книги из ГПНТБ / Скрипкин В.В. Электрооборудование изотермического подвижного состава учебник

Механический выпрямитель генератора (рис. 20) позволяет пре­

Выпрямитель имеет четыре рабочие 3 и четыре холостые 4 ламели, изолированные друг от друга прокладками из миканита. Ламели в виде разрезного кольца запрессовывают в изоляционный материал, прота­ чивают по окружности и шлифуют. Готовое кольцо выпрямителя на­ саживают на вал генератора. От поворота и сдвига кольцо удержи­ вается шпонкой и пружинным кольцом.

К разрезному кольцу прижимаются шесть щеток 2. Ширина хо­ лостой ламели механического выпрямителя вместе с миканитовыми прокладками равна ширине щетки. Щетки, соединенные попарно по­ средством гибких кабелей, образуют параллельные ветви б. К этим вет­ вям присоединяются дополнительные обмотки статора. Рабочие ла­ мели также попарно соединены перемычками 7 и образуют две ветви для подключения обмотки возбуждения.

Конструктивно синхронный генератор ЕС93-4С совместно с ком­ паундирующими трансформаторами и резисторами (рис. 21) выполня­ ется в виде электрической машины, состоящей из корпуса 9, статора 4, сердечника 2 ротора, вала 19 и двух подшипниковых щитов — перед­ него 6 п заднего 11.

Корпус (станина) генератора чугунный литой. В нижней части ста­ нины 9 расположены лапы 21 для установки на фундамент. Внутри станины имеются шесть ребер, на которые устанавливаются статор 4 с обмотками 10. Через проем в верхней части станины монтируется ста­ билизирующий блок трансформаторов и сопротивлений. Сбоку нахо­ дится клеммная коробка 1.

Сердечник статора набирается из штампованных листов электро­ технической стали, покрытых с одной стороны изоляционным лаком, и впрессовывается в станину, а затем крепится стопорным винтом.

Обмотка статора всыпная,т. е. выполненная из мягких секций, на- ' мотанных круглым медным проводом, и уложенная через щели полу­ закрытых пазов 3. Кроме основной обмотки, в пазы статора заклады­ вается дополнительная трехфазная обмотка, служащая для питания

31

схемы возбуждения генератора. Начала фаз дополнительной обмотки подводятся к стабилизатору, а концы через подшипниковый щит 11 — к траверсе 12 механического выпрямителя и присоединяются к щеткам, находящимся в щеткодержателях 13.

Подшипниковые щиты генератора чугунные, литые, одинаковые по размерам. В нижней части щита расположены защищенные сеткой окна для всасывания 17 п выхода 18 охлаждающего воздуха. Задний щит имеет три резьбовых отверстия для крепления кожуха 16, защищаю­ щего механический выпрямитель 14, и отверстия для вывода коннов дополнительной обмотки.

Сердечник 2 ротора составляют чередующиеся узкие и широкие пакеты, набранные из штампованных листов электротехнической стали. При сборке ротора после установки катушек 8 на низкие пакеты устанавливаются сегменты 20, имеющие форму полюсных башмаков, Сегменты крепятся к сердечнику посредством двух продольных шпи­ лек, продетых через отверстия высоких пакетов, При этом наружные поверхности сегментов должны составлять строго цилиндрическую, без изъянов поверхность. Между сегментами по краям полюсов оста­ ются воздушные пространства, по ширине равные толщине высоких пакетов. Форма роторных полюсов получается гребенчатой, а воздуш­ ный зазор генератора — однозначный под полюсами и краями сегмен­ тов. Сердечник ротора крепится к валу по всей длине посредством шлицевого соединения, а с торцов — двумя упругими кольцами.

Обмотка ротора состоит из последовательно соединенных катушек. Катушки наматываются из прямоугольной меди и после изоляции по­ люсных сердечников надеваются на них. Снизу и сверху катушек уста­ навливаются изолирующие шайбы. Под нижнюю шайбу укладыва­ ется стальная пружинящая рамка, которая предотвращает смещение катушки относительно сердечника. Выводы обмотки ротора пропуска­ ются через вал, конец которого со стороны механического выпрямителя полый и соединяется с разрезным кольцом этого выпрямителя.

Вентилятор 7 крепится на валу посредством шпоночного соединения и фиксируется (от осевого смещения) стопорным винтом. Подшипники генератора — передний роликовый 5 и задний шариковый 15 — помещаются в гнездах подшипниковых щитов и закрываются крышка­ ми, удерживающими смазку.

Траверса 12 состоит из кольцевого диска, на котором установлено шесть щеткодержателей 13 со щетками. Она должна занимать строго определенное положение по отношению к механическому выпрями­ телю.

Синхронные генераторы ЕСС93-4М с кремниевым выпрямителем' (рпс. 22) имеют блок 3 компаундирующих трансформаторов 4 и резис­ торов 8, включенных в схему генератора 2. Кремниевый выпрямитель 14 собран из шести диодов по двухфазной двухполупернодной схеме. Выпрямитель соединен с дополнительными обмотками 13 генератора и питает обмотку возбуждения 15 постоянным током. Нагрузка к ге­ нератору подключается к клеммам 6 и 5 (нулевой провод).

Генератор с кремниевым выпрямителем в первоначальный период возбуждается от источника постоянного тока напряжением 6—24 в

32

тельной обмотке, и дальнейшее возрастание тока возбуждения. Первоначальная подпитка обмотки 15 постоянным током от акку­

муляторной батареи обеспечивает индуктирование в дополнительной обмотке 13 переменной э. д. с., достаточной для открытия кремниевых выпрямителей, а э. д. с., создаваемая в дополнительной обмоткетолько за счет потока остаточного магнетизма, для этого слишком мала.

При подключении к генератору нагрузки по основной обмотке 1 генератора, а также по первичным обмоткам компаундирующих транс­ форматоров 3 начинает проходить ток, который вызывает соответству­ ющий ток в их вторичных обмотках. Величина, обратная падению на­ пряжения на компаундирующих резисторах 8, представляющая собой э. д. с., геометрически складывается с э. д. с. вспомогательной обмот­ ки. Возросший вследствие этого ток возбуждения компенсирует размаг­ ничивающее действие тока нагрузки, и величина напряжения на вы­ ходе генератора остается неизменной.

Кремниевый выпрямитель состоит из стальной рамки и шести за­ крепленных на ней кремниевых диодов с радиаторами. Рамка с диода­ ми, а также с панелью зажимов крепится к подшипниковому щиту.

Блок компаундирующих трансформаторов и резисторов (рис. 23) состоит из трех трансформаторов 2 и трех резисторов 5. Выводы 6 вто­ ричных обмоток трансформаторов соединены с резисторами. Блок под­ ключается контактами 4 и выводами 1 в силовую цепь, контактами 3 — в цепь возбуждения.

Сопротивления 3 реостата возбуждения (рис. 24) соединены в тре­ угольник и смонтированы на каркасе / по четыре сопротивления в каж-

Рис. 23. Блок компаундирующих трансформаторов и резисторов синхронного генератора ЕСС93-4М

щ и м т р а н с ф о р м а т о р о м и д р о с с е л е м х о л о с т о -

Рис. 24. Реостат возбуждения синхронного генератора ECG93-4M

34

торых выведены к одноименным клеммам щитка 7. Вторые концы ста­ торных обмоток X, у , г соединяются с концами K r, K s , Кг первичных ■обмоток компаундирующего трехфазного трансформатора тока 6, со­ единенных в звезду. Нулевую точку, выведенную к клемме N щитка, образуют концы L r , Ls , L t первичных обмоток.

К клеммам U; Ѵ , W щитка через трехфазный дроссель 5 подключен выпрямитель из кремниевых диодов 4, собранный по трехфазной двухполупериодной схеме. В качестве нагрузки к выпрямителю через кон­ тактные кольца (на схеме не показаны) присоединена обмотка воз­ буждения 2, находящаяся на вращающихся полюсах ротора. Концы обмотки возбуждения С и D также выведены на щиток.

