Переходный реактор (ПР)

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для переключения регулируемых частей полуобмоток при изменении напряжения на ТЭД без разрыва его цепи питания, не допускает короткого замыкания секции и делит напряжение секции пополам, а также увеличивает число регулируемых позиций при малом числе секций.

РАБОТА: состоит из катушки индуктивности со средним выводом от которого подается напряжение на ТЭД. Сердечник отсутствует. Каждый вывод регулируемой части соединяется с двумя контакторами ЭКГ, которые замыкаются и размыкаются в определенной последовательности, согласно диаграммы.

Крайние выводы переходного реактора двумя контактами могут подключаться к одному выводу регулируемой части, при этом ток ТЭД делится переходным реактором пополам, а по полуобмоткам реактора проходят равные по величине и встречно направленные токи. При этом магнитные потоки также направлены встречно и взаимно уничтожаются, индуктивное сопротивление реактора равно нулю, а активное сопротивление очень мало. В этом случае реактор работает как делитель тока и не оказывает влияния на нагрузку ТЭД.

При переключении на следующий вывод:

1. Размыкается один контакт и одна полуобмотка реактора отключается. Но остается замкнутым второй контакт и работает вторая полуобмотка – разрыва цепи на ТЭД нет.

2. Замыкается следующий контакт и подключается второй вывод реактора к очередному выводу регулируемой части. Реактор подключен к двум выводам регулируемой части и под действием напряжения секции по полуобмоткам реактора потечет ток. Так как обмотки соединены последовательно, то для тока образуется индуктивное сопротивление и ток уменьшится. В этом случае падение напряжения на каждой полу обмотке реактора равно половине напряжения секции и напряжение, подаваемое на ТЭД с этой обмотки, увеличится на половину напряжения секции. Переходный реактор работает как делитель напряжения.

3. Для полного перехода на следующий вывод размыкается контакт от предыдущего вывода, снова отключается одна полуобмотка реактора, но остается замкнутым контакт от следующего вывода регулируемой части, разрыва цепи на ТЭД нет. Затем замыкается второй контакт и оба крайние вывода ПР подключаются к одному выводу регулируемой части. ПР работает как делитель тока и напряжение, снимаемое с этой обмотки, увеличивается на вторую половину напряжения секции.

УСТРОЙСТВО: ПР состоит из 4-х катушек 1 спиральной формы, выполненных из двойного проводника в виде алюминиевых шин 8 Х 60, зазоры между шинами – 7 мм. Катушки в 8-и точках стянуты стекло бандажом и уложены одна на другую, между катушками установлены текстолитовые прокладки. Снаружи выводы средних катушек соединяются между собой и образуют средний вывод реактора. Наружные выводы верхних и нижних катушек образуют крайние выводы реактора. Внутри катушек вывод первой катушки соединяется с выводом третьей, а вывод второй – с выводом четвертой, то есть в каждой полуобмотке реактора две катушки соединены последовательно.

Два реактора для первой и второй полуобмоток главного трансформатора устанавливаются на гетинаксовом основании 3, и стянуты при помощи 4- пар шпилек из сплава алюминия 2. Сверху и снизу на реакторах, между шпильками, установлены экраны 5, которые набираются из отдельных листов электротехнической стали по которым замыкается переменный магнитный поток и не допускается его рассеивание на другие узлы и детали в которых могут образоваться вихревые токи.

Реактор установлен на крышке трансформаторного бака.

Охлаждение ПР – естественное, воздушное. Средние выводы реакторов соединены с выпрямительной установкой (ВУ), а крайние выводы, через контакты ЭКГ с дугогашением «А» и «Б» в первой полуобмотке и «В» и «Г» во второй полу обмотке, соединяются через замкнутый контакт ЭКГ без дугогашения с выводами регулируемых частей.

Принцип работы полупроводниковых приборов.

Вентили, диоды, стабилитроны, транзисторы, тиристоры

Полупроводники– кремний, германий, селен. На внешнем электронном слое имеют по 4-е валентных электрона, которые образуют ковалентные связи с электронами соседних атомов, то есть каждый валентный электрон вращается одновременно вокруг двух ядер атомов. При этом вокруг ядра каждого атома вращается по 8 электронов: 4 своих и 4 соседних.

Внешний электронный слой из 8-и электронов является заполненным, а электроны, образующие ковалентные связи, прочно удерживаются ядрами атомов – тока нет. Значит, при нормальных условиях полупроводники являются изоляторами. Но под действием повышенной температуры, или при воздействии внешнего электрического поля, напряжения, ковалентные связи разрываются, образуются свободные электроны которые являются носителями тока и полупроводник становится проводником электрического тока.

Электронная проводимость – это когда в полупроводник внедряют атомы пятивалентной примеси – сурьма, фосфор, мышьяк. Четыре валентных электрона атома примеси образуют ковалентные связи с атомами полупроводника, а для пятого электрона пара отсутствует. Пятые электроны являются свободными, они слабо притягиваются ядрами атомов. Если полупроводник с такой примесью включить в электрическую цепь, то под действием электрического поля свободные электроны начнут передвигаться и потечет электрический ток. Пластина с такой примесью будет проводить ток в обоих направлениях. Основными носителями тока являются свободные электроны, а пластина обладает электронной, или «n» проводимостью и электрически нейтральна.

