Электрическая передача на тепловозах
Здравствуйте!
При разработке проектов тепловозов инженерная мысль искала различные технические решения передачи вращающего момента от дизеля к движущим колесным парам. Создавались проекты электрической, механической, пневматической и гидравлической передач, и только две из них практически были осуществлены на тепловозах – электрическая и гидравлическая.
В этой статье я расскажу об электрической передаче. Она нашла самое широкое применение на мощных магистральных и маневровых тепловозах. Электрическая передача очень надежная и экономичная, но имеет и недостатки – большой вес и требует для изготовления дорогостоящих цветных и изоляционных материалов. Но все равно, несмотря на свои некоторые недостатки, она является основной в тепловозостроении.
Электрическая передача работает по принципу – дизель вращает вал генератора, вырабатываемый им ток поступает на тяговые электродвигатели, расположенные на осях движущих колесных пар. Такие установки на тепловозах называются – дизель-генераторными. В прежних статьях я уже касался вопроса тягового привода локомотивов, где рассматривалась именно электрическая передача. Вот тяговые электродвигатели и располагаются либо на опорно-осевой подвеске, либо на опорно-рамной в рамах тележек, в зависимости от конструкции.
Тяговые электродвигатели (ТЭД) соединены с главным генератором (ГГ) соединительными кабелями. Еще очень важным и сложным элементом в электрической передаче являются системы и устройства ее регулирования.
Существует несколько типов электрической передачи: на постоянном токе и на переменном токе. Все тяговые электродвигатели тепловозов работают на постоянном токе, поэтому электрическая передача постоянного тока имеет главный генератор постоянного тока. Ток вырабатываемый генератором сразу поступает на тяговые электродвигатели.
Здесь есть и свои недостатки – большой вес и габариты главного генератора, большой расход цветных металлов на его производство.
Существуют и передачи переменно-постоянного тока. Дизель вращает якорь генератора переменного тока, а далее переменный ток преобразуется в постоянный в выпрямительных установках и все равно на ТЭД поступает постоянный ток.
Здесь есть свои преимущества – главный генератор переменного тока значительно проще в изготовлении, расход цветных металлов меньше, значительно меньше его вес и габариты, но требуется установка выпрямительных установок. Запуск дизеля на тепловозах с электрической передачей осуществляется с помощью самого главного генератора – система в момент запуска дизеля переводит генератор в режим сериесного электродвигателя, он и раскручивает вал дизеля. Сериесный электродвигатель – это двигатель в котором обмотка якоря и обмотка возбуждения соединены последовательно. Не требуется установка стартера или системы накопления и сохранения сжатого воздуха для пуска дизеля.
Конечно для вращения вала главного генератора требуется большая мощность дизеля, ведь все мы знаем, что такое «противоЭДС» – сила, направленная против вращения якоря генератора и ее надо постоянно преодолевать. Поэтому приходиться применять разные системы регулирования электрической передачи на тепловозах. Она позволяет автоматически поддерживать постоянную мощность главного генератора за счет сложной системы возбуждения, позволяющей автоматически изменять ток возбуждения главного генератора в зависимости: от позиции контроллера машиниста (как правило контроллер имеет 15 позиций); от величины тока в силовой цепи; от напряжения главного генератора; от потребляемой мощности от вала дизеля вспомогательными устройствами и агрегатами.
Повторюсь, система очень сложная, включает в себя всевозможные механические и электрические устройства. Как-нибудь, наберусь смелости и попробую написать статью в которой попытаюсь изложить все это просто и доступно.
Тяговые электродвигатели на тепловозах подключаются либо последовательно, либо параллельно, в зависимости от конструкции тепловоза, подключение к главному генератору осуществляется посредством силовых электропневматических контакторов, смена направления движения тепловоза осуществляется разворотом электропневматического устройства с силовыми контактами – реверсора.
