Электрическое оборудование тепловозов

Название: Электрическое оборудование тепловозов
Автор: Рудая К. И.
Издательство: Транспорт
Страниц: 287
Формат: DJVU
Размер: 9,5 MB
Качество: Отличное
Язык: Русский
Жанр: Учебник для технических школ ж.-д. трансп
Год издания: 1981
Описаны принципы работы электрической передачи, приведена конструкция тяговых и вспомогательных электрических машин, аккумуляторных батарей и электрических аппаратов тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ТЭМ2 и 2ТЭ116.
Рассмотрены основные неисправности и ремонт электрического оборудования, схемы электрических соединений, особенности конструкций машин и аппаратов тепловозов ТЭЗ. Наиболее просто энергию дизеля передавать непосредственно на движущие оси тепловоза. Для этого достаточно было бы соединить коленчатый вал дизеля с колесами локомотива (тепловоз непосредственного действия). Такая простая конструкция, к сожалению, неработоспособна, и это объясняется особенностями работы дизеля. Дизель можно нагружать только при частоте вращения коленчатого вала, равной примерно 1/3 номинальной частоты вращения, мощность его увеличивается при увеличении частоты вращения коленчатого вала, наконец, дизель имеет малую способность к перегрузке.
Вращающий момент дизеля почти не зависит от частоты вращения его вала (при постоянной подаче топлива). Сила тяги тепловоза при непосредственной передаче также не зависит от частоты вращения коленчатого вала. Поэтому зависимость силы тяги от скорости у такого тепловоза изобразится линией 1 (рис. 1). Такая тяговая характеристика не обеспечивает трогание и разгон поезда. На тепловозе необходимо устанавливать дополнительный двигатель для разгона. Дизель с полной нагрузкой сможет работать только на руководящем подъеме, а на более легких участках профиля он будет недогружен. Идеальная тяговая характеристика тепловоза должна иметь гиперболическую зависимость (кривая 2 на рис. 1), которая обеспечивает изменение силы тяги обратно пропорционально скорости движения. Сравнение кривых 1 и 2 показывает, что для получения характеристики, обеспечивающей эффективную работу тепловоза, необходимо устанавливать промежуточное устройство. Устройство, предназначенное для передачи мощности от коленчатого вала дизеля к колесным парам, называется передачей.
Передача тепловоза должна обеспечивать силу тяги в момент трогания и разгона поезда, намного превышающую по значению силу тяги при номинальном режиме, а также использование полной мощности дизеля во всем диапазоне скоростей движения локомотива, т. е. режим дизеля может сохраняться неизменным при различных условиях движения поезда. Передача также должна обеспечить пуск дизеля и работу его на холостом ходу, изменение направления движения скорости движения тепловоза при постоянном направлении вращения вала дизеля. Тяговая передача должна обладать высокой надежностью и долговечностью, минимальной массой и стоимостью, высоким к. п. д. на всех режимах работы, минимальными затратами на обслуживание и ремонт.
На тепловозах применяются три типа передач: электрическая, гидравлическая и механическая. Наибольшее распространение на тепловозах получила электрическая передача, которая по многим показателям является наиболее эффективной. На тепловозах применяют электрические передачи постоянного, переменно-постоянного и переменного тока. Преимущественное распространение в мировой практике имеет передача на постоянном токе, но в связи с увеличением мощности тепловозов получает широкое распространение передача переменно-постоянного тока.
Электрическая передача постоянного тока состоит из тягового генератора Г, приводимого во вращение дизелем Д, тяговых электродвигателей 1, 2, расположенных на движущих колесных парах тепловоза, а также ряда вспомогательных машин и аппаратов (рис 2,а). Передачу постоянного тока имеют магистральные тепловозы ТЭЗ, ТЭ10, ТЭП60, М62, 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В и маневровые ТЭ1, ТЭ2, ТЭМ1 и ТЭМ2.
Передача позволяет автоматически приспосабливаться к условиям движения поезда. Сила тяги, создаваемая тяговыми электродвигателями, увеличивается при возрастании сопротивления движению и уменьшении скорости и, наоборот, уменьшается при падении сопротивления движению и увеличении скорости. Особенностью электрической передачи является независимость силы тяги тепловоза от вращающего момента и мощности дизеля, т. е. можно получить большую силу тяги при малой мощности дизеля и малую силу тяги при его большой мощности. Сила тяги у тепловоза с электрической передачей (при данной мощности дизеля) ограничивается нагреванием тяговых электрических машин (генератора и электродвигателя), которые допускают большую кратковременную перегрузку. Ее используют во время трогания поезда и преодоления крутых подъемов небольшой длины
Для того чтобы мощность дизеля поддерживалась постоянной, сила тяги должна автоматически изменяться обратно пропорционально скорости, т. е. при увеличении силы тяги, например, в два раза, скорость тепловоза должна уменьшаться также в два раза.
Дизель-генераторный агрегат и тяговые электродвигатели тепловоза конструктивно между собой не связаны, что дает возможность создать наиболее простую систему передачи энергии на движущие колеса. Электрическая передача обеспечивает сочлененную работу нескольких секций (по системе многих единиц), управляемых с одного поста. Недостатками передачи являются ее большая масса, высокая стоимость и повышенный расход цветных металлов по сравнению с другими видами передач.
Тепловозы с этим видом передачи имеют сравнительно высокий к. п. Д. на ободе колес (28—30%), тяговую характеристику, приближающуюся к идеальной, плавное трогание с места, простоту и надежность в управлении.
Секционная мощность тепловозов за послевоенные годы увеличилась с 736 до 2210 кВт, но для ряда направлений железных дорог уже сейчас требуется большая мощность. Создание более мощных тепловозов с электрической передачей постоянного тока вызывает много затруднений, главным из которых является неудовлетворительная коммутация тяговых генераторов постоянного тока.