Дырочная проводимость – когда в чистый полупроводник внедряют атомы трехвалентной примеси – алюминий, бор, индий. Три валентных электрона атома образуют ковалентные связи с атомами полупроводника, а для образования 4-й связи не хватает электрона у атома примеси. Незаполненная ковалентная связь называется «дыркой». Если такую пластину поместить в электрическое поле, то под его воздействием электроны из имеющихся ковалентных связей будут заполнять «дырку», передвигаясь от «-» к «+» источника, а дырка будет приближаться к «-» источника и заполнятся электронами, которые имеются в избытке на «-» источника. Одновременно, со стороны «+» источника электроны будут вырываться из ковалентных связей, образовывая новые «дырки». Такая пластина обладает дырочной или «р» проводимостью, также электрически нейтральна и пропускает ток в обоих направлениях.

Прямое напряжение. Если в пластинах с «р-n» переходом «+» источника соединить с «р» слоем или анодом, а «-» источника с «n» слоем или катодом, то при этом напряжение источника направлено против напряжения запирающего слоя. Запирающий слой под действием напряжения источника уничтожается и через «р-n» переход потечет прямой ток для которого сопротивление перехода очень мало. При снятии прямого напряжения, запирающий слой восстанавливается.

Обратное напряжение. При соединении «+» источника с «n» слоем или катодом, а «-» источника с «р» слоем или анодом, под действием напряжения источника свободные электроны с «n» слоя притягиваются к «+» источника, увеличивая положительный потенциал «n» слоя, одновременно электроны увеличивают отрицательный потенциал «р» слоя. Обратное напряжение совпадает с напряжением запирающего слоя и увеличивает его.

Вольт – амперная характеристика полупроводниковых приборов

Вольт-амперная характеристика – это графическая зависимость тока, проходящего через вентиль, от величины приложенного к нему напряжения. Так как к вентилю прикладывается напряжение в прямом и в обратном направлениях, соответственно, получают прямую и обратную ветвь вольт – амперной характеристики (ВАХ).

По прямой ветви ВАХ определяется, при номинальном прямом токе, группа и подгруппа вентиля, которая зависит от сопротивления прямому току и учитывается когда вентили соединяются параллельно, чтобы распределит прямой ток равномерно по ветвям.

При рассмотрении обратной ветви ВАХ определяют класс вентиля. Для этого сначала определяют напряжение загиба U_заг – это максимальное обратное напряжение, которое выдерживает вентиль не пробиваясь. По значению Uзаг определяется допустимое напряжение Uдоп. Для обычных вентилей U_доп = 0,5 U_заг – это максимальное значение напряжение электрической цепи, в которую может быть установлен данный вентиль. Учитывается, когда вентили в схеме соединяются последовательно.

Силовые вентили

НАЗНАЧЕНИЕ: служат для преобразования переменного напряжения в постоянное.

УСТРОЙСТВО: основным элементом вентиля В-200 является кремневая пластина 6 толщиной 0,5 мм и диаметром 25-28 мм, в которую, с одной стороны внедряется Бор, дающий дырочную проводимость и являющийся анодом, а с другой стороны Фосфор, дающий электронную проводимость и являющийся катодом.

Вентиль состоит из:

ü Медного корпуса 8 с углублением, который имеет шпильку с резьбой и шестигранник под ключ.

ü Кремниевой пластины 6 с «p-n» переходом.

ü Вольфрамовых усиливающих пластин 5 и 7 припаянных с обеих сторон к кремниевой пластине, а пластина со стороны анода припаяна к основанию 8.

ü Изоляционного металлического корпуса 4.

ü Внутреннего гибкого ввода 11, который через контактную

напайку приварен к вольфрамовой пластине со стороны катода.

ü Наружного гибкого ввода 1 с наконечником, который через

обжимную втулку 2 и 3 соединяется с внутренним гибким вводом.

ü Изолятора 12, выполненного из жидкого стекла.

ü Ребристого радиатора 14, в который вворачивается основание вентиля 8.

Вентиль имеет следующие обозначения на корпусе: - В-200-8-0,53, это означает:

В – вентиль.

200 – номинальный прямой ток в Амперах, при условии охлаждения вентиля потоком воздуха 10-12 м³/сек.

8 – класс вентиля – допускается обратное напряжение не более 800 Вольт. Класс вентиля показывает количество сотен вольт допустимого напряжения.

0,53 – прямое падение напряжения на «р-n» переходе в Вольтах при номинальном токе в 200 А.

По конструктивному исполнению вентили разделяются на штыревые и таблеточные. У штыревого вентиля электрические соединения элементов выполняются пайкой, а у таблеточного – за счет плотного прижатия элементов друг к другу, что имеет преимущества, что имеет преимущества при термоциркулировании.

Стабилитрон – маломощный лавинный диод, при некотором обратном напряжении Uст наступает лавинный пробой. В этом режиме диод пропускает большой обратный ток в большом диапазоне, а обратное напряжение на диоде практически не меняется – стабильное. Лишь при больших токах происходит недопустимый нагрев вентиля и он выходит из строя. Обозначаются на схемах:

Стабилитроны применяются:

· Для поддержания постоянного напряжения на потребителе, который подключается параллельно стабилитрону. После срабатывания стабилитрона в обратном направлении и при дальнейшем увеличении напряжения, напряжение на нагрузке остается стабильным.

