Устройство техническое обслуживание и ремонт узлов локомотива

1. С принудительной независимой вентиляцией;

2. С принудительной зависимой вентиляцией;

3. С самовентиляцией;

4. С естественной вентиляцией.

Общие сведения о работе двигателя

постоянного тока

Принцип работы двигателя постоянного тока

Принцип работы тягового двигателя - основан на явлении выталкивания проводника с током из магнитного потока главных полюсов.

Простейший двигатель постоянного тока состоит из, двух главных полюсов в виде постоянных магнитов N и S, между которыми помещены два проводника в виде рамки с осью вращения (это простейший якорь).

Пропускаем через щетки и коллекторные пластины, по проводникам якоря ток, в направлении, указанном на рисунке. Тогда каждый проводник якоря с током, будет выталкиваться из магнитного потока главных полюсов Ф,
силами «F». Эти две силы F образуют вращающий момент, и якорь начинает вращаться. Направление выталкивания сил F и направление вращения якоря определяется по правилу левой руки.

При пуске величина тока двигателя I_дв определяется по закону Ома для участка цепи:

I_{дв пуск} = U_дв / R_дв

После пуска якоря, все проводники якоря, начнут двигаться, и будут пересекать магнитный поток главных полюсов. От этого в проводниках якоря наведется ЭДС по закону электромагнитной индукции - как в якоре генератора. Направление этой ЭДС якоря Е определяется по правилу правой руки. На рисунке видно, что эта ЭДС якоря Е направлена встречно, направлению тока и направлению напряжения U_дв. Поэтому в двигателях эту ЭДС якоря называют противо ЭДС, и из-за её появления величина тока якоря будет уменьшаться, и будет определяться по закону Ома для полной цепи:

I_дв = (U_дв - Е) / R_дв

Величина этой ЭДС якоря определяется по формуле:

Е = С ∙ n ∙ Ф_дв

Действительный тяговый двигатель, отличается от простейшего двигателя постоянного тока тем, что число проводников якоря не два, а значительно больше (500 ÷ 1000 проводников); число главных полюсов будет «6», и они будут выполнены как электромагниты. Все эти изменения сделаны для увеличения вращательного момента и мощности тягового двигателя.

Коллектор в двигателе постоянного тока - служит для изменения направления тока в отдельных проводниках якоря при переходе их под главный полюс другой полярности через геометрическую нейтраль (Г. Н. ). Это нужно для вращения якоря. Без коллектора в двигателе постоянного тока будет только начальное колебание якоря, а вращения не будет.

Обмотка главных полюсов двигателя постоянного тока называется обмоткой возбуждения и может включаться со своим якорем тремя способами:

а) последовательно - сериесный двигатель;

б) параллельно - шунтовой двигатель;

в) последовательно-параллельно - копмаудный двигатель.

В качестве тяговых двигателей на всех электровозах, применяются только сериесный двигатели - так как при пуске они создают самый большой пусковой вращающий момент, что необходимо для трогания поезда с места. При пуске сериесного двигателя весь большой ток якоря идёт по обмотке возбуждения и создаёт самый большой магнитный поток, отчего сериесный двигатель создаёт самый большой вращающий момент.

I_дв = (U_дв - Е) / R_дв ; где R_дв = R_я + R_{гл. пол} + R_{доп. пол} ≈ 0, 1 Ом

Ток двигателя (ток якоря) бывает большим:

· При пуске - так как тогда противо ЭДС якоря равна «0», а R_дв очень мало.

· При движении на высоких позициях по тяжёлому подъёму после уменьшения скорости поезда - так как тогда U_дв большое, а противо ЭДС якоря уменьшилось из-за уменьшения оборотов якоря «n».

Ток двигателя (ток якоря) бывает малым, при большой скорости движения поезда и при боксовании колёсной пары, так как будет большая противо ЭДС якоря.

Число оборотов якоря двигателя определяется по формуле:

n_дв = (U_дв - I_дв ∙ R_дв) / (С_е ∙ Ф_дв)

Магнитный поток двигателя определяется по закону Ома для магнитной цепи:

Ф_дв = (I_в ∙ W) / R_маг

где: I_в - ток возбуждения двигателя;

W - число витков обмотки возбуждения;

R_маг - магнитное сопротивление двигателя

R_маг = е / (µ ∙ s)

где: е - средняя длина магнитопровода;

s - сечение магнитопровода;

µ - магнитная проницаемость магнитопровода

µ = 1 - для воздуха и для всех немагнитных материалов;

µ = 50 ÷ 100 - для обычной стали;

µ = 1000 ÷ 10000 - для электротехнической стали.

Вращательный момент двигателя определяется по формуле:

М_вр = С_м ∙ I_я ∙ Ф_дв

Постоянный коэффициент двигателя С_е и С_м прямо пропорционален числу пар главных полюсов Р, числу проводников якоря N, и обратно пропорционален числу пар параллельных ветвей обмотки якоря а.

С_е = (Р ∙ N) / (60 ∙ а) С_м = (Р ∙ N) / (2π ∙ а)

Мощность двигателя « Р » определяется по формуле:

Р = U_дв ∙ I_дв ∙ η (Вт, кВт)

где: η - КПД двигателя ≈ 0, 92 ÷ 0, 95