Электрооборудование трамваев и троллейбусов (Е.Е. Корягина) - часть 1

Е. Е. КОРЯГИНА, О. А. КОСЬКИН
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ТРАМВАЕВ И ТРОЛЛЕЙБУСОВ
Утверждено Управлением кадров и учебных заведений Министерства жилищно-коммунального хозяйства РСФСР в качестве учебника для техникумов
МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1982

От авторов......3

ГЛАВА I. ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ 4

1. Общие сведения и технические

характеристики электрических машин постоянного тока . 4

2. Характеристики тяговых двигателей ........9

3. Конструкция электродвигателей .........12

4. Вспомогательные электрические машины на напряжение

550 В........24

5. Вспомогательные электрические машины на напряжение

24 и 12 В.......

6. Генераторы собственных нужд 28

7. Обслуживание электрическихмашин........31
28. Аппараты защиты от атмосферных перенапряжений . _

29. Защита радиоприема от помех,

вызываемых электрическим оборудованием подвижного состава ........122
ГЛАВА VI СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ.......24
30. Характеристика систем управления ........124

31. Регулирование напряжения на

тяговых двигателях при реостатном пуске.....127

32. Регулирование возбуждения тяговых двигателей при пуске 133

33. Электрическое торможение . .136

34. Тормозные характеристики и схемы реостатного торможения 137
ГЛАВА II. ТОКОПРИЕМНИКИ 33

8. Характеристики токоприемников .........33

9. Конструкция токоприемников

и их обслуживание . ... 35

ГЛАВА 111 РЕОСТАТЫ И РЕЗИСТОРЫ ......53

10. Пускотормозные реостаты . . 53

11. Регулировочные реостаты и индуктивные шунты . ... 55

ГЛАВА IV. КОММУТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ С ИНДИВИДУАЛЬНЫМ И ГРУППОВЫМ

ПРИВОДОМ.....'9

12. Контактные соединении, контактные материалы . ... 59

13. Способы гашения электрической дуги.......61

14. Расчет обмоток электромагнита ........64

15. Электромагнитные контакторы 67

16. Устройство и компоновка контакторных панелей . . 73

17. Групповые аппараты ... 75

18. Контроллеры косвенного управления подвижным составом 79

!9. Групповые реостатные контролеры
20. Ускоритель вагона Т-3 ... 94

21. Реверсивные переключатели 97

22. Отключатели тяговых двигателей .........98

23. Обслуживание групповых аппаратов .......100

ГЛАВА V. РЕЛЕ УПРАВЛЕНИЯ

И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ . . .101

24. Реле автоматического пуска и торможения......101

25. Реле управления.....106

26. Аппараты токовой защиты . .112

27. Аппараты защиты по напряжению.

ГЛАВА VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТРОЛЛЕЙБУСОВ С КОСВЕННОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ . . -144
35. Электрическая схема троллейбуса 9Тр.......]44

36. Электрическая схема троллейбуса ЗиУ-9......
ГЛАВА VIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТРАМВАЙНЫХ ВАГОНОВ С КОСВЕННОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ УПРАВЛЕНИЯ
37. Электрическая схема вагона PU3-15M-12.......

38. Электрическая схема вагона КТМ-5М 3.......17 1

39. Электрическая схема вагона

Т 3..........182
ГЛАВА IX ИМПУЛЬСНОЕ УПРАВЛЕНИЕ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОДВИЖНОМ СОСТАВЕ . . 193

40. Общие сведения.....193

41. Импульсное регулирование напряжения на тяговых двигате-ях при пуске
42. Импульсное регулирование на-пряжения на тяговых двигателях при торможении . . . 202

43. Тиристорно-импульсное регу-лирование возбуждения тяговых двигателей.....208

44. Сглаживающие устройства в

системах с тиристорно-нмпульс-ным управлением . . . .214

45. Схемы тиристорных прерывате-лей.........224

46. Защита силовых полупроводни-ковых приборов в тиристорных регуляторах......23 2

47. Принципы построения схем уп-равления тиристорных регуляторов ........

Корягина Е. Е., Коськин О. А. Электрооборудование трамваев и троллейбусов. Учебник для техникумов городского транспорта. — М.: Транспорт, 1982. — 296 с.

Рассмотрены конструкция и работа тягового электрооборудования трамваев и троллейбусов, описаны электрические схемы, а также системы управления современных типов электроподвижного состава городского транспорта. Предназначен для учащихся техникумов по специальности «Эксплуатация и ремонт городского электрического транспорта». Может быть полезен инженерно-техническим работникам, связанным с ремонтом и эксплуатацией трамваев и троллейбусов.

