Тяговый электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из контактной сети, в механическую энергию, передаваемую с вала двигателя на колесную пару электропоезда. На электропоезде применяются 6-полюсные трехфазные асинхронные тяговые электродвигатели с опорно-рамным подвешиванием. Технические характеристики асинхронного тягового электродвигателя представлены в таблице 14.1.
Таблица 14.1 – Технические характеристики тягового электродвигателя
| Наименование параметра | Значение |
| Номинальное напряжение, В | 2521 |
| Номинальный ток, А | 95 |
| Номинальная мощность, кВт | 330 |
| Номинальное число оборотов, об/мин | 2200 |
| Номинальная частота, Гц | 111 |
| Максимальное напряжение, В | 3119 |
| Максимальный ток (фазный), А | 175 |
| Максимальное число оборотов, об/мин. | 4901 |
| Вращающий момент, Нм | 3400 |
| Коэффициент мощности | 0,85 |
| КПД,% | 94,8 |
| Класс нагревостойкости изоляции обмотки статора (по ГОСТ 8865) | 200 |
| Номинальное напряжение изоляции, В | 3300 |
| Сопротивление изоляции при 20 °C, МОм, не менее | 10 |
| Электрическая прочность изоляции обмотки, В, не менее | 9020 |
| Схема соединений обмотки статора | Y |
| Масса, кг | 820 ±4% |
| Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 | У1 |
| Рабочее значение температуры окружающего воздуха, °C | от + 40 до – 40 |
| Предельное значение температуры окружающего воздуха, °C | от + 45 до – 50 |
| Относительная влажность воздуха, при среднегодовом значении температуры 15 °C, % | 80 |
Устройство
Тяговый электродвигатель (ТЭД) представляет собой трехфазный асинхронный двигатель с самовентиляцией и короткозамкнутым ротором (рисунок 14.1). Тяговый двигатель состоит из неподвижной части – статора и подвижной вращающейся части – ротора. Статор и ротор разделены воздушным зазором.
Рисунок 14.1 – Тяговый электродвигатель: 1 – корпус статора; 2 – клеммная коробка; 3 – изолятор; 4 – соединительная шина; 5 – внутренний вентилятор; 6 – подшипниковый щит; 7 – крышка; 8 – крышка подшипника; 9 – вал; 10 – цилиндрический роликовый подшипник; 11 – трубка подачи смазки; 12 – резьбовая пробка; 13 – обмотка ротора; 14 – нажимное кольцо; 15 – сердечник ротора; 16 – балансировочный груз; 17 – смазочный ниппель с колпачком; 18 – крышка; 19 – наружная крышка подшипника; 20 – лабиринтное уплотнительное кольцо; 21 – крышка полумуфты; 22 – зубчатая полумуфта; 23 – поводковое кольцо; 24 – радиальный шариковый подшипник; 25 – перфорированная решетка; 26 – воздухозаборная решетка; 27 – обмотка статора; 28 – сердечник статора; 29 – полумуфта в сборе; 30 – верхние кронштейны подвески двигателя; 31 – нижние кронштейны подвески двигателя.
Статор
Статор состоит из станины (корпуса), магнитопровода и обмоток статора. Диаметр расточки статора 350 мм. Пакет пластин статора, состоящий из изолированных электротехнических стальных листов, запрессован в корпус статора, составляющий вместе с пакетом статора неразборный блок. Длина пакета пластин 250 мм.
Пакет пластин статора и корпус статора имеют осевые воздушные каналы для охлаждения. Катушки обмотки статора помещены в пазы пакета пластин. Пазы закрываются пазовыми клиньями. Концы катушек обмотки статора с одной стороны свариваются в звезду, с другой стороны свариваются в коммутационное соединение, к которому привариваются соединительные шины.
Литая коробка выводов, приваренная к корпусу статора, закрывается крышкой. Пакет листов статора вместе с обмоткой проходит процедуру вакуумной пропитки смолой и соответствует классу нагревостойкости 200.
Ротор
Ротор состоит из магнитопровода и обмоток ротора. Диаметр ротора 346,4 мм. Обмотка ротора напрессована на вал ТД и устанавливается в расточке статора на подшипниках. На вал ротора, выполненный из высокопрочной термически улучшенной стали, запрессован пакет пластин, состоящий из изолированных электротехнических стальных листов, вместе с расположенными слева и справа от них упорными шайбами ротора. Длина пакета пластин 250 мм.
Ротор имеет осевые воздушные каналы для охлаждения. В пазах пакета пластин находятся медные стержни обмотки ротора. К стержням с концов твердым припоем припаиваются коротко замыкающие кольца, они образуют обмотку ротора типа «беличьей клетки». Воздушный зазор между статором и ротором 1,8 мм.
Система вентиляции
Система вентиляции спроектирована таким образом, что в значительной степени предотвращает проникновение воды, снега, прочих загрязнений и посторонних предметов. Подача воздуха осуществляется через фильтр от вентилятора, установленного на валу ротора. Решетка вентилятора обеспечивает высокую степень очистки при наименьшем возможном шумообразовании. Охлаждающий воздух проходит по воздушным каналам статора и ротора и выходит через радиально расположенные выходные отверстия на подшипниковом щите со стороны колеса.
Подшипники
Подшипник приводного конца устанавливается в корпус статора, подшипник неприводного конца устанавливается в подшипниковый щит. К приводному концу вала через муфту присоединяют нагрузку. На неприводном конце вала устанавливают вентилятор, который закрывается подшипниковым щитом. Подшипники двигателя выполнены изолированными. Это снижает токи, протекающие через подшипник. Каждый из подшипников снабжен смазочным ниппелем. Все уплотнения подшипников выполнены в виде бесконтактных лабиринтовых уплотнений.
Работа
Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, которое создается трехфазным током в уложенных обмотках статора, с токами, наводимыми в цепи обмотки ротора. Благодаря чередованию фаз прикладываемого к обмоткам статора тока создается магнитный поток, вращающийся в пространстве со скоростью, соответствующей частоте прикладываемого тока. Частота вращения ротора зависит не только от частоты напряжения, приложенного к обмотке статора, задающего ток в данной обмотке, но и от величины нагрузки.
Взаимодействие магнитного потока ротора, создаваемого протекающим по ротору током, наводящимся вращающимся магнитным потоком статора, с вращающимся магнитным потоком статора создает момент, противодействующий причине возникновения наводимого тока. Ток в роторе вызывается в данном случае относительным перемещением вращающегося магнитного потока статора и обмотки ротора и приводит к перемагничиванию обмотки ротора. Создается момент, стремящийся уменьшить относительную скорость перемагничивания магнитного потока и проводников ротора и приводящий ротор во вращение в сторону вращения поля. Таким образом, электрическая энергия, поступившая в обмотку статора, преобразуется в механическую энергию, направленную на вращение колесных пар.
