Дипломная работа: Електропоїзди постійного струму
Якщо головну рукоятку контролера машиніста установити в положення П1, відбувається автоматичний пуск потяга під контролем системи керування СУРК і блоку електронних реле БЕР (тобто системи СУРК БЕР) до виходу на безреостатну ходову характеристику (до 14-й позиції). При цьому по черзі виводяться ступінями секції пуско-гальмівних резисторів контактами силових контакторів реостатного контролера.
Кола пуско-гальмівних резисторів забезпечують одержання 14 позицій реостатного пуску при використанні лише дев'яти силових контакторів реостатного контролера. Перехід з однієї позиції на іншу здійснює система СУРК БЕР, що дозволяє валу реостатного контролера повернутися на наступну позицію тільки тоді, коли струм тягових двигунів знизиться до струму уставки. Для забезпечення плавності пуску опору ступіней пуско-гальмівних резисторів підібрані так, що кидки струму при переході з позиції на позицію мінімальні. Після того як на 14-й позиції реостатного контролера всі пуско-гальмівні резистори виведені, автоматичний пуск закінчується. Першою ходовою є 14-я позиція при повному збудженні двигунів. При установці головної рукоятки контролера машиніста в положення П2 розгін поїзда відбувається, як і в положенні П1. Вал реостатного контролера не фіксується на 14-й позиції, і зі зменшенням струму до струму уставки система СУРК БЕР переводить його на 15-ю позицію. На цій позиції включаються контактори Ш и 10 реостатного контролера, у результаті чого паралельно обмоткам збудження тягових двигунів підключається шунтуюче коло резисторів (0,6865 Ом) і збудження послабляється до 59,5%. При повороті вала реостатного контролера на 16-ю позицію включається контактор 11, що шунтує резистор R10 і послабляє збудження двигунів до 41,5%. При установці головної рукоятки контролера машиніста в положення ПЗ вал реостатного контролера спочатку переходить на 17-ю позицію, шунтуючи контактором 12 резистор R11 і послабляючи збудження до 32,3%, а потім - на 18-ю позицію, де збудження послабляється до 26,5%. Контактор 13 шунтує резистор R12.
Коли головна рукоятка контролера машиніста встановлена в положення П4, вал реостатного контролера переходить на 19-ю позицію, шунтуючи контактором 14 резистор R13. Відбувається ослаблення збудження до 21,0%. Після того як струм двигунів знизиться до струму уставки, реостатний контролер перейде на 20-у позицію, на якій контактор 15 шунтує резистор R14 і послабляє збудження до 18,0%. На 20-й позиції може бути досягнута найбільша швидкість руху електропоїзда.
Силове коло у режимі електричного гальмування забезпечує: реостатне гальмування з незалежним збудженням тягових двигунів; рекуперативне гальмування, реостатне гальмування із самозбудженням тягових двигунів, спільна дія електропневматичних гальм усіх вагонів і реостатного гальмування моторних вагонів наприкінці гальмування і до повної зупинки; заміщення у випадку відмовлення електричного гальмування електропневматичним. Крім того, передбачені наступні переходи: з реостатного гальмування з незалежним збудженням на рекуперативне, з рекуперативного гальмування на реостатне із самозбудженням, з рекуперативного гальмування на реостатне з незалежним збудженням у випадку підвищення напруги в контактній мережі, з реостатного гальмування з незалежним збудженням на реостатне із самозбудженням.
При установці головної рукоятки контролера машиніста в 3 гальмове положення в силовому ланцюзі відбудуться наступні переключення: вал силового реостатного контролера повернеться на 1-ю позицію; вал гальмового перемикача перейде в положення гальмового режиму; включиться контактор ОВ, підключаючи обмотки збудження тягових двигунів до тиристорного перетворювача; включиться контактор KB, що подає напругу в систему САУТ і через трансформатор збудження Трз на тиристорний перетворювач; включаться контактори Т и ЛКТ, і система САУТ почне видавати керуючі імпульси на тиристори перетворювача. Коло почне працювати в режимі реостатного гальмування з незалежним збудженням. При цьому зросте струм збудження двигунів (генераторів), а внаслідок цього і їх електрорушійна сила.
Коли напруга якоря на тягових двигунах стає близьким до напруги в контактній мережі, спрацьовує реле включення рекуперації (РВР) електронного блоку і включає лінійний контактор ЛК У цей момент на реостатне гальмування з незалежним збудженням накладається короткочасно рекуперативне гальмування. Почати рекуперативне гальмування можливе тільки при напрузі в контактній мережі менш 3750 В.
Паралельно обмоткам збудження підключений шунтуюче коло: гальмовий контактор Т, резистори ослаблення збудження R24, R11, R12, R13, R14, R15, шунт амперметра А2. На 3-й позиції реостатного контролера контактор KB відключається. Надалі для підтримки гальмової сили реостатний контролер починає поступово виводити ступіні пуско-гальмівних резисторів під контролем СУРК БЕР Відключення електричного гальмування на низьких швидкостях здійснюється з попереднім зняттям ослаблення збудження тягових двигунів контактором Ш. Така послідовність переключень зменшує іскріння на колекторах тягових двигунів і полегшує умови роботи контакторів ЛК, Т и ЛКТ.
При установці рукоятки контролера машиніста в гальмове положення П5 електропневматичне гальмування починається на усіх вагонах потяга. На моторному вагоні воно накладається на електричне, що може привести до юза. Тому в тому випадку, коли тиск у гальмових циліндрах досягне уставки автоматичного вимикача гальмування (АВТ) кола електричного гальмування відключаються.
Після включення лінійного контактора ЛК відключається гальмовий контактор Т и залишається зібраним лише коло рекуперативного гальмування. Воно складається з кола струму збудження тягових двигунів і кола гальмового струму. Коли струм збудження досягне 250 А у системі автоматичного керування спрацює реле самозбудження РСВ і переведе силовий коло гальмового режиму з незалежним збудженням на реостатне гальмування із самозбудженням. При цьому відбувається короткочасно рекуперативно-реостатне гальмування. Після включення гальмового контактора Т відключається лінійний контактор ЛК.
Надалі при зменшенні гальмового струму в міру зниження швидкості СУРК видає команду на переключення силового реостатного контролера. При повороті його вала з 1-й позиції на 2-ю відсікається тиристорний перетворювач і відключається контактор ОВ. Контактор 16 реостатного контролера підключає обмотки збудження двигунів до обмоток якорів з постійним ослабленням збудження до 80%. На цьому завершується перехід на реостатне гальмування із самозбудженням.
Паралельно обмоткам збудження підключений шунтуюче коло: гальмовий контактор Т, резистори ослаблення збудженняR24, R11, R12, R13, R14, R15, шунт амперметра А2. На 3-й позиції реостатного контролера контактор KB відключається. Надалі для підтримки гальмової сили реостатний контролер починає поступово виводити ступіні пуско-гальмівних резисторів під контролем СУРК БЕР (у такій же послідовності, як і на першій ходовій позиції) до 14-й позиції. Наприкінці реостатного гальмування на 11-й позиції реостатного контролера починає діяти електропневматичне гальмування і разом з реостатним продовжується до повної зупинки. При відключенні гальмування на високих швидкостях силовий коло спочатку переключається з рекуперативного гальмування на реостатне, потім, знімається збудження тягових двигунів і після цього з витримкою часу розмикаються контакти контакторів Т и ЛКТ.
Якщо рукоятка контролера машиніста встановлена в гальмове положення П4, перехід на електричне гальмування відбувається аналогічно розглянутому. При установці рукоятки контролера машиніста в гальмове положення П5 електропневматичне гальмування починається на усіх вагонах потяга. На моторному вагоні воно накладається на електричне, що може привести до юза. Тому в тому випадку, коли тиск у гальмових циліндрах досягне уставки автоматичного вимикача гальмування (АВТ) кола електричного гальмування відключаються.
2. Тяговий електродвигун УРТ-110Б
2.1 Основні частини
На електропоїздах ЕР2 встановлені тягові двигуни УРТ-110Б; на ЕР2Р—1ДТ.003.4У1; на ЕР2Т—1ДТ.003.5У1,1ДТ.003.6У1 і 1ДТ.003.7У1; на ЕД2Т—1ДТ.003.8У1.
Основними частинами тягового двигуна (рис. 2.1) є остов 24, головні полюси (сердечники 75 і катушки 14), додаткові полюси (сердечники 21 і катушки 23), якір, щіткотримачі 41 з кронштейнами 43 і два підшипникові щити 8 і 26. Підшипникові щити встановлені в горловині торцевих сторін остову 24. В них запресовані зовнішні обойми роликових підшипників 6 і 29. Внутрішньо кільця підшипників напресовані на вал якоря 2. Для мастила підшипників в кришках 7 і 28 є трубки, закриті пробками. Радіально-упорний підшипник з боку колектора не дозволяє валу 2 переміщатися в подовжньому напрямі. Радіальний підшипник з боку вентилятора допускає осьове переміщення при температурних змінах довжини валу.
