Loading

Wyposażenie elektryczne nowych lokomotyw spalinowych w ZSRR

"Trakcja i Wagony" Nr.1/1981

Osiągnięte w ostatnich latach postępy w zakresie trakcyjnego wyposażenia elektrycznego, a zwłaszcza stosowanie przekładni na prąd przemienny / pcąd stały, stwarzają realne możliwości budowy lokomotyw spalinowo-elektrycznych o mocach 4000-6000 kW.
Obciążenia na oś dadzą się powiększyć nie więcej niż ok. 10-15% i dlatego zakładane zwiększenie mocy lokomotyw, w stosunku do obecnych, o blisko 50-100% — musi być osiągnięte praktycznie bez zmiany masy i gabarytów istniejącego wyposażenia elektrycznego.
Dla osiągnięcia tego celu zaszła konieczność opracowania nowego, zunifikowanego układu przekładni elektrycznej i jego podstawowych elementów, tj. silników trakcyjnych, aparatury elektrycznej i elektronicznej. Zrezygnowano z zespołu wzbudzającego i zastosowano w lokomotywie pasażerskiej samoWzbud-ną prądnicę ogrzewczą, która spełniać ma równocześnie rolę wzbudnicy prądnicy głównej.
Dla umożliwienia przeprowadzania próbnych obciążeń zespołu w warunkach eksploatacyjnych, bez konieczności dysponowania odpowiednimi urządzeniami stacjonarnymi, przewidziano wykorzystywanie do tego celu rezystancji układu hamulcowego.
Zastosowano trzy bloki aparatury regulacyjnej, dzięki czemu powiększono niezawodność pracy i ułatwiono „wyregulowanie" lokomotywy. Są to bloki: KYA — 10 dla przekształtnika tyrystorowego, KYA — 13 dla automatycznej regulacji prądnicy głównej i ogrzewczej, KYA — 14 dla systemu automatycznej regulacji hamulca elektrycznego. Budowa bloków KYA jest oparta o elementy dyskretne (transformatory, diody, kondensatory itd.); jednakże są prowadzone prace nad zastosowaniem mikroelementów scalonych.
Przy opracowywaniu konstrukcji silników trakcyjnych przyjęto zasady projektowania stosowane przez przodujące firmy oraz wykorzystano ich doświadczenia eksploatacyjne. Najbardziej zwartą konstrukcję uzyskuje się w silnikach na prądy rzędu 1250 A i napięcie maksymalne 750 V. Celowość stosowania niższych prądów znamionowych w aparaturze rozruchowej oraz konieczność zmniejszenia masy połączeń kablowych i wymiarów przekształtników, prowadzi jednak do tego, że buduje się silniki na prądy niższe aniżeli to podano powyżej, a tym samym i na napięcia wyższe, tj. do 1000 V.
Dalsze zwiększanie napięcia silników (do 1500 V) nie jest ekonomicznie opłacalne, gdyż prowadzi to do zwiększenia ich masy (o ok. 7,5%) oraz gabarytów (o ok. 10%).
W silniku o mocy 667 kW (1000 KM) i napięciu znamionowym 1000 V uzyskuje się (uwzględniając konieczność regulacji napięcia w granicach 1:1,5 przy stałej mocy) prąd znamionowy równy 1000 A.
Zwiększając indukcję w szczelinie do 1,1 T uzyskuje się nasycenie u podstawy zęba rzędu 2,6 T. W biegunie komutacyjnym wynosi ono 0,9 T. Wyniki doświadczeń wykazały, że najlepsze warunki komutacyjne występują prw szerokości - nabiegunnika bieguna zwrotnego równe1 1-4-1,2 podziałki żłobkowej ti, przy czym odległość oc brzegu nabiegunnika bieguna głównego do strefy kon^itacyjnej powinna być nie mniejsza niż t1.
Uzwojenie twornika jest licowe proste; sumaryczny prąd płynący w żłobku nie przekracza 2000 A; stosuje się bandaże niemagnetyczne, a konstrukcja żłobka jest bezklinowa.
Szczotki są klejone, co pozwala na zwiększenie gęstości prądu do 15 A/cm2. Prędkość obwodowa komutatora dochodzi do 48-4-50 m/s. Dla przeciwdziałania powstawaniu nadmiernego iskrzenia 'nie więcej niż 1,5 wg GOST 183-74) Zwraca się szczoay-lną uwagę na mocną konstrukcję przyrządu szczotk wago i na technologię wytwarzania. Postawiono więc ostre wymagania odnośnie: odchyłek wymiaru „centrali", rozkładu szczotek na obwodzie komutatora, symetrycznego rozstawienia biegunów głównych i pomocniczych, wielkości Szczeliny, nacisku na szczotki, jednorodności materiału na odlewy itd. Dla uniknięcia powstawania ognia okrężnego na komutatorze dopuszcza się w silnikach bez uzwojeń kompensacyjnych, przy grubości przekładki mikanitowej 1,5 mm. napięcie międzydziałkowe nie większe od 37 V, a napięcie odniesione do jednostki długości obwodu komutatora — nie większe od 70 Wcm.
Izolacja klasy H jest oparta na nowych materiałach poliimidowych, o dobrych właściwościach mechanicznych, dużej odporności na wilgoć, dobrej przewodności termicznej oraz na krzemoorganicznych kompoundach typu K-67 0. Uzyskuje się przy tyrr zmniejszenie grubości izolacji do ok. 70%.
Grubość izolacji poliimidowej drutów, naniesion; metodą „magnetyczną", nie przekracza 0,07 mm na stronę. Zamiast przekładek mikanitowych stosuje się w czołach, w żłobkach i pod uzwojeniami wyrównawczymi przekładki szklane, co pozwala — m.in. — na zmniejszenie wymiarów czół i obniżenie przyrostów temperatury twornika o blisko 6%. Do izolacji biegunów głównych i zwrotnych oraz uzwojeń kompensacyjnych przyszłościowych silników trakcyjnych konieczne jest stosowanie izolacji na bazie taśmy mika-szkło i żywicy epoksydowej typu „monolit 2'' co przyczynia się do obniżania przyrostów tempera tury biegunów głównych, w porównaniu z dotych czas stosowanymi materiałami klasy H o blisko 30%.
Na północnych drogach ZSRR występują trudne warunki dynamiczne (przyspieszenia pędu 35-50 g , a w strefach środkowych przyspieszenia te są rzędu 15-4-25 g. Dla sprostania tym warunkom, m.in., tak zaprojektowano wał by ograniczyć koncentrację naprężeń oraz zwiększyć jego sztywność. Zmniejszenie tą drogą ugięcia wału korzystnie odbija się na prac łożysk.
Obecnie, znajduje się w eksploatacji próbnej szereg silników trakcyjnych zbudowanych na tych zasadach.
Autor opisuje również zalety niektórych rozwiążą i konstrukcyjnych, jak np. komutatorów ze „sprężystymi pierścieniami", przenoszenie momentu obrotowego za pomocą tarczy sprężystej (zamiast przekładni Zębatej) i kardanu przebiegającego we wnętrzu drążonego wału; jest przeciwnikiem stosowania monosilników (jedna maszyna napędzająca kilka osi).
Opracowano również serię styczników na prądy do 1250 A i styczników osłabiania pola na prądy do 500 A oraz szereg nowych aparatów. Charakteryzują się one zwiększoną niezawodnością oraz mniejszymi gabarytami i masą. Przykładowo podano, że masa nowego stycznika PK —1140 na 1000 A jest półtora raza mniejsza od masy stycznika PK — 753 B na prąd 830 A itd.

Oziernoj N. F., Wierchogliad B. E., Michniewicz G.A., Bloszenko I. J.: Eliektrooborudovanije tiagovych e-liektropieredac novych tiepłovozov. Elektrotechnika 1980 nr 2

opracował mgr inż. Edward Turowski