Ил. 134, табл. 11, библиогр. 13 назв.
Книгу написали:

Главы I—V, VII, VIII, XI — инж. Е. Е. Корягина, главы VI, IX, X — канд. техн. наук О. А. Коськин
Рецензенты: преподаватель Воронежского электромеханического техникума инж. Э. Н. Рахманин, гл. инж. Филевского автобусно-троллейбусного парка г. Москвы канд. техн. наук Л. Я. Коган

Заведующий редакцией И. В. Зенькович Редактор С. Л. Каткова

ОТ АВТОРОВ
Городской транспорт является неотъемлемой частью современных городов. Пассажирский транспорт общественного пользования в СССР перевозит свыше 40 млрд. пассажиров в год, в том числе трамваи и троллейбусы — около 19 млрд. пассажиров. Население 146 городов пользуется троллейбусом и 109 городов — трамваем, а всего наземный городской электрический транспорт эксплуатируется в 182 городах. Причем потребности населения СССР в городском электрическом транспорте с каждым годом возрастают.

На основе исследований и конструкторских разработок создаются новые типы подвижного состава трамвая и троллейбуса, обладающие высокими техническими и эксплуатационными показателями. Современные комфортабельные трамвайные вагоны и троллейбусы, поступающие в эксплуатацию, отличаются высокой надежностью всех основных узлов и агрегатов, плавностью хода, высокими динамическими качествами, привлекательным внешним видом.

В условиях быстрого развития и совершенствования городского электрического транспорта решающую роль играет подготовка квалифицированных кадров инженерно-технических работников, способных в короткие сроки освоить сложное электрооборудование подвижного состава, научиться понимать взаимодействие его элементов и поддерживать необходимый уровень технической готовности при эксплуатации.

В учебнике рассматриваются конструкции электрооборудования современного подвижного состава, принцип действия и работа электрических схем. Появление новых систем управления, построенных на полупроводниковой технике, требует освоения студентами нового, ранее не изучаемого материала. Поэтому в учебнике впервые изложены принципы, положенные в основу тиристорно-импульсных систем управления.

Авторы выражают глубокую признательность коллективу сотрудников Воронежского электромеханического техникума, в частности преподавателю Э. Н. Рахманину, и главному инженеру Филевского автобусно-троллейбусного парка, кандидату технических наук Л. Я. Когану за рецензирование рукописи. Авторы благодарны доктору технических наук, профессору Московского энергетического института И. С. Ефремову за ценные предложения по составлению плана учебника.

Отзывы, замечания и предложения просим направлять по адресу: Москва, 107174, Басманный туп., 6а, издательство «Транспорт».

ГЛАВА 1

ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН ПОСТОЯННОГО ТОКА

На подвижном составе городского электрического транспорта применяют преимущественно электрические машины постоянного тока. В зависимости от системы возбуждения они классифицируются на машины с последовательным, параллельным и смешанным возбуждением.

Все электрические машины, устанавливаемые на трамвайных вагонах и троллейбусах, делятся на две основные группы. К первой группе относятся тяговые двигатели, предназначенные для преобразования электрической энергии постоянного тока в механическую, необходимую для приведения в движение трамвайных вагонов пли троллейбусов. Ко второй группе относятся вспомогательные электрические машины—двигатели и генераторы. Вспомогательные двигатели служат для привода компрессоров, вентиляторов, генераторов низкого напряжения и других механизмов. Это двигатели в основном с последовательным возбуждением.

Электрические машины с параллельным возбуждением получили большое распространение в качестве приводов групповых переключателей (контроллеров) и генераторов электроэнергии вспомогательных нужд, которые служат для питания электрооборудования низкого напряжения, цепей управления и для подзарядки аккумуляторных батарей.

На троллейбусе обычно устанавливают один тяговый двигатель, рассчитанный на напряжение контактной сети 550 В.

На трамвайных вагонах число тяговых двигателей зависит от числа ведущих осей. Современные четырехосные трамвайные вагоны чаще всего имеют четыре тяговых двигателя, которые соединены в две группы. В каждой группе но два двигателя соединяются последовательно. При пуске и движении на небольших скоростях группы двигателей могут включаться последовательно, а затем для увеличения скорости движения — параллельно. Двигатели четырехосных трамвайных вагонов рассчитаны на половину напряжения контактной сети — 275 В, но изоляцию их выполняют на полное напряжение— 550 В.

