Трехфазные асинхронные двигатели, применяемые для привода вспомогательных машин электровозов, в сравнении с двигателями по- стоянного тока обладают как достоинствами, так и недостатками.

Достоинства: простота конструкции, так как ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой без коллектора и щеток; высокая на­дежность в работе; требуют минимального ухода в эксплуатации и проще при ремонте.

Недостатки:

• имеют малый пусковой момент при большом пусковом токе (в 5—7 раз больше номинального тока), в связи с чем имеют завы­шенную примерно в 2 раза мощность, что увеличивает расход электро­энергии на собственные нужды также примерно в два раза;

• асинхронные двигатели имеют меньший КПД (70 % вместо 90 % для двигателей постоянного тока);

• асинхронные двигатели могут работать только при незначитель- I ном изменении питающего их напряжения и при снижении напряже- ния в контактной сети ниже 19 кВ может произойти остановка асинх­ронных двигателей под нагрузкой при значительном пусковом токе ⁱ⁼ (5+7) /_ном, что может привести к выходу из строя обмотки статора, примерно через 20 с, если не сработает защита. Такое яв­ление называется опрокидыванием асинхронного двигателя.

Назначение. Асинхронные трехфазные электродвигатели типа АЭ92-4 с короткозамкнутым ротором служат для привода вспомога­тельных машин электровоза (компрессора МК и центробежных венти­ляторов МВ1—МВ4).

Технические характеристики а э92-4

Номинальное напряжение, В 380

Номинальная мощность, кВт 40

Номинальный ток, А 90

Частота тока, Гц 50

Частота вращения ротора, об/мин 1425

КПД, % 85,5

Класс изоляции Н

Число полюсов 4

Воздушный зазор, мм 1,1

Схема соединения обмоток статора звезда

Пределы изменения питающего напряжения, В 280+470

Масса двигателя, кг 390+400

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя. Принцип ра­боты трехфазного асинхронного двигателя основан на явлении образо­вания вращающегося магнитного поля внутри статора. Для его образо­вания должны быть выполнены два условия: пространственный сдвиг обмоток статора в пазах сердечника и сдвиг токов в этих обмотках во времени (сдвиг токов по фазе). Трехфазный асинхронный двигатель со­стоит из станины, статора, ротора и двух подшипниковых щитов.

Статор — состоит из шихтованного сердечника (пластин в виде колец) с пазами внутри. В пазах сердечника статора уложены три обмотки, сдвинутые относительно друг друга на 120°.

Статор — состоит из шихтованного сердечника (пластин в виде колец) с пазами внутри. В пазах сердечника статора уложены три обмотки, сдвинутые относительно друг друга на 120°.

Эти три обмотки статора соединяются между собой в звезду (при трехфазном напряжении 380 В) или в треугольник (при трехфаз­ном напряжении 220 В).

Когда к обмоткам статора подводится трехфазное напряжение, то по каждой из трех обмоток статора пойдет свой переменный ток, сдвинутый относительно тока в двух других обмотках на 120 элек­трических градусов (т.е. на 1/3 периода). Тогда внутри статора об­разуется вращающийся магнитный поток Ф_Ј. (Для практического доказательства образования Ф_с необходимо внутрь статора поме­стить стальной шарик, который начнет вращаться.)

Скорость вращения магнитного потока статора (об/мин) определя­ется формулой п_СТ = 60/7/?, где 60 — число секунд в минуте; F — частота тока (50 Гц); р — число условных пар полюсов.

Каждые три обмотки статора образуют одну условную пару по­люсов. Если статор имеет три обмотки, то р = 1 и = 3000 об/мин.

Внутри статора помещен ротор. На его вал напрессован шихто­ванный сердечник с наружными пазами. Эти пазы ротора вдоль заливаются алюминием вместе с боковыми короткозамыкающими кольцами, т.е. ротор имеет короткозамкнутую обмотку в виде бе­личьего колеса.

При пуске вращающийся Ф_с статора пересекает проводники непо­движного ротора и наводит в них по закону электромагнитной индукции ЭДС под действием которой по проводникам ротора и через боко­вые короткозамыкающие кольца пойдет свой внутренний переменный ток ротора. Теперь проводники ротора с током начинают выталкивать­ся из магнитного потока статора и образуется вращающий момент рото­ра, ротор начнет вращаться в сторону вращения магнитного потока ста­тора, но со скоростью чуть меньшей чем л_ст на величину скольжения.

При пуске проводники ротора пересекаются Ф_с с самой боль- шой скоростью. Из-за этого при пуске в проводниках ротора наво­дится самая большая ЭДС и по проводникам ротора идет самый большой ток, при этом возрастает пусковой ток по обмоткам ста-

^т°Р^{а 7}пуск = <⁵⁺⁷> ⁷ном.

После пуска ротора его проводники будут пересекаться враща- ющимся Ф_с статора с меньшей скоростью, в результате чего умень­шается ЭДС ротора, уменьшается ток ротора и в итоге ток статора снижается до номинального.

Устройство. Асинхронный трехфазный электродвигатель типа АЭ92-4 (рис. 2.9) состоит из станины, статора, ротора и двух под-шипниковых щитов.

Станина — выполнена сварной в виде цилиндра из двух торцевых колец, к которым приварены продольные ребра. Снаружи приварена обшивка в виде двойного цилиндра из листовой стали. Снизу к стани- I не приварены четыре лапы для крепления к кузову. Сверху в ребро станины вкручен рым-болт для транспортировки. Сбоку с одной сто­роны к станине приварена клеммная коробка для выводов.

Статор — состоит из шихтованного сердечника и трехфазной обмотки.

Сердечник статора набран из отдельных листов электротехни­ческой стали (толщиной 0,5 мм) в виде колец с пазами с внутренней стороны (48 пазов).

При сборке все листы сердечника складываются и с боков ставят­ся утолщенные листы. Затем все листы сердечника спрессовываются снаружи четырьмя скобами, при этом загнутые концы скоб прива­риваются к боковым утолщенным листам (длина сердечника 200 мм).

Собранный сердечник запрессовывается внутрь станины, в ее продольные ребра.

Обмотка статора является трехфазной и состоит из трех отдель- ных обмоток, уложенных изнутри в пазы сердечника статора под углом 120° друг к другу.

Каждая из трех обмоток выполнена из медного изолирован­ного провода (сечением 3x5 мм) в виде отдельных катушек. Кре­пятся обмотки в пазах сердечника статора магнитными сталь­ными клиньями (в каждом пазу 6 проводников). Лобовые части всех трех обмоток статора изолируются и крепятся скобами сбоку к станине.

Все три обмотки статора двигателя АЭ92-4 постоянно соедине­ны звездой на трехфазное напряжение 380 В и в клеммную коробку двигателя выведены только начала трех обмоток статора, которые обозначены CI, С2, СЗ.

Ротор — состоит из вала, на который напрессовывается:

шихтованный сердечник с наружными косыми пазами (60 па­зов) и с вентиляционными отверстиями. Все пазы сердечника зали­ваются сплавом алюминия вместе с боковыми короткозамыкаю-щими кольцами и вентиляционными лопатками, т.е. обмотка ротора короткозамкнутая в виде беличьего колеса. Изоляцией меж­ду обмоткой ротора и сердечником служит пленка окиси алюми­ния, образующаяся при застывании алюминия.

После заливки пазов сердечника алюминием ротор обтачивает­ся снаружи для большей точности (так как зазор между ротором и сердечником статора 0,5 мм).

На вал напрессовывается вентилятор, отлитый из алюминия с прямыми лопатками, для самовентиляции двигателя.

Один конец вала ротора выведен наружу двигателя и имеет ко­ническую часть со шпонкой для напрессовки на него вентиляцион­ного колеса центробежного вентилятора. У мотор-вентиляторов МВЗ и МВ4 наружу двигателя АЭ92-4 выведены оба конца вала ротора для двух вентиляторов.

Подшипниковые щиты — отлиты из стали и крепятся болтами к станине сбоку. В горловинах щитов установлены подшипники ротора: с передней стороны — шариковый подшипник, с задней стороны (со стороны вентиляторного колеса) — роликовый под­шипник. Подшипники закрыты с обеих сторон крышками.

Внутренние крышки запрессованы в щит. Передние крышки кре­пятся к щиту болтами. Крышки имеют лабиринты в виде кольце-вых канавок на горловинах.

Смазка подшипников — ЖРО, 2/3 свободного объема камеры (242 г для шарикового подшипника и 346 г для роликового под­шипника). Смазка периодически добавляется прессом через специ­альную трубку по 30+50 г в каждый подшипник.

Охлаждающий воздух при вращении ротора входит в двигатель через специальные отверстия с передней стороны подшипниково­го щита, затем воздух проходит вдоль двигателя через зазор между ротором и статором, через вентиляционные отверстия в сердечни­ке ротора и снаружи сердечника статора между ребер станины и окончательно выбрасывается наружу через отверстия в заднем под­шипниковом щите.

Примечания. 1. Электродвигатели допускают стоянку под током коротко­го замыкания или затяжной пуск в течение не более 15 с (с холодного состоя­ния) при номинальном напряжении 380 В.

2. Питание асинхронных электродвигателей осуществляется от обмотки собственных нужд тягового трансформатора в системе с расщепителем фаз и постоянно включенными конденсаторами при колебаниях питающего напря- жения в интервале 280+470 В и допустимой асимметрии напряжения по фа- зам. Максимальное напряжение питания асинхронных двигателей возникает при максимальном напряжении на токоприемнике при холостом ходе транс- форматора и равно 470 В. Минимальное напряжение питания асинхронных двигателей будет при напряжении на токоприемнике 19 кВ, при работе элек- тровоза на высшей 33-й позиции регулирования при реализации силы тяги по сцеплению при всех включенных вспомогательных машинах и при пуске ком- прессоров это напряжение составляет 280 В. При указанных значениях пита- ющего напряжения все асинхронные двигатели должны сохранять работос- пособность в условиях затяжных и повторных пусков.

3. Асинхронные двигатели имеют следующие обозначения: Буквы: «А» — асинхронный;

«Э» — электровозный;

«С» — работает с повышенным скольжением;

«ГТ» — имеет повышенный пусковой момент, за счет короткозамкнутой обмотки ротора, в виде двойной беличьей клетки.

Первая цифра (1—9) обозначает габариты статора и двигателя по диа­метру.

Вторая цифра (1—9) обозначает габариты статора двигателя по длине. Цифра после тире (2, 4, 6) всегда четная и обозначает число условных по­люсов.