Вторичные обмотки трехфазного трансформатора тока также сое­

параллельно включенных резисторов общим сопротивлением 3,6 Мом, является дополнительной нагрузкой на выпрямитель, улучшающей его работу и предохраняющей кремниевые диоды от пробоя.

При раскручивании ротора генератора, на котором находятся по­ люсы возбуждения с обмотками 2, за счет остаточного магнетизма в трехфазных обмотках 1 индуктируются переменные э. д. с., которые через обмотки дросселя холостого хода 5 подводятся к выпрямителю 4. Под действием первоначально индуктированных э. д. с. в обмотке 2 возникает постоянный ток, усиливающий магнитный поток остаточно­ го магнетизма вращающихся полюсов. За счет этого в обмотках 1 ин­ дуктируются повышенные э. д. с., что приводит к дальнейшему усиле­ нию возбуждения генератора,- продолжающемуся до тех пор, пока не установится номинальная скорость вращения н величина индуктиро­ ванных в обмотках 1 э. д. с. будет равна падению напряжения в цепи, состоящей из обмотки возбуждения 2, выпрямителя 4, дросселя хо­ лостого хода 5 и вторичных обмоток трансформатора тока 6.

При разгоне генератор за несколько секунд автоматически повышает напряжение на клеммах U, V, W до величины, которая несколько ниже номинального напряжения. Однако при подключении нагрузки эта разница автоматически компенсируется. Напряжение холостого хода регулируется величиной зазора в магнитопроводе дросселя хо­ лостого хода. Этот зазор устанавливается на заводе-изготовптеле таким, чтобы при работе на холостом ходу на выходе генератора было требуемое напряжение.

Когда к генератору через линейные/?, S, Т и нулевой 0 провода под­ ключается нагрузка, в первичных обмотках компаундирующего транс­ форматора тока 6 появляется ток, равный току в статорных обмотках 1. Во вторичных обмотках трансформатора тока 6 индуктируются э. д. с., создающие дополнительный ток в обмотке возбуждения, векторно суммирующийся стоком, протекающим по дросселю. Увеличение тока возбуждения автоматически компенсирует размагничивающее действие реакции тока нагрузки.

Вслучае уменьшения нагрузки дополнительный ток возбуждения также уменьшается, не давая возрасти напряжению на выходе генера­ тора. Автоматическое регулирование напряжения обеспечивается в пре­ делах ±2,5% номинального значения при изменении нагрузки от 0 до 100% и коэффициенте мощности от 0,5 до 0,9.

Впроцессе эксплуатации возможны случаи, когда генератор вслед­ ствие неправильного включения или значительных сотрясений по­

36

в пазах статора. Пазы заделаны клиньями. Статорная обмотка крепится подпорными кольцами в головной части, а противоположные части привязываются к сжимающим кольцам. Для большей прочности обмот­ ки пропитываются изоляционным лаком.

Полюсы ротора 8, набранные из листов стали, крепятся болтами к ступице вала. По торцам к ним приварены массивные концевые листы, а на полюсных наконечниках находятся демпферные медные об­ мотки 7. К каждому полюсу приклеивается эпоксидной смолой ка­ тушка из изолированной медной проволоки прямоугольного сечения. Соединенные последовательно катушки образуют обмотку возбужде­ ния, ток к которой подводится через контактные кольца 21 и спаренные щеткодержатели с медно-графитовыми щетками. Для подавления по­ мех радиоприему параллельно щеткам включается защитный конден­ сатор.

Дроссель холостого хода, трансформатор тока и комплект кремни­ евых диодов объединены в блок, закрепленный при помощи крон­ штейна на подшипниковом узле. Блок закрыт кожухом, через который проходит охлаждающий воздух.

Трехфазный дроссель (рис. 27) собран из листов электротехниче­ ской стали, сжатых в пакет толстыми концевыми пластинами и изо­ лированными болтами. Магнитопровод дросселя состоит из трех отдель­ ных сердечников, зажатых между верхним 1 и нижним 3 ярмами посредством двух пальцев.На сердечники надеты катушки 2 из медной проволоки с изоперлоновой изоляцией. Сопротивление магнитопрово­ да изменяется в зависимости от величины зазора а между сердечни­ ками и верхним ярмом.

Трансформатор тока (рис. 28) имеет конструкцию, подобную дрос­ селю, но без зазора между верхним ярмом 1 и сердечниками, на кото­ рые насажены катушки 2, имеющие обмотки — первичную (внутри) из медной проволоки прямоугольного сечения со стекловолокни­ стой изоляцией и вторичную (снаружи) из проволоки круглого сечения.

37

шипника блок, состоящий из дросселя, трансформатора тока и выпря­ мителя, снимается. Для этого предварительно должна быть отсоединена кабельная проводка.

Г е н е р а т о р с о с т а б и л и з а т о р о м и н д у к т и в ­ но г о т и п а с в р а щ а ю щ и м с я м а г н и т н ы м п о л е м типа ДГКИО 25-4, применяемый на автономных вагонах постройки ГДР 1972 г., представляет собой электрическую машину, выраба­ тывающую трехфазный ток для привода холодильно-отопительного агрегата и постоянный ток для зарядки стартерных аккумуляторных

38

фазные основные 8 и корректирующие 9 обмотки и, кроме того, трех­ фазные обмотки 10, концы которых с одной стороны соединены в об­ щую точку, а с другой — подключены к обмоткам дросселя холостого хода4 и блоку резонансных конденсаторов 2. С другой стороны об­ мотки дросселя холостого хода подключены к клеммам U, V, W на щитке генератора.

Ротор генератора также состоит из двух частей: вращающихся по­ люсов с обмоткой возбуждения 11 и трехфазных обмоток 13 ста­ билизатора, концы которых подключены к выпрямителю 12, питающе­ му постоянным током обмотку возбуждения.

При раскручивании генератора за счет остаточного магнетизма полюсов возбуждения ротора в обмотках 6 статора индуктируется пе­ ременное напряжение, подаваемое через обмотки дросселя холостого хода к обмоткам 10, в которых начинает протекать переменный ток, а в стабилизаторной части генератора — вращающееся магнитное поле. Магнитный поток этого поля по отношению к обмоткам 13 будет потоком

ток создаст магнитный поток, который усилит поток остаточного магне­ тизма, что обусловит дальнейшее возбуждение генератора. Оно будет продолжаться до тех пор, пока ротор не разовьет номинальную ско­ рость вращения и э. д. с. на клеммах U, V, W не станут равными па­ дению напряжения в цепи, состоящей из обмоток 10 и дросселя 4.

При протекании тока нагрузки по обмоткам 6 и 8 их реакция стре­ мится ослабить возбуждение генератора. Этого, однако, не случается, поскольку ток нагрузки, проходя по обмоткам 8, усиливает магнитный

нии нагрузки возбуждение генератора ослабевает. В целом стабилиза­ тор обеспечивает автоматическое регулирование напряжения в преде­ лах +2,5% номинального при коэффициенте мощности от 0,5 до 0,9 и уменьшении, скорости вращения не более чем на 4%;

Резонансные конденсаторы 2 способствуют стабилизации напряже­ ния генератора и ускорению его возбуждения. Корректирующие обмот­ ки 9 включают, когда необходимо выравнить компаундирование, что­ бы генератор по колебаниям напряжения соответствовал паспортным данным.

К обмоткам 13 параллельно диодам выпрямителя в качестве до­ полнительной нагрузки подключены шунтирующие резисторы, которые исключают возможные пробои диодов. На выходе выпрямителя па­ раллельно обмотке И подключен варистор, выполняющий ту же роль, что и в генераторе типа ССЕД 358-6.

■ ‘ Конструктивно генератор типа ДГКИО 25-4 выполнен (рис. 30) в виде четырехполюсной машины, внутрь корпуса которой запрессо­ ван статор 2. Подшипниковым щитом 1 генератор крепится к дизелю, а внутри подшипникового щита 5 находятся статор 6 стабилизатора, дроссель холостого хода и блок резонансных конденсаторов. На вал И напрессованы ротор 8 стабилизатора и полюсы возбуждения с об­ мотками 3. Охлаждается генератор воздухом, который засасывается

39