· Как датчик напряжения – его включают последовательно в цепь и когда напряжение достигает определенной величины, стабилитрон срабатывает и пропускает ток. При уменьшении напряжения до определенной величины – стабилитрон запирается.

Виды пробоев «р-n» перехода

По исполнению «р-n» перехода вентили бывают обычные и лавинные.

1) Зенеровский пробой. У обычного вентиля пробой происходит в одной, наиболее слабой точке «р-n» перехода. Соответственно, происходит прожог в этой точке «р-n» перехода и вентиль выходит из строя.

2) Лавинный пробой. У лавинного вентиля, за счет качественного исполнения «р-n» перехода, пробой происходит по всей его площади, соответственно прожога «р-n» перехода не происходит и такой вентиль после пробоя восстанавливает свои вентильные свойства.

3) Существует также тепловой пробой, когда под действием увеличения температуры «р-n» переход прогорает и теряет свои запирающие свойства при подаче обратного напряжения.

4) Поверхностный пробой происходит по поверхности кромки кремниевой пластины, на границе запирающего слоя.

Транзисторы

Транзисторы имеют трехслойную структуру «р-n» перехода. Применяются два типа транзисторов:

1.

2. «n-р-n», когда две крайние области имеют электронную проводимость и также

обозначаются. Средняя зона имеет дырочную проводимость и называется базой.

«+» подается на коллектор, а «-» на эмиттер и ток идет от коллектора к эмиттеру.

Внутри транзисторов образуется два «р-n» перехода. При подаче прямого напряжения между эмиттером и коллектором и при отсутствии напряжения на базе - транзистор закрыт одним «р-n» переходом и через транзистор проходит небольшой обратный ток закрытого «р-n» перехода. При подаче прямого напряжения между эмиттером и базой, закрытый «р-n» переход ликвидируется и через транзистор проходит прямой ток до тех пор, пока будет подаваться прямое напряжение на базу. При снятии напряжения базы – транзистор закроется.

Транзисторы применяются как:

Бесконтактный переключатель или блокировка, то есть подает или снимает напряжение в цепи.

Для усиления сигналов - на базу поступает сигнал малой величины, а после открытия транзистора, между эмиттером и коллектором может проходить значительный ток.

Тиристоры

Тиристор – силовой управляемый вентиль, по конструкции подобен силовому вентилю, но отличается структурой «р-n» переходов. Кремниевая пластина имеет 4-хслойную структуру П1, П2 и П3. При подаче обратного напряжения тиристор закрыт двумя переходами П1 и П3. При подаче прямого напряжения тиристор закрыт переходом П2. К слою П2 припаивается управляющий анод или электрод УЭ. При определенной величине прямого напряжения происходит пробой закрытого перехода П2, при этом ток увеличится и достигнет тока включения I_вк, а запирающий слой П2 ликвидируется, соответственно, под действием уменьшения сопротивления слоя П2, резко начнет расти прямой ток и тиристор откроется как обычный вентиль.

При уменьшении прямого напряжения, при определенной величине прямого тока переход П2 закроется – это ток запирания I_зап.

Тиристор можно открыть без увеличения прямого напряжения, если подать кратковременно импульс напряжения на УЭ, а при снятии напряжения с УЭ тиристор закроется, если ток достигнет I_зап.

Тиристоры используются при:

Регулировании напряжения на потребителях в прямом полупериоде. В определенный момент на УЭ подается управляющий импульс прямого напряжения, тиристор открывается и остальную часть полупериода работает как неуправляемый вентиль. В конце полупериода, когда уменьшится прямое напряжение, уменьшится прямой ток и тиристор закрывается.

Динистор – это тиристор, имеющий два вывода. Управляющий электрод у такого тиристора отсутствует.

Схемы выпрямления переменного тока

I. Однополупериодная. Последовательно с нагрузкой включается вентиль или диод, который образует плечо и подается однофазное переменное напряжение. В один из полупериодов, когда на вентиль подается прямое напряжение, через вентиль и нагрузку проходит прямой ток. В другой полупериод на вентиль подается обратное напряжение и ток по вентилю и нагрузке не проходит. Среднее напряжение на нагрузке равно половине напряжения сети, а ток постоянный по направлению и пульсирующий по величине. Такая схема выпрямления применяется ограниченно, так как выпрямляет напряжение только в один полупериод.

II.

К крайним выводам трансформатора подключаются аноды или катоды вентилей двух плеч. С другой стороны аноды или катоды вентилей плеч соединяются вместе. Нагрузка или потребитель подключается между средним выводом трансформатора (нулевым) и между общим анодом или катодом плеч. При такой схеме в оба полупериода под действием напряжения одной полуобмотки по нагрузке R проходит ток в одном направлении. Напряжение на нагрузке равно напряжению полуобмотки. В нерабочий полупериод на вентили плеча подается обратное напряжение, которое равно сумме напряжений полуобмоток или двойному рабочему – это необходимо учитывать, чтобы не было пробоя вентилей в плечах.

