На моторных вагонах электропоезда ЭР200 установлены самовентилируемые тяговые двигатели 1ДТ-001 последовательного возбуждения с рамной подвеской (рис. 32). Масса тягового двигателя 1320 кг.
Двигатель соединен с редуктором посредством упругой муфты, передающей вращающий момент и компенсирующей перемещение оси и редуктора относительно рамы тележки с двигателем. Централь тягового двигателя равна 440 мм.
Восьмигранный остов двигателя отлит из стали 25Л. Для закрепления двигателя на тележке моторного вагона в нижней части остова имеются два опорных уступа и два отверстия под крепежные болты. Приливы сверху остова предохраняют двигатель от падения в случае поломки деталей подвески. В остове сделаны отверстия для забора и выброса охлаждающего воздуха. Имеются закрываемые крышками люки для смены щеток и осмотра коллектора и щеткодержателей.
Катушки четырех главных и четырех добавочных полюсов двигателя выполнены в виде моноблоков со стеклослюдинитовой изоляцией «Монолит-2». Эту изоляцию отличает от других видов изоляции высокая электрическая прочность и теплопроводность, влаго-и водостойкость, стойкость к резкой смене температур и технологичность, позволяющая применять прогрессивные методы труда при изготовлении обмоток тягового двигателя. Такая изоляция по нагревостойкости соответствует классу F.
Обмотки изолируют «сухим» стеклослюдинитовым материалом, который затем пропитывают эпоксидным компаундом горячего отвердения в вакуумно-нагнетательном автоклаве. Катушки полюсов пропитывают в сборе с сердечниками в виде моноблоков.
Сердечник главного полюса изготовлен шихтованным из штампованных стальных листов, а сердечник добавочного полюса — сплошным из обработанного стального литья.
Крепят сердечник главного полюса к остову болтами, которые ввертывают в стержень, проходящий через отверстие вдоль сердечника. Головки болтов верхнего полюса заливают снаружи остова компаундом. Воздушный зазор между полюсом и якорем под центром полюса равен 5 мм, а под краем он увеличен до 13 мм. Полюсное перекрытие равно 0,65. Катушка главного полюса намотана шинной медью плашмя. Сопротивление обмоток всех четырех главных полюсов тягового двигателя равно 0,0764 Ом при температуре 20° С и 0,1 Ом при 110° С.
Рис. 32. Продольный (а) и поперечный (б) разрезы тягового электродвигателя 1ДТ-001: 1 — втулка коллектора; 2 — стопорная шайба; 3 — крышка подшипника; 4, 7, 27, 29, 39, 42 — болты; 5 — кольцо подшипника; 6 подшипник 8Н92314; 8, 28 — подшипниковые щиты; 9 — щеткодержатель; 10 — щетка ЭГ-2А; 11 — коллектор; 12 — уравнительное соединение; 13 — обмотка якоря; 14 — катушка главного полюса; 15, -20 — полюсные болты; 16 — стержень; 17 — главный полюс; 18 — алюминиевая прокладка; 19 — добавочный полюс; 21 — катушка добавочного полюса; 22 — остов; 23 — стеклотекстолитовый клин; 24 — бандаж из стекло-ленты; 25 — якорь; 26 — обмоткодержатель с вентилятором; 30 — крышка подшипника; 31 — подшипник 8Н32318; 32 — втулка; 33 — вал; 34 — втулка якоря; 35 — пакет якоря; 36 — заглушка; 37 — планка; 38 — сетка; 40 — крышка люка; 41 — кронштейн щеткодержателя; 43 — выводные провода; 44 —болт кронштейна; 45 — болт сливного отверстия
Сопротивление изоляции обмоток главных полюсов в холодном и нагретом состояниях (после испытаний в часовом режиме) равно 1000 МОм. По ГОСТ 183—74 требуется не менее 3 МОм.
Воздушный зазор между добавочным полюсом и якорей 6,5 мм, а второй зазор добавочного полюса (толщина диамагнитных прокладок между сердечником и остовом) 3,5 мм. Катушка добавочного полюса намотана из шинной меди на ребро. Сопротивление обмоток всех четырех добавочных полюсов тягового двигателя равно 0,01144 Ом при температуре 20° С и 0,0155 Ом при 110° С.
