Введение

На тепловозе нового поколения 2ТЭ35А (рисунок 1) разработанном на основании технических требований для Восточного полигона впервые в практике отечественного электромашиностроения применен тяговый генератор ГСТ-3505–1800 У2. Одной из особенностей которого является отсутствие щеточного узла, одноопорное исполнение и возможность замены подшипника без снятия генератора с тепловоза.

Рис. 1. Тепловоз 2ТЭ35А

Тяговый генератор с вращающимся выпрямителем ГСТ-3505–1800 представляет собой синхронный тяговый генератор переменного тока с номинальной мощностью 3505 кВт.

Особенности устройства тягового синхронного генератора с вращающимся выпрямителем

Тяговый генератор (рисунок 2) предназначен для комплектации тягового привода и служит для преобразования механической энергии дизельного двигателя тепловоза в электрическую, для питания через преобразователь тяговых асинхронных электродвигателей и вспомогательных нужд магистрального грузового тепловоза нового поколения с адаптивной системой управления. Конструкция представляет собой восьмиполюсную электрическую машину с явно выраженными полюсами. Обмотка статора генератора выполнена в виде двух трехфазных звезд со сдвигом на 30 эл. градусов с силовым выводом нулевых точек. Обмотка возбуждения генератора питается от бесщеточного возбудителя, расположенного на валу генератора.

Рис. 2. Тяговый синхронный генератор ГСТ-3505–1800 У2

Генератор (рисунок 3) состоит из следующих основных частей: корпуса, статора, ротора, подшипникового щита с подшипником, бесщеточного возбудителя с якорем на валу ротора. Основные параметры тягового генератора с вращающимся выпрямителем представлены в таблице 1.

Таблица 1

Основные параметры генератора

Рис. 3. Общий вид генератора в разрезе

1 — выводы обмотки статора; 2 — якорь возбудителя; 3 — масленка; 4 — щит подшипниковый; 5 — корпус; 6 — сердечник статора; 7 — обмотка статора; 8 — обмотка ротора; 9 — сердечник ротора; 10 — вал ротора; 11 — щит передний

Возбуждение генератора осуществляется от бесщеточного возбудителя ВБД-16,8–1800 У2, характеристики которого указаны в таблице 2, включающего статор с якорем и выпрямитель (рисунок 4).

Возбудитель является синхронной электрической машиной с диодным вращающимся выпрямителем, в которой управление током возбуждения генератора осуществляется через расположенную на статоре возбудителя обмотку.

Выпрямитель соединен с обмоткой ротора генератора, с помощью соединительных проводов, через отверстие внутри вала ротора. Вентиляция возбудителя — принудительная от системы вентиляции генератора. Якорь охлаждается воздухом, проходящим через аксиальные каналы в сердечнике якоря и по воздушному зазору между якорем и индуктором.

Рис. 4. Возбудитель ВБД-16.8–1800 У2

Индуктор охлаждается воздухом, проходящим между полюсами и по воздушному зазору между якорем и индуктором.

В состав возбудителя входят радиаторы, которые служат для установки и электрического соединения элементов схемы возбудителя и для охлаждения диодов, размещенных на внутренней поверхности ступицы и изолированы от ступицы и друг друга. На каждом радиаторе установлены диоды прямой и обратной полярности одного плеча выпрямителя и два блока RC с нелинейными резисторами.

Таблица 2

Номинальные данные возбудителя

Диоды крепятся к радиатору стальными нажимными рамками. Под диодом установлены специальные прокладки для обеспечения лучшего теплового электрического контакта. Резисторы и конденсаторы возбудителя блока RC собраны в отдельную колодку и залиты эпоксидным компаундом (рисунок 5).

Рис. 5. Блок RC и RU

В нижней части блока RC имеется полость для установки таблеточного нелинейного резистора. В целях предохранения от механических повреждений нелинейный резистор фиксируется с помощью пружины.

Статор (рисунок 6) выполнен в виде сварной станины с закрепленными на неё 16 полюсами. Сердечники полюсов набраны из листов электротехнической стали и стянуты заклепками. Катушки полюсов намотаны медным проводом прямоугольного сечения и соединены последовательно (попарно, встречно) выводами с образованием обмотки возбуждения возбудителя. С наружной стороны статор закрыт цельным щитом.

Рис. 6. Статор возбудителя

Якорь (рисунок 7) состоит из сердечника, шихтованного из листов электротехнической стали и закрепленного на ступице шпонкой, диском нажимным и трехфазной обмотки, уложенной в пазы сердечника и закрепленной изоляционными клиньями. Лобовые части обмотки прибандажированы к диску нажимному с одной стороны и к ступице с другой стороны, бандажной летной, предохраняющей обмотку от разрушения под действием центробежных сил.

Рис. 7. Якорь возбудителя

Якорь закрепляется на нерабочем конце ротора генератора, центрируется на роторе по посадке движения H7/g6 в системе отверстия, фиксируются от поворота призматической шпонкой и закрепляются шестью стальными болтами М16.

Заключение

Анализ технических решений и параметров тяговых электрических машин показывает, что в настоящее время благодаря усилиям инженерно-техническим и производственным возможностям наметился научно-технический скачок в развитии тяговых электроприводов. Тяговый генератор является стратегически важным компонентном в системе силового привода локомотива. Более того, тяговый генератор ГСТ 3505 полностью локализован на российском предприятии, в конструкцию которого заложены отечественные ноу-хау. Это важный шаг нашего железнодорожного машиностроения в сторону независимости от импортных компонентов. Создание электрических машин с конструкцией отличных от «классических» подходов, в части отсутствия щёточного узла сокращает расходы на техническое обслуживание и ремонт тягового подвижного состава, что повышает надёжность и способствует бесперебойной работе железнодорожного транспорта.

Литература:

1. Грищенко А. В. Новые электрические машины локомотивов / А. В. Грищенко, Е. В. Козаченко — Учеб.-метод. центр по образованию на ж.‑д. трансп., 2008–270 с.
2. Асинхронный тяговый привод локомотивов: учеб. Пособие / А. А. Андрющенко, Ю. В. Бабков, А. А. Зарифьян и др.; под ред. А. А. Зарифьяна. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. — 412 с.
3. Логинова Е. Ю. Электрическое оборудование локомотивов: учебник. — М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. — 576 с.
4. Луков Н. М., Космодамианский А. С. Автоматические системы управления локомотивом — М.: ГОУ «УМЦ ЖДТ», 2007. — 429 с.
5. Стрекопытов В.В, Грищенко А. В., Кручек В. А. Электрические передачи локомотивов: учебник для вузов ж.-д. транспорта / Под ред. В.В, Стерекопытова. — М.: Маршрут, 2003. — 310 с.
6. Теория и конструкция локомотивов: учебник для вузов ж. –д. транспорта / Г. С. Михальченко, В. Н. Кашников, В. С. Косов, В. А. Симонов; под ред. Г. С. Михальченко. — М.: Маршрут, 2006. — 584 с.