Назначение и устройство стартер генератора тепловоза
Опубликовано: 05.07.2024
Стартер-генератор - это электрическая машина постоянного тока, предназначенная для работы в двух режимах:
стартерном (кратковременном) - в качестве электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, осуществляющего вращение вала дизеля во время пуска;
генераторном (продолжительном) - в качестве вспомогательного генератора постоянного тока независимого возбуждения, обеспечивающего питание электрических цепей управления, электродвигателей собственных нужд постоянного тока, освещения и заряда аккумуляторной батареи.
Стартер-генератор применяется на тепловозах с тяговой электропередачей переменно-постоянного тока (2ТЭ116, 2ТЭ121, ТЭП70). На рис. 11.7 представлен стартер-генератор, состоящий из станины, подшипниковых щитов, главных и добавочных полюсов, якоря и подшипников.
Станина 6 стартер-генератора цилиндрической формы; снизу к ней приварены лапы для крепления к станине тягового генератора; сбоку приварены проушины для транспортировки. К станине крепятся четыре главных 5 и четыре добавочных 8 полюса. Сердечник главного полюса набран из пластин электротехнической стали. Сердечник добавочного полюса цельнолитой, его обмотка соединена последовательно с якорем.
К торцам станины крепятся передние 2 и задние 10 подшипниковые щиты. В гнездо переднего подшипникового щита устанавливается шарикоподшипник 1, заднего - роликоподшипник 11. К пе-
реднему подшипниковому щиту крепится траверса 4, а к ней - щеткодержатели со щетками типа ЭГ-4.
Якорь 7 состоит из вала 12, сердечника, обмотки и коллектора арочного типа 3. Сердечник якоря фиксируется на валу шпонкой, а от смещения удерживается с одной стороны корпусом обмотко-держателя, а с другой - корпусом коллектора. Обмотка якоря удерживается в пазах проволочными бандажами. Концы секций обмотки впаиваются в петушки коллекторных пластин.
Охлаждение стартер-генератора (самовентиляция) осуществляется вентилятором 9, изготовленным из стали.
Пуск дизеля от стартера применяют на тепловозах, где генератор не может быть использован для этой цели, или на тепловозах без электрической передачи. Данный стартер-генератор применяют на тепловозе 2ТЭ116.
Стартер-генератор (рис. 6, а) предназначен для работы в двух режимах: стартерном — для запуска дизель-генератора и в генераторном — в качестве вспомогательного генератора тепловоза.
При работе стартер-генератора в стартерном режиме в результате взаимодействия основного магнитного потока и тока в обмотке якоря создается электромагнитный вращающий момент, необходимый для запуска дизеля. После запуска дизеля стартер-генератор начинает работать в генераторном режиме, питая цепи электродвигателя компрессора, вентилятора дизельного помещения, отопительно-вентиляционного агрегата, зарядки батареи и других собственных нужд тепловоза. Регулятор напряжения поддерживает в сети постоянный ток напряжением 110±3 В.
Одним коническим концом вала стартер-генератор постоянно соединен с дизелем.
Технические данные стартер-генератора
Стартерный режим
Режим работы кратковременный продолжительностью, с,
не более. 7
Допускается трехкратный пуск с интервалами между
включениями, с. 20—30
Перерыв между трехкратными пусками, мин. 10—15
В режиме прокрутки при п=330 об/мин и напряжении
60 В ток, А, не более. 800
Момент прокрутки, не менее, кгс-м. 86
В режиме трогания максимальное значение тока, А, не
более. 1600
Момент трогания, кгс-м, не менее. 152
Возбуждение в стартерном режиме. последовательное
Генераторный режим
Режим работы. длительный
Напряжение возбуждения, В. 90
Ток возбуждения, А. 7,6
Мощность, кВ. 50
Напряжение, В. 110
Ток, А. 455
Частота вращения, об/мин. 1150/3300
В корпусе 14 стартера болтами 16 закреплены четыре главных полюса 17 и четыре добавочных полюса 23. В остов с обеих сторон запрессованы подшипниковые щиты 10, прикрепленные к остову болтами 9. Якорь 15 вращается в подшипниках — шариковом 5 со стороны коллектора и роликовом 21 — со стороны привода. Лабиринтные кольца 8 предохраняют подшипники от вытекания смазки из них и защищают от попадания загрязнений. Снаружи подшипниковые камеры закрыты со стороны коллектора крышкой 6 и со стороны привода — лабиринтной втулкой 20. Шариковый подшипник 5 воспринимает осевые нагрузки, а упорная шайба 3 удерживает от возможных его перемещений. Прикреплена эта шайба к торцу болтами 4. К переднему подшипниковому щиту прикреплена болтами траверса 11 с четырьмя щеткодержателями 12, в которых помещены щетки. Для осмотра коллектора 13 и щеток в остове имеются люки, которые закрыты съемными крышками 1. Нижняя половина кожуха имеет жалюзи для прохода охлаждающего воздуха. Для охлаждения обмоток на валу якоря напрессован вентилятор 18, закрепленный болтами на ступице 19. Воздух засасывается вентилятором со стороны коллектора через жалюзи в нижней крышке и выбрасывается через отверстия в остове, закрытые сетками 22. Смазку в подшипники запрессовывают через масленку 7. Со стороны коллектора расположена клеммная панель 2, закрытая кожухом.
Рис. 6 Стартер-генератор СТГ-7 (а) и схема соединения катушек полюсов (б)
На рис. 6, б показана схема соединения обмоток катушек полюсов и якоря. На катушках главных полюсов размещены обмотки независимого возбуждения Н1—H2 и последовательного возбуждения С1—С2. Катушки добавочных полюсов и якорь внутри машины соединены последовательно, а выводы Я1 и Д2 выведены на общую панель. Все катушки главных полюсов соединены последовательно.
Начало и конец катушек независимого возбуждения 25 соединены со стороны коллектора и обозначены соответственно буквами Н и К.
Начало катушек добавочных полюсов 23 и последовательного возбуждения 24 выведены со стороны коллектора, а концы их — со стороны привода.
Цели урока:изучить назначение и устройство стартер-генератор тепловоза 2ТЭ116, техническая характеристика.
Оборудование урока:
План урока
I. Организационный момент.
II Изучение нового материала:назначение и устройство стартер-генератора, его техническая характеристика.
Работа над новым теоретическим материалом
Стартер-генератор тепловоза 2ТЭ116
Одним коническим концом вала стартер-генератор постоянно соединен с дизелем.
Технические данные стартер-генератора
Режим работы кратковременный продолжительностью, с, не более. 7
Допускается трехкратный пуск с интервалами между включениями, с. 20—30
Перерыв между трехкратными пусками, мни. 10—15
В режиме прокрутки при п = 330 об/мин и напряжении 60 В ток, А, не более. 800
Момент прокрутки, не менее, кгс-м. 86
В режиме трогания максимальное значение тока, А, не более. 1600
Момент трогания, кгс-м, не менее. 152
Возбуждение в стартерном режиме. последова тельное
Режим работы. длительный
Напряжение возбуждения, В. 90
Ток возбуждения, А. 7,6
Напряжение, В. 110
Частота вращения, об/мии. 1150/3300
Предназначен для работы в двух режимах: стартерном – в качестве электродвигателя последовательного 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±3В.
 |
Рис. 11 – Стартер-генератор
1 – подшипник; 2 – передний подшипниковый щит; 3 – коллектор; 4 – траверса; 5 – катушка полюса; 6 - магнитная система; 7 – якорь; 8 – вентилятор; 9 – задний подшипниковый щит; 10 – подшипник; 11 – вал.
Стартер–генератор выполнен в горизонтальном защищенном исполнении с самовентиляцией и 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.
К торцевым сторонам станины крепят задний и передний подшипниковые щиты. Якорь установлен в двух подшипниках: со стороны коллектора –шариковый, со стороны привода – роликовый.
Стартер–генератор к станине тягового генератора крепят четырьмя болтами.
Вопросы для самопроверки:
2. Как и к чему крепится стартер -генератор?
3. Из каких основных частей состоит стартер-генератор?
4. Каким напряжением питает потребителей электроэнергии стартер-генератор?
5.Какой марки стартер-генераторы применяются на тепловозе 2ТЭ116?
IV. Домашнее задание:
1.С.П.ФилоновТепловоз 2ТЭ116, М.Транспорт ,1985. 328с.;
2. А. Пойда Тепловозы. Механическое оборудование, устройство и ремонт, М.,
Транспорт, Г1988г.;
3.Бородин Электрическое оборудование тепловозов, М.Транспорт 1988г.
Стартер-генератор ПСГ. На современных тепловозах для привода вспомогательных механизмов затрачивается до 12-14 % номинальной мощности дизеля, поэтому выбору системы привода придается большое значение. Электрический привод облегчает компоновку агрегатов на тепловозе и автоматическое управление вспомогательными механизмами.
Тяжелые условия работы на тепловозах вынуждают использовать вспомогательные электродвигатели, специально разработанные для тепловозов.
Стартер-генератор (рис. 4.7) имеет четыре главных полюса, на которых размещены последовательная и независимая обмотки возбуждения. Последовательная (пусковая) 15 используется в двигательном кратковременном режиме при пуске дизеля с питанием от аккумуляторной батареи, независимая в генераторном продолжительном режиме в качестве вспомогательного генератора для питания потребителей собственных нужд тепловоза.
Конструкция основных узлов аналогична описанным выше для генератора ВГТ275/150. Вал стартер-генератора приводится во
Рис. 4.7. Стартер-генератор типа ПСГ: 1- коробка выводов; 2- замок крышки; 3. 19 - подшипники; 4-масленка; 5, 18- подшипниковые щиты; 6- кронштейн (бракет); 7- коллектор; 8- щеткодержатели; 9- корпус; 10, 13- обмотка и сердечник якоря; 1/, 12 катушка и сердечник добавочного полюса, 14- сердечник главного полюса; 15 катушка пусковая; 16 катушка независимого возбуждения; 17- вентилятор; 20- вал
Рис. 4.8. Мотор-вентилятор MBU, асинхронный электродвигатель АМВ 37-03: 1-• вал; 2. 3 - пресс-масленки; 4, 20, 23- болты; 5- ступица; 6- фланец; 7- лабиритные уплотнители; 8, 19-подшипники; 9-обмотка статора; 10, 18-дниша; 11-сопла; 12- сердечник ротора; 13-короткозамкнутая обмотка ротора; 14-лопасти; 15-каналы; 16- сердечник статора; 17-кольцо; 21-остов статора; 22- основание; 24- коробка выводоввращение от раздаточного редуктора дизеля. На тепловозах он устанавливается на корпусе тягового генератора или на раме тепловоза. Подобную конструкцию имеет электродвигатель для привода компрессора.
Электродвигатель АМВ 37-03. Электродвигатель (рис. 4.8) встроен в вентилятор и обозначается как мотор-вентилятор МВ11. Он служит для охлаждения воды и масла дизеля. Ротор с коротко-замкнутой обмоткой вращается вокруг неподвижного статора с трехфазной обмоткой. Такого типа двигатели принято называть обращенными (с внешним ротором).
Ротор электродвигателя, включающий вал 1 с торцовым днищем и сердечник (индуктор) 12 с короткозамкнутой обмоткой 13 (беличьей клеткой) из алюминиевого сплава, вращается вокруг статора, прикрепленного болтами к основанию. К индуктору ротора, служащему корпусом электродвигателя, по внешнему параметру
28- зажимы выводовприварены лопасти 14 осевого вентилятора. Вал крепится болтами через фланец к ступице сферического днища и вращается вместе с ним в двух шариковых подшипниках. На остов насажен сердечник статора 16, в пазах которого по внешнему периметру размещена обмотка 9. Концы обмотки подсоединены к коробке выводов 24.
Охлаждающий воздух поступает через основание, проходит но каналам 15 сердечника статора и выходит через сопла 11 (трубчатые каналы), расположенные по окружности в днище ротора. Смазка в подшипники добавляется через пресс-масленки и отверстия, просверленные в вале.
На тепловозах с электрической передачей переменно-постоянного тока для привода вентиляторов охлаждения выпрямительной установки, тяговых генераторов, электродвигателей и других машин и устройств используют общепромышленные асинхронные коротко-замкнутые электродвигатели защищенного исполнения А2 и закрытого обдуваемого исполнения (АОС2).
Вместо электродвигателей А2 применяют специально разработанные для тепловозов двигатели типа 4АЖ225. Это асинхронные, трехфазные, короткозамкнутые двигатели закрытого обдуваемого исполнения. Они имеют литой чугунный корпус и литые подшипниковые щиты. Конструкция статора н ротора аналогична рассмотренной выше для тягового электродвигателя переменного тока ЭД-900.
Электродвигатели малой мощности серии П. Электродвигаили (рис. 4.9) предназначены для привода маслопрокачивающего 1141 и топливоподкачивающего 1121 насосов, вентилятора кузова и калорифера кабины машиниста П11. Это самовентилирующиеся машины постоянного тока защищенного исполнения, оборудованные помехо-подавляющими фильтрами, состоящими из конденсаторов, расположенных иод зажимной доской. Электродвигатели типов П11 и П21 имеют два главных и один добавочный полюс, а двигатели П41 - четыре главных и четыре добавочных полюса. Конструкция их основных частей не отличается от уже описанных машин. На ряде тепловозов устанавливаются электродвигатели серии ПНЖ.
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).
Читайте также: