Тяговый электродвигатель: назначение и применение

Появление и развитие тяговых устройств

В самом начале, когда электрический транспорт только начал использоваться, на всех видах подвижного состава устанавливались коллекторные тяговые электродвигатели. При этом передача энергии осуществлялась по самой простой схеме, поэтому агрегатами можно было легко управлять в любом рабочем режиме. Технические и механические характеристики полностью отвечали всем требованиям транспортной специфики.

Тем не менее, в процессе эксплуатации тяговый электродвигатель постоянного тока обнаружил ряд недостатков. В первую очередь, это сам коллектор, оборудованный подвижными контактами – щетками, требующий регулярного технического обслуживания. Принимаемые меры по снижению искрения, повышению надежности коммутации, во многом усложнили устройство двигателя. В результате, его размеры заметно увеличились, а максимальная скорость вращения осталась на прежнем уровне.

Постепенно развивалось направление силовой техники на основе быстродействующих полупроводников. Это позволило заменить реостатную систему, применяемую в коллекторных агрегатах, импульсной, отличающейся повышенной надежностью и экономичностью. В дальнейшем, в вагонных парах стал устанавливаться асинхронный тяговый двигатель в качестве приводного механизма.

Основными проблемами, с которыми пришлось столкнуться при эксплуатации асинхронных двигателей, считаются сложные регулировки. Определенные трудности возникают при использовании электрического торможения, когда для этих целей служат моторы на основе короткозамкнутого ротора. В данный период идет разработка более современных тяговых приводов на основе синхронных агрегатов, в которых установлен ротор на постоянных магнитах.

Поскольку на железнодорожном транспорте до сих пор широко используются именно коллекторные агрегаты, следует более подробно рассмотреть их общее устройство и порядок работы.

Тяговые двигатели

Меню:
ГлавнаяО нас— Краткий обзор медхи— Наша философия—— Видение Миссия Ценности— Инфраструктура—— Центр исследований и разработок—— Производственное подразделение— Наши обязательства— Социальная ответственность— Обеспечение качества— Вехи— Совет директоровПродукция— Силовые установки—— Системы управления транспортными средствами—— Тяговые преобразователи — Тяговые генераторы — Тяговые двигатели — Вспомогательные преобразователи — Оборудование подвижного состава — Электронный регулятор — Устройство контроля бдительности — Регистраторы скорости и событий — Консоли водителя — ЖК-дисплеи TFT — Информационная система для пассажиров — Пульт дистанционного управления Мониторинг — Распределенное управление мощностью — Преобразователи нагрузки для отелей — Двигатели переменного тока с инверторами — Решения для экономии топлива — Вспомогательная силовая установка — Консультативная система водителя — Непосредственный впрыск Common Rail — Сигнализация — Электронная блокировка — Система управления поездом —— Счетчики осей——— SSDAC——— MSDAC——— Счетчики осей для проверки блоковПрименения— Тепловоз—— Тяга переменного тока—— Тяга постоянного тока—— Многодвигательный локомотив— Электровоз—— Тяга переменного тока—— Двухрежимный локомотив— Электропоезд—— EMU— Метро—— Поезда метро— DEMU—— 1600 л.

Medha и Traktionssysteme, Австрия, заключили соглашение о создании совместного предприятия (Medha Traction Equipment Pvt. Ltd.) по производству трехфазных тяговых двигателей переменного тока и тяговых генераторов переменного тока в Индии.

Medha Traction Equipment Pvt. Ltd. производит тяговые электродвигатели переменного тока, которые дополняют существующий и постоянно растущий портфель тяговых и силовых установок Medha.

Реализованный ассортимент продукции для применения, включая дизельные и электрические локомотивы, дизельные и электрические локомотивы, электропоезда, метро, ​​высокоскоростные поезда, трамваи и троллейбусы

Недавно изготовленные двигатели для электропоезда мощностью 1600 л.

Большая база дизайнов проектов со всего мира; легко адаптируется к любым новым требованиям
Изоляция класса 220 позволяет использовать компактные двигатели
Долгий срок службы и низкая стоимость жизненного цикла
Любая мощность двигателя от 40 кВт до 1600 кВт
Возможна ответственность одного производителя за все силовое оборудование, включая преобразователь, генератор переменного тока, двигатель и элементы управления

Применимый международный стандарт:

1. Испытания: IEC 60349-2
2. Номинальные характеристики и характеристики: IEC 60034-1
3. Потери и КПД при испытаниях: IEC 60034-2-3
4. Степени защиты: IEC 60034-5
5. Метод охлаждения: IEC 60034-6
6. Маркировка клемм: IEC60034-8
7. Уровень шума L IEC60034-9
8. Уровень механической вибрации: IEC 60034-14
9. Различные тепловые классы систем изоляции: IEC 60085
10. Обозначение клеммы и направление вращения: IEC 60034-8

Трехфазный асинхронный тяговый двигатель переменного тока для тепловоза мощностью 4500 л.

Оборудование электровоза

Электровозы обоих систем имеют, как правило, унифицированный кузов, в котором размещено все оборудование. Пассажирские электровозы имеют свои особенности по конструкции кузова.

Токоприемник

На крышах электровозов располагаются токоприемники – это трубчатая конструкция, на самом верху которой закрепляется, через каретку, полоз токоприемника, в полозе устанавливаются угольные или угольно-керамические вставки, которые и скользят по контактному проводу, передавая ток на токоприемник и далее на силовые цепи.

Токоприемник электровоза (пантограф)Токоприемник электровоза

Могут применятся и другие материалы, вместо угольных вставок. На токоприемниках электровозов постоянного тока устанавливается, как правило, два полоза, для улучшения токосъема. Токоприемник поднимается при подаче воздуха из цепей управления в пневматический цилиндр, преодолевая усилие возвратных пружин. При опускании токоприемника воздух из цилиндра выходит в атмосферу и возвратные пружины опускают токоприемник на крышу. Неисправный токоприемник может быть отключен от силовой цепи ручным разъединителем.

Вспомогательные машины

Надо отметить, что воздух для любого электровоза – это очень важный элемент в его работе. Без воздуха не поднимешь токоприемник, не подключишь силовые контакты и т.д. На всех электровозах существуют вспомогательные компрессоры, которые могут накачать давление в цепях управления до величины, необходимой для поднятия токоприемника.

Электровозы обоих систем тока имеют электрические мотор-вентиляторы для охлаждения ТЭД и других устройств, мотор-компрессоры для накачивания воздуха в главные резервуары локомотива, а оттуда во все системы электровоза и автоматические тормоза поезда.

Машинное отделение электровоза

Все электровозы управляются через контроллеры (разных конструкций) из кабины машиниста и оснащены всем необходимым оборудованием для ведения поезда (прожекторы, краны машиниста-усл. №395 и усл. №254, КВ и УКВ радиостанции, буферные фонари, санузлы и т.д.). На крышах электровозов, помимо упомянутых выше токоприемников, располагаются жалюзи вентиляторов, антенны, изоляторы, шунты, токопроводящие шины и другое оборудование. На пассажирских электровозах установлены системы отопления пассажирских вагонов (3000 В).

Эксплуатационные свойства

Эксплуатационные свойства тяговых двигателей могут быть универсальными, то есть присущими всем видам ЭПС, и частными, то есть присущими ЭПС определенных видов. Некоторые эксплуатационные свойства могут быть взаимопротиворечивыми.

Пример частных свойств: высокая перегрузочная способность двигателей, необходимая для получения высоких пусковых ускорений пригородных электропоездов и поездов метрополитена; возможность продолжительной реализации наибольшей возможной силы тяги для грузовых электровозов; низкая регулируемость ТЭД пригородных поездов и поездов метрополитена в сравнении с ТЭД электровозов.

Тяговые двигатели｜Транспортные системы Продукты｜Транспортные системы｜Информация о продуктах｜Toyo Denki Seizo K.K.

Транспортные системы

Тяговые двигатели питаются от электричества и вырабатывают энергию для вращения колес поезда. Поворотное усилие, создаваемое тяговыми двигателями, передается на колеса через приводной редуктор и ось. Тяговые двигатели обычно устанавливаются на грузовиках, где размещены колеса.

• Низкие эксплуатационные расходы: Полностью герметичная конструкция предотвращает проникновение пыли. Уменьшенное количество компонентов для меньшего количества элементов, требующих обслуживания, и снижение частоты.
• Низкий уровень шума: полностью герметичная конструкция, обеспечивающая минимальный уровень шума. Усовершенствованные дополнительные устройства, такие как охлаждающие вентиляторы, также помогают снизить уровень шума.
• Высокая надежность: Прочная конструкция достигается за счет интеграции статора и пайки стержня ротора с использованием высокочастотного нагрева.

Основные продукты

Метод с нагрузкой на тело	Установленный на грузовике, параллельный карданный привод со сплошной осью
Форма	Бескаркасный с принудительной подачей воздуха
Применение	Синкансэн
Спецификация образец	Клемма Напряжение	2300 В переменного тока (Линейное напряжение: 25 кВ переменного тока)
Выход	305 кВт (Длительная номинальная мощность)
Номинальная скорость	3260мин -1
Масса	393 кг

Метод нагрузки на тело	Установленный на грузовике, параллельный карданный привод со сплошной осью
Форма	Самовентилируемый
Применение	Пригородные поезда, пригородные поезда, метро
Спецификация образец	Клемма Напряжение	1100 В перем. тока (Напряжение сети: 1500 В пост. тока)
Выход	155 кВт (Номинальная часовая мощность)
Номинальная скорость	1620мин -1
Масса	615 кг

Метод нагрузки на тело	Установленный на грузовике, параллельный карданный привод со сплошной осью
Форма	Полностью закрытые внутренние вентиляторы
Применение	Пригородные поезда, пригородные поезда, метро
Спецификация образец	Клемма Напряжение	1100 В перем. тока (Напряжение сети: 1500 В пост. тока)
Выход	190 кВт (номинальная производительность в час)
Номинальная скорость	1845мин -1
Масса	705 кг
Подшипник Смазка	Масло (то же техническое обслуживание, что и для ведущего редуктора) или консистентная смазка
Техническое обслуживание	Разборка-осмотр не требуется в течение 24 лет (цель)

Техническое описание

Пропуски зажигания в цилиндре, самостоятельная диагностика и ремонт

Назначение и техническая характеристика электровоза

Общие сведения Тележка Кузов Противоразгрузочное устройство Гидравлические гасители Привод скоростемера Редуктор мотор-компрессора

Тяговый двигатель пульсирующего тока НБ-418К6 Асинхронный электродвигатель АЭ92-402 Расщепитель фаз НБ-455А Электронасос 4ТТ-63/10 Электродвигатель П11М Электродвигатель ДМК-1/50 Электродвигатель ДВ-75УЗ

Тяговый трансформатор ОДЦЭ-5000/25Б Сглаживающий реактор РС-53 Переходной реактор ПРА-48 Индуктивный шунт ИШ-95 Фильтр Ф-3 Дроссели Панели фильтров Трансформатор ТРПШ-2 Датчик тока ДТ-39 Трансформаторы

Выпрямительная установка ВУК-4000Т-02 Блок выпрямительной установки возбуждения Селеновые выпрямители. Панель диодов

Токоприемник Л-13У1 Л-14М1 Выключатель ВОВ-25-4МУХЛ1 Нелинейный резистор ВНКС-25МУХЛ1 Трансформатор тока ТПОФ-25 Главный контроллер ЭКГ-8Ж Контроллер машиниста КМ-84 Пневматические контакторы ПК Электромагнитные контакторы МК Устройство переключения воздуха УПВ-5 Высоковольтный разъединитель РВН-2 Разъединитель Р-45 Разъединители РТД-20, РШК-56, РС-15 и переключатели ПВЦ-100, ПО-82 Переключатель кулачковый двухпозиционный ПКД-141 Блокировочные переключатели БП-149, БП-179, БП-207 Блокировочное устройство БУ-01-02 Выключатели КУ Выключатель В-007 Автоматические выключатели А63 Кнопочный пост ПКЕ-251 Межэлектровозное соединение цепей управления РУ-51 и ШУ-21 Низковольтная розетка РН-1 Высоковольтное штепсельное соединение СШВ Реле управления и защиты Панель реле переключения ПРП-010 Панель защиты от юза ЮЗ-305 Термозащитное реле РТЗ-041 и панель тепловой защиты ПТЗ-019 Панель пуска расщепителя фаз ППРФ-300 Блок дифференциальных реле БРД-356 Реле контроля оборотов РО-33 Тепловые реле ТРТ Термозащитное реле РТЗ-032 Реле температуры Распределительный щит РЩ-34 Регулятор напряжения РН-43 Пневматические выключатели управления ПВУ Электромагнитные включающие вентили ЭВ-15 — ЭВ-17, ЭВ-8, ЭВ-29 Электромагнитные вентили броневого типа ЭВ-55, ЭВ-55-07, ЭВ-58 Электромагнитный вентиль токоприемника ЭВТ-54 Вентили защиты ВЗ-60, ВЗ-57 Электропневматические клапаны унифицированной серии КП-39, КП-39-02, КП-41, КП-53, КП-53-02, КП-100 Клапан продувки КП-110-01 Электроблокировочные клапаны КПЭ-99, КПЭ-99 02 Разгрузочные клапаны КР-50, КР-50-01 Клапан песочницы КП-51 и клапан сигнала КС-52 Пневматическая блокировка ПБ-33-02Б Ревун ТС-15 Система управления реостатным торможением Блоки тормозных резисторов БТС-129, БТР-135 Резистор ОПС-438 Резистор КФ-508 Балластные резисторы Панели резисторов Указатель позиций УП-5 Сельсин БД-404А Тахогенератор ТГС-12Э-У1 Предохранители Заземляющие штанги Электрокалорифер. Электропечь Разрядники Выключатель Тумблер Аккумуляторная батарея

Воздушные резервуары Форсунки песочницы Прибор тонкой очистки сжатого воздуха Компрессор КТб-Эл Компрессор КБ-1В Воздухораспределитель 483.000 Кран машиниста 395.000-3 Кран вспомогательного тормоза 254.000-1 Краны разобщительные Краны трехходовые Кран концевой 190.00 Редуктор 348.002 Соединительные рукава Устройство блокировки тормозов 367.000А Реле давления 304.002 Обратные клапаны Э-155, Э-175 Клапан предохранительный Э-216 Клапан переключательный ЗПК Фильтр контакторный Э-114 Стеклоочиститель СЛ-440Б и кран запорно-регулировочный Кр-30В Пневмоэлектрический датчик 418.000 Маслоотделитель Э-120Д Регулятор давления АК-11БТЗ

Амперметры и вольтметры Счетчик электроэнергии Манометры

Расположение оборудования в кабине Расположение оборудования в кузове Расположение оборудования на крыше Расположение оборудования под кузовом и на торцовой стенке Блоки силовых аппаратов и трансформатора Панели аппаратов Блок мотор-компрессора Санитарно-технический узел Электрический монтаж Система вентиляции Вентиляторы

Пневматический тормоз Пневматическая система. Вспомогательные цепи Подача песка Расположение пневматического оборудования

Силовые цепи Вспомогательные цепи Защита силовых и вспомогательных цепей Цепи включения измерительных приборов Электрическая схема. Цепи управления Взаимодействие электрического и пневматического тормозов

Инструмент и принадлежности Маркирование и пломбирование

Подшипниковые щиты

Деформация подшипниковых щитов ТЭД не должна вызывать недопускаемого уменьшения зазоров в якорных и моторно-осевых подшипниках и нарушений их нормальной работы.
Подвешивание тяговых электродвигателей и тяговая передача.

В железнодорожном транспорте движущая колесная пара, тяговый двигатель и тяговая передача составляют комплекс тягового привода — колесно-моторный блок. Главный параметр в одноступенчатой тяговой передаче — централь — межцентровое расстояние зубчатой передачи, связывающее основные размеры передачи и двигателя. Конструкции тяговых передач весьма разнообразны.

На локомотивах и электропоездах существуют два типа подвешивания ТЭД и их подтипы:

• опорно-осевое (Кц=1,03-1,22);
• опорно-рамное:
• рамное с карданным валом (карданной передачей) (Кц=1,10-1,25),
• рамное с промежуточной осью (Кц=0,75-0,90),
• рамное с шарнирной муфтой,
• рамное с карданной муфтой (Кц=1,04-1,07).

Опорно-осевое подвешивание используется в основном на грузовых электровозах. Двигатель с одной стороны опирается на ось колесной пары через моторно-осевые подшипники, а с другой эластично и упруго подвешен к раме тележки. У асинхронных тяговых двигателей (АТД) ось колесной пары может проходить внутри ротора. Тяговый двигатель не подрессорен, а следовательно оказывает повышенное динамическое воздействие на путь. Чаще применяют при скоростях до 100—110 км/ч. Достаточно просто обеспечивает неизменную параллельность и постоянство централи между осью колесной пары и валом двигателя при любых перемещениях ] относительно тележки.

Опорно-рамное подвешивание используется в основном на пассажирских электровозах и электропоездах. Такое подвешивание является более совершенным, так как двигатель полностью подрессорен и не оказывает значительного динамического воздействия на путь, но более сложен конструктивно. Двигатель опирается только на раму тележки локомотива и защищен от вибраций рессорным подвешиванием тележки. Чаще применяют при скоростях больше 100—110 км/ч, но также и при меньших скоростях.

Подвешивание тягового двигателя влияет на коэффициент централи — соотношение между диаметром якоря Dя и централью Ц

                                                                                       Kц = Dя/Ц

По условиям безопасности движения поездов необходимо, чтобы при неисправностях устройств подвешивания тяговый двигатель не упал на путь. Для этого в конструкции двигателей предусмотрены предохранительные кронштейны.

Всё чаще применяется рамное подвешивание. Это позволяет снизить толщину изоляции катушек на 20-30 % и упростить конструкцию двигателя, также заметно снижается износ и повреждаемость деталей двигателя, что позволяет повысить межремонтные пробеги в 2-3 раза. Но при этом утяжеляются условия работы и конструкция передачи. Ещё одной причиной перехода с опорно-осевого подвешивания двигателей к рамному может служить большая протяженность использования ЭПС, так как мощность тяговых двигателей определяется взаимодействием локомотива с верхним строением пути и долей подрессоренных масс в составе.

Универсальное коллекторное оборудование

Такой агрегат может работать на переменном и постоянном токе. Изготавливают его с последовательной обмоткой возбуждения при показателях мощности до 200 Вт. Статор выполняется из особой электротехнической стали. Обмотка возбуждения осуществляется при постоянном показателе напряжения полностью и частично при переменном показателе. Номинальное напряжение для переменного электротока составляют 127 и 220 В, аналогичные показатели для постоянного параметра равны 110 и 220 В. Находят применение в электроинструментах и бытовых аппаратах.

То, как работает электродвигатель, зависит от его принадлежности к тому или иному типу оборудования. Модификации переменного тока с питанием от промышленной сети 50 Гц не дают получить частоту вращения больше 3000 оборотов в минуту. Вот почему для получения значительных частот используют коллекторный мотор электрического типа. Он к тому же легче и меньше по размерам, нежели устройства с переменными показателями с аналогичной мощностью.

В их отношении используют специальные передаточные механизмы, преобразующие кинематические параметры механизма до приемлемых. При использовании преобразователей частоты и при наличии сети повышенной частоты двигатели переменного тока легче и меньше коллекторных изделий.

https://youtube.com/watch?v=IoFrK4qsgi0

Ресурс асинхронных моделей с переменными показателями значительно выше, нежели у коллекторных. Определяется он состоянием подшипников и особенностями обмоточной изоляции.

Синхронный двигатель, у которого есть датчик положения ротора и инвертор, считается электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока. Фактически он является коллекторным электродвигателем с последовательно включенными обмотками статора. Они идеально оптимизированы для работы с бытовой электросетью. Такую модель, независимо от полярности напряжения, можно вращать в одну сторону, так как последовательное соединение обмоток и ротора гарантирует смену полюсов из магнитных полей. Соответственно, результат остается направленным в одну сторону.

Статор из магнитного мягкого материала применим для работы на переменном токе. Это возможно, если сопротивление в перемагничивании у него незначительное. Чтобы снизить потери на вихревые токи, статор делают из изолированных пластин. Он получается наборным. Его особенностью является то, что потребляемый ток ограничивается за счёт индуктивного сопротивления обмоток. Соответственно, момент двигателя оценочно становится максимальным и варьируется от 3 до 5. Чтобы приблизить к механическим характеристикам двигатели общего назначения, применяются секционные обмотки. Они имеют отдельные выводы.

Примечательно, что для передвижения некоторыми видами бактерий используется электродвигатель из нескольких белковых молекул. Он способен трансформировать энергию электрического тока в форме движения протонов во вращении жгутика.

Синхронная модель возвратно-поступательного движения работает таким образом, что подвижная часть устройства оснащена постоянными магнитами. Они зафиксированы на шторке. Посредством неподвижных элементов постоянные магниты находятся под воздействием магнитного поля и проводят перемещение штока возвратно-поступательным методом.

Коллекторный электродвигатель

Коллекторный электродвигатель постоянного тока, работавший от гальванической батареи, впервые применил в 1838 г. рус. электротехник
Б. С. Якоби, установив его на судне. ТЭД для тяги на ж. д. демонстрировался в кон. 70-х гг. 19 в. В 80-е гг. ТЭД начали использовать на городском рельсовом транспорте — трамвае, а затем и на ж.-д. подвижном составе. Коллекторные ТЭД для трамваев строили на Рижском электромашиностроительном заводе (РЭЗ), Петроградском заводе «Электросила» и на Московском заводе «Динамо». В 1929 г. на заводе «Динамо» построены тяговые двигатели мощностью 340 кВт на напряжение 1500 В для магистральных электровозов ВЛ19. С конца 40-х гг. производство коллекторных ТЭД для электровозов в основном осуществлялось на Новочеркасском и Тбилисском заводах, для тепловозов — на Харьковском, для моторных вагонов магистральных железных дорог и линий метрополитена — на Рижском и Московском заводах. Пассажирские электровозы для ж. д. России поставлялись также из Чехословакии (все серии ЧС). В начальный период электрификации рос. железных дорог на переменном токе небольшие партии электровозов с коллекторными ТЭД были закуплены во Франции и Германии. С начала 90-х гг. коллекторные ТЭД в России изготовляют на НЭВЗ (для электровозов), заводе «Электросила» и РЭЗ, небольшие партии — на Новосибирском заводе «Сибстанкоэлектропривод» (для моторных вагонов).

Основные части коллекторного ТЭД — неподвижный индуктор и вращающийся якорь (рис. 5.56).

Индуктор, создающий магнитный поток — это стальной (литой или сварной) массивный корпус с главными и дополнительными полюсами. Якорь, вращаясь в индукторе, преобразует механическую энергию в электрическую (режим генератора). Якорь имеет стальной сердечник с обмоткой, подсоединенной к коллектору. Коллектор, набранный из отдельных пластин, необходим для изменения направления тока (коммутации) в проводнике якорной обмотки, чтобы не менялось направление вращающего момента при перемещении этого проводника под полюс другой полярности. Процесс коммутации может сопровождаться искрением под щетками; расстройство коммутации при определенных условиях приводит к возникновению на коллекторе электрической дуги (круговой огонь), повреждающей коллектор и щетки. Мощность коллекторных ТЭД ограничена условиями коммутации. ТЭД постоянного тока питаются непосредственно от контактной сети напряжением 3000 В с допустимым повышением до 4000 В (за рубежом есть линии на 1500 В), максимальная мощность до 1000 кВт (на грузовых и скоростных пассажирских электровозах). Двигатели соединяют последовательно по два и более для понижения номинального напряжения на коллекторе до
1500 В, реже до 750 В (хуже по эксплуатационным показателям; используется главным образом на моторных вагонах).

Изоляцию обмоток от корпуса рассчитывают на максимальное напряжение в контактной сети.