III. Двухполупериодная мостовая.При данной схеме используется 4-е вентиля, которые соединяются между собой и образуют контур. Катоды двух вентилей или плеч соединяются вместе и образуют «+» моста, а аноды двух других плеч образуют «-» моста. «+» и «-» моста образуют диагональ постоянного напряжения к которым подключается нагрузка R. Свободные катоды и аноды плеч соединяются вместе и образуют диагональ, на которую подается однофазное переменное напряжение от обмотки трансформатора или от сети переменного тока. При данной схеме в оба полупериода по нагрузке проходит ток постоянного направления и изменяется по величине с двойной частотой. В каждый полупериод поочередно работают два плеча моста, а в нерабочий полупериод на вентили плеч подается обратное напряжение равное рабочему.

IV. Мостовая полууправляемая. Два плеча моста собираются на управляемых вентилях – тиристорах. При помощи электронных блоков на управляющие электроды тиристоров в определенный момент полупериода подается импульс напряжения, тиристоры открываются и до конца полупериода работают как неуправляемые вентили. В конце полупериода прямой ток по тиристору уменьшается и тиристор закрывается. Изменяя время открытия тиристоров плеч можно плавно регулировать и поддерживать постоянное напряжение на нагрузке. Применяется на ВЛ-80с для подачи напряжения на обмотку управления ТРПШ.

V. Двухполупериодная мостовая с разомкнутыми плечами мостов.Применяется для выпрямления переменного тока при подаче на ТЭД секции ВЛ-80с. Две выпрямительные установки (ВУ), по схеме 61 и 62 собраны по мостовой схеме но в каждой ВУ два плеча моста со стороны подачи переменного напряжения, разомкнуты. Вывод а1 нерегулируемой части 1-й полуобмотки соединяется с неразомкнутым плечом ВУ61, а средний вывод ПР второй полуобмотки с неразомкнутым плечом ВУ 62. Одновременно вывод а1 и средний вывод ПР 2-й полуобмотки соединяются проводом, который называется уравнительным или нулевым. Катод разомкнутого плеча ВУ 61 соединяется со средним выводом ПР 1-й полуобмотки и с анодом разомкнутого плеча ВУ 62. Анод разомкнутого плеча ВУ 61 соединяется с катодом разомкнутого плеча ВУ 62 и с выводом а2 нерегулируемой части 2-й полуобмотки.

При такой схеме соединения:

1. В первый полупериод, когда ЭДС во вторичных обмотках направлена справа налево, от первой полуобмотки, через ВУ 61 подается напряжение на 1-й и 2-й ТЭД первой тележки. От 2-й полуобмотки, через ВУ 62 подается напряжение на 3-й и 4-й ТЭД второй тележки.

2. В следующий полупериод, когда ЭДС направлена слева направо:

a) От 1-й полуобмотки, через ВУ 62 подается напряжение на 3-й и 4-й ТЭД второй тележки, затем ток проходит по уравнительному проводу справа налево.

b) От 2-й полуобмотки, через ВУ 61 подается напряжение на 1-й и 2-й ТЭД первой тележки и ток проходит по уравнительному проводу слева направо.

Таким образом, в этот полупериод по уравнительному проводу проходят встречно направленные токи ТЭД первой и второй тележек и если эти токи равны, то ток в уравнительном проводе равен 0, поэтому этот провод называют нулевым. Но в этом случае ток проходит последовательно по группам ТЭД и по полуобмоткам трансформатора.

На четных позициях ЭКГ, когда напряжение 1-й полуобмотки больше напряжений 2-й примерно на 72 В, ток 3-го и 4-го ТЭД также больше тока 1-го и 2-го ТЭД. В этом случае по уравнительному проводу проходит разность этих токов, но одновременно выравнивается среднее напряжение на тяговых двигателях за период, поэтому провод называют еще и уравнительным.

Применение схемы с разомкнутыми плечами мостов и переходных реакторов, работающих как делители напряжения, при малом числе выводов полуобмоток (14), дает получить большее число позиций регулирования напряжения на ТЭД.

Тяговые выпрямительные установки (по схеме ВУ61, ВУ62)

На каждой секции ВЛ-80с установлено две выпрямительные установки – ВУ61 и ВУ62, собранные по мостовой схеме с разомкнутыми плечами.

НАЗНАЧЕНИЕ: служат для преобразования переменного напряжения в постоянное для подачи на тяговые двигатели.

УСТРОЙСТВО: ВУ состоит из 2-х блоков. Каждый блок – это сварной каркас прямоугольной формы, с поперечных сторон закрыт изоляционными пластинами, а с продольных сторон на изоляционных шпильках установлено 4-е горизонтальных ряда охладителей для штыревых вентилей, по 12 в каждом ряду. Охладители разделяются изоляционными прокладками и установлены ребрами вовнутрь каркаса, где образуется вентиляционный канал. Вентили вворачиваются в охладители. ВУ комплектуется лавинными вентилями ВЛ-200, не менее 9 класса (U_обр = 900 В). Вентили соединяются параллельно в 12 ветвей, по 4 последовательно соединенных вентиля в каждой ветви. 12-ть параллельных ветвей выбрано с таким расчетом, чтобы суммарный прямой ток двух параллельно включенных ТЭД тележки равномерно распределить по вентилям и ток не должен превышать допустимого – 200 А. Четыре последовательно соединенных вентиля в каждой параллельной ветви выбрано с таким расчетом, чтобы максимальное обратное напряжение на каждом вентиле не превышало допустимого, с учетом максимального напряжения контактной сети и коммутационных перенапряжений, которые могут возникнуть на тяговых полуобмотках, и 1 дополнительный вентиль, чтобы при пробое одного из вентилей последовательной цепи, ВУ оставалась работоспособной до планового ремонта.

