном корпусе ротора. Катушки полюсов соединяются последовательно, начало и конец обмотки возбуждения присоединены к контактным кольцам, по которым скользят графитовые щётки, закреплённые в латунных щёткодержателях. Кроме того, в пазах полюсных башмаков уложены стержни, соединённые между собой в демпферную обмотку, улучшающую работу генератора в переходных режимах.
Масса тягового генератора переменного тока примерно на 30 % меньше массы генератора постоянного тока такой же мощности, а межремонтный интервал увеличен в 1,5 — 2 раза. Недостатком тягового генератора переменного тока является невозможность работы в двигательном режиме для пуска дизеля. Однако масса генератора переменного тока и стартерного двигателя остаётся меньше массы генератора постоянного тока, а стартерный двигатель при работе дизеля используется в качестве вспомогательного генератора постоянного тока.
Литература
УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.
Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л
Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.
Рис. 144. Главный полюс тягового генератора
Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).
Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора
Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.
Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)
С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).
Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора
Рис. 148. Щетка тягового генератора
Рис. 149. Щеткодержатели
При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).
Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л
Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.
Тяговый генератор тепловозов 2ТЭ10М и 3ТЭ10М
Для преобразования механической энергии дизеля в электрическую и питания тяговых электродвигателей на тепловозах установлен тяговый генератор (рис. 93). При пуске дизеля генератор используется в качестве электродвигателя с последовательным возбуждением, получая питание от аккумуляторной батареи.
Генератор представляет собой десятиполюсную электрическую машину постоянного тока с независимым возбуждением. Обмотка возбуждения питается от якоря возбудителя В-600 двухмашинного агрегата А-706Б и создает основной магнитный поток. Схема регулирования возбуждения генератора обеспечивает использование всей свободной мощности и автоматическое регулирование напряжения генератора в соответствии с током, потребляемым электродвигателями в диапазоне от продолжительного тока до максимального напряжения.
Рис 90. Расположение электрооборудования на тепловозе:
1-приемные катушки АЛСН, 2-двухмашинный агрегат; 3-ящик дешнфратораи усилителя АЛСН, 4-электродвигатель отопнтельно-вентнляцнонного агрегата; 5-прожектор; 6-локомотивный светофор, 7-электропиевматическин клапанЭПК; 8-громкоговоритель радиостанции, 9-электродвигатель вентилятора кузова, 10-световой номер, 11-блокировка валоповоротиого устройства, 12-реле сброса нагрузки, 13-реле остановки дизеля; 14-коробка распре-лительная «Д» на дизеле;, 15-комбинированное реле давлення; 16-электро-пневматическне вентили открытия жалюзи, 17-тяговый электродвигатель; 18-буферный фонарь; 19-пульт управления радиостанцией, 20-пульт управ-ления тепловозом, 21-скоростемер, 22-переговорное устройство, 23-кнопка маневровой работы, 24-антенно-согласующее устройство радиостанции; 25-правая аппаратная камера, 26, 27-блоки радиостанции; 28-трансформатор стабилизирующий, 29-левая аппаратная камера, 30-тяговый генератор, 31-электродвигатель маслопрокачивающего насоса; 32-разъемы пожарной сигнализации; 33-электродвигатель топливоподкачивающего насоса, 34-коробка распределительная «К» на дизеле; 35-аккумуляторные ящики; 36- датчики пожарной сигнализации, 37-объединенный регулятор дизеля, 38-синхронный подвозбуднтель; 39, 40-датчики-реле Т35; 41-коробка распределительная, 42-электропиевматический клапан песочницы задней тележки;43-розетка междутепловозного соединения; 44-задний красный буферный фонарь, 45-задний белый буферный фонарь
Рис 93 Тяговый генератор ГП-31ІБ (продольный и поперечный разрезы)’ 1-отверстия выброса охлаждающего воздуха, 2-лапа генератора, 3-роликоподшипник, 4- трубка подачи смазки, 5-коллектор, 6-подшипниковый щит, 7-щеткодержатели, 8-крышка кол лекторной камеры, 9-бракеты, 10-изоляторы, 11-поворотная траверса, 12-уравнители, 13- пусковая обмотка, 14-обмотка независимого возбуждения, 15-станина, 16-главный полюс, 17- добавочный полюс, 18-сердечник якоря, 19-обмотка добавочного полюса, 20-обмотка якоря, 21-воздухоподводящий патрубок, 22-корпус якоря, 23-электрощетки
Техническая характеристика генератора ГП-ЗІІБ
Необходимо учитывать, что загрязнение и скопление пыли значительно ухудшают отвод тепла от охлаждаемых поверхностей и, следовательно, снижают срок службы изоляции, поэтому очень важно своевременно продувать генератор сухим, чистым сжатым воздухом. При обнаружении масла и дизельного топлива внутри генератора следует промыть чистым бензином все замасленные поверхности. Тяговый генератор состоит из четырех основных сборочных единиц: якоря, магнитной системы, подшипникового щита и патрубка.
