5. Мотор-компрессор типа CZB-6
На электровозах серии Си и первых электровозах серии ВЛ19 установлены мотор-компрессоры типа CZB-6 (фиг. 191 и 192).
Мотор-компрессор типа CZB-6 состоит из воздушного компрессора и двигателя типа GFM-300/4a, корпус и остов которых скреплены болтами. Соединение валов двигателя с компрессором осуществлено при помощи конической передачи.
Вследствие наличия конической передачи двигатель крепится в торец компрессора, что придаёт мотор-компрессору узкую продолговатую форму с небольшими размерами
по высоте.
Двигатель. Двигатель типа GFM-300/4a выполнен на рабочее напряжение 3000 в; обмотка катушек главных и дополнительных полюсов из круглой меди; форма катушек цилиндрическая. От корпуса и сердечников полюсов катушки изолированы толстым слоем прессованной миканитовой изоляции, а внешняя часть их защищена только пропитанным хлопчатобумажным полотном; такого рода изоляция даёт возможность хорошо охлаждаться катушке, но зато требует аккуратного обращения в производстве вследствие лёгкой возможности повреждения изоляции.
Двигатель имеет четыре щёткодержателя, укреплённых на поворотной траверсе, дающей возможность легко находить нейтральную ось на коллекторе.
Якорь двигателя вращается в роликовых подшипниках. Обмотка якоря волновая, выполнена из круглого провода; секции изолированы бумажно-слюдяной лентой; обмотка закреплена стальным бандажом.
Компрессор. Компрессор (фиг. 192) имеет два горизонтальных цилиндра—высокого и низкого давления. В цилиндре низкого давления воздух сжимается до 2,5 am, а в цилиндре высокого давления в среднем до 9 am.
Оба цилиндра и корпус компрессора представляют собой цельную отливку 17. Цилиндры компрессора для лучшего охлаждения имеют ребристую поверхность.
Поршни 1 и 2 цилиндров высокого и низкого давления соединены шатунами 3 и 4 с коленчатым валом 5. Головки шатунов 6 и 7, обхватывающие коленчатый вал, разъёмные и имеют вкладыши с баббитовой заливкой. Шатуны уравновешены противовесами. Коленчатый вал вращается в двух роликовых подшипниках 8 с коническими роликами. Внутреннее кольцо с роликами имеет возможность перемещаться в осевом направлении внутри наружного конического кольца подшипника, вследствие чего подшипники после некоторого изнашивания могут быть подтянуты.
Подшипники 8 впрессованы в подшипниковых щитах 18, которые болтами прикреплены к корпусу 17. Подшипниковые щиты имеют по три отжимных болта для выпрессовки щитов из корпуса. В нижней части щита сделано отверстие для проверки уровня масла.
Поршень низкого давления и поршень высокого давления имеют по три поршневых кольца 9 и 10. Кольца 11 и 12 со стороны картера маслосбрасывающие.
Передача движения от двигателя к коленчатому валу компрессора производится коническими зубчатыми колёсами 13 и 14 с передаточным числом, равным 5,46. На валу двигателя укреплена коническая шестерня 14, вращающая зубчатое колесо 13, насаженное на коленчатый вал между двумя шатунами.
Цилиндры закрыты клапанной коробкой 15, в которой помещены пять клапанов 16; у цилиндра низкого давления имеется два всасывающих и один перепускной клапан; у цилиндра высокого давления — один впускной и один нагнетательный клапан.
В верхней части корпуса компрессора имеется два маленьких смотровых люка, крышки которых крепятся к остову болтами. Во избежание обильного попадания масла из картера в цилиндры, а оттуда в трубопроводы цилиндры отгорожены от картера дополнительными перегородками.
Производительность компрессора 1 800 л/мин при противодавлении, равном 8 am. Максимальное давление 10 am.
В период, когда строились электровозы серий Сс и С, не были ещё освоены двигатели для вспомогательных машин, работающие от напряжения 3 000 в. Поэтому на этих электровозах был установлен делитель напряжения —динамотор, со средней точки которого снималось напряжение 1 500 е.
