ВВЕДЕНИЕ
Электрические машины, предназначенные для установки на подвижных объектах, должны удовлетворять ряду особых требований и работать в специфических условиях.
Для электропривода объектов подвижного состава используются электрические машины с очень широким диапазоном мощностей (от нескольких десятков ватт до десятков мегаватт).
Частота вращения привода транспортных электрических машин различного назначения находится в пределах 50... 12 000 об/мин. Быстроходность транспортных электрических машин определяется не только спецификой приводимых механизмов, но в значительной мере стремлением уменьшить размеры и массу как самих электрических машин, так и приводимых ими механизмов. При заданных мощности Рном и частоте вращения Nном электрические машины должны иметь минимальные габариты, массу, нагрузку на ось, вписываться в габариты подвижного состава и обеспечивать высокую надежность.
Электрические машины подвижного состава работают в тяжелейших условиях, резко отличающихся от условий работы стационарных машин. Поэтому необходимо учитывать следующие специфические особенности их эксплуатации.
1. Колебания температуры окружающей среды как при работе, так и при бездействии машины могут составлять от -50 до +50 "С при относительной влажности воздуха до (95± 3) %. В таких условиях снижается механическая прочность отдельных деталей. При низких температурах изоляционные материалы в большинстве своем становятся хрупкими, в них появляются трещины. Летом (особенно в южных районах) работа электрических машин затруднена из-за ухудшения условий охлаждения, пересыхания изоляции, сильной запыленности. Повышенная влажность воздуха, особенно во время дождя или снега, вызывает коррозию металлических частей и снижает качество изоляции.
2. На корпус машины (особенно на тяговые двигатели) периоически, а иногда постоянно воздействуют импульсы ускорения, превышающие ускорение свободного падения в 10—20 раз. Динамические силы, действующие на детали электрических машин, могут привести к различным повреждениям: обрыву проводов и обмоток, особенно в местах пайки, появлению трещин и разрушению электрической изоляции, ускоренному износу осей и подшипников, нарушению нормальной работы упругих элементов.
Конструкция машины и условия размещения tе на подвижном составе должны обеспечивать удобный доступ:
- к подшипникам скольжения с жидкой смазкой, где необходимо контролировать при автономной смазке достаточность подачи масла, а при принудительной смазке — наличие циркуляции масла через подшипники;
- подшипникам качения с консистентной смазкой для частичной замены и пополнения смазки без разборки подшипникового узла;
- щеточному аппарату коллекторов машин постоянного тока или контактным кольцам машин переменного тока;
- болтам, крепящим к станине главные и добавочные полюса машин постоянного тока;
- воздухоохладителям;
- коробкам выводов концов обмоток машин всех родов тока;
- элементам, имеющим большую массу, для возможности использования при обслуживании и ремонте механизированных средств.
В ряде случаев машины устанавливаются и работают на подвижном составе в помещениях ограниченного объема, без циркуляции и обмена воздуха. Такие условия способствуют загрязнению машины угольной пылью щеток, нарушению коммутации и возможности переброса дуги с коллектора на корпус.
Электрические машины, установленные снаружи кузова, при движении обдуваются встречным потоком воздуха, в котором содержатся частицы пыли, обладающие абразивным действием. Они разрушают изоляцию электрических машин, ухудшают работу подшипников и создают токопроводящие цепочки, которые могут вызывать короткие замыкания.
Некоторые из перечисленных условий противоречат основным требованиям, предъявляемым к транспортным электрическим машинам, например: для достижения возможно меньших габаритов активное ядро машины должно работать с высоким коэффициентом использования, что сопровождается высокими рабочими температурами, предельно допустимыми для теплостойкой изоляции. То же относится к механическим напряжениям в элементах конструкции, которые вследствие повышения быстроходности машины достигают высоких, а в ряде случаев предельно допустимых значений.
Создание новых, более совершенных и более надежных машин, а так же их грамотная эксплуатация возможны только в результате глубокого изучения физических процессов, происходящих в работающих машинах аналогичного назначения. К таким процессам относятся изнашивание, релаксация и усталость металлов, коррозия и эрозия элементов конструкции в результате воздействия движущегося потока жидкости, старение масел и консистентных смазок, термическое старение электрической изоляции, запыление, длительное воздействие различных повторяющихся перегрузок, вибраций и т. п. Все эти процессы становятся заметными лишь после продолжительной работы машины, и достоверную информацию об износе может дать только систематическое изучение опыта эксплуатации оборудования, работающего в реальных условиях подвижных объектов.