Корпус якоря генератора выполнен в виде втулки, на наружной поверхности которой расположены ребра для размещения сердечника. Корпус якоря имеет со стороны привода фланец для соединения через эластичную муфту с коленчатым валом дизеля и свободный конусный конец вала для подсоединения переднего распределительного редуктора. Сердечник якоря набран из сегментных листов холоднокатаной электротехнической стали, стянутых шпильками в осевом направлении между обмоткодержателями. В радиальном направлении он закреплен клиновыми шпонками, а в осевом сердечник якоря разделен вентиляционными распорками на восемь пакетов. В пазах сердечника расположена обмотка якоря. Крепление обмотки якоря в пазах выполнено стеклотекстолитовыми клиньями. Лобовые части обмотки и уравнители 12 закреплены стеклобандажом. В качестве якорной обмотки (рис. 94) применена несимметричная двухходовая ступенчатая петлевая обмотка с полным числом уравнителей на паз. Выбор такой обмотки вызван необходимостью обеспечить требуемые параметры генератора при заданных габаритных размерах.
Известно, что получение симметричной двухходовой якорной обмотки возможно только при использовании уравнителей, соединяющих коллекторные пластины одного хода с головками обмоток другого хода, т. е. уравнительные соединения должны быть протянуты от коллектора под сердечником на противоположную сторону якоря к головкам обмотки. Учитывая сложность конструкции и большое количество паяных соединений, нельзя рассчитывать на надежность такой обмотки в эксплуатации. Поэтому была принята несимметричная двухходовая петлевая обмотка, позволяющая избежать применения таких уравнителей и ограничиться уравнительными соединениями, размещенными со стороны коллектора. Опыт показывает, что генераторы с такой обмоткой работают более устойчиво по сравнению с применявшейся ранее двухходовой (лягушачьей) обмоткой.
Интересно отметить, что двухходовые обмотки (несимметричные двухходовые обмотки в большей степени) склонны к созданию на поверхности коллектора разной по интенсивности расцветки коллекторных пластин. При этом возможны чередования двух темных и одной светлой или одной светлой и одной темной коллекторных пластин. Чередующаяся расцветка коллекторных пластин при наличии глянцевой политуры не вызывает их подгара. Но если поверхность коллекторных пластин становится матовой, то неизбежно появятся подгары коллекторных пластин. Во избежании глубокого выгорания меди коллекторных пластин и чрезмерного износа электрощеток при появлении даже незначительного подгара рекомендуется коллектор шлифовать.
Чередующееся потемнение вызывается прохождением через соседние пластины разной силы тока, т. е. по двум параллельным ветвям обмотки якоря протекает неодинаковый ток и под щетками на соседних коллекторных пластинах будет разная плотность тока. Избежать чередующегося подгара коллекторных пластин можно, если будут обеспечены: симметричная установка полюсов в магнитной системе; равномерная установка щеток по окружности коллектора; равномерное распределение коллекторных пластин по окружности; стабильность рабочей поверхности коллектора; нажатие на щетку в рекомендуемых пределах; чистота поверхности коллектора и периодическая протирка его салфеткой, смоченной в чистом бензине.
Якорь дважды пропитан в электроизоляционном термореактивном лаке, покрыт эмалью горячей сушки и динамически балансирован. Класс изоляции обмотки якоря Р. Якорь в генераторе монтируется на одном сферическом роликовом подшипнике. Второй опорой якоря служит коренной подшипник коленчатого вала дизеля.
Магнитная система генератора состоит из станины 15 (см. рис. 93), главных 16 и добавочных 17 полюсов и межкатушечных соединений. Станина выполнена из листовой стали с малым содержанием углерода и имеет по бокам лапы для установки на поддизельной раме. По окружности станины болтами закреплены десять главных и десять добавочных полюсов. Каждый добавочный полюс состоит из изолированного сплошного стального сердечника и катушки, закрепленной на сердечнике с помощью немагнитных уголков, изоляционных прессованных рамок, пружинных элементов и стальной прокладки. Изоляция добавочного полюса класса В.
