§ 56. Мотор-компрессоры, мотор-вентиляторы и мотор-насосы

Мотор-компрессоры и мотор-вентиляторы э.п.с. постоянного тока, различаясь по назначению, мощности, характеристикам, имеют много общих элементов конструкции. Все двигатели компрессоров и вентиляторов являются однокол-лекторными, четырехполюсными с последовательным возбуждением Последовательное возбуждение обусловливает наи-

более простую схему включения двигателя, большие пусковые моменты и высокую перегрузочную способность. Двигатели последовательного возбуждения обладают также лучшими свойствами при неустановившихся процессах работы оборудования. Для повышения стабильности работы в условиях значительных колебаний напряжения в контактной сети и улучшения пусковых характеристик магнитные системы двигателей выполняют обычно слабо насыщенными. Обмотки полюсов и якорей изготовляют чаще всего из медного провода с изоляцией классов А, В, Н и Р.

Для мотор-компрессоров, мотор-вентиляторов и мотор-насосов э.п.с. переменного тока отечественного производства в качестве привода применяют трехфазные асинхронные двигатели тягового исполнения1: АП81-4, АС81-6, АП82-4, АС82-4, АЭ-92-402, АОСВ72-6, ДОЖ42-2, АОМ42-2, АОМ32-4. Они имеют литые чугунные (чаще всего) или сварные стальные остовы, в которых закреплены сердечники, набранные из листов электротехнической стали. Листы сердечника оксидированы или покрыты лаком. В пазах сердечника статора уложена двухслойная, петлевая (чаще) или однослойная обмотка. Обмотка обладает высокой стойкостью против вибрации и тряски Достигается это надежной изоляцией пазовых частей обмотки, тщательным пропитыванием ее термореактивными лаками и надежным креплением головок лобовых частей катушек к бандажным кольцам. Сердечники статоров имеют надежное стопорение: болтовые соединения снабжены пружинными или стопорными шайбами, предотвращающими самопроизвольное ослабление крепления.

Сердечник ротора набран из листов электротехнической стали, не покрытых лаком. В его пазы залит или сплав, состоящий из 96% силумина и 4% меди, или алюминий. Защитные пазы ротора вместе

' Буквы и цифры означают' А — асинхронный, П — повышенный пусковой момент, С — повышенное скольжение, О — обдуваемый, Д — двигатель, Ж — железнодорожный, Э—электровозный, М — морской, В — со специальным валом Первая цифра после букв указывает номер диаметра статора, вторая — номер длины статора, третья — число полюсов

с торцовыми кольцами образуют коротко-замкнутую обмотку типа беличьего колеса Торцовые лопасти ротора служат вентилятором, охлаждающим двигатель. Литые клетки обмоток роторов значительно лучше противостоят вибрациям, чем сварные медные. Посадка сердечника ротора на валу прессовая со шпонкой. Вал ротора вращается в шариковых подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах из стального литья. Воздушный зазор между статором и ротором делают максимальным возможным (0,35— 0,75 мм).

Литые остовы и подшипниковые щиты обеспечивают большие вибростойкость и ударостойкость, чем сварные Сварные остовы и подшипниковые щиты изготовляют из сталей 10, 15, 20 или мостовой М16С, обеспечивающих стойкость сварных швов при пониженных температурах.

Мотор-компрессоры э п с. состоят из двигателей и компрессоров. Двигатель и компрессор монтируют либо в виде одного агрегата (например, двигатель ДК-406 и компрессор Э-400), либо на одной общей чугунной плите (компрессоры КТ-6 и Э-500).

Компрессор всегда должен быть в состоянии пополнить сжатым воздухом главные резервуары. Все электровозы по соображениям надежности оборудуют резервными мотор-компрессорами На электросекциях пригородных железных дорог и метрополитенов необходимости в этом нет, так как они работают в составе из нескольких единиц, что само по себе создает достаточный резерв. При отсутствии резервного компрессор работает с коэффициентом продолжительности включения (ПВ) не выше 0,3, а при наличии резервного — с ПВ равным 0,5.

Мощность двигателя определяют исходя из подачи Q компрессора и того противодавления, на которое он рассчитан. Для выбора типа и определения подачи Q = Qcp/ПВ (здесь <2ср — средний расход воздуха в одном составе, л/мин) компрессора необходимо знать расход воздуха в составе средней или максимальной длины. Расход воздуха определяют в объемном измерении, приведенном к свободному состоянию, т. е. при давлении в 0,1 МПа и средней внешней температуре, равной нулю.

Номинальная мощность двигателя постоянного тока, кВт,

3,77 ■ 10* = номк ^«„^ти ^Рвс§рВс

Р и I

= ^ ном' ном

чд Лд • ПО '

где — подача компрессора, л/мин (здесь О. = £2с.р/ПВ, <2ср — средний расход воздуха в одном составе): рвс и Рнаг — давление соответственно всасываемого и нагнетающего воздуха; Рк — необходимая мощность для привода компрессора; £/ном и /ном — соответственно напряжение и ток двигателя; Я — коэффициент подачи, учитывающий потери воздуха при всасывании и нагнетании, для двухступенчатых компрессоров он равен 0,68—0,78, для одноступенчатых — 0,58—0,74; г|,нз— индикаторный изотермический к.п.д (для двухступенчатых компрессоров г)из равен 0,72 и для одноступенчатых — 0,67); т)м — механический к.п д., равный 0,8—0,85; т|д — к.п.д. электродвигателя.

Если для привода компрессора применяют асинхронный двигатель, то расчетная номинальная мощность, кВт,

^ном а ^ ^нк^"пЛа/ (К-н^н) >

где к„ — минимальная необходимая перегрузочная способность двигателя при работе на э.п.с, равная 1,3—1,4; Яа — от-

ношение максимального вращающего момента при симметричном и номинальном напряжении к максимальному при несимметричной нагрузке, равное 1,2—1,5, ки — отношение минимального возможного напряжения к номинальному; \, — перегрузочная способность двигателя при номинальных условиях, равная 1,8—2,4.

На э.п.с. получили распространение только поршневые компрессоры двух ВИДОВ' с частотой вращения на коленчатом валу до 250 и 800 об/мин. В первом случае компрессор соединяют с двигателем зубчатой передачей, а во втором их валы соединяют муфтой.

Электровозы при номинальном давлении воздуха в главных резервуарах до 1,0 МПа оборудованы двухступенчатыми компрессорами, в которых предусмотрено промежуточное охлаждение воздуха в змеевиках или холодильниках. При этом в главные резервуары поступает сжатый воздух, температура которого ниже, чем в одноступенчатом компрессоре; улучшается также объемный к.п.д. подачи воздуха и уменьшается потребление энергии компрессором, что позволяет снизить мощность двигателя.

На электросекциях, где номинальное давление в главных резервуарах не превышает 0,8 МПа, применяют одноступенчатые компрессоры.

Рис. 144. Электродвигатель НБ-43Ш компрессора электровозов ВЛЮ, ВЛ10У, ВЛ11. / — кронштейн щеткодержателя; 2 — коллекторная пластина, 3 и 9 — подшипниковые щиты, 4 — передняя нажимная шайба; 5 — сердечник полюса; 6—остов, 7 — сердечник якоря; 8 — задняя нажимная шайба; 10 — обмотка якоря, // — вал; 12 — катушка добавочного полюса, 13 — катушка главного полюса; 14 — сердечник главного полюса

Таблица 11

Показатель

НБ-431

АЭ-92-402*

Электроде 548А

1нгатель типа 110-2135/4

ДК-406А

АОСВ-72

Серия э п с

ВЛ10,

ВЛ80\

ЭР9М,

ЧС41

ЭР 2

ЭР9П

ВЛ10\ ВЛ11

ВЛ80С, ВЛ80Р

ЭР9Р

     

Мощность на валу, кВт

21

40

5

17

6,2

14

Напряжение, В

3000

380

220/380

220

1500

220/380

Частота вращения,

           

об/мин

440

1425

975

2800

1050

900

Кпд.

0,786

0.855*2

0,8

0,8

Класс изоляции обмотки

           

статора

А

Н

В

А

В

В

Масса, кг

1085

390—400

310

300

650*3

447*3

* Этот электродвигатель применяют и для привода вентилятора *г cos <р = 0,79 *3 Вместе с компрессором

Характеристики некоторых электродвигателей (рис. 144) компрессоров приведены в табл. 11.

Мотор-вентиляторы состоят из двигателей и вентиляторов (рис. 145) центробежных радиального (на электровозах отечественного производства) или аксиального (на электровозах Ф, ЧС2 и др.) исполнения. Колесо вентиляторов радиального типа насаживают на конец вала 2 двигателя <?, а корпус (кожух) вентилятора укрепляют на фундаментной плите, к которой прикреплен и двигатель. Центробежные радиальные вентиляторы имеют сварные рабочие колеса 5, состоящие из несущего и вспомогательного дисков, лопаток и втулки. Колесо помещено в спиральный улиткообразный кожух 6 При вращении колеса его лопатки приводят в движение воздух, находящийся между ними, воздух под действием центробежной силы поступает в кожух и далее через выходное отверстие / в нагнетательный трубопровод.

При выбрасывании воздуха в трубопровод внутри колеса создается вакуум, что вызывает приток наружного воздуха через всасывающее отверстие 7 Со стороны трубопровода колеса создается напор, необходимый для сообщения скорости и преодоления сопротивления перемещению воздуха по патрубкам и каналам вентиляционной системы и внутри тяговых двигателей. Для современных тяговых двигателей электровозов требуется 70—100 м3 воздуха в 1 мин С учетом утечек воздуха подача вентилятора,

например, на шестиосных электровозах должна быть 500—720 м3/мин. Ограниченность места в кузове не позволяет выполнить один вентилятор с такой высокой подачей. Поэтому на электровозах для вентиляции тяговых двигателей обычно устанавливают два или три вентилятора.

На электровозах постоянного тока электродвигатели вентиляторов служат также приводами генераторов управления 4.

Мощность двигателя опеределяется требуемой подачей вентилятора. Исходными данными являются количество воздуха (3, необходимое для охлаждения оборудования, и напор Я. Для одного вентилируемого тягового двигателя

<2 = <1\ВХ; Я = Ядв + 2ЯСТ + 2ЯДИН,

где (2'дв — расход воздуха на один тяговый двигатель; % — коэффициент, учитывающий утечки воздуха на пути к двигателю, равный 1,1 —1,2; Яст и Ядин — соответственно статические и динамические потери напора в воздухопроводах.

По найденным значениям С} и Я выбирают параметры вентилятора и его конструкцию. Мощность на валу двигателя, кВт,

Р = 0,736Х<ЭЯ/(60т|в • 75),

где т)а — к.п.д. вентилятора; для вентиляторов типа ВРС № 8 т)в = 0,45 ч- 0,55 и вентиляторов типа ЦАГИ тів = 0,5 -г-4-0,7.

Чтобы улучшить условия работы подшипников двигателя и колеса вентиля-

тора, собранные агрегаты подвергают динамической балансировке в специальной установке.

Для вентиляторов пассажирских помещений электропоездов применяют двигатели постоянного тока типа П-11 Двигатель имеет два главных полюса с катушками параллельного возбуждения и стабилизирующей последовательной обмоткой, что обеспечивает наиболее устойчивые характеристики, и один добавочный полюс. Двигатель рассчитан на напряжение 50 В и ток 8,7 А, частота его вращения 2800 об/мин, мощность 0,5 кВт.

Характеристики двигателей вентиляторов электровозов приведены в табл. 12.

Мотор-насосы устанавливают на э.п.с. переменного тока. Приводами основных насосов являются трехфазные асинхронные двигатели (или однофазные конденсаторные на электровозах ЧС4), а вспомогательных — двигатели постоянного тока (обычно П-11 и др.), получающие питание от аккумуляторных батарей. Асинхронные двигатели относятся к обдуваемым машинам и чаще всего имеют вертикальное исполнение без лап, со свободным концом вала, расположенным внизу. Применяют также асинхронные

Рис. 146. Продольный разрез электронасоса 4ТТ-63/10.

/ — патрубок всасывающий, 2— гайка; 3 — шайба стопорная, 4 — колесо рабочее, 5 — аппарат направляющий, 6—пробка, 7, 17—щиты подшипниковые, 8 — шариковый подшипник, 9 — кольцо стопорное; 10 — корпус, // — статор, 12 — ротор, 13 — коробка выводов; 14 — выводы, 15 — болт заземления; 16 — винт стопорный

Таблица 12

* Вместе с вентилятором *2 Для катушек полюсов

двигатели специального исполнения, станина которых служит корпусом насоса Такие агрегаты называют электронасосами.

Электронасос (рис. 146) предназначен для перекачивания трансформаторного масла в системе охлаждения тягового трансформатора Масло из бака трансформатора поступает на рабочее колесо насоса, где под влиянием полученной кинетической энергии проходит через каналы выпрямляющего аппарата и по кольцевому каналу поступает на выпрямляющие лопатки корпуса. Они выпрямляют поток и поворачивают его в сторону нагнетательного патрубка. Под влиянием избыточного давления часть жидкости из тыльной пазухи колеса поступает в двигатель, омывает лобовые части статора, смазывает подшипники и через отверстия в валу и обтекатель возвращается во всасывающую полость рабочего колеса. Циркуляция масла внутри двигателя приводит к интенсивному отбору тепла от статора.

ном и том же потоке Ф, то индуцированные в них э.д.с

Е = Е\ = Ег = СпФ.

При холостом ходе, когда контактор / (рис 147, а) не включен и нагрузка к средней точке не подключена, э.д.с. каждой обмотки (если пренебречь током параллельной обмотки 1„)

Е = ис/2 — 10г, или ис/2 = Е + /„г,

где С/с — напряжение контактной сети (на токоприемнике); /0 — ток холостого хода; г — сопротивление одной обмотки якоря.

Вследствие равенства величин Е, /о и г обеих обмоток напряжение в средней точке при холостом ходе

^сР = ис-(Е + /0г) = V,/2.

Если к средней точке 0 делителя напряжения подключен двигатель компрессора МК (рис. 147, б), в цепи которого устанавливается ток /, то машина потребляет ток, который протекает через обмотку якоря М1:

Предыдущая Оглавление Следующая