Привод вспомогательных машин

Все вспомогательные машины приводятся в действие электрическими двигателями. Подход к выбору двигателей по роду тока и напряжения различен для электровозов постоянного и переменного тока.
На электровозах постоянного тока питание двигателей вспомогательных машин можно осуществить тремя способами: каждый двигатель подключить к контактной сети; соединить, например, по два двигателя последовательно; питать двигатели от специального преобразователя, понижающего напряжение.
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. В первом случае к двигателям подводится наибольшее напряжение, что усложняет и удорожает двигатели, затрудняет их коммутацию и пуск. Во втором случае условия коммутации и пуска более благоприятны, но при выходе из строя одного двигателя или приводимой им машины перестает работать и другая машина. Применение специального преобразователя напряжения усложняет электровоз, повышает его стоимость, увеличивает потери энергии в преобразователях, но позволяет использовать электродвигатели, выполненные на оптимальное напряжение.
Двигатели вспомогательных машин на электровозах постоянного тока получают напряжение обычно непосредственно от контактной сети; при этом принимают некоторые специальные меры: увеличивают диаметр коллекторов, включают в цепь демпферные и пусковые резисторы. В качестве привода вспомогательных машин используют электродвигатели последовательного возбуждения, обладающие большой перегрузочной способностью и надежностью. Во время работы электровоза вентиляторы и генераторы управления в отличие от компрессоров действуют непрерывно и их размещают на одном валу с приводным электродвигателем.

На электровозах переменного тока можно выбрать напряжение переменного тока, наиболее благоприятное для электродвигателей вспомогательных машин. Для этого в тяговом трансформаторе, кроме вторичных обмоток, питающих выпрямительные установки, предусматривают еще одну, к которой подключены потребители вспомогательных цепей электровоза, в том числе двигатели вспомогательных машин.
Вспомогательные машины отечественных электровозов переменного тока приводятся в действие трехфазными короткозамкнутыми асинхронными двигателями. Они наиболее просты по конструкции, дешевы и надежны в эксплуатации.
Для работы асинхронного двигателя нужно иметь трехфазный переменный ток, в то время как в контактную сеть подводится энергия однофазного переменного тока. Поэтому на электровозе однофазный переменный ток необходимопреобразовать в трехфазный, для чего используют специальную электрическую машину — асинхронный расщепитель фаз (рис. 78).

Рис. 78 Схема, поясняющая устройство расщепителя фаз

Так же как и трехфазный асинхронный двигатель, расщепитель фаз состоит из статора и ротора, выполненного в виде «беличьей клетки». В пазы статора укладывают три обмотки (три фазы), соединенные в «звезду». Две фазы а и b, расположенные под углом 120°, образуют двигательную обмотку, а фаза с — генераторную. Двигательную обмотку соединяют со вспомогательной обмоткой трансформатора (однофазная цепь).
Однофазный переменный ток, проходя по двигательной обмотке, образует пульсирующий магнитный поток. Такой поток не может создать начального вращающего момента, и ротор расще­пителя фаз остается неподвижным. Для того чтобы он начал вращаться, его нужно предварительно раскрутить.,
На э. п. с. применяют два способа пуска расщепителя фаз: асинхронный и с помощью специального разгонного двигателя. На отечественных электровозах используют асинхронный пуск с подключением пускового резистора. Расщепители фаз вначале запускают на холостой ход без нагрузки. Для этого обмотки а и b подключают к однофазной сети и контактором К соединяют генераторную фазу с одним концом со вспомогательной обмоткой трансформатора через резистор R. В результате этого магнитные потоки обмоток а, b, с оказываются сдвинутыми по фазе. Сдвиг по фазе достаточен для создания вращающего магнитного потока, и ро­тор расщепителя фаз начинает вращаться. Как только ротор достигнет установленной частоты вращения, специальное реле отключит пусковой резис­тор. После этого вращающий момент образуется так же, как в любом трехфазном асинхронном двигателе, если одну его обмотку отключить после достижения установленной частоты вращения. Магнитный поток, создаваемый вращающимся ротором, и пульсирующий магнитный поток, создаваемый двигательной обмоткой, складываясь, вызывают в генераторной обмотке э. д. с. Эта э. д. с. сдвинута примерно на 90° относительно напряжения в двигательной обмотке. В результате создается трехфазная система линейных напряжений, подаваемых на асинхронные двигатели привода вспомогательных машин.
Расщепитель фаз используют не только как генератор трехфазного тока, но одновременно и как однофазный двигатель. На удлиненный конец его вала насаживают якорь генератора управления.
На некоторых электровозах переменного тока часть вспомогательных машин приводят в движение двигателями постоянного тока. Например, на электровозе ВЛ80т установлено четыре таких двигателя. Два из них (серводвигатели)осуществляют поворот вала групповых переключателей, два других приводят в действие вспомогательные компрессоры. Двигатели вспомогательных компрессоров питаются от аккумуляторной батареи, и их включают в работу, когда на электровозе необходим сжатый воздух, а напряжения в контактной сети нет. Серводвигатели при нормальной работе электровоза получают питание от генератора управления или от специальных выпрямительных установок, питающих цепи управления.