В процессе работы двигатель нагревается, причем чем больше его нагрузка, тем больше потерн мощности и нагрев электрической

3. КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Тяговый двигатель состоит из следующих основных частей: корпуса (остова), главных и добавочных полюсов, якоря, коллектора щеткодержателей со щетками, подшипниковых щитов. Для охлаждения двигателя предусмотрен вентилятор.

Корпус и укрепленные на нем сердечники 32 и 30 (см. рис. 1) полюсов с катушками являются неподвижной частью магнитной

тяговый двигатель через гофрированный патрубок, установленный на корпусе двигателя со стороны коллектора и снабженный защитной проволочной сеткой. Нагретый воздух выбрасывается из двигателя через вентиляционные отверстия в заднем подшипниковом щите.

Подвеска тяговых двигателей на современном подвижном составе трамвая и троллейбуса осуществляется независимой. При такой подвеске двигатель жестко крепится к основанию кузова на троллейбусах или в к рамс тележки на трамвайных вагонах. В свою очередь кузов и рамы тележек закрепляют на осях с помощью рессор.

Вращающий момент отвала якоря на движущую ось передается посредством карданной передачи и шестеренчатого редуктора. Воздействие неровностей пути (рельса) на двигатель практически исключается, а относительное перемещение редуктора и двигателя, обусловленное прогибом рессор, компенсируется карданной передачей.

4. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 550 В

Вспомогательные электрические машины постоянного тока работают от контактной сети на номинальном напряжении 550 В. К этим машинам относятся двигатели приводов генераторов собственных нужд и вентиляторов пускотормозных реостатов, приводов компрессоров. Конструкции этих и тяговых двигателей аналогичны.

Технические данные вспомогательных электрических машин с последовательным возбуждением приведены в табл. 2.

Вспомогательный электродвигатель ДК-661А-1 используют в качестве привода генератора собственных нужд и вентилятора обдува пускотормозного реостата на троллейбусе ЗиУ-9 и трамвайном вагоне КТМ-5М-3. Этот двигатель рассчитан на продолжительный режим работы. Он выполнен с последовательным возбуждением и самовентиляцией. Для осмотра коллектора и щеток имеются два люка, крышки которых снабжены уплотнением, защищающим двигатель от проникновения пыли и влаги. Обмотка якоря в пазах крепится бандажами из стальной проволоки. Технические данные двигателя приведены в табл. 2.

Электродвигатель ДК-660А служит приводом вентилятора отопительно-вентиляционной системы трамвайного вагона РВЗ-6М-2. Это двигатель закрытого исполнения с последовательным возбуждением. Технические данные двигателя приведены в табл. 2.

Двигатель-генератор SMD-16Ab устанавливают на трамвайных вагонах Т-3, он состоит из двух электрических машин, смонтированных в одном корпусе и на одном валу: двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, получающего питание от контактной сети, и генератора собственных нужд постоянного тока

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ 24 И 12 В

Вспомогательные электрические машины постоянного тока работают на номинальном напряжении 24 и 12 В. К этим машинам относятся двигатели привода дверей, гидроусилителя рулевого управления, привода группового реостатного контроллера, ускорителя, стеклоочистителей, вентиляторов электропечей и кабины водителя п др.

Конструкция этих двигателей аналогична конструкции высоковольтных электрических машин. Технические характеристики двигателей приведены в табл. 3.

Электродвигатели Г-108А и Г-108Г применяют в качестве электроприводов дверей: Г-108А — па троллейбусе ЗиУ-9 и Г-108Г — на трамвайном вагоне КТМ-5М-3; это двигатели двухполюсные защищенного исполнения с самовентиляцией. Двигатель Г-108А имеет последовательное возбуждение, а Г-108Г — параллельное. Рабочий цикл их складывается из двустороннего вращения якоря. Причем каждому направлению вращения двигателя Г-108А соответствует возбуждение одной из двух обмоток 4 полюсов (рис. 10, а). Изменение направления вращения якоря двигателя Г-108Г происходит

6. ГЕНЕРАТОРЫ СОБСТВЕННЫХ НУЖД

Генераторы собственных нужд на электрическом подвижном составе городского транспорта приводятся в действие либо вспомогательным, либо тяговым двигателями. Электрическая энергия, вырабатываемая генератором собственных нужд, расходуется на питание цепей освещения, сигнализации, управления, заряд аккумуляторной батареи, а также па питание электродвигателей.