2.2 Остов
В остові двигуна укріплені головні і додаткові полюси, тобто магнітна система двигуна, підшипникові щити, які фіксують положення валу якоря, і щіткотримачі з кронштейнами. Остов служить не тільки несучою конструкцією машини, але і є магнітопроводом, по якому замикається робочий магнітний потік. Тому матеріал остову повинен володіти хорошими магнітними властивостями, які залежать від якості сталі.
Верхня частина остову міцно притягується до рами візка двома лапами 39, а нижня — двома болтами М36. З протилежної сторони остову (напроти осі колісної пари) є виступи, що оберігають двигун від падіння на шлях у разі порушення його підвіски.
З боку колектора остов має три оглядові люки (зверху, знизу і збоку), які закриті кришками з гумовими ущільнювачами, вгорі є вентиляційний люк для огорожі повітря. Тепле повітря викидається через отвори з боку вентилятора. Для кріплення кожного полюса в остові просвердлені по три отвори для болтів, є також отвори і для вивідних кабелів двигуна. Щоб оберегти їх від перетирання і пошкодження об кромки остову, а також запобігти попаданню вологи в двигун, встановлюють гумові втулки, які щільно охоплюють кабелі. До кабелів хомутами прикріплені захисні рукава.
2.3 Полюси
Головні полюси створюють основний робочий магнітний потік (в даних тягових двигунах їх чотири). Кожний полюс складається з сердечника, катушки і вивідних кабелів. Сердечники головних полюсів набирають з листів електротехнічної сталі завтовшки 2 мм, які спресовують в пакет і закріплюють заклепками. Усередині пакету уздовж полюса проходить стрижень, в отвори якого вкручують три болти, що кріплять полюс до остову. Ослабіння болтів не допускається, тому із зовнішньої сторони остову їх заливають масою компаунда, контролюючою самовідгортання болтів.
Катушки головних полюсів, виконані з шинної міді, намотують плашмя в два шари. Міжвітковою ізоляцією служить азбестовий папір, корпусною ізоляцією — п'ять шарів липкої склоескапонової стрічки і один шар каперної стрічки. З'єднання полюсів між катушок виконані з дроту ПМУ. Щоб в експлуатації не слабшало кріплення катушок, (ізоляція пересихає в процесі перегріву), катушки притискують до остову притискними фланцями.
Додаткові полюси створюють магнітний потік в комутаційній зоні для поліпшення комутації двигуна (зменшення іскріння). Встановлюють їх між головними полюсами. Обмотку додаткових полюсів сполучають з якірною обмоткою. Сердечники додаткових полюсів — литі, їх прикріплюють до остову трьома болтами. Між сердечником і остовом прокладені діамагнитні прокладки для зменшення розсіяння магнітного потоку.
Катушки додаткових полюсів намотують з шинної міді, їх ізоляція не відрізняється від ізоляції катушок головних полюсів. Після їх ізолювання для додання ним монолітності і створення кращого теплообміну катушки просочують в компаунді і покривають ізоляційним лаком. Щоб уникнути ослабіння кріплення катушок (так само як і на головних полюсах), застосовують пружинні фланці, що притискують катушки до остову.
2.4 Якір
Рухома частина тягового двигуна (якір) передає обертаючий момент двигуна на колісну пару моторного вагона, а також гальмівний момент під час рекуперативно-реостатного гальмування. Якір складається з сердечника, обмотки, колектора і валу. Його конструкція, як і його обмотка, в значній мірі визначають потужність електричної машини.
Всі частини якоря збирають на валу, який обертається в підшипниках, встановлених в підшипникових щитах. Сердечник якоря 18 є циліндром, зібраним з листів електротехнічної сталі, він зафіксований на валу обмоткотримачами 11 і 27. Колектор є найбільш складною і відповідальною конструкцією, його набирають з мідних пластин, ізольованих один від одного і від валу якоря міканітом колектора. Пластини затиснені вісьма болтами між нажимним конусом 9 і втулкою колектора 11, від яких вони ізольовані манжетою.
Вали якоря тягових двигунів випробовують значні зусилля обертаючих моментів і реакції зубчатої передачі. Часто змінне навантаження з миттєвими поштовхами під час пуску і гальмування, динамічне навантаження від нерівностей шляху створюють дуже важкі умови роботи валу. Тому його поверхню обробляють з високою точністю, переходи від одного діаметра до іншого роблять плавними, на валу не нарізують різьблення і прагнуть не проточувати канави шпон. Вали виготовляють з високоякісної хромонікєлєвої сталі 12ХНЗА, яка проходить термообробку для підвищення механічних властивостей.