Устройство и ремонт асинхронного расщепителя фаз НБ-455А

УСТРОЙСТВО И РЕМОНТ АСИНХРОННОГО РАСЩЕПИТЕЛЯ ФАЗ НБ-455А

1 Общие сведения о фазорасщепителе
1.1 Принцип работы расщепителя фаз

Преобразование однофазного тока трансформатора в трехфазный для питания асинхронных двигателей на электровозах осуществляют расщепители фаз. Расщепитель фаз представляет собой асинхронную машину, выполняющую одновременно функции однофазного двигателя и трехфазного генератора.
Рассмотрим, как работает однофазный асинхронный двигатель. При питании его обмотки однофазным синусоидальным током возникает переменное синусоидальное магнитное поле. В неподвижном однофазном двигателе в отличие от трехфазного создается не вращающееся, а пульсирующее магнитное поле, которое в течение одного полупериода имеет одно направление вдоль оси обмотки, а в течение другого — противоположное направление (рис.1). Пульсирующее поле можно рассматривать как два вращающихся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях поля, создаваемых потоками 0,5 Ф. Такое представление о пульсирующем поле справедливо для неподвижного двигателя.
При питании однофазным током асинхронный двигатель с места не тронется, так как нет вращающегося поля. Однако, если ротор двигателя с помощью какой-либо посторонней силы запустить и придать ему частоту вращения n, он будет продолжать вращаться. В этом случае поле вращающегося ротора почти полностью гасит составляющую пульсирующего поля, вызванную потоком 0,5 Ф, которая вращается встречно по отношению к ротору. Другая составляющая поля движется в одном с ротором направлении, как у обычного асинхронного двигателя, и поддерживает его вращение. Так как однофазные асинхронные двигатели не развивают пускового момента и у них плохо используется мощность, то их не применяют для привода вспомогательных механизмов электровоза, но принцип их действия используют в расщепителях фаз.
На электровозах применен расщепитель фаз НБ-455А, обмотки которого соединены в трехфазную несимметричную звезду (рис. 2). Две фазы звезды с1 = м2 и м1 = с2 составляют двигательную обмотку, а третья фаза сЗ - с4—так называемая генераторная. Вначале эту третью обмотку используют для запуска расщепителя фаз. Известно, что только от двигательной обмотки пуск его осуществить невозможно. Если же к двигательной обмотке присоединить обмотку, в цепи которой имеется резистор, то такой двигатель приходит во вращение. Поясним это.
В момент включения двигательных обмоток расщепителя на однофазное напряжение трансформатора контактор К замкнут и генераторная обмотка получает питание по цепи, проходящей через пусковой резистор R. Из-за введения активного сопротивления резистора R цепи двигательной и генераторной обмоток имеют разные соотношения индуктивных и активных сопротивлений. От этих соотношений зависит сдвиг тока относительно питающего напряжения. Ток генераторной обмотки оказывается сдвинутым по фазе на некоторый угол по сравнению с током в двигательных обмотках, и хотя при этом не образуется симметричной трехфазной системы токов, все же этого сдвига оказывается достаточно для разгона расщепителя без нагрузки при отключенных вспомогательных двигателях.
Этим исчерпывается действие генераторной обмотки в процессе пуска расщепителя фаз.
Когда частота вращения достигает 1430 об/мин, срабатывает реле оборотов, отключающее контактор К. После отключения контактора расщепитель работает как однофазный асинхронный двигатель на холостом ходу, получая питание от вторичной обмотки собственных нужд трансформатора. При этом вращающееся магнитное поле, образованное двигательной обмоткой и ротором, пересекает витки генераторной обмотки, наводя в ней э.д.с, сдвинутую примерно на 90° эл. по отношению к напряжению обмотки вспомогательных цепей трансформатора. Необходимый сдвиг по фазе э.д.с. в генераторной обмотке обусловлен расположением этой обмотки на статоре под углом примерно 120° относительно двигательных обмоток. Таким образом, создается трехфазная система, у которой под напряжением находятся три выхода: с1 и с2 от вторичной обмотки собственных нужд трансформатора и один сЗ от генераторной обмотки расщепителя фаз. Если присоединить трехфазный двигатель к этим трем выводам, то он начнет вращаться и будет развивать необходимый момент для привода вспомогательного механизма — вентилятора или компрессора. Чтобы получить симметричную трехфазную систему напряжений, обмотки расщепителя фаз выполняют с различным числом витков: 28 витков у с1 - м2, 44 витка у м1 - с2 и 54 витка у сЗ –с 4.
Если при работающем расщепителе фаз измерить напряжение между всеми его выводами, то можно построить диаграмму напряжений (см. рис. 136), из которой видно, что напряжения между выводами cl - сЗ, сЗ-с2, c2-cl равны и образуют симметричную трехфазную систему. При симметричной нагрузке мощность расщепителя фаз составляет одну треть мощности, потребляемой вспомогательными машинами электровоза, т. е. мощности, которая преобразуется в генераторной обмотке.
Остальные две трети мощности потребляются непосредственно из сети от вторичной обмотки собственных нужд трансформатора.

1.2 Устройство фазорасщепителя НБ-455А

Исполнение расщепителя фаз защищенное с самовентиляцией, горизонтальное, на лапах, с одним укороченным свободным концом вала, на котором размещается реле оборотов.

Фазорасщепитель

Рисунок 3 - Расщепитель фаз НБ-455А:
1 — реле оборотов; 2, 10 — крышки подшипника; 3—подшипник изолированный; 4 — щит подшипниковый; 5 — станина; 6 — кольцо бандажное; 7 — статор; 8 — ротор; 9 — воронка направляющая; 11 — болт заземляющий

Станина расщепителя фаз чугунная, литая. Подшипниковые щиты стальные, сварные. Пакет статора набран из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Пазы статора полуоткрытые. Обмотка статора жесткая, катушечная, выполнена из прямоугольного медного провода ПСД. Для повышения вибростойкости лобовые части катушек прикреплены к изолированным бандажным кольцам, которые закреплены на станине.
Ротор короткозамкнутый, залит алюминием марки АО. Номинальный зазор между статором и ротором 1 мм. Ротор отбалансирован динамически. Остаточная неуравновешенность не более 1700 г-мм.
На валу установлены шариковые подшипники 76317, причем со стороны, противоположной реле оборотов, подшипник работает как плавающий. Допустимый нагрев подшипников не более +80 °С. Для предотвращения протекания подшипниковых токов подшипник 3 (см. рис. 3) изолирован от корпуса втулкой из формовочного миканита. Конструкция подшипниковых узлов позволяет добавлять смазку без их разборки (рис. 4).

Расщепитель фаз