Дли питания цепей управления трамваев и троллейбусов обычно выбирают генераторы с номинальным напряжением 24 В.

обмотки ротора припаяны к медным контактным кольцам, с которых снимается ток угольными щетками токосъемного устройства 3. Щетки прижаты к контактным кольцам пружинами.

Для охлаждения альтернатора во время работы вентилятор 11 засасывает воздух из салопа троллейбуса через заборник. резиновый шланг и патрубок на кожухе альтернатора. Выпрямительный мост предназначен для выпрямления переменного трехфазного тока. Он выполнен из кремниевых диодов. Напряжение альтернатора 443 113 518 331 составляет 28 В, максимальная частота вращения ротора 6000 об/мин, максимальный ток 60 Л, масса 12,5 кг.

7. ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН

Тяжелые условия работы тяговых электродвигателей и вспомогательных электрических машин требуют систематического и тщательного ухода за ними. Безаварийная работа двигателей может быть обеспечена в том случае, если в процессе эксплуатации все доступные осмотру части двигателя будут регулярно наблюдаться.

Проверяют надежность крепления двигателя, целостность выводных и соединительных проводов. Смотровые люки двигателя должны быть плотно закрыты крышками. Периодически очищают от грязи проволочные сетки всасывающего патрубка металлическими щетками.

Коллектор двигателя требует тщательного ухода, так как от его состояния зависит качество коммутации. Причинами плохой коммутации может быть износ рабочей поверхности коллектора под щетками, эксцентричность или распуишвание коллектора. При значительной выработке под щетками (более 0,5—0,8 мм) или эксцентричности коллектора его следует проточить и продорожпть. Продороживать коллектор необходимо потому, что при его износе миканит между коллекторными пластинами может выступать над поверхностью коллектора, так как медь мягче миканита и быстрее изнашивается. Продороживают коллектор на глубину 1,0—1,5 мм.

В случае если коллектор обожжен круговым огнем, почернел и имеет наплывы, его надо почистить стеклянной бумагой № 10 — 12, закрепленной на деревянной колодке с углом охвата поверхности коллектора не менее 30°.

При эксплуатации коллектор покрывается полированным слоем темно-коричневого цвета, наличие которого снижает износ щеток и коллектора. Во время чистки нарушают полированную поверхность коллектора, поэтому часто чистить его не следует.

Осматривая щеткодержатели, проверяют надежность их крепления. Грязь и копоть с изоляторов щеткодержателей и коллектора удаляют чистой тряпкой, слегка смоченной в бензине. Проверяют износ щеток по высоте, предельно износившиеся заменяют. Для равномерного распределения тока между ними следует одновременно заменять все щетки одного щеткодержателя. Новые щетки перед установкой па электродвигатель предварительно притирают. Эту операцию выполняют также стеклянной бумагой

№ 10—12, которую пропускают между щеткой и коллектором рабочей поверхностью к щетке и протаскивают несколько раз под щетками, прижатыми пружинами щеткодержателей. Щетки, которые остаются на двигателе во время притирки новых, поднимают, чтобы не испортить их поверхность, приработавшуюся к коллектору. Щетки должны свободно, без заеданий перемещаться в обойме щеткодержателей. После окончания их притирки и шлифовки коллектора двигатель очищают от угольной и медной пыли путем продувки его сухим сжатым воздухом. Пружины щеткодержателей должны обеспечивать равномерное и стабильное нажатие на щетки на всем рабочем диапазоне от положения, соответствующего новой щетке, до положения, которое соответствует максимально изношенной щетке. Выработка щетки под нажимным пальнем не должна превышать 1,5 мм.

Во время работы двигателя нельзя допускать нагрев подшипников выше установленной температуры, а шум их должен быть умеренным и равномерным. При появлении неравномерного шума или перегрева подшипники следует осмотреть и устранить неисправность.

В весеннее и осеннее время года, в периоды дождей, оттепелей и обильных снегопадов возможно попадание внутрь двигателей влаги, что приводит к снижению сопротивления изоляции и может вызвать пробой изоляции на корпус. Поэтому очень важно следить за состоянием изоляции двигателей, не допуская снижения сопротивления изоляции ниже 0,6 МОм. При уменьшении сопротивления изоляции ниже указанного значения проверяют отдельные части двигателя (обмотку якоря, катушки главных и добавочных полюсов, щеткодержатели и кабели) и устраняют причину недопустимого снижения сопротивления изоляции.

содержание .. 1 2 ..

//////////////////////////