4.4 Вибір вентилятора

У двигунах із самовентиляцією на якір насаджують відцентровий вентилятор, що продуває повітря крізь машину. Вентилятор звичайно розташовується з боку, протилежного колектору, де розміщення його більш конструктивно доцільно (рис. 25), але зустрічається і кріплення з боку колектора.

Рис. 25 – Якір електродвигуна з вентилятором

На рис. 26 представлений силуміновий вентилятор 3 з сталевою втулкою 2, що сидить на валу двигуна 1. Ця конструкція характерна для двигунів міського транспорту з незалежною підвіскою. Кріплення вентилятора до втулки здійснюється заклепками 4. Силумін добре відливається, але він має відносно низьку механічну міцність (σ_в = 15 кГ/мм², Н_в = 50), для чого й потрібна сталева втулка для посадки його на вал (посадка Пл і Пр).

Рис. 26 – Кріплення вентилятора на валу якоря:

1 - вал; 2 - сталева втулка; 3 - вентилятор силуміновий;; 4 - заклепка;

5 - задня натискна шайба; 7 - сталевий пакет якоря

4.5 Проектування головних полюсів

За системою збудження головних полюсів електричні машини постійного струму розділяють на машини послідовного (серієсного), паралельного (шунтового) і змішаного (компаундного) збудження. На тролейбусах і трамвайних вагонах застосовують тягові двигуни (ТЕД) послідовного й змішаного збудження. Головні полюси призначені для створення магнітного поля двигуна. Котушки обмотки збудження з'єднують між собою звичайно послідовно, чергуючи магнітні полюси (південний - північний - південний і т.д.).

4.5.1 Осердя полюсів

Осердя збирають зі штампованих листів сталі Ст2 товщиною 1,5...2 мм. Крайні листи виконують із листової сталі товщиною 5 мм по два аркуша з кожної сторони полюса. У крайніх листах полюса роблять зенківку для розвальцьовування головок заклепок, що скріплюють полюс у монолітну конструкцію. На рис. 27 показаний один з листів головного полюса: перед розвальцьовуванням заклепок листи збирають у спеціальному пристосуванні й спресовують тиском площі листа полюса, рівним 6-7 МПа.

Рис. 27 – Лист осердя головного полюса

У центрі осердя полюса довгих машин ставлять сталевий стрижень, що надає полюсу необхідну твердість і є гайкою для болтів, що притягають полюс до станини (рис.28).

Рис. 28 – 3-D складання осердя головного полюса

У відносно коротких машинах, наприклад у тягових двигунах вагонів трамваїв стрижень звичайно не ставлять. Нарізку під кріплення полюсів роблять у самому листовому осерді. Але в цьому випадку переважніше кріпити полюси до станини за допомогою шпильок. В осерді головного полюса роблять довгу нарізку, у яку щільно ввертають шпильки, звичайно 2-3 шт. Тоді полюси до станини кріплять за допомогою гайок, які нагвинчують на шпильки.

4.5.2 Котушки головних полюсів

Котушки ТЕД постійного струму з послідовним збудженням звичайно виконують із голої шинної міді, які намотують на шаблоні горизонтальними шарами по спіралі виток до витка. На рис. 29 показана тривимірна модель. Вона має східчасту форму й складається з двох шарів, розташованих один над іншим. Як ізоляція між витками служить азбестовий папір, що у процесі намотування котушки змотується з ролика, встановленого під шаблоном. Товщина стрічки 0,35 мм, а ширина її на 1÷2 мм більше ширини мідної смуги.

Рис. 29 – Тривимірна модель і поперечний розріз котушки головного полюса

Щоб побудувати тривимірну модель послідовної котушки головного полюса, необхідно насамперед знати розміри прямокутної шини, з якої вона буде навита, кількість витків у верхньому і нижньому шарі, геометричні параметри ізоляційних матеріалів, розміри вивідного кабеля.

Спочатку намотують один шар котушки, потім до кінця шини, що до початку намотування загинається на ребро, приварюють кінець шини від бухти, шаблон перевертають у верстаті й намотують другий шар. Шари відокремлюють один від одного прокладкою товщиною близько 2 мм, склеєною із гнучкого міканіту з азбестовим папером. Останній виток закріплюють скобою з жерсті (рис. 30) і відрізають шину від бухти.

Рис. 30 – Закріплення останнього витка котушки

1 - скоба бляшана; 2 - прокладка ізоляційна; 3 - передостанній виток;

4 - останній виток; 5 - припій;

Скобу 1 ізолюють прокладками 2, підкладають під передостанній виток 3 і після намотування котушки її припаюють до останнього витка 4 припоєм 5 (рис. 30). До першого й останнього витків, які виявляються зовні котушки, приварюють вивідні кабелі (рис. 31).

Рис. 31 – Кріплення вивідного кабеля

Вивідні кабелі 1 з'єднують з кінцями обмотки 2 до накладення корпусної ізоляції 3 на котушку. Вивідний кабель припаюють у вивідну мідну скобу 4 товщиною 2-3 мм, приварену мідно-фосфористим припоєм 6 (ПМФ) до останнього витка. На кабелі, що виходять з котушки, напаюють трубчасті наконечники 5. Таку конструкцію виводів застосовують у багатьох тягових двигунах.

Для визначення товщини котушки треба суму товщин мідних шин й ізоляційних матеріалів у шарі помножити на коефіцієнт розпушення α_2. Цей коефіцієнт вибирають залежно від товщини шини. При товщині шини 0,3÷1,16 мм α₂ = 1,2; при товщині 1,25÷1,95 мм α₂ = 1,1 і вище 2,1 мм α₂ = 1,06. Розмір двошарової котушки за шириною також залежить від товщини зовнішньої ізоляції з урахуванням просочення. Розмір за висотою визначається сумою двох висот міді плюс 1 мм на виступання прокладок міжвиткової ізоляції, товщиною прокладки між шарами й зовнішньою ізоляцією з урахуванням просочення. Порожнечі 12 (рис. 32), утворені між верхнім і нижнім шарами й обумовлені необхідною конфігурацією котушки, заповнюють замазкою або забивають дерев'яними клинами.

У машинах змішаного збудження котушки головних полюсів складаються з котушок послідовного 4 і паралельне збудження 5. Котушки послідовного збудження у машинах змішаного збудження виконують із прямокутної шини в один шар. Котушки паралельного збудження виконують із круглої ізольованої міді. Розміри котушки визначають за площєю зайнятою її ізольованими витками з урахуванням розпушення (10% на площу).

При круглій станині котушку паралельного збудження роблять із уступами для кращого використання обмотувального простору. Однак кількість уступів прагнуть зробити можливо меншою. Вільні місця в уступах заповнюють клинами або замазкою.

Рис. 32 – Головний полюс ТЕД (збудження змішане, з перевагою МРС шунтової обмотки)

1 - осердя головного полюса; 2 - стягуюча шпилька; 3 - прямокутний стрижень;

4 - серієсна обмотка; 5 - міканітова прокладка; 6 - корпусна ізоляція;

7 - шунтова обмотка; 8 - віткова ізоляція; 9 - вивідний кабель; 10 - вивідна скоба;

11 - вивідний провідник; 12 – порожнечі, утворені укладанням обмоток;

13 - отвір під болт кріплення ГП до станини

При розрахунках розміру котушки за висотою необхідно враховувати місця для розміщення вивідних скоб від внутрішнього витка котушки й ізоляцію цих скоб. Між котушками послідовного й паралельного збудження ставлять прокладку. Крім того, котушку паралельного збудження частково ізолюють. Котушки з припаяними й укріпленими виводами вирівнюють прокладками до заданого розміру й на них кладуть один шар у стик стягуючої стрічки. На котушки з ізоляцією класу В накладають тимчасовий шар кіперної стрічки й просочують компаундом. Після компаундування знімають із котушки тимчасову кіперну стрічку, внутрішню поверхню котушки натирають парафіном і обпресовують при температурі не нижче 50^оС, нерівності вирівнюють замазкою і накладають основну ізоляцію з мікаленти типу ЛФЧП товщиною 0,17 мм у напівнапуска.

Кількість шарів визначають необхідною товщиною залежно від напруги. Поверх основної ізоляції кладуть один шар у напівперекришу покривної стрічки, захищає від механічних пошкоджень основної ізоляції. Далі котушку обертають тимчасовою кіперною стрічкою і піддають другому компаундуванню. Після цього з котушки знімають тимчасову кіперну стрічку, очищають її від напливів компаунда, внутрішню частину змазують парафіном й обпресовують. Далі котушку фарбують й обробляють. Зовнішній вигляд котушки представлений на рис. 33, а в лівій частині рисунка показане дерево конструювання тривимірного складання котушки.

Рис. 33 – Котушка головного полюса змішаного збудження