На последних выпусках ВЛ-80с, ВУ комплектуется таблеточными лавинными вентилями ДЛ 153-1250-24 с номинальным прямым током 1250 А и допустимым обратным напряжением 2400 В. Конструкция блока ВУ подобная. Боковые стенки закрыты изоляционными панелями, внутри расположены 2 плеча из таблеточных вентилей с радиаторами. Через панель проходят выводные медные шины. Каждое плечо состоит из 6-и вентилей ДЛ, которые соединены в 3-и параллельные ветви, по два последовательно соединенных вентиля в каждой.

Сверху на блоках ВУ установлены переключатели потока воздуха, которые направляют поток для охлаждения вентилей блока.

Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-60

Применяется двухполупериодная схема выпрямления с нулевым выводом трансформатора.

УСТРОЙСТВО: состоит из 2-х плеч или блоков. Первый блок установлен на 1-й секции, второй блок – на 2-й секции. Плечи собраны на тиристорах ТЛ2-200.

ВУВ-60 состоит из изоляционной текстолитовой панели на которой установлено 12 тиристоров с радиаторами ТЛ2-200. Два вертикальных ряда по 6-ть тиристоров соединенных последовательно, образуют 6-ть параллельных ветвей. Переменное напряжение на аноды тиристоров подается через 2-ух обмоточные дроссели, которые выравнивают прямой ток в параллельных ветвях. Радиаторы тиристоров сзади закрыты пластиковым кожухом через который проходит воздух, нагнетаемый МВ-2 для охлаждения тиристоров. Напряжение на управляемые электроды тиристоров подается от вторичных обмоток тороидального импульсного трансформатора. В нижней части панели установлены многообмоточные трансформаторы управления, конденсаторы, резисторы, маломощные диоды и тиристоры. В нерабочий полупериод заряжаются конденсаторы. В рабочий полупериод, в определенный момент времени, блок БУРТ разряжает конденсаторы на импульсные тиристоры, которые открываются и до конца полупериода постоянное напряжение на обмотки возбуждения ТЭД.

Схема включения

При РТ тормозными переключателями 49 и 50 ОВ ТЭД секции соединяются последовательно, а при включении контакторов 46 и 47 на обеих секциях: катод плеча ВУВ-60 первой секции соединяется с выводом 7, а катод плеча ВУВ-60 второй секции с выводом 02 регулируемой части 2-й полуобмотки трансформатора первой секции. Аноды плеч ВУВ-60 первой и второй секции соединяются между собой. Последовательно соединенные обмотки возбуждения ТЭД первой и второй секций подключаются между общим анодом плеч ВУВ-60 и выводом 8 регулируемой части второй полуобмотки, который является средним или нулевым.

В цепь возбуждения включены реле перегрузки:

· РТВ-1 (1500 ± 50А) – для защиты от К.З. секций при сплошном пробое тиристров или плеча ВУВ на одной из секций;

· РТВ-2 (1250 ± 50А) – для защиты от перегрузок ОВ.

РТВ-1 и РТВ-2 установлены только на первой секции. Когда ЭДС направлена слева направо – работает секция 02 – 8 и плечо на второй секции. Когда ЭДС направлена справа – налево работает секция 7 – 8 и плечо ВУВ на первой секции.

РЕМОНТ:

Ø При ТР (ТР-1) и ТР спец. (ТР-2) производят осмотр, очищают от грязи и приборами проверяют исправность вентилей.

Ø При СР (ТР-3) снимают с электровоза, производят полную ревизию и испытание.

Вспомогательные машины

К ним относятся:

1. Основной компрессор (МК).

2. Четыре мотор-вентилятора (МВ).

3. Маслонасос (МН).

4. Фазорасщепитель (ФР).

5. Двигатель сервомотора для вращения валов ЭКГ (СМ).

6. Двигатель вспомогательного компрессора.

7. Двигатель вентилятора калорифера для обогрева стекол.

8. Вентилятор кабины.

Трехфазные асинхронные двигатели.

НАЗНАЧЕНИЕ: служат в качестве привода для компрессора, вентилятора, насоса.

УСТРОЙСТВО: применяются двигатели АЭ-92-4 (асинхронный, электровозный, 92 – условные габаритные размеры статора и ротора, 4-х полюсный – внутри статора образуется два вращающихся магнитных поля). Состоит из неподвижной части – статора и подвижной части – ротора.

Статоризготовлен из сварного каркаса в виде ребер 13, снаружи покрыт железом, снизу имеет лапы 26 для установки. С торцов статор закрыт сварными подшипниковыми щитами 4 и 15, которые имеют вентиляционные отверстия. В среднюю часть установлена втулка или капсуль 3 для установки роторных подшипников, которые закрываются крышками 17. Внутри каркаса статора находится шихтованный сердечник 11 с пазами. В пазы укладываются активные стороны секции 3-х фазной обмотки статора 14. Обмотка статора состоит из отдельных катушек, число которых кратно трем, то есть 3, 6, или 9. Катушки образуют три фазы, выводы катушек крепятся на изоляционной клеммной пластине и соединяются по схеме «Звезда» в коробке выводов 22.

