Тепловой расчет компенсационной обмотки. Заволакивание коллекторов тяговых электродвигателей при изменении их температуры

Рисунок 5.11 - Размещение передающего устройства в

подколлекторной камере двигателя

5.4 Косвенные методы измерения температуры обмоток     

тяговых электродвигателей

Косвенные способы измерения температуры с точки зрения максимального удовлетворения технических требований наименее универсальны. В тоже время им можно отдать предпочтение, когда по техническим причинам невозможно обеспечить надежную электрическую связь между вращающимися температурными индикаторами электрической измерительной аппаратуры, а также когда другие способы электрических измерений оказываются экономически невыгодными. Косвенные методы применяются также тогда, когда достаточно получить приближенное значение температуры.

Сложность измерения температуры обмоток якорей тяговых двигателей в эксплуатационных условиях обусловлено главным образом тем, что они находятся в малом доступном месте под кузовом поезда, габариты их ограничены шириной железнодорожной колеи, установка дополнительных токосъемных устройств исключена. Необходим такой способ контроля температуры обмоток якорей двигателей, во время движения поезда, который был бы достаточно прост и надежен.

Косвенная температурная защита состоит из температурных датчиков и управляющего устройства. Температурными датчиками служат полупроводниковые сопротивления – позисторы или резисторы.

Характерное свойство позистора – это высокая чувствительность в узком интервале температур. Например, промышленный позистор СТ5-1, который можно использовать в схеме встроенной температурной защиты электродвигателя, имеет в интервале температур от +60 до +100°С практически постоянное сопротивление, а в интервале от +120 до +130°С его сопротивление возрастает в 3-4 раза.

В качестве температурных датчиков для устройств внутренней защиты могут применятся кобальт-марганцевые термосопротивления типа ТР-33, работающие в релейном режиме.

Встроенную защиту с термосопротивлениями ТР-33 можно настраивать в зависимости от класса изоляции защищаемого электродвигателя.

В настоящее время разработана и осваивается устройство встроенной температурной защиты – УВТЗ-1.

Устройство температурной защиты унифицированы для всех типоразмеров электродвигателей, взаимозаменяемы и не требуют регулировки и настройки при монтаже и эксплуатации.

Устройство типа УВТЗ-1 состоит из преобразователя и выходного реле. Преобразователь выполнен на транзисторах и служит для усиления сигнала от термодатчиков, преобразования его в сигнал, удобный для управления выходным реле, и включает в себя ёмкостный делитель напряжения, выпрямительный мост, сглаживающий фильтр и параметрический стабилизатор напряжения. В качестве выходного реле применяется реле РЭС-6, которое подаёт сигнал на управление магнитным пускателем.

Устройство УВТЗ-1 работает следующим образом. При нажатии кнопки «Пуск» магнитного пускателя на клеммы 1 и 4   (рисунок 5.12) подаётся напряжение питания. Если температура обмотки электродвигателя ниже рабочей температуры термодатчиков, то их сопротивление будет меньше сопротивления срабатывания. В этом случае транзистор Т1 будет закрыт, транзистор Т2 открытым. таким образом ток будет протекать только через транзистор Т2 и управляющий переход тиристора Д7. Тиристор и реле Р включается, контакты реле замкнут цепь катушки магнитного пускателя, и на электродвигатель будет подано напряжение. При повышении температуры обмотки статора выше допустимого значения сопротивления термодатчиков резко возрастает до величины, при которой происходит запирание транзистора Т2, а открытие транзистора Т1. Управляющий переход тиристора Д7 при этом обесточивается, промежуточное реле отключается, разрывая цепь катушки магнитного пускателя и отключая тем самым электродвигатель. Цепь магнитного пускателя будет разомкнута до тех пор, пока обмотка статора не охладится до температуры ниже допустимой.

В схеме автоматически осуществляется самоконтроль за её работой, обеспечивается гарантия отключения электродвигателя при возникновении неисправностей в каком-либо элементе температурной защиты. В случае короткого замыкания в цепи датчиков с управляющим устройством транзисторы будут закрыты, управляющий переход транзистора обесточен, реле отключается и своими контактами разрывает цепь питания катушки магнитного пускателя.

Устройство защиты выполнено в пластмассовом корпусе и состоит из основания в котором опрессованы токопроводящие контакты, двух крышек для защиты элементов схемы. Схема прибора собрана на печатной плате и установлена на металлическом основании.

 Рисунок 5.12 – Принципиальная электрическая схема УВТЗ-1

Таблица 5.2 Элементы схемы УВТЗ-1

6 Тепловой расчет компенсационной обмотки

Потери в меди компенсационной обмотки определяем по формуле:

Р_мко=I₀₀²*r_ко,                 (36)

где  I₀₀=842 А – длительный ток;

r_ко=0,0093 Ом – сопротивление компенсационной обмотки.

Р_мко=842²*0,0093=6593 Вт.

Потери в стали полюсных наконечников определяем по формуле:

,         (37)

где Ко=1,5 – коэффициент зависящий от толщины листов полюсного наконечника;

Z=87 – число пазов якоря;

n_оо=925 об/мин – частота вращения в продолжительном режиме;

=1,43 – коэффициент воздушного зазора в продолжительном режиме;

2p=6 – число полюсов;

z_ко=8 – число пазов на полюсе;

b_zко=2,72 см – ширина зубца компенсационной обмотки;

=40 см – длина полюса;

=0,948 Тл – индукция в воздушном зазоре при продолжительном режиме.

 Вт.