Изменения

Первый тепловоз с электрической передачей в России был построен в 1922 г. на Балтийском судостроительном заводе по проекту [[Яков Модестович Гаккель|Я. М. Гаккеля]]. В общем случае электрическая передача тепловоза состоит из тягового генератора (ТГ) с тяговым преобразователем напряжения (ВУ); тяговых электродвигателей (ТЭД) и автоматической системы регулирования напряжения ТГ. Вал ТГ жестко соединен с коленчатым валом дизеля.  

Первый тепловоз с электрической передачей в России был построен в 1922 г. на Балтийском судостроительном заводе по проекту [[Яков Модестович Гаккель|Я. М. Гаккеля]]. В общем случае электрическая передача тепловоза состоит из тягового генератора (ТГ) с тяговым преобразователем напряжения (ВУ); тяговых электродвигателей (ТЭД) и автоматической системы регулирования напряжения ТГ. Вал ТГ жестко соединен с коленчатым валом дизеля.  

Мощность на зажимах ТГ:

Мощность на зажимах ТГ:

                                                        Pг = mф*U*Iф*cosφ  

                                                            Pг = mф*U*Iф*cosφ  

(mф, Uф и Iф - соответственно число фаз, напряжение и ток фазы генератора, соsφ — коэффициент мощности), а его напряжение вследствие малого значения падения напряжения на обмотках Uф=Еф, где Еф = cc*nдиз*Фг - эдс [се - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции машины, Фг = f(Iвг*Iг) - результирующий магнитный поток, определяемый током возбуждения ТГ Iвг и реакцией якоря]. Для управления магнитным потоком Фг и формирования гиперболической зависимости Uг=f(Iг), где Uг и Iг - значения выпрямленных тока и напряжения генератора предназначена автоматическая система регулирования напряжения ТГ, которая построена по принципам регулирования по отклонению напряжения генератора от заданного значения и по возмущениям (силе тока, частоте вращения вала дизеля и положению органов топливоподачи). Тепловозные ТГ имеют независимое возбуждение, что позволяет обеспечивать простые способы управления их возбуждением в зависимости от силы тока нагрузки (рис. 5.51).

(mф, Uф и Iф - соответственно число фаз, напряжение и ток фазы генератора, соsφ — коэффициент мощности), а его напряжение вследствие малого значения падения напряжения на обмотках Uф=Еф, где Еф = cc*nдиз*Фг - эдс [се - постоянный коэффициент, зависящий от конструкции машины, Фг = f(Iвг*Iг) - результирующий магнитный поток, определяемый током возбуждения ТГ Iвг и реакцией якоря]. Для управления магнитным потоком Фг и формирования гиперболической зависимости Uг=f(Iг), где Uг и Iг - значения выпрямленных тока и напряжения генератора предназначена автоматическая система регулирования напряжения ТГ, которая построена по принципам регулирования по отклонению напряжения генератора от заданного значения и по возмущениям (силе тока, частоте вращения вала дизеля и положению органов топливоподачи). Тепловозные ТГ имеют независимое возбуждение, что позволяет обеспечивать простые способы управления их возбуждением в зависимости от силы тока нагрузки (рис. 5.51).

   

   

В тяговом режиме все ТЭД имеют последовательное возбуждение, соединены параллельно и получают питание от ТГ (на опытных  тепловозах применялись ТЭД с независимым возбуждением). Число ТЭД равно числу движущих осей, поэтому напряжение на зажимах ТЭД Uд = Uг, а сила тока Iд = Iг/m (m - число движущих осей тепловоза). Электромагнитный момент, создаваемый ТЭД и передаваемый через тяговый редуктор на ось колесной пары:

В тяговом режиме все ТЭД имеют последовательное возбуждение, соединены параллельно и получают питание от ТГ (на опытных  тепловозах применялись ТЭД с независимым возбуждением). Число ТЭД равно числу движущих осей, поэтому напряжение на зажимах ТЭД Uд = Uг, а сила тока Iд = Iг/m (m - число движущих осей тепловоза). Электромагнитный момент, создаваемый ТЭД и передаваемый через тяговый редуктор на ось колесной пары:

                                                            Мд = см*Iд*Фд  

                                                            Мд = см*Iд*Фд  

(см - постоянная, зависящая от конструктивных параметров машины, Iд - сила тока якоря, Фд - магнитный поток двигателя); частота вращения его якоря, которая определяет скорость движения тепловоза:   

(см - постоянная, зависящая от конструктивных параметров машины, Iд - сила тока якоря, Фд - магнитный поток двигателя); частота вращения его якоря, которая определяет скорость движения тепловоза:   

== Классификация передач ==

== Классификация передач ==

Различают передачи постоянного тока, в которых применяются тяговые электрические машины постоянного тока; переменно-постоянного тока, содержащие тяговый синхронный генератор СГ, выпрямительную установку (тяговый преобразователь напряжения) ВУ и ТЭД постоянного тока, передачи переменного тока, в которых наряду с СГ и ВУ используются короткозамкнутые [[Асинхронные тяговые двигатели|асинхронные тяговые двигатели]] с инверторами. Целесообразность использования передачи того или другого типа определяется мощностью его энергетической установки, а фактически, габаритами тяговых электрических машин и возможностью их размещения в габаритах тепловоза. Переход от передачи постоянного тока к передаче переменно-постоянного тока был вызван трудностями создания ТГ постоянного тока мощностью 2000 кВт с высоким кпд в допустимых габаритах. На тепловозах с энергетической установкой мощностью более 4000 кВт в секции эффективно использовать передачу переменного тока с тяговыми асинхронными двигателями (ТАД), относительные весогабаритные показатели которых приблизительно на 20% ниже ТЭД постоянного тока, а высокая жесткость характеристик асинхронных двигателей позволяет более полно использовать сцепной вес локомотива, повышая допустимые значения силы тяги.  

Различают передачи  

*постоянного тока, в которых применяются тяговые электрические машины постоянного тока;  

*переменно-постоянного тока, содержащие тяговый синхронный генератор СГ, выпрямительную установку (тяговый преобразователь напряжения) ВУ и ТЭД постоянного тока, передачи переменного тока, в которых наряду с СГ и ВУ используются короткозамкнутые [[Асинхронные тяговые двигатели|асинхронные тяговые двигатели]] с инверторами.  

 

Целесообразность использования передачи того или другого типа определяется мощностью его энергетической установки, а фактически, габаритами тяговых электрических машин и возможностью их размещения в габаритах тепловоза. Переход от передачи постоянного тока к передаче переменно-постоянного тока был вызван трудностями создания ТГ постоянного тока мощностью 2000 кВт с высоким кпд в допустимых габаритах. На тепловозах с энергетической установкой мощностью более 4000 кВт в секции эффективно использовать передачу переменного тока с тяговыми асинхронными двигателями (ТАД), относительные весогабаритные показатели которых приблизительно на 20% ниже ТЭД постоянного тока, а высокая жесткость характеристик асинхронных двигателей позволяет более полно использовать сцепной вес локомотива, повышая допустимые значения силы тяги.  

В передачах постоянного тока обмотка независимого возбуждения генератора НГ получает питание от возбудителя, который также является генератором постоянного тока с независимым возбуждением (тепловозы серий [[Тепловоз ТЭ10|ТЭ10]], [[Тепловоз М62|М62]] и [[Тепловоз ТЭП60|ТЭП60]]). Возбудитель имеет основную и дополнительную обмотки возбуждения. Основная обмотка возбуждения получает питание от блока автоматики, представляющего собой исполнительно-регулирующее устройство автоматической системы регулирования напряжения ТГ. Дополнительная обмотка является размагничивающей и включена на напряжение вспомогательного генератора; ее назначение - ограничение максимально допустимого значения тока генератора и возбуждение возбудителя в аварийном режиме (при неисправности блока БА) от синхронного подвозбудителя (однофазного генератора), являющегося источником питания цепей блока автоматики.  

В передачах постоянного тока обмотка независимого возбуждения генератора НГ получает питание от возбудителя, который также является генератором постоянного тока с независимым возбуждением (тепловозы серий [[Тепловоз ТЭ10|ТЭ10]], [[Тепловоз М62|М62]] и [[Тепловоз ТЭП60|ТЭП60]]). Возбудитель имеет основную и дополнительную обмотки возбуждения. Основная обмотка возбуждения получает питание от блока автоматики, представляющего собой исполнительно-регулирующее устройство автоматической системы регулирования напряжения ТГ. Дополнительная обмотка является размагничивающей и включена на напряжение вспомогательного генератора; ее назначение - ограничение максимально допустимого значения тока генератора и возбуждение возбудителя в аварийном режиме (при неисправности блока БА) от синхронного подвозбудителя (однофазного генератора), являющегося источником питания цепей блока автