Основные направления в совершенствовании конструкций тяговых двигателей.

Вновь создаваемые двигатели имеют ряд прогрессивных решений: улучшена изоляция обмотки якоря, применен провод ПЭТВСД, имеющий изоляцию с повышенным напряжением пробоя, введена «выстилка» паза пленкостекпотканью Г-ТП-2ПЛ. В качестве корпусной изоляции обмотки якоря применена стеклослюдинитовая изоляция ЛСПЭ-934-ТП. Пропитка якоря производится в термореактивном лаке ПЭ-933, обладающим хорошей цементирующей способностью, и покрытием поверхности эпоксидной эмалью ЭП-91. Сердечник якоря выполнен из холоднокатаной стали Э1300 с улучшенной магнитной проницаемостью. Для коллектора применена медь повышенной твердости (до 90 единиц по Бринелю). Пайка обмотки якоря в петушках коллектора осуществляется аргонной сваркой в среде инертного газа. Конструкция дополнительных полюсов модернизирована установкой между ее витками Г - образной опорной вставки, которая работает совместно с крайними витками катушки.

Специалистыисследовательского института железнодорожной техники (RTRI, Япония) усовершенствовали разработанный ранее герметизированный синхронный тяговый двигатель с возбуждением от постоянных магнитов для использования в пригородных электропоездах нового поколения. Двигатель имеет принципиально новую систему охлаждения, эффективность которой подтверждена результатами испытаний. Оптимизация конструкции постоянных магнитов позволила повысить реактивный момент, за счет чего снижено максимальное значение тока. Исследования и расчеты показали, что благодаря применению новых тяговых двигателей потребление энергии электропоездами может быть снижено на 12 %, а уровень шума - на 7 дБ.

Анализ выявленных неисправностей позволяет выделить три основных направления работ по совершенствованию моторно-осевого подшипникового узла тягового электродвигателя локомотива: работы по увеличению несущей способности нижнего вкладыша МОП в зоне окна для подвода смазки; разработка технического решения по сочетанию подшипников качения и скольжения в опорно-осевом подшипниковом узле; поиск новых приемов смазки шейки оси колесной пары в существующей конструкции МОП скольжения.

Развитие полупроводниковой техники открыло возможности перехода от двигателей с электромеханической коммутацией к бесколлекторным машинамс коммутацией при помощи полупроводниковых преобразователей. Структура современного вентильного тягового привода приведена на рисунке 74 и включает в себя: источник питания (ИП), бортовой вентильный преобразователь (БВП), тяговый электродвигатель (ТЭД), датчик положения ротора (ДПР), тахогенератор (ТГ) и систему управления (СУ). Вентильный электропривод в сравнении с приводом, включающим в себя коллекторный двигатель постоянного тока, имеет основное преимущество – может выполняться бесконтактным, что важно именно для привода на автотранспортных средствах с тяжёлыми условиями эксплуатации, где высокие значения перепадов температуры окружающей среды, запылённость и загрязнённость, вибрации и ударные нагрузки.

Рисунок 74. Структура тягового вентильного привода

 

Бесколлекторный электродвигатель – электродвигатель для привода колесных пар ЭПС (используется также на тепловозе), конструктивно выполненный в виде многофазной (обычно трехфазной) электрической машины переменного тока (синхронной и асинхронной). Эти двигатели не имеют коллектора и частота их вращения лимитируется главным образом работоспособностью.

Синхронный (вентильный) ТЭД по принципу действия подобен машине постоянного тока, в которой механический коллектор заменен системой силовых управляемых вентилей преобразовательной установки. На статоре располагается многофазная обмотка, на роторе – обмотка возбуждения постоянного тока, электроэнергия к которой подводится через специальные кольца и щетки. Переключение вентилей происходит при малой частоте вращения по сигналам от датчиков контроля положения ротора, установленных внутри электродвигателя, или по противоэдс при более высокой скорости. Непрерывное вращение ротора обеспечивается поочередным переключением выводов статорной обмотки согласно программе управления вентилями преобразователя. Регулирование вентильного ТЭД осуществляется по напряжению, частоте и силе тока возбуждения (три независимых канала регулирования). В системе управления вентильным ТЭД могут быть использованы микропроцессоры.

Асинхронный ТЭД имеет ротор с короткозамкнутой обмоткой без изоляции; обмотка статора выполнена с изоляцией. На ЭПС асинхронный ТЭД получает питание от статических преобразователей, построенных на базе автономных инверторов напряжения или тока. Регулирование режимов работы электродвигателя, осуществляемое изменением напряжения и его частоты (два независимых канала регулирования), может проводиться индивидуально для каждого электродвигателя или одновременно для нескольких.