Устройство стартер генератор тепловоза
Обновлено: 05.07.2024
VI.4. Электродвигатели постоянного тока собственных нужд
Электродвигатели постоянного тока серии П (ПИ, П21, П51) морского исполнения применены для привода отопительно-вентиляционного агрегата, топливного и масляного насосов и вентилятора кузова. По принципу действия эти электродвигатели не отличаются от обычных машин.
Стартер-генератор ПСГУ-2 — четырех полюсная электрическая машина постоянного тока, которая предназначена для работы в двух режимах: стартерном в качестве электродвигателя последовательною возбуждения с питанием от аккумуляторной батареи при пуске дизеля и в генераторном в качестве вспомогательного генератора с независимым возбуждением, осуществляющего питание электрических цепей управления и электродвигателей постоянного тока собственных нужд; освещения и заряда аккумуляторной батареи тепловоза при напряжении 110±3 В.
Стартер-генератор выполнен в горизонтальном защищенном исполнении (рис. 116) с самовентиляцией, через упругую муфту связан с распределительным редуктором дизеля. На круглой стальной станине укреплены четыре главных и четыре добавочных полюса с катушками возбуждения, составляющие в совокупности магнитную систему возбуждения стартер-генератора.
Рис. 116. Стартер-генератор ПСГ:
1, 10 — подшипники; 2, 9 — передний и задний подшипниковые щиты; 3 — коллектор; 4 — траверса; 5 — катушка полюса; 6 — система магнитная; 7 — якорь; 8 — вентилятор; 11 — вал
К торцовым сторонам станины крепят задний и передний подшипниковые щиты. Якорь установлен в двух подшипниках: со стороны кол лектора — шариковый 76-313, со стороны привода — роликовый 32615 КШ.
Стартер-генератор к станине тягового генератора крепят четырьмя болтами. Схема электрических соединений показана на рис. 117, а основные технические данные приведены в приложении.
Рис. 117. Схема внутренних соединений стартер-генератора ПСГ:
а - со стороны коллектора; б — со стороны привода
Электродвигатель 2П2К (рис. 118) предназначен для обеспечения надежного пуска и работы компрессора тепловоза с питанием от стартер-генератора ПСГУ-2 номинальным напряжением 110 В. Ввиду того что компрессор потребляет значительную мощность и имеет малую частоту вращения, вал компрессора и якорь электродвигателя соединя ют через одноступенчатый понижающий редуктор. Этим достигается увеличение маховой массы приводного электродвигателя и уменьшение пульсаций тока якоря стартер-генератора.
Рис. 118. Электродвигатель 2П2К:
1, 10 —передний и задний подшипниковые щиты; 2, 11 — подшипники; 3 —траверса; 4 — коллектор; 5 — бандаж; 6 — катушка полюса; 7 — система магнитная; 8 —якорь; 9 — вентилятор; 12 — вал
Пуск электродвигателя и снятие противодавления компрессора при пуске производятся с помощью блока пуска компрессора (ВПК). Электродвигатель компрессора представляет собой четырехполюсную электрическую машину постоянного тока со смешанным возбуждением и конструктивно выполнен аналогично стартер-генератору ПСГУ-2. Якорь 2П2К установлен в двух шарикоподшипниках высокого класса точности 76-314.
Схема электрических соединений электродвигателя показана на рис. 119.
Рис. 119. Схема внутренних соединений электродвигателя 2П2К:
1 - обмотка последовательного возбуждения; 2 — обмотка параллельного возбуждения; 3 — обмотка добавочного полюса
Тяговый генератор служит для преобразования механической энергии дизеля в электрическую и питания через выпрямитель тяговых электродвигателей тепловоза. Генератор допускает отбор мощности на собственные нужды тепловоза в случае отсутствия специального источника.
| Наименование параметра | Номинальные данные | |
| ГС 501АУ2 | ГС 501АТ2 | |
| Мощность активная, кВт | ||
| Напряжение линейное, В | 580/360 | 535/345 |
| Действующее значение линейного тока, А | 2 х 1500 | 2 х 1100 |
| 2 х 2400 | 2 х 1700 | |
| Максимальное значение действующего линейного тока в течение 2 мин., А | 2 х 3700 | 2 х 2700 |
| Частота вращения, с -1 (об/мин) | 16,67 (1000) | |
| Частота, Гц | ||
| К.П.Д., % | 95,9 / 95,0 | 95,0 / 95,0 |
| Выпрямленное значение напряжения, В | 750 / 475 | 700 / 425 |
| I Выпрямленное значение тока, А | 3660 / 5900 | 2360 / 3900 |
| Выпрямленное значение максимального тока в течение 2 мин., А | ||
| Расход охлаждающего воздуха, м7сек. | 4,45 | 3,75 – 3,85 |
| Величина статического давления (в контрольной точке), не более, Па |
Режимы работы генератора при испытании дизель-генератора:
| Наименование параметра | Значение |
| Мощность, кВт | |
| Выпрямленный ток, А | 4050 - 5000 |
| Выпрямленное напряжение, В | 605 - 750 |
| Частота вращения, с -1 (об/мин) | 16,67 (1000) |
| Неисправность | Вероятная причина | Способ устранения |
| Снижение сопротивления изоляции обмоток | Попадание внутрь агрегата влаги, горюче-смазочных материалов, грязи. Перегрев агрегата из-за нарушения изоляции. | Очистка поверхностей обмоток от загрязнений и (или) сушка изоляции обмоток. Устранение причин перегрева |
| Пробой на корпус изоляции обмоток | Эксплуатация при чрезмерном снижении сопротивления изоляции. | Устранение причин пробоя на корпус изоляции |
| Разрушения корпусной изоляции от перегрева тягового или вспомогательного генераторов. Механическое повреждение корпусной изоляции. | Ремонт с частичной или полной заменой вышедших из строя обмоток. | |
| Междувитковое замыкание в обмотках роторов | Механическое разрушение изоляции. Перегрев из-за нарушения вентиляции. | Устранение причин междувиткового замыкания. Ремонт с заменой полюса (полюсов) или ротора. |
| Повышенный нагрев подшипников | Недостаток или избыток смазки в подшипниках. Затирание деталей подшипникового узла. Малый радиальный зазор в подшипнике. | Приведение количества смазки в соответствии с установленными нормами. Выяснение и устранение причин затирания. |
| Разрушение деталей подшипника. Проворот внутреннего кольца. | Замена подшипника. | |
| Повышенная вибрация | Некачественная центровка при сочлене-нии агрегата с дизелем, ослабление затяжки или обрыв болтовых креплений муфты | Проверка качества центровки и устранение обнаруженных отклонений |
| Перегрев агрегата из-за нарушения вентиляции | Устранение причин перегрева | |
| Распайка - обмотки статора в лобовой части - выводов обмотки | Нарушение системы вентиляции | Устранение причин нарушающих нормальное охлаждение агрегата. Перепайка поврежденных мест |
| Длительные перегрузки агрегата. | Устранение неисправностей схемы и строгое соблюдение допустимых нагрузок. | |
| Отгар выводов катушек или шин роторов | Ослабление контактных соединений, а также механическое нарушение контактного соединения | Замена полюса с катушкой, замена шины. |
| Наименование контролируемого размера | Значение контролируемого размера | |||
| чертежное | браковочное | |||
| ТО-2 | ТР | СР | ||
| Генератор в сборе | ||||
| Радиальное биение контактных колец в собранном генераторе в горячем состоянии | не более 0,06 | не более 0,07 | не более 0,06 | |
| Воздушный зазор между полюсами ротора и расточкой статора, измеренный со стороны привода щупом длиной 500 мм и шириной не более 8 мм под серединой полюса, мм | 6,2 – 7,4 | - | - | менее 6,2 более 7,4 |
| Разность между минимальным и максимальным зазорами, указанными в предыдущем пункте на одном генераторе | не более 0,5 | - | - | не более 0,5 |
| Зазор между щеткодержателем и рабочей поверхностью контактного кольца (под серединой щеткодержателя), мм | 2 +1 | менее 2 более 3 | ||
| Зазор между боковыми сторонами щетки и стенками обоймы щеткодержателя: | ||||
| - по тангенциальному размеру | 0,08 – 0,254 | менее 0,08 более 0,5 | ||
| - по аксиальному размеру | 0,1 - 0,3 | менее 0,1 более 0,3 | ||
| Радиальный размер щетки без резинового амортизатора | 57±8 | менее 17 | Установить комплект новых щеток | |
| Нажатие пружин на щетки, Н (кгс) | 17,7±2,0 (1,8±0,2) | менее 15,6 (1,6) | ||
| Контактная поверхность притирки щетки к контактному кольцу от площади ее сечения, процент | - | не менее 75 | ||
| Местные сколы кромок у контактной поверхности щетки от площади ее сечения, процент | - | не более 10 | ||
| Расстояние от торца наружной крышки подшипника до края канавки у основания свободной части вала (для генератора со свободным концом вала) или расстояние от торца наружной крышки подшипника до торца вала для генератора без свободного конца вала, мм | 4±2 | менее 2 более 4 | ||
| Сопротивление изоляции обмоток, МОм: | ||||
| - ротора в холодном состоянии | не менее 20 | менее 0,5 | ||
| - ротора в горячем состоянии | не менее 2,5 | менее 0,5 | ||
| - статора в холодном состоянии | не менее 20 | менее 1,0 | ||
| - статора в горячем состоянии | не менее 2,5 | менее 1,0 | ||
| Ротор | ||||
| Диаметр контактных колец ротора, мм |  | - | менее 384 | |
| Радиальное биение рабочей поверхности контактных колец относительно оси вращении до сборки генератора, мм | не более 0,03 | - | не более 0,03 | |
| Овальность и конусообразность шейки вала под посадку подшипника, мм | не более 0,013 | - | не более 0,013 | |
| Радиальное биение свободного конца вала относительно оси вращения до сборки генератора, мм | не более 0,03 | - | не более 0,03 | |
| Радиальное биение поверхности фланца вала относительно оси вращения: | ||||
| - по диаметру 300 мм | не более 0,04 | - | не более 0,04 | |
| - по диаметру 165 мм | не более 0,04 | - | не более 0,04 | |
| Торцевое биение фланца вала на диаметре 420 мм относительно оси вращения ротора: | ||||
| - со стороны дизеля | не более 0,04 | - | не более 0,04 | |
| - со стороны генератора | не более 0,2 | - | не более 0,2 | |
| Площадь прилегания калибра при проверке по краске свободного конца вала, процент | не менее 75 | - | не менее 75 | |
| Подшипниковый щит и подшипник | ||||
| Диаметр отверстия подшипникового щита под посадку ступицы, мм | 470 +0,06 | 470 +0,06 | ||
| Диаметр поверхности ступицы под посадку в подшипниковый щит, мм |  | - |  | |
| Овальность и конусообразность отверстия (гнезда) ступицы под посадку подшипника, мм | не более 0,025 | - | не более 0,025 | |
| Натяг внутреннего кольца подшипника при посадке на вал, мм | 0,027–0,052 | - | 0,027–0,052 |
Стартер-генератор 5ПСГМ
Стартер-генератор типа 5ПСГМ - представляет собой четырёх полюсную электрическую машину постоянного тока, используемую в качестве электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения с питанием от аккумуляторной батареи при пуске дизеля и в качестве вспомогательного генератора с независимым возбуждением при работе дизеля.
Стартерный режим I (перерыв между первой и второй трёхкратной попытками пуска - 5 мин, между второй и третьей - 10 мин).
| Наименование | Значения |
| Режим трогания | Режим прокрутки |
| Момент, Нм, не менее | |
| Ток, А, не более.. | |
| Частота вращения, об/мин | |
| Потребляемая мощность, кВ, не более |
Стартерный режим II (перерыв между первой и второй трёхкратной попытками пуска - 10 мин, между второй и третьей - 15 мин).
| Наименование | Значения |
| Режим трогания | Режим прокрутки |
| Момент, Нм, не менее | |
| Ток, А, не более.. | |
| Частота вращения, об/мин | |
| Потребляемая мощность, кВ, не более |
Генераторный режим I (S6 по ГОСТ 183-74 - перемежающийся, т. е. чередование номинальной нагрузки с холостым ходом).
Источником стабилизированного постоянного напряжения на тепловозе является стартер-генератор, работающий в режиме вспомогательного генератора (см. п. 5.6). Назначение системы регулирования напряжения стартер-генератора — обеспечить его постоянное напряжение в широком диапазоне изменения ядиз и нагрузок.
Микропроцессорная система сравнивает заданное напряжение стартер-генератора UCTr зад = 110 В с фактическим текущим его значением UCTr. Если UCTT зад > UCTr, система уменьшает скважность напряжения канала 2 модуля ШИМ, если UCTr зад = 95 В, предварительно сбросив признак работы компрессора, благодаря чему при следующем цикле работы программы, если контактор КДК включился, снижения напряжения уже не будет.
Алгоритм работы микропроцессорных систем тепловозов 2М62, 2ТЭ10, ТЭП70 и других принципиально не отличается от рассмотренного выше. Основные отличия сводятся к изменению величин настроек параметров характеристики тягового генератора, которые указаны в Руководстве по эксплуатации тепловоза каждой серии.
Для пуска дизеля на тепловозах с гидравлической передачей предназначены электростартеры. Электростартер типа ЭС-1, установленный на тепловозах ТГМЗА, ТГМЗБ, ТГМ4, ТГМ6А, состоит из электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения, механизма зацепления и тягового электромагнита типа ЭС2. Момент стартера на валу при трогании равен 16 кгс-м, номинальная мощность 30 л. с. и частота вращения 2500 об/мин. При этой частоте вращения и напряжении на зажимах 43 В электростартер должен потреблять ток не более 850 А. Стартер имеет электромагнитный ввод шестерни в зацепление с венцом маховика дизеля и автоматический (механический) вывод шестерни из зацепления после пуска дизеля.
При подключении стартера к аккумуляторной батарее ток протекает сначала по катушке 4 тягового электромагнита (рис. 161). Якорь 3 электромагнита втягивается внутрь катушки и, преодолевая сопротивления пружин 2, 11, 14, выдвигает наружу хвостовик 17 с шестерней на конце. Одновременно с поступательным движением хвостовик начинает вращаться. Вращательное движение передается через эвольвент-ное шлицевое соединение гайке 13, которая при поступательном перемещении свинчивается по прямой четырехходовой винтовой резьбе вала 8. Если при перемещении хвостовика зубья шестерни не войдут в зацепление с зубьями венца маховика (произойдет натыкание), то поступательное движение хвостовика прекратится. Якорь 9 стартера будет продолжать перемещаться за счет сжатия пружины. При этом гайка будет продолжать двигаться поступательно и передавать вращательное движение хвостовику и шестерне. Как только зубья совпадут, хвостовик передвинется на 25 мм за счет сжатых пружин 1/, 12 и дальнейшего поступательного движения механизма зацепления, произойдет надежное зацепление. При входе шестерни в зацепление замкнутся контакты блокировочного устройства 5 тягового электромагнита, электростартер подключится к батарее, а обмотка тягового электромагнита включается параллельно.
После пуска дизеля вследствие увеличения частоты вращения вал станет ведущим, а хвостовик стартера ведомым. В результате хвостовик будет иметь частоту вращения большую, чем частота вращения якоря. Вследствие этого гайка 13 будет свинчиваться в обратном направ-
Рис. 161. Электростартер ЭС-1:
1 - шток; 2 - пружина возвратная; 3 - якорь тягового электромагнита; 4 - катушка тягового электромагнита; 5 - контакты блокировочного устройства, 6 - коллектор; 7 - щетки; 8 •- вал; 9 - якорь электростартера; 10- втулка; 11, 12 - пружины буферные; 13 - гайка механизма зацепления; 14 - возвратная пружина механизма зацепления, 15 - крышка; 16 -- гайка; 17 - хвостовик лечии и увлекать за собой хвостовик, выводя его из зацепления, блок-контакты 5 разомкнутся и отключат стартер.
На тепловозах ТГМЗ, ТГМЗА и ТГМЗБ первых выпусков устанавливали по два электростартера типа СТ-712 или СТ-722, конструкция которых рассмотрена ниже. На новых тепловозах ТГМ4 и ТГМ6А установлены электростартеры типа ЭС-2.
Электростартер СТ-712 установлен на тепловозах ТГМ1 до № 1851 и представляет собой машину постоянного тока последовательного возбуждения Стартер имеет максимальную мощность 15 л. с. при ГЮО об/мин и напряжении 24 В. Стартер снабжен механизмом зацепления с фрикционной муфтой свободного хода и реле привода РСИ-21. Режим работы стартера кратковременный, и включать его можно на 5-6 с не более трех раз с перерывами между пусками длительностью 10-15 с.
При пуске дизеля обмотки стартера подключаются к аккумуляторной батарее вначале последовательно с обмоткой 18 (рис. 162) реле привода 14. Поэтому сила тока в цепи стартера невелика (65-85 А) и якорь начинает медленно проворачиваться, а реле привода вводит шестерню 24 стартера в зацепление с венцом маховика дизеля При вхождении в зацепление шестерня стартера останавливается, а якорь стартера продолжает вращаться и перемещает ведомую втулку с трехходовой резьбой в сторону ведущей полумуфты, что приводит к затяжке дисков трения фрикционной муфты 2. После полного зацепления с венцом маховика контакты 12 и 13 замкнутся, и стартер оказывается подключенным непосредственно к аккумуляторной батарее. Частота вращения увеличивается, и происходит пуск дизеля. После пуска шестерня 24 из ведущей становится ведомой, ведомая втулка фрикционной муфты с трехходовой резьбой начинает перемещаться в обратном направлении и разъединяет муфту сцепления. При этом муфта немного пробоксовы-вает, что может привести к перегреву дисков. Поэтому после пуска дизеля стартер должен быть отключен.
Рис 162 Стартер СТ-712
1 - хвостовик с шестерней 2 - муфта фрикционная 3 - корпус, 4 - якорь, 5 - полюс 6 - обмотка возбуждения, 7, 23 - щиты подшипниковые 8 - щетки, 9- коллектор, 10- обмотка якоря; 11 - сердечник (железо) якоря 12 - контакт неподвижный, 13-контакт подвижной, 14 - реле привода, 1о-сердечник реле 16 - якорь реле 17 - ярмо 18 - обмотка последовательная, 19 - обмотка параллельная 20 - тяга, 21 - возвратная пружина, 22 - рычаг, 24 - шестерня
Рис. 163 Пластины кислотной аккумуляторной батареи а - положительные, б - отрицательные
Электростартер СТ-722 установлен на тепловозе ТГМ23 и на тепловозах ТГМ1 с номерами выше № 1851 состоит из электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения и приводного механизма инерционного типа с фрикционной предохранительной муфтой. Стартео имеет те же параметры, что и стартер СТ-712, а устройство его примерно таксе же, как и стартера ЭС-1.
Читайте также: