- •Введение. Краткие исторические сведения.
- •Электрические машины на подвижном составе.
- •Основные определения и классификация электрических машин.
- •Принцип действия электрической машины и трансформатора.
- •1. Машины постоянного тока.
- •1.1 Принцип действия машин постоянного тока. Принцип действия генератора постоянного тока.
- •Принцип действия двигателей постоянного тока.
- •1.2 Обмотки якоря.
- •Одновитковая секция, заложенная в пазы (а), и трехвитковая секция (б).
- •Пазы якоря.
- •Формы якорной катушки при петлевой обмотке (при одновитковых секциях).
- •Схемы расположения проводников обмотки на якоре барабанного типа (а и б) и схема двухслойной обмотки (в).
- •Общий вид волновой обмотки (а) и схема соединения секций (б). Формы якорной катушки при волновой обмотке.
- •Последовательность соединения отдельных секций волновой обмотки и образующиеся при этом параллельные ветви показаны на примере волновой обмотки чегырех-полюсной машины, имеющей 19 секций.
- •Области применения простых петлевых и волновых обмоток.
- •Сложные обмотки.
- •1.3 Эдс и электромагнитный момент.
- •Кривые распределения индукции вдоль окружности якоря и напряжений Uк по коллектору.
- •Напряжение между соседними коллекторными пластинами.
- •Электромагнитный момент.
- •1.4 Магнитная цепь и реакция якоря. Расчёт магнитной цепи.
- •Магнитная цепь машины постоянного тока.
- •Реакция якоря.
- •1.5 Коммутация. Причины искрения.
- •Причины искрения.
- •Возникновение кругового огня на коллекторе.
- •Способы предотвращения искрения.
- •Потери мощности и кпд в электромашинах постоянного тока.
- •Коэффициент полезного действия.
- •Нагревание электрических машин..
- •1.7 Конструкция электромашин постоянного тока. Конструкция тягового генератора постоянного тока.
- •Тяговый генератор тепловоза 2тэ10л.
- •Главный полюс тягового генератора.
- •Добавочный полюс тягового генератора.
- •Якорь тягового генератора (без обмотки).
- •Размещение обмотки в пазу якоря генератора.
- •Щетка тягового генератора.
- •Щеткодержатели.
- •Конструкция тягового двигателя постоянного тока.
- •1.8 Классификация и характеристики генераторов постоянного тока. Классификация генераторов постоянного тока.
- •Схемы возбуждения генератора.
- •Генератор с независимым возбуждением.
- •1.9 Генераторы с параллельным, последовательным и смешанным возбуждением. Генератор с параллельным возбуждением.
- •Внешняя характеристика генератора с параллельным возбуждением.
- •Генератор с последовательным возбуждением.
- •Генератор со смешанным возбуждением.
- •1.10 Моменты на валу и частота вращения двигателя постоянного тока. Классификация двигателей.
- •Моменты на валу двигателей.
- •Уравнение мощности для якорной цепи.
- •1.11 Пуск и реверсирование двигателя постоянного тока. Реверсирование.
- •Реостатный пуск.
- •Реостатный пуск тяговых двигателей электровоза.
- •Пуск путем плавного повышения питающего напряжения.
- •1.12 Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением.
- •Механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
- •Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением.
- •Двигатели с последовательным и смешанным возбуждением. Двигатели с последовательным возбуждением.
- •Механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
- •Рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением.
- •Двигатель со смешанным возбуждением.
- •2. Электрические машины переменного тока.
- •2.1 Общие сведения о машинах переменного тока. Принцип работы.
- •Синхронные и асинхронные машины.
- •2.2 Асинхронные двигатели. Принцип действия.
- •Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
- •Применение асинхронных двигателей на локомотивах.
- •Структурная схема машинного преобразователя частоты переменного тока для тепловозов.
- •2.3 Устройство электродвигателя переменного тока.
- •Асинхронная машина с фазным ротором.
- •Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором.
- •2.4 Пуск асинхронного двигателя.
- •Прямое включение в сеть.
- •Пуск при пониженном напряжении.
- •Реостатный пуск асинхронных двигателей.
- •Использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.
- •2.5 Однофазные асинхронные двигатели.
- •1. Однофазный двигатель не имеет пускового момента. Он будет вращаться в ту сторону, в которую раскручен внешней силой.
- •Пуск однофазного двигателя.
- •Включение трёхфазных двигателей в однофазную цепь.
- •2.6 Синхронные электромашины.
- •Конструкция тяговых генераторов переменного тока.
- •3. Трансформаторы.
- •3.1 Применение, принцип действия и параметры трансформаторов.
- •Применение трансформаторов.
- •Принцип действия трансформатора.
- •Основные конструктивные элементы.
- •Обозначение на принципиальных схемах.
- •Параметры трансформаторов.
- •3.2 Конструкции трансформаторов. Магнитная система.
- •Обмотки.
- •Вводы трансформатора.
- •Охлаждение трансформаторов.
- •3.3 Трансформирование трёхфазного тока.
- •Трехстержневой трехфазный трансформатор.
- •Схемы соединения обмоток.
- •Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов.
- •3.4 Параметры и характеристики трансформаторов.
- •Опыт холостого хода.
- •Внешняя характеристика трансформатора.
- •Кпд трансформатора.
- •Параллельная работа трансформаторов.
- •Опыт короткого замыкания.
- •3.5 Многообмоточные трансформаторы и автотрансформаторы. Многообмоточные трансформаторы.
- •Схемы двухобмоточного (а) и многообмоточного (б) трансформаторов. Автотрансформаторы.
- •3.6 Регулирование напряжения тягового трансформатора.
- •Регулирование на стороне высшего напряжения тягового трансформатора.
- •Регулирование на стороне низшего напряжения.
- •4. Электромашинные преобразователи.
- •4.1 Классификация электромашинных преобразователей.
- •Классификация электромашинных преобразователей.
- •Генератор-двигатель (мотор – генератор).
- •Мотор – генератор нб – 430в.
- •Электромашинный усилитель.
- •Электромашинные преобразователи частоты с использованием синхронного генератора.
- •Расщепитель фаз.
- •Устройство расщепителя фаз нб – 455а.
- •Одноякорный преобразователь.
- •5. Техническое обслуживание электрических машин.
- •5.1 Основные неисправности электрических машин.
- •Искрение электрических машин постоянного тока.
- •Неисправности обмоток машин постоянного тока.
- •Неисправности генератора постоянного тока.
- •Неисправности двигателя постоянного тока.
- •Неисправности машин переменного тока.
- •5.2 Текущий ремонт электрических машин.
- •Сушка изоляции.
- •Проверка и ремонт щеточного аппарата и коллектора тяговых двигателей.
- •Крепления.
- •6. Аккумуляторные батареи.
- •6.1 Химические источники тока.
- •Свинцовый аккумулятор.
- •Щелочной аккумулятор.
- •6.2 Устройство аккумуляторных батарей локомотивов.
- •Сепараторы аккумулятора
- •Секция аккумуляторной батареи.
- •Тепловозный железоникелевый аккумулятор.
- •Список использованных источников.
4. Электромашинные преобразователи.
4.1 Классификация электромашинных преобразователей.
Электромашинные преобразователи служат для преобразования параметров электрической энергии а так же для преобразования любой энергии в электрическую.
Классификация электромашинных преобразователей.
Основные типы электромашинных преобразователей:
Электромашинные усилители (усиливают мощность электрического сигнала).
Электромашинные преобразователи типа электрической энергии (пост. – перем.).
Электромашинные преобразователи частоты электрического тока.
Электромашинные преобразователи числа фаз электрического тока.
Электромашинные датчики.
Электромашинные регуляторы (используются в системах автоматики).
Генератор-двигатель (мотор – генератор).
Генератор-двигатель — электрическая машина для преобразования электрической энергии из одной ее формы в другую (преобразование постоянного электрического тока в переменный).
Чаще всего представляет собой электродвигатель, соединенный валом с электрическим генератором. В конструкцию также вводятся дополнительные устройства для стабилизации выходного напряжения и частоты.
Известны электромашины с единым ротором, в которых обмотки разного рода тока разъединены. Обмотки постоянного тока выводятся на коллектор, а переменного — на контактные кольца.
Широко использовались в авиационной, танковой и ракетной технике СССР вплоть до 70-х годов, в частности, для питания ламповых устройств. В частности, на отечественной авиационной технике чрезвычайно распространены однофазные (серии ПО — преобразователь однофазный) и трёхфазные (серии ПТ) преобразователи, питающиеся постоянным напряжением 27 В, например.. Похожие преобразователи установлены на пассажирских вагонах выпусков 50-70-хх годов XX века, например, ППО-2-400У4 и MB12, преобразующие 50 В постоянного тока в 220 В, 400—425 Гц для питания люминесцентных светильников, или маломощные преобразователи, вырабатывающие 127 В, 50 Гц для питания электробритв.
Мотор-генераторы применяются на трамваях, троллейбусах с косвенной системой управления, электровозах и электропоездах для получения низкого напряжения (24 и 50 В соответственно), питающего цепи управления. В 80-х—90-х годах на городском электротранспорте были вытеснены статическими полупроводниковыми преобразователями на тиристорах (ТЗУ), а позже — на транзисторах.
К достоинствам можно отнести:
- гальваническую развязку входной и выходной цепей;
- получение на выходе почти идеального синусоидального напряжения, без шумов, связанных с работой других потребителей сети;
- простоту устройства и его обслуживания;
- возможность получения на выходе трёхфазного напряжения без существенного усложнения конструкции;
- фильтрация бросков тока при резком изменении нагрузки или кратковременном отключении питающего напряжения за счёт инерции ротора.
Недостатки:
- сравнительно низкий ресурс по причине наличия движущихся частей;
- высокая масса и стоимость за счет материалоёмкости конструкции;
- вибрация и шум;
- необходимость технического обслуживания (смазка подшипников, чистка коллекторов, замена щёток в коллекторных машинах);
- низкий КПД, как правило, 50-70 %, из-за двойного преобразования энергии[5].
- высокая пожароопасность