Привод вспомогательных машин

Все вспомогательные машины приводятся в действие электрическими двигателями. При этом подход к выбору двигателей по роду тока и напряжения различен для таких машин электровозов постоянного и переменного тока.

На электровозах постоянного тока питание двигателей вспомогательных машин можно осуществить тремя способами: каждый двигатель подключить к контактной сети; соединить, например, по два двигателя последовательно; питать двигатели от специального преобразователя, понижающего напряжение.

Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае к двигателям подводится наибольшее напряжение, что усложняет и удорожает двигатели, затрудняет их коммутацию и пуск. Во втором случае условия коммутации и пуска более благоприятны, но при выходе из строя одного двигателя или приводимой им машины перестает работать и другая машина. Применение специального преобразователя напряжения усложняет электровоз, повышает его стоимость, увеличивает потери энергии в преобразователях, но позволяет использовать приводные двигатели, выполненные на оптимальное напряжение.

Двигатели вспомогательных машин электровозов постоянного тока питают обычно непосредственно от контактной сети, принимая некоторые специальные меры: увеличивают диаметр коллекторов, включают в цепь демпферные и пусковые резисторы. В качестве привода вспомогательных машин используют электродвигатели с последовательным возбуждением, обладающие большой перегрузочной способностью и надежностью. Во время работы электровоза вентиляторы и генераторы управления в отличие от компрессоров действуют непрерывно, поэтому их размещают на одном валу с приводным электродвигателем.

На электровозах переменного тока значение напряжения переменного тока выбирают наиболее благоприятное для работы электродвигателей вспомогательных машин. С этой целью в тяговом трансформаторе, кроме вторичных обмоток, питающих выпрямительные установки, предусматривают еще одну, к которой подключены потребители вспомогательных цепей электровоза, в том числе двигатели вспомогательных машин.

Вспомогательные машины отечественных электровозов переменного тока приводятся в действие трехфазными короткозамкнутыми асинхронными двигателями. Они наиболее просты по конструкции, дешевы и надежны в эксплуатации.

Для работы асинхронного двигателя нужно иметь трехфазный переменный ток, в то время как в контактную сеть подводится энергия однофазного переменного тока. Поэтому на электровозе однофазный переменный ток необходимо преобразовать в трехфазный, что осуществляется с помощью специальной электрической машины - асинхронного расщепителя (рис. 86).

Рис. 86. Схема, поясняющая устройство расщепителя фаз

Так же как и трехфазный асинхронный двигатель, расщепитель фаз состоит из статора и ротора, выполненного в виде "беличьей клетки". В пазах статора укладывают три обмотки (три фазы), соединенные в звезду. Две фазы а и b, расположенные под углом 120°, образуют двигательную обмотку, а фаза c - генераторную. Двигательную обмотку соединяют со вспомогательной обмоткой трансформатора (однофазная цепь).

Однофазный переменный ток, проходя по двигательной обмотке, образует пульсирующий магнитный поток. Такой поток не может создать начального вращающего момента, и ротор расщепителя фаз остается неподвижным. Для того чтобы он начал вращаться, его нужно предварительно раскрутить.

На электровозах применяют два способа пуска расщепителя фаз: асинхронный и с помощью специального разгонного двигателя. На отечественных электровозах используют асинхронный пуск с подключением пускового резистора. Расщепители фаз вначале запускают на холостой ход без нагрузки. Для этого обмотки а и b подключают к однофазной сети и контактором К соединяют генераторную фазу с со вспомогательной обмоткой трансформатора через резистор r. В результате этого магнитные потоки обмоток а, b, с расщепителя фаз оказываются сдвинутыми по фазе. Сдвиг по фазе достаточен для создания вращающего магнитного потока, и ротор расщепителя фаз начинает вращаться.

Как только ротор двигателя достигнет установленной частоты вращения, специальное реле, называемое реле оборотов, отключит пусковой резистор. После этого вращающий момент создается так же, как и в любом трехфазном асинхронном двигателе, если одну его обмотку отключить после достижения установленной частоты вращения. Магнитный поток, создаваемый вращающимся ротором, и пульсирующий магнитный поток, создаваемый двигательной обмоткой, суммируясь, индуктируют в генераторной обмотке э. д. с., которая сдвинута примерно на 90° относительно напряжения в двигательной обмотке. В результате создается трехфазная система линейных напряжений, подаваемых на асинхронные двигатели привода вспомогательных машин.

Расщепитель фаз используют не только как генератор трехфазного тока, но одновременно и как однофазный двигатель. На удлиненный конец его вала насаживают якорь генератора управления.

На некоторых электровозах переменного тока часть вспомогательных машин приводят в движение двигателями постоянного тока. Например, на электровозе ВЛ80^Т установлено четыре таких двигателя. Два из них (серводвигатели) осуществляют поворот вала групповых переключателей, два других приводят в действие вспомогательные компрессоры (см. рис. 82). Двигатели постоянного тока, кроме серводвигателей, питаются от аккумуляторной батареи и их включают в работу, когда нет напряжения в контактной сети. Серводвигатели при нормальной работе электровоза получают питание от генератора управления или от специальных выпрямительных установок, питающих цепи управления.