Л. П. УСТЮГОВ, Д. А. ТИТАНАКОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ»

ОМСК 2006

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

_________________________

Л. П. Устюгов, Д. А. Титанаков

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОМОТИВОВ

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к лабораторным работам

по дисциплине “Электрические передачи локомотивов”

Омск 2006

УДК 629.4:621.001.57

ББК 39.232 - 042я73

У83

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине “Электрические передачи локомотивов”/ Л. П. Устюгов, Д. А. Титанаков; Омский гос. ун-т. путей сообщения. Омск, 2006. 38 с.

В методических указаниях приведены сведения о конструкции и принципах работы электрических машин переменного и постоянного тока, применяемых на тепловозах, описаны методы их испытаний, изложен принцип построения регулировочных характеристик по результатам испытаний электрических машин, рассмотрены их конструктивные особенности в зависимости от наз-начения.

Предназначены для студентов 4 – го и 5 – го курсов очной и заочной форм обучения специальности “Локомотивы”.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 3. Рис. 5.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. В. Харламов;

канд. техн. наук, начальник отдела диагностики ДГО

центра «Транспорт» В. Ф. Тарута.

_________________________

 Омский гос. университет

путей сообщения, 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………...................	5
Лабораторная работа 1. Особенности конструкции тяговыхгенераторов постоянного тока…………….......................................	6
Лабораторная работа 2. Особенности конструкции тяговыхгенераторов переменного тока…………………...............................	11
Лабораторная работа 3.Исследование регулировочной характеристики тягового генератора тепловоза..……………….…	14
Лабораторная работа 4. Изучение конструкции вспомогательных электрических машин……………………………………………...	22
Лабораторная работа 5. Изучение конструкции тяговых электродвигателей тепловозов..……………………………………	25
Лабораторная работа 6. Изучение конструкции аккумуляторных батарей тепловозов……………………………………………….....	32
Лабораторная работа 7. Испытания тяговых электрических машин. Электромеханические характеристики ТЭД………………………	33
Библиографический список……………………………………................	42

ВВЕДЕНИЕ

Курс «Электрические передачи локомотивов» базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплин «Физика», «Общая электротехника», «Электрические измерения», «Электрические машины» и др. Тяговые электрические машины локомотивов работают в сложных эксплуатационных условиях, определяемых высокой скоростью и интенсивностью движения поездов, а также повышенными нагрузками.

Разнообразие видов электрических передач локомотивов и тяговых электрических машин как постоянного, так и переменного тока требует квалифицированного подхода при их технической эксплуатации и ремонте.

В формировании системы знаний и в приобретении практических навыков расчета электродвигателей по данному курсу большое значение имеют ла­бораторные работы, в процессе выполнения которых студенты самостоятельно изучают устройство тяговых электрических машин, их взаимодействие между собой.

Студенты должны заранее подготовиться к предстоящему занятию в лаборатории: изучить соответствующие разделы теоретического курса по лекционным записям и рекомендуемой литературе, порядок выполнения работы по настоящим методическим указаниям.

При выполнении графической части необходимо руководствоваться СТП ОмГУПС-1.2-02. Каждая работа по объему рассчитана на два часа занятий и считается законченной после просмотра преподавателем черновика записей ее результатов.

Лабораторная работа 1

ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ

ТЯГОВЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы: изучить конструкцию тягового генератора постоянного тока ГП311Б.

1.1. Общие сведения

Тяговые генераторы (ТГ) преобразуют механическую энергию дизеля в электрическую для питания тяговых электродвигателей. Тепловозы 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, 2ТЭ10М, 3ТЭ10М и ТЭП60 имеют ТГ постоянного тока, а тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭ136, ТЭ127, ТЭП70 и ТЗП75 – переменного (синхронный). Кроме преобразования энергии генераторы постоянного тока осуществляют еще одну функцию – производят запуск дизеля с питанием от аккумуляторной батареи, работая при этом в режиме электрического двигателя с последо­вательным возбуждением.

Тяговый генератор вместе с дизелем устанавливаются на поддизельную раму. Якорь ТГ приводится во вращение от коленчатого вала дизеля через полужесткую дизель-генераторную муфту. С целью уменьшения длины и веса генераторы имеют только один подшипниковый узел для опоры якоря, в качестве второй опоры используется коренной подшипник коленчатого вала дизеля. Соосность вала якоря ТГ с коленчатым валом дизеля осуществляется за счет перемещения станины и установки прокладок соответствующей толщины под лапы генератора. При этом зазор между якорем и полюсами ТГ ГП311Б должен быть в пределах 4,2 – 5,5 мм для главногополюса и 15,5 мм – для доба­вочного, а для ТГ ГС501А зазор под полюсами составляет 4,7 – 5,9 мм, причем для ТГ ГС501А разница между значениями максимального и минимального зазоров допускается не более 0,5 мм, для ГП311Б – не более 0,8 мм.

2. Конструкция тягового генератора постоянного тока типа гп311б

Генератор представляет собой десятиполюсную некомпенсированную электрическую машину постоянного тока с независимым возбуждением и вентиляцией. Режимы нагрузки генератора в тепловозной электрической передаче обусловливают особенности физических процессов, возникающих при его работе и оказывающих значительное влияние на надежность работы ТГ.

В процессе формирования внешней характеристики ТГ магнитный поток его главных полюсов меняется несколько раз. Эта особенность режимов регулирования предъявляет повышенные требования к тщательности установки щеток на геометрическую нейтраль. Если щетки установлены не точно по нейтрали, то магнитный поток главных полюсов распределяется и на зону коммутации, где искажает коммутирующее поле и нарушает условия коммутации. У таких генераторов, как правило, искрение щеток резко усиливается при больших значениях напряжения, что способствует возникновению круговых огней на коллекторе.

Одной из часто встречающихся неисправностей электрических машин постоянного тока является «зебристость» коллектора, т. е. разный цвет коллек­торных пластин (обычно – чередование темной и светлой пластин). В начальной стадии «зебристость» едва заметна и особого вреда не приносит, но очень быстро прогрессирует, вызывая сильное искрение, вибрацию щеток, их покол и выгорание, а затем – и пробой изоляции обмотки из-за перегрева. Возникновение «зебристости» объясняется неодинаковой нагрузкой ходов обмотки и плохой механической устойчивостью коллектора. Как правило, «зебристость» чаще всего появляется у генераторов со щетками, смещенными с нейтрали в сторону, противоположную вращению якоря, и при большом значении биения коллектора. По-видимому, указанные причины появления «зебристости» способствуют условиям, при которых перераспределяется нагрузка параллельных ходов обмотки.

Коллекторные пластины, принадлежащие более нагруженному ходу,

нагреваются сильнее. Если монолитность коллектора при различном нагреве пластин нарушается, то более нагруженные пластины выступают над поверхностью коллектора и берут на себя еще больший ток нагрузки, усугубляя неидентичность нагрузки параллельных ходов. Микрорельеф коллектора при этом резко изменяется из-за разного износа коллекторных пластин, что вызывает резкое увеличение износа щеток, их вибрацию, раскол и выгорание.

Продолжение эксплуатации машины со значительной «зебристостью» в конечном счете приводит к пробою изоляции обмотки якоря из-за перегрева более нагруженного хода. Для предупреждения выхода генератора из строя производят периодические проточку и шлифовку коллектора с помощью специальных приспособлений – алмазных шлифовочных брусков.

Более подробно конструкция ТГ ГП311Б описана в учебнике [2, с. 210 – 221]. При изучении конструкции ТГ необходимо уделить особое внимание следующим вопросам:

1. Условия работы тяговых генераторов тепловозов и требования, предъявляемые к ним;

2. Что представляет собой независимая система охлаждения ТГ?;

3. В чем суть радиально-осевой вентиляции якоря тягового генератора ГП311Б?;

4. Основные узлы тягового генератора ГП311Б;

5. Как осуществляется соосность вала якоря ТГ с коленчатым валом

дизеля;

6. Конструкция якоря ТГ ГП311Б:

а) за счет чего образуются радиальные каналы для охлаждения якоря?;

б) почему сердечник якоря набирают из пяти штампованных сегментов, выполненных из электротехнической стали?;

в) назначение стальных обмоткодержателей якоря;

г) как осуществляется посадка сердечника на корпус якоря?;

д) какое количество пазов у сердечника якоря? Их назначение;

7. Конструкция коллектора якоря ТГ ГГ311Б:

а) из какого материала выполнены коллекторные пластины? Их

количество и размеры;

б) что такое ленточные петушки? Их назначение и конструкция;

в) как осуществляется изоляция коллекторных пластин друг от друга и от других токоведущих частей?;

г) что такое продорожка коллектора? Ее назначение?;

д) как осуществляется сборка и формовка коллектора?;

е) назначение коллектора ТГ ГПЗПБ;

8. назначение якорной обмотки генератора:

а) что представляет собой комбинированная обмотка якоря? Ее

применение;

б) каким образом производится укладка «лягушечьей» обмотки в пазы железа якоря?;

в) что представляет собой двухходовая ступенчатая однократнозамкнутая обмотка якоря? Ее преимущества;

г) как производится укладка двухходовой ступенчатой обмотки в пазы железа якоря?;

д) какие изоляционные материалы применяются в якорных обмотках

генераторов?;

е) назначение уравнителей первого рода при использовании двухходовой ступенчатой обмотки якоря. Их устройство;

ж) как производится динамическая балансировка якоря генератора?;

з) как осуществляется крепление лобовых частей якорной обмотки?;

9. Назначение и конструкция переднего подшипникового щита тягового генератора;

10. Назначение и конструкция поворотной траверсы;

11. Назначение и конструкция реактивного щеткодержателя;

12. Назначение и конструкция радиального щеткодержателя, его

преимущества;

13. Какие щетки используют в тяговых генераторах постоянного тока? Их назначение;

14. Почему недопустима установка щеток разных марок на один тяговый генератор?;

15. Как осуществляется крепление бракетов щеткодержателей? Их

назначение;

16. Какое количество щеток имеет ТГ ГПЗПБ при использовании наклонных и радиальных щеткодержателей?;

17. Назначение и конструкция станины генератора;

18. Назначение и конструкция главных и дополнительных полюсов ТГ;

19. Конструкция сердечников главных и дополнительных полюсов

генератора;

20. Назначение и конструкция обмоток главных и дополнительных

полюсов;

21. Изоляционные материалы, применяемые в обмотках главных и дополнительных полюсов;

22. Для чего пять из десяти главных полюсов имеют перекрещенные

выводы?;

23. Как соединены и поручают питание обмотки независимого возбуждения генератора?;

24. Как осуществляется запуск дизеля тепловоза с ТГ постоянного тока?.