Название «динамотор» получилось как сокращение при слиянии двух слов: динамо (старое название генератора) и мотор (устаревшее название двигателя). Это сокращение имеет определённый смысл, так как динамотор представляет две совмещённые в одном агрегате машины.
Применение на электровозе динамотора даёт возможность понизить напряжение на коллекторах других вспомогательных машин, но зато ставит последние в зависимость от состояния динамоторов. На электровозах серий Сс и С установлены динамоторы типов ДД-60 и CDM-20A одинаковой конструкции (фиг. 193).
Динамотор типа ДД-60 представляет собой одноякорную двухколлекторную двухполюсную машину с двумя совершенно независимыми якорными обмотками, расположенными в одних и тех же пазах. Обмотки якоря присоединены к коллекторам, расположенным по обе стороны сердечника якоря. Обмотка возбуждения динамотора состоит из параллельной (шунтовой) ill и двух одинаковых последовательных (сериесных) обмоток С и Са (фиг. 194). Витки обмоток Ш, С и Сг расположены так, что половина витков каждой из обмоток лежит на одном полюсе, а половина — на другом.
На каждом из полюсов витки обмоток Ci и Сг расположены так, чтобы при направлении тока от точки в к точке с ампер-витки o6motok„Ci и Сг действовали согласованно. Если же ток в обмотке С имеет направление от в к а, а в обмотке Сг от с к а, то ампервитки обмоток Ci и Сг действуют навстречу друг другу. Так как число витков обмоток Ci и Сг на каждом из полюсов одинаково, то в последнем случае при одинаковой величине тока в обмотках С и Сг ампер-витки их будут взаимно уничтожаться. Шунтовая обмотка Ш, включённая между землёй и точкой в, находится всегда под напряжением, близким к 1 500 в, и создаёт поток, направленный согласованно с потоком сериесной ка,-тушки Ci при направлении в ней тока от точки в к а.
Точка соединения сериесных обмоток (точка а) является одновременно и средней точкой динамотора, к которой подключён кабель, выведенный к другим вспомогательным машинам.
Сериесные обмотки Ci и Сг во время пуска динамотора создают основной магнитный поток, так как в это время шунтовая обмотка Ш находится под низким напряжением и, обладая большой самоиндукцией, остаётся почти обесточенной.
Когда динамотор работает без нагрузки, ток от контактного провода проходит через обмотку якоря, серийные обмотки Ci и Ci, обмотку 2 якоря и идёт в землю. Одновременно ток ответвляется от точки в и проходит через шунтовую обмотку Ш. В этом случае магнитные потоки шунтовой обмотки Ш и обеих серийных обмоток С и С« направлены в одну сторону и образуют общий магнитный поток. Так как при холостой работе динамотора ток в якоре и сериесных обмотках весьма мал (около 2,2 а без нагрузки от генератора тока управления),то магнитный поток, образованный обмотками С и Сг, ничтожен и практически якорь находится под воздействием магнитного потока только шунтовой обмотки. Противо-э. д. с. якорных обмоток 1 и 2 равны между собой, так как обе обмотки имеют одинаковое число витков и одну и ту же скорость вращения в общем для обеих
обмоток магнитном поле. Поэтому напряжение в средней точке динамотора (точка а) равно половине напряжения контактной сети. При напряжении в контактной сети 3 000 в напряжение между точками а н d и точками а и е равно соответственно по 1 500 е.
Во время холостого хода обмотки 1 и 2 якоря работают в двигательном (моторном) режиме, и работу динамотора можно рассматривать как работу двух одинаковых последовательно включённых двигателей.
Если к средней точке динамотора замыканием контакта 3 подключить нагрузку, например, в виде сопротивления R, то ток, идущий от контактного провода, разветвится в точке а; часть его пройдёт через обмотку 2 якоря, часть — через сопротивление Ri, Снижение тока на участке ае по сравнению с участком da при оди этих участков приведёт к тому, что падение напрячем на участке ае, и потенциал точки а по отношению к земле несколько снизится. С увеличением тока, проходящего через сопротивление Ri, наступит момент, когда э. д. с. обмотки 2 якоря станет по величине равной потенциалу точки а, и тогда весь ток будет проходить через сопротивление. При дальнейшем увеличении тока, проходящего через сопротивление Ri, значение э. д. с. обмотки 2 якоря станет больше величины потенциала точки а. Направление тока в обмотке 2 якоря изменится на обратное, и обмотка 2 перейдёт на генераторный режим работы. Следовательно, рабочий режим динамотора характерен тем, что одна обмотка работает в двигательном, а другая в генераторном режиме.
Переход обмотки 2 якоря с двигательного на генераторный режим происходит при токе, равном двойному току холостого хода (около 4,25 а). На эту же величину различаются между собой токи в обмотках 1 к 2 якоря и сериесных обмотках С и Сг. Поэтому магнитный поток, создаваемый обмоткой С, почти полностью компенсируется потоком, создаваемым обмоткой Сг, и рабочей обмоткой, как и при холостом ходе, является шунтовая обмотка Ш.
Нагрузка к динамотору может присоединяться также со стороны якорной обмотки 1, т. е. между точками а и d. В этом случае, очевидно, в двигательном режиме будет работать якорная обмотка 2 и в генераторном — якорная обмотка 1.
Применяемое на электровозах серий Сс и С одновременное включение нагрузки на обе обмотки динамотора значительно уменьшает его нагрузку, так как динамотор при этом нагружается лишь разностью токов, проходящих по сопротивлениям R и Ri.
Так как токи в обмотках / и 2 якоря направлены в разные стороны (фиг. 195) и отличаются между собой на небольшую величину, то реакция якоря будет практически отсутствовать. Этим и объясняется отсутствие дополнительных полюсов в машине.
При отрыве пантографа от контактного провода цепь динамотора оказывается замкнутой через тяговые двигатели или вспомогательные машины накоротко (на фиг. 194 цепь тяговых двигателей изображена пунктиром). Динамотор вращается по инерции, и следовало бы ожидать большого тока короткого замыкания, однако этого не происходит благодаря следующему. Ток в обмотке Сг, протекавший ранее отточки в к точке а, спадёт до нуля, что вызовет падение магнитного потока обмотки С. Уменьшение магнитного потока обмотки С вызовет уменьшение общего потока машины, так как поток обмотки С-z уже не будет компенсироваться полностью потоком обмотки С. Это уменьшение потока машины вызовет понижение э. д. с. в якоре, а следовательно, падение тока в обмотке Ш и уменьшение её потока. Одновременно будет уменьшаться ток в сериесных катушках и их поток. Ввиду того, что ток в обмотке Ш будет падать сравнительно медленно из-за её большой самоиндукции, поток её будет падать тоже медленно, а поэтому процесс размагничивания замедлится. Ток в обмотке С изменит своё направление и потечёт от точки а к точке в и таким образом создаст поток, ещё более ускоряющий размагничивание машин. Ускоряет размагничивание также и то, что насыщение в зубцах якоря взято сравнительно слабое. Вследствие указанного машина размагнитится быстро и ток короткого замыкания не сможет возрасти до опасной величины. Роль обмоток С и Сг, как это видно из описанного, и заключается в том, чтобы при коротком замыкании размагнитить машину.
фиг. 195. Направление тока в обмотках якоря динамотора
Такая же картина имеет место при коротком замыкании контактной сети.
При коротком замыкании вспомогательной цепи на 1 500 в происходит следующее.
Поток обмотки Ш спадает до нуля, и весь поток машины будет равен разности магнитных потоков обмоток Cz и С. Так как потенциал точки а при коротком замыкании равен нулю, то обмотка / якоря должна работать как двигатель, а обмотка 2 якоря—как генератор. Машина сильно перегрузится и сгорит, если её быстро не отключить.
Динамотор при нормальной работе является шунтовой машиной и при обрыве цепи шунтовой обмотки подвергается опасности разноса.
Во избежание чрезмерного повышения скорости вращения динамотор снабжён центробежным ограничителем скорости, отключающим машину, если скорость вращения превысит 1 800 об/мин (см. главу VI).
Оглавление Дальше:
9. Мотор-вентилятор с двигателем типа ДК-403
Вверх:
ГЛАВА IV