Сердечник главного полюса собран из тонкой холоднокатаной электротехнической стали. Катушки главного полюса имеют обмотку независимого возбуждения 14 и пусковую обмотку 13. Пусковая обмотка предназначена только для пуска дизеля. Класс изоляции катушек главных полюсов Н. Для возможности установки требуемого зазора между полюсными сердечниками и якорем, между полюсами и станиной предусмотрены регулировочные стальные прокладки.
Я1, Я2-начало и конец обмотки якоря, Н1, 42-начало и конец обмотки независимого возбуждения, П1-начало пусковой обмотки, Д2, П2-конец обмотки добавочных полюсов и пусковой обмотки
Рис 95 Схема соединения обмоток магнитной системы генератора ГП-31ІБ:
Подшипниковый щит 6 (см. рис. 93) сварной, каркасной конструкции с выемной ступицей, которая служит опорой для наружного кольца подшипника и крепления крышек подшипникового узла. Выемная ступица обеспечивает возможность замены подшипника без полной разборки генератора и, следовательно, без съема генератора с тепловоза. Для удобства обслуживания щеток и щеткодержателей в подшипниковый щит встроена поворотная траверса 11, к которой при помощи изоляторов, крепятся десять бракетов с установленными на них щеткодержателями 7. Щеткодержатель снабжен рулонной пружиной, обеспечивающей практически постоянное нажатие на щетку независимо от ее износа.
Траверса поворачивается вращением вала поворотного устройства траверсы, который можно вращать ключом от валоповоротного устройства дизеля. После поворота траверсу следует установить и зафиксировать в том же положении, которое она занимала до поворота.
Патрубок 21 генератора служит для подвода охлаждающего воздуха к генератору и формирования потоков охлаждающего воздуха внутри генератора. Патрубок выполнен сварным из тонколистовой стали и имеет разъемы по вертикальной и горизонтальной осям.
Для чего служит генератор в тепловозе
УСТРОЙСТВО ТЯГОВОГО ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА
Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.
Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л
Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.
Рис. 144. Главный полюс тягового генератора
Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).
Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора
Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.
Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)
С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).
Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора
Рис. 148. Щетка тягового генератора
При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).
Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л
Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.
Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л представляет собой электрическую машину постоянного тока. Его длительная номинальная мощность, т. е. мощность, которая может быть получена от него неограниченное время, равна 2000 кВт. Тяговый генератор состоит из следующих основных частей: магнитной системы, якоря, щеткодержателей со щетками и вспомогательных устройств (рис. 143). Магнитная система генератора предназначена для создания мощного магнитного поля в нем. Она образована из станины (ярма) генератора, главных и добавочных полюсов.
Рис. 143. Тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л
Станина генератора, являясь частью магнитной системы, представляет собой и его остов (корпус). Изготовлена станина из стали с малым содержанием углерода, обладающей высокой магнитной проницаемостью. Снаружи станина имеет лапы, с помощью которых генератор устанавливают на поддизельной раме.
Магнитная система генераторов постоянного тока в зависимости от их мощности может иметь различное число полюсов. Генераторы большой мощности выполняются многополюсными, так как при этом уменьшаются их размеры и масса. Тяговый генератор, тепловоза 2ТЭ10Л имеет 10 главных полюсов. Сердечники главных полюсов изготовлены из тонких листов электротехнической стали с большой магнитной проницаемостью (рис. 144). В сердечнике, набранном из отдельных изолированных листов, вихревые токи намного меньше, чем в цельном. Листы стягиваются заклепками.
Рис. 144. Главный полюс тягового генератора
Сердечники полюсов прикреплены к станине болтами. Наконечники сердечников имеют такую форму, которая позволяет, во-первых, удерживать полюсную катушку и, во-вторых, придать распределению магнитных силовых линий между полюсом и якорем желаемый характер.
На каждом главном полюсе размещены катушки обмоток независимого возбуждения и пусковой. Катушка независимого возбуждения выполнена из 105 витков медного провода сечением 1,7 х 6,9 мм. Пусковая катушка полюса, по которой кратковременно пропускается ток большой силы только при пуске дизеля, имеет всего три витка из сдвоенного провода сечением 2,26X40 мм. В генераторах северный и южный полюсы чередуются между собой, т. е. за северным полюсом следует южный, затем опять северный и т. д.
Добавочные полюсы установлены между главными. По числу главных полюсов тяговый генератор тепловоза 2ТЭ10Л оборудован 10 добавочными полюсами. Каждый добавочный полюс состоит из сердечника и катушки с шестью витками провода сечением 16X25 мм (рис. 145).
Рис. 145. Добавочный полюс тягового генератора
Ввиду небольших размеров сердечники добавочных полюсов выполнены цельными (сплошными). Полюсы снабжены изоляционными рамками для усиления изоляции от корпуса и пружинными рамками для предупреждения вибрации катушек на сердечниках полюсов.
Якорь генератора (рис. 146) служит для размещения на нем обмотки и коллектора, а также для уменьшения сопротивления магнитной цепи генератора.
Рис. 146. Якорь тягового генератора (без обмотки)
С целью снижения массы генератора корпус якоря выполнен полым. Корпус оканчивается фланцем для соединения с помощью муфты с коленчатым валом дизеля, а с противоположной стороны снабжен ребристой втулкой. Во внутреннее отверстие втулки запрессован укороченный вал якоря. Применение укороченного вала вместо сквозного позволило дополнительно уменьшить массу якоря. Наружное кольцо ребристой втулки предназначено для установки коллектора генератора. Вал якоря опирается на сферический двухрядный роликовый подшипник (см. рис. 143), расположенный в съемной капсуле. Капсула крепится к подшипниковому щиту генератора и позволяет снять подшипник без полной разборки электрической машины. Подшипник закрыт крышками и уплотнительными кольцами.
Сердечник якоря набран из сегментных листов электротехнической (см. рис. 146) стали толщиной 0,5 мм, стянутых с помощью нажимных шайб и шпилек. Нажимные шайбы одновременно являются обмоткодержателями для лобовых частей якорной обмотки. Листы сердечника изолированы друг от друга, благодаря чему резко снижаются потери энергии в сердечнике, уменьшается его нагрев вихревыми токами. Эти листы по наружной поверхности имеют зубцы. При сборке впадины между зубцами образуют пазы, в которые укладывается обмотка якоря.
Якорная обмотка — двухходовая петлевая с уравнительными соединениями. Обмотка состоит из секций. Каждая секция имеет несколько витков хорошо изолированного медного провода прямоугольного сечения 2,83 X 5,5 мм. Готовые секции укладывают в пазы сердечника якоря и соединяют с пластинами коллектора.
При работе генератора его якорь вращается с большой скоростью и на секции обмотки якоря действуют значительные центробежные силы. В пазах сердечника якоря секции обмотки укрепляют специальными клиньями из изоляционного материала (рис. 147).
Рис. 147. Размещение обмотки в пазу якоря генератора
Рис. 148. Щетка тягового генератора
При работе дизеля тепловоза коленчатый вал через пластинчатую муфту вращает якорь тягового генератора в магнитном поле, создаваемом его полюсами. В якорной обмотке индуктируется э. д. с, при замыкании внешней цепи ток проходит из якорной обмотки через одну группу пластин коллектора, плюсовые щеткодержатели к тяговым электродвигателям и далее через минусовые щеткодержатели, другую группу пластин коллектора возвращается в якорную обмотку.
Несмотря на принимаемые меры по снижению электрических, магнитных, механических потерь энергии в генераторе, они остаются достаточно большими и приводят к нагреву деталей. Наиболее чувствительной к повышенным температурам является изоляция обмоток и коллектора электрических машин. Для предупреждения перегрева генераторов, прежде всего электрической изоляции, их охлаждают наружным воздухом. При этом в отечественных тяговых генераторах мощностью до 1500 кВт обычно используется самовентиляция. Для подачи охлаждающего воздуха в более мощные тяговые генераторы на тепловозах устанавливают специальные дополнительные вентиляторы.
Тяговый генератор тепловоза ТЭЗ выполнен с самовентиляцией. Для этого на якоре генератора со стороны, противоположной коллектору, укреплен центробежный вентилятор. Вентилятор засасывает воздух со стороны коллектора. Далее поток воздуха проходит внутри генератора, охлаждает его. и выбрасывается вентилятором через патрубок наружу под раму тепловоза.
На тепловозах 2ТЭ10Л установлен отдельный центробежный вентилятор для охлаждения воздухом тягового генератора (рис. 150).
Рис. 150. Система воздушного охлаждения тягового генератора тепловоза 2ТЭ10Л
Очищенный от посторонних примесей воздух подается вентилятором по нагнетательному каналу через воздухоподводящий патрубок (см. рис. 143) со стороны, противоположной коллектору. Внутри генератора охлаждающий воздух проходит параллельными потоками через магнитную систему и якорь, отводит от них тепло и выбрасывается наружу через выпускной патрубок в подшипниковом щите и выпускные каналы. Для обеспечения надежной работы тяговых генераторов охлаждающий воздух не должен нести с собой несгоревшее топливо, выбрасываемое дизелем, пыль, влагу. Поэтому очень важным является рациональный выбор места забора охлаждающего воздуха и применение достаточно эффектной его очистки.