Ротор состоит из вала 19, который вращается в подшипниковых щитах. На среднюю часть вала напрессован сердечник с пазами 12 в которые заливается короткозамкнутая обмотка из силумина в виде отдельных стержней, концы которых замкнуты кольцами и за одно целое с которыми отливаются вентиляционные лопатки 16. Также на валу ротора установлено вентиляторное колесо 5 для самовентиляции. В крышках роторных подшипников имеются отверстия с трубками 21 для добавления смазки. Используется смазка ЖРО или «Буксол».

1- станина, 2- статор, З- обмотка статора, 4- ротор,

5- внутренняя крышка, 6 и 11- подшипники,7, 9, 10 - уплотнители,

8- вал, 12 - подшипниковый щит, 13 - вентилятор,

14 - сердечник ротора, 15 - вывод, 16 - клеммная коробка,

17 и 18 - маслопроводы

РАБОТА: при подаче трехфазного переменного напряжения на обмотку статора, в статоре образуется вращающееся магнитное поле и каждые 3 катушки обмотки статора образуют одну пару полюсов (1р) – северный и южный, шесть катушек образуют 2 пары полюсов (2р), 9 катушек – 3 пары (3р). Частота вращения магнитного поля статора прямо пропорциональна частоте переменного тока (промышленная f = 50 Гц) и обратно пропорциональна числу пар полюсов.

N = 60 х f / р (об/мин)

60 – это коэффициент для перевода секунд в минуты.

Так как f – число постоянное, то:

Ø При одной паре полюсов, 1р, n = 3000 об/мин.

Ø При 2р n = 1500 об/мин.

Ø При 3р n = 1000 об/мин.

Вращающееся магнитное поле статора пересекает активные стороны проводников обмотки ротора, в которых индуктируется ЭДС, под действием этой ЭДС по замкнутым виткам обмотки ротора проходит ток, а на проводники с током, находящиеся в магнитном поле статора действует выталкивающая сила и на валу ротора образуется вращающий момент Мвр. Частота вращения ротора n меньше частоты вращения магнитного поля статора n1. Отставание необходимо для того, чтобы проводники обмотки ротора постоянно находились в изменяющемся магнитном поле статора. Это явление называется скольжением, а соотношение s = , называется коэффициентом скольжения. Он индивидуален для каждой машины и находится в пределах s = 4 ÷ 20 %. В момент пуска, когда ротор неподвижен, по обмоткам статора проходит пусковой ток в 5 раз превышающий номинальное значение. Частота вращения ротора является величиной постоянной и не зависит от питающего напряжения, но при значительном уменьшении напряжения на обмотке статора резко уменьшается вращающий момент, может уменьшиться частота вращения ротора и ток в обмотке статора. При этом ротор может остановиться и наступает момент «опрокидывания». Для предотвращения этого устанавливают двигатели с двукратным запасом мощности.

Двигатель АЭ-92-4: Uном = 380 В, Iном = 90 А, n = 1425 об/мин, S = 5%, Р = 40 кВт.

Фазорасщепитель

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для преобразования однофазного напряжения в трехфазное, необходимое для работы 3-х фазных асинхронных двигателей.

УСТРОЙСТВО: по конструкции подобен трехфазному асинхронному двигателю. На статоре имеет 3-и обмотки: две двигательные с числом витков 44 и 28 и одну генераторную обмотку с числом витков 54. Обмотки соединены в несимметричную «Звезду». Двигательные обмотки соединены последовательно, а генераторная обмотка с выводом С4 соединяется с дополнительным выводом М2 одной из двигательных обмоток. Плоскости катушек двигательных и генераторной обмоток располагаются под углом 120˚ в пазах сердечника ротора. Выводы двигательных фаз С1, С2 и генераторной С3, выведены на клеммную панель.

РАБОТА: При подаче однофазного напряжения на двигательные обмотки фазорасщепителя (ФР), по обмоткам проходит синусоидальный переменный ток и образуется синусоидальный магнитный поток Ф, который по законам механики можно представить в виде двух равных по величине магнитных потоков Ф1 и Ф2. Эти магнитные потоки вращаются навстречу друг другу с одинаковой частотой. Потоки Ф1 и Ф2 пересекают обмотку ротора, индуктируют в ней равные, встречно направленные ЭДС, которые взаимно уничтожаются. Ток в обмотке ротора равен нулю. М_вр – не образуется и ротор остается неподвижным. Если каким-то образом раскрутить ротор, ФР до скорости близкой к синхронной (1400 об/мин), то составляющий магнитный поток, который вращается навстречу ротору, его называют обратным, уничтожается, а другой магнитный поток, который совпадает с направлением вращения – прямой, индуктирует в обмотке ротора ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке ротора проходит ток и на проводники ротора действует выталкивающая сила, образуется М_вр. После прекращения действия силы, которая раскрутила ротор – ротор не остановиться. ФР будет работать как однофазный асинхронный двигатель с предварительно раскрученным ротором.