Полюсы имеют следующие размеры:
| Главный | Добавочный | |
| Длина сердечника, мм | 200 | 210 |
| Ширина | 150 | 32 |
| Высота | 58 | 120 |
| Число витков катушки | 52 | 24 |
| Площадь сечения проводника катушки, мм2 | 47,1(2,44X19,5) | 91,1(3,28X30) |
Якорь собран на втулке, которая напрессована на вал. Сердечник якоря набран из лакированной электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Задняя нажимная шайба обмоткодержателя отлита заодно с вентилятором из силумина. Обмотка якоря состоит из семи одновитковых секций, изолированных между собой и от корпуса. В пазовой части обмотку якоря удерживают клинья, а в лобовых частях—бандажи из специальной стеклоленты. Применена петлевая обмотка с уравнительными соединениями. Коллектор имеет арочную конструкцию. Со стороны коллектора на вал якоря напрессован радиально-упорный роликоподшипник Н92314, а со стороны шестерни — радиальный.. Н32318 (ТУ 3402-Ж—61). Для смазки подшипников применяют смазку ЦИАТИМ-203.
Якорь имеет следующие размеры:
Диаметр 460 мм Длина пакета 200 мм Число пазов 42 Число уравнительных соединении 42 Число сторон секций в пазу 14 Число витков секций 1 Число проводников обмотки 588 Размеры паза 13,6x42,2 мм Размеры провода (1,0×6,4)×2 мм
Изоляция обмотки якоря, так же как и катушек полюсов, выполнена класса F («Монолит-2»), Уравнительные соединения выполнены проводом ПСД Ø1,95 мм с шагом уравнителей 1-147. Число параллельных проводов 2. Шаг обмотки по пазам 1-11, шаг по коллектору 1-2. Масса меди якоря 39,6 кг. Расчетные параметры якоря: длина якоря Lя эфф=188мм, полюсное деление τ = 361 мм, коэффициент полюсного перекрытия b/τ = 0,65, плотность тока ja = 6,46 А/мм2, линейная нагрузка AS = 325 А/см, фактор нагрева ASja = 2100, м. д. с. реакции якоря Аwря = 5870 А.
Сопротивление обмоток якоря равно 0,0342 Ом при температуре 20° С и 0,0463 Ом при температуре 110° С.
Сопротивление изоляции цепи якоря при типовых заводских испытаниях первой партии двигателей составило 200 МОм в холодном и 20 МОм в нагретом состоянии (после испытаний в часовом режиме). По ГОСТ 183—74 требуется не менее 3 МОм.
Коллектор имеет следующие размеры:
Диаметр 375 мм Рабочая длина 113 мм Число пластин 294 Коллекторное деление 3,79 мм Толщина миканита 1,2 мм
В каждом из четырех латунных щеткодержателей расположено по две щетки ЭГ2А толщиной 8×2, шириной 50, высотой 50 мм. Расчетная плотность тока под щеткой 10 А/см2. Поверхность прилегания щеток после их притирания должна быть не менее 75%.
Нажатие на щетки поддерживается по мере их износа в допускаемых пределах специальным нажимным устройством. Кронштейны щеткодержателей выполнены из пластмассы, армированной металлическими частями в .резьбовой и контактной частях. Выводы от щеткодержателей «Я» и «ЯЯ» выполняют проводом ПМУ 4000-70, а от главных полюсов «К» и «КК» — проводом ПМУ 4000-35.
Испытания на стенде показали, что двигатель имеет некоторый запас по коммутационной стойкости: при напряжении 750 В максимальное межламельное напряжение при возбуждении 28% составляет 23,5 В, а градиент потенциала при этом — 62 В/см. Это позволило ослаблять возбуждение при разгоне электропоезда практически до 20%, не ухудшая состояния рабочей поверхности коллектора и щеток.
Максимальная частота вращения якоря двигателя установлена равной 2630 об/мин, что при диаметре колеса вагона 950 мм и передаточном числе 2,346 соответствует скорости движения 200 км/ч. Для улучшения аэродинамических характеристик и снижения шума при работе тягового двигателя его вентилятор изготовлен с неравномерным расположением лопаток по окружности.
Аэродинамические испытания показали, что характеристики вентилятора при обоих направлениях вращения якоря тягового двигателя практически совпадают. На рис. 33 показаны характеристики вентилятора при четырех различных частотах вращения двигателя 1050, 1575, 2100 и 2630 об/мин, что соответствует скоростям движения электропоезда 80, 120, 160 и 200 км/ч. Воздуховоды моторного вагона по своим аэродинамическим характеристикам неидентичны.
Различие конфигурации каждого из четырех воздуховодов определило разницу значений их аэродинамического сопротивления, которая при сравнении сетей с самым малым и самым большим аэродинамическим сопротивлением составляет около 40% (соответственно при сравнении 4-го и 2-го воздуховодов). Общие точки характеристики вентилятора и характеристики воздухопровода определяют расход воздуха тяговым двигателем при данной скорости движения. Например, при скорости 200 км/ч двигатель 2 имеет расход воздуха 17 м3/мин, а двигатель 4 — 23 м3/мин.
При напряжении на коллекторе тягового двигателя 750 В мощность часового режима по расчету равна 215 кВт (расчетный часовой ток 320 А), а мощность продолжительного режима пр расчету равна 182 кВт (расчетный продолжительный ток 270 А). Однако при типовых испытаниях тягового двигателя 1ДТ-001 на стенде было установлено, что в часовом и продолжительном режимах двигатель имеет значительный запас по нагреву обмоток, якоря до 40° С, главных полюсов до 60° С и добавочных —до 70° С. В связи с этим появилась возможность повысить часовой ток до 360 и продолжительный ток до 320 А. Поэтому фактическая часовая мощность двигателя при возбуждении 50% равна 240 кВт, а продолжительная — 215 кВт. Указанные значения мощности двигателя соответствуют расчетным условиям высокоскоростного движения.
Это было проверено испытаниями на стенде с имитацией эквивалентной нагрузки двигателей электропоезда ЭР200 с повторяющимися циклично параметрами: υ0 = 140 км/ч, υmах = 200 км/ч, tогр = 1 км, tпер = 20 км, площадка, езда без выбега (всего 30 ограничений скорости υ0 на линии длиной 650 км). Испытания показали, что в данном режиме работы установившееся превышение температуры обмотки якоря ниже предельно допустимого значения на 24 и 43° С соответственно для двигателей 2 и 4, т. е. для двигателей с худшей и лучшей по аэродинамическим характеристикам сети воздухопроводов. Стендовые испытания при эквивалентной поездному режиму нагрузке тяговых двигателей с большим числом ограничений скорости движения (до 50 ограничений на линии длиной 650 км с одной промежуточной остановкой) показали, что превышение температур обмоток якоря и главных полюсов в этих условиях работы почти равны между собой и у двигателей 2 (у двигателя с меньшим расходом воздуха) они близки к предельно допустимым.
Рис. 33. Аэродинамические характеристики вентилятора тягового двигателя 1ДТ-001 и. воздуховодов моторного вагона: 1, 2, 3 и 4 — номера воздуховодов, соответствующие номерам тяговых двигателей
Отмеченная особенность тягового двигателя 1ДТ-001, заключающаяся в том, что обмотка его главных полюсов нагревается в некоторых случаях более обмотки якоря, проявилась уже во время типовых испытаний двигателя в часовом режиме. В условиях эксплуатации электропоезда по ряду обстоятельств число разгонов и время работы двигателя с повышенными токами возбуждения могут оказаться больше расчетных, т. е. не исключена возможность дополнительного нагрева катушек главных полюсов. Поэтому увеличение площади сечения проводников катушек главных полюсов может быть действенной мерой по усовершенствованию тяговых двигателей для электропоездов ЭР200 последующих выпусков. Это обстоятельство учтено заводом РЭЗ в проекте тягового двигателя 1ДТ-001.2, у которого площадь сечения проводников катушек главных полюсов увеличена по сравнению с двигателем 1ДТ-001 на 12,5%.