На подвижном составе все шире используются статические преобразователи энергии на базе полупроводниковых приборов. Силовая полупроводниковая техника является частью привода электрических машин подвижного состава, поэтому понимание работы этих систем необходимо и техникам-механикам. В системах управления силовыми полупроводниковыми преобразователями используются микропроцессоры. Изучение микропроцессорной техники не входит в объем подготовки специалистов-электромехаников, однако раздел, посвященный этим системам, включен в учебник для ознакомления.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
РАЗДЕЛ I. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Глава 1. Устройство и работа коллекторных машин постоянного тока
1.1. Преобразование энергии в электрических
машинах
1.2. Принцип действия электрической машины постоянного тока
1.3. Устройство электрической машины постоянного тока
1.4. Обмотки машины постоянного тока
1.4.1. Простая петлевая обмотка
1.4.2. Сложная петлевая обмотка
1.4.3. Простая волновая обмотка
1.4.4. Сложная волновая обмотка
1.4.5. Условия симметрии обмотки
1.4.6. Уравнительные соединения
1.4.7. Комбинированная обмотка
1.5. Электродвижущая сила обмотки якоря
1.6. Выбор типа обмотки якоря
1.7. Магнитная цепь машины постоянного тока
1.8. Реакция якоря
1.9. Коммутация в машинах постоянного тока
Глава 2. Генераторы постоянного тока
2.1. Основные понятия
2.2. Генератор независимого возбуждения
2.3. Генератор параллельного возбуждения
2.4. Генератор последовательного возбуждения
2.5. Генераторы смешанного возбуждения
Глава 3. Электродвигатели постоянного тока
3.1. Основные понятия
3.2. Двигатель параллельного возбуждения
3.3. Двигатель последовательного возбуждения
3.4. Двигатель смешанного возбуждения
3.5. Торможение двигателей постоянного тока
Глава 4. Асинхронные электрические машины
4.1. Принцип действия и устройство асинхронных двигателей
4.2. Электродвижущие силы статора и ротора
4.3. Вращающий момент асинхронного двигателя
4.4 Потери и КПД асинхронного двигателя
4.5. Коэффициент мощности cos фи
4.6. Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя
4.7. Коллекторные машины переменного тока
Глава 5. Синхронные машины
5.1. Принцип действия синхронных машин
5.2. Конструкция синхронных машин
5.3. Обмотки статоров синхронных машин
5.4. Электродвижущая сила фазной обмотки статора
5.5. Реакция якоря синхронной машины
5.6. Характеристики синхронного генератора
5.7. Потери и КПД синхронных машин
Глава 6. Нагревание и режимы работы электрических машин
6.1. Нагревание электрических машин
6.2. Режимы работы электрических машин
6.3. Вентиляция тяговых электрических машин
Глава 7. Неисправности электрических машин локомотивов
7.1. Искрение машин постоянного тока
7.2. Неисправности машин постоянного тока
7.3. Неисправности машин переменного тока
Глава 8. Трансформаторы
8.1. Основные определения
8.2. Устройство трансформаторов
8.3. Принцип работы и КПД трансформатора
Глава 9. Аккумуляторные батареи
9.1. Устройство аккумуляторов
9.2. Приготовление электролита
9.3. Способы заряда аккумуляторов
9-4. Причины неисправностей аккумуляторов
РАЗДЕЛ П. СТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Глава 10. Статические преобразователи электрической энергии
10.1. Особенности работы тяговых преобразователей
на локомотивах
10.2. Выпрямители
10.3. Управляемые выпрямители
10.4. Инверторы
10.5. Расчет и выбор силовых полупроводниковых приборов
10.6. Групповое соединение полупроводниковых приборов
10.7. Системы управления статическими преобразователями
Глава 11. Электрические машины постоянного тока на подвижном
составе
11.1. Тяговые генераторы тепловозов
11.2. Генераторы пассажирских вагонов
11.3. Тяговые электродвигатели тепловозов
11.4. Тяговые электродвигатели электровозов
Глава 12. Вспомогательные машины постоянного тока
12.1. Назначение и условия работы
вспомогательных машин
12.2. Конструкция вспомогательных электрических машин электровозов
12.2.1. Мотор-генераторы (преобразователи)
12.2.2. Электродвигатели привода вспомогательных агрегатов
12.2.3. Генераторы управления
12.3. Конструкция вспомогательных электрических машин тепловозов
12.3.1. Возбудители и вспомогательные генераторы
12.3.2. Стартер-генераторы
12.3.3. Электродвигатели привода вспомогательных агрегатов
Глава 13. Электрические машины переменного тока на подвижном
составе
13.1. Тяговые генераторы тепловозов
13.2. Тяговые агрегаты тепловозов
13.3. Генераторы переменного тока пассажирских вагонов
13.4. Асинхронные тяговые двигатели
13.5. Управление частотой вращения вала
и реверсирование асинхронного двигателя
Глава 14. Вспомогательные электрические машины переменного
тока
14.1. Условия работы вспомогательных электрических машин
14.2. Синхронный возбудитель ВС-650ВУ2
14.3. Электродвигатели привода собственных нужд
14.4. Конструкция асинхронных электродвигателей
14.5. Расщепитель фаз НБ-455А
14.6. Сельсины
14.7. Тахогенераторы
Глава 15. Трансформаторы на подвижном составе
15.1. Трансформаторы электроподвижного состава
15.2. Конструкция тяговых трансформаторов
15.3. Сглаживающие реакторы
15.4. Переходные реакторы
15.5. Трансформаторы и магнитные усилители
Приложение
Список литературы
СМОТРИ ПОЛНЫЙ КАТАЛОГ КНИГ ПО ЭЛЕКТРОВОЗАМ |