Для запуска ФР пусковым контактом 119, через последовательно соединенный пусковой резистор r6 и генераторную обмотку С3, С4 подключаются параллельно части двигательных обмоток. При включении контактора 125 переменное напряжение от обмотки собственных нужд (ОСН) подается на двигательные и генераторную обмотки. За счет резистора r6 между токами обмоток образуется сдвиг по фазе и на валу ротора образуется вращающий момент и ротор раскручивается.

Когда частота вращения ротора достигнет 1400 об/мин, пусковой контактор 119 выключится и ФР продолжит работать как однофазный асинхронный двигатель с предварительно раскрученным ротором. Один вращающийся магнитный поток двигательных обмоток направлен навстречу вращению ротора и называется обратным, он уничтожается магнитным потоком ротора, другой магнитный поток двигательных обмоток совпадает с направлением вращения ротора и называется прямым, он индуктирует в обмотке ротора ЭДС, которая образует М_вр и вращает ротор.

Магнитный поток ротора пересекает витки генераторной обмотки и в ней индуктируется генераторная ЭДС, которая сдвинута по фазе от ЭДС двигательных обмоток на 120˚, так как под таким углом расположены катушки в статоре ФР.

Напряжение между выводами двигательных и генераторной обмоток, то есть Uc1-c3 = Uc2-c3 = 380В – это достигается подбором витков двигательных и генераторной обмоток.

Мощность ФР подобрана таким образом, чтобы обеспечивать 1/3 потребляемой мощности всех асинхронных двигателей одной или двух секций при аварийной схеме.

Вспомогательные машины постоянного тока

1. Двигатель ДМК-1/50 – служит для вращения валов ЭКГ при наборе и сбросе позиций. Р = 0,5 кВт, U_ном = 50 В, n = 1400 об/мин, реверсируемый, параллельного возбуждения. Подобно всем двигателям постоянного тока имеет два главных полюса, катушки которых соединены последовательно и образуют обмотку возбуждения с выводами на панели Ш1 и Ш2. Обмотка якоря волновая, коллектор литой, коллекторные пластины заливаются в изоляционный корпус на валу якоря. Щеточный аппарат состоит из полу поворотной круглой траверсы, на которой крепятся два изоляционных кронштейна со щеткодержателями, в которые устанавливаются угольные щетки. Щетки соединяются с выводными клеммами Я1 и Д2.

2. Двигатель П-11М – служит для привода вспомогательного компрессора. Р = 0,5 кВт, Uном = 50 В, n = 2800 об/мин, не реверсируемый, параллельного возбуждения. Подобен двигателю ДМК-1/150, имеет два главных полюса и один дополнительный, соединенный последовательно с обмоткой якоря.

РЕМОНТ:

Ø При ТР (ТР-1) и ТР спец. (ТР-2) производят осмотр, добавляют смазку в подшипники.

Ø При СР (ТР-3) машины снимают с электровоза, в электромашинном цехе производят разборку, ревизию узлов и деталей, затем собирают и испытывают на стендах.

Сглаживающий реактор (по схеме 55, 56)

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в цепи тяговых двигателей.

УСТРОЙСТВО: является катушкой индуктивности со стальным сердечником и состоит из круглого шихтованного сердечника 2, закрытого по окружности и с торцов изоляцией, зажат между двумя боковинами 3 при помощи 5-и шпилек 5. На сердечнике расположена катушка из шинной меди 1 ШММ 4Х65. 70 витков намотано на ребро, между витками, на 1/3 высоты установлена миканитовая изоляция толщиной 7 мм. Сердечник и катушка пропитываются лаком, закрываются пластиковым кожухом 4, 6, а на боковинах крепятся выводы. В верхней части кожуха расположены 2-а овальных отверстия для подвода воздуха, снизу – отверстие для выброса воздуха под кузов после охлаждения. Реакторы устанавливаются на полу кузова, ниже блоков ВУ. Воздух после охлаждения блоков ВУ попадает в гибкий брезент и направляется на охлаждения сглаживающих реакторов (СР).

РАБОТА: в первую четверть периода, когда ток увеличивается, в обмотке реактора индуктируется ЭДС самоиндукции, которая направлена против тока и ток не достигает максимального амплитудного значения. В следующую четверть периода, когда ток уменьшается, в обмотке реактора индуктируется ЭДС самоиндукции, которая совпадает с током и поддерживает его, и ток не достигает нулевого минимального значения. При малых токах индуктивность реактора больше, а также больше и пульсация выпрямленного тока. При увеличении тока индуктивность и пульсация уменьшаются.

Индуктивные шунты (по схеме ИШ 1- 4)

НАЗНАЧЕНИЕ: не допускают бросков тока в обмотке якоря ТЭД при включении контакторов ослабления поля (ОП) и при бросках напряжения в контактной сети, при работе на ослабленном поле.

УСТРОЙСТВО: по конструкции идентичен СР, состоит из круглого шихтованного сердечника, закрытого изоляцией и зажатого между текстолитовыми боковинами 3-я шпильками. На сердечнике находится катушка из шинной меди 3 Х 45 мм, намотанная на узкое ребро. Между витками катушки на 1/3 высоты уложена изоляция толщиной 2 мм. Катушка имеет два вывода.

Два индуктивных шунта (ИШ) расположены в камере перед МВ-1 и МВ-2, имеют воздушное принудительное охлаждение. Без охлаждения ИШ работа не допускается.

РАБОТА: при включении ослабления поля без шунта, сопротивление цепи ТЭД уменьшается, а ток при этом увеличивается. Для нарастающего тока обмотка возбуждения оказывает индуктивное сопротивление, ток в обмотке и основной магнитный поток не увеличиваются. Ток будет увеличиваться по шунтирующему резистору, пока нет индуктивного сопротивления, произойдет бросок тока в обмотке якоря, так как противо ЭДС от ОВ не изменится. При включении в шунтирующую цепь ИШ, он будет оказывать индуктивное сопротивление для нарастающего тока совместно с обмоткой возбуждения. Таким образом, нарастающий ток будет одновременно увеличиваться как в шунтирующей цепи, так и в обмотке возбуждения ТЭД. Значит, увеличится и основной магнитный поток и бросок тока в обмотке якоря уменьшится. Подобным образом ИШ работают и при броске напряжения в контактной сети, то есть распределяют ток между обмоткой возбуждения и шунтирующей цепью, не допуская броска тока в обмотке якоря.

Указатель позиций

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для дистанционного контроля за позициями ЭКГ при наборе и сбросе.

УСТРОЙСТВО: состоит из изоляционного корпуса 4, закрытого крышкой 1 со стеклом 2. Между крышкой и корпусом установлена шкала 3 с номерами позиций ЭКГ, в средней части которой, находится отверстие для вала ротора сельсина 5, на котором устанавливается и фиксируется стрелка 7. В корпусе закрепляется сельсин – приемник и панель с выводами обмоток сельсина 6. Подобный сельсин – датчик установлен под редуктором ЭКГ, вращающий момент на вал ротора которого, передается через зубчатую передачу от главного вала ЭКГ.

Сельсин состоит из неподвижной части – статора 1. закрытого крышками 10 и 11, в которых вращается вал ротора 6. Внутри статора расположен шихтованный сердечник с пазами, в которые уложены активные стороны катушек трехфазной обмотки 2, соединенных по схеме «Звезда». Выводы фаз крепятся на изоляционной панели и обозначаются Ф1, Ф2 и Ф3. На средней части вала ротора посажен двухполюсный сердечник 3, на котором установлена однофазная обмотка возбуждения 4. Концы обмотки припаяны к двум стальным кольцам 8, которые изолированы друг от друга и от вала ротора. По кольцам скользят щетки, которые проводами соединяются с клеммами В1 и В2 на панели.

РАБОТА: по однофазным обмоткам возбуждения датчика и приемника, при поднятом токоприемнике и включенном главном выключателе (ГВ), под действием переменного напряжения проходит переменный ток и образуется переменный магнитный поток, который пересекает трехфазные обмотки статоров. В обмотках статора индуктируется ЭДС приемника и датчика, которые направлены встречно. Когда роторы датчика и приемника занимают одинаковое положение относительно трехфазных обмоток статоров, индуктированные ЭДС равны, направлены встречно и взаимно уничтожаются.

При наборе или сбросе на очередную позицию, поворачивается главный вал ЭКГ, соответственно поворачивается на определенный угол ротор датчика. При этом положение ротора - датчика смещается относительно 3-х фазной обмотки статора, нарушается равенство индуктируемых ЭДС. Под действием неравенства ЭДС, по 3-х фазным обмоткам статоров проходит ток и между статорами сельсинов и роторами образуется выталкивающая сила, а на валах роторов – вращающий момент. Ротор датчика повернутся не может, так как соединен с главным валом ЭКГ, а ротор сельсина – приемника начинает поворачиваться в том же направлении до тех пор, пока не займет одинаковое положение с ротором датчика. При этом восстанавливается равенство индуктированных ЭДС, ротора приемника – стрелка указателя останавливается и показывает номер набранной позиции.

Электрические аппараты

Общие сведения

Электрическим аппаратом называют устройство, которое производит замыкание или размыкание электрической цепи, к таким аппаратам на электровозе ВЛ-80с относятся: токоприемники, главные выключатели, групповые переключатели, ножевые разъединители, электромагнитные реле, контакторы, электропневматические контакторы, кнопки и тумблера.

По способу управления электрические аппараты подразделяются:

· С прямым или ручным управлением – включение и выключение происходит под действием мускульной силы человека (кнопки, тумблера, контроллеры, рубильники, ножевые разъединители).

· С дистанционным или косвенным управлением – данные аппараты могут иметь привод как электромагнитный, так и электропневматический, пневматический, двигательный или моторный, тепловой.

По назначению электрические аппараты подразделяются на:

1. Командные– замыкают цепь для включения одного или нескольких аппаратов.

2. Исполнительные– исполняют команду и замыкают конечную цепь.

3. Защитные– защищают оборудование от аварийных режимов.

4. Сигнализации- для контроля состояния оборудования.

5. Промежуточные или блокировочные– замыкают цепь в промежутке между командными и исполнительным аппаратами, обеспечивая определенную последовательность и взаимодействие аппаратов.

Аппараты могут выполнять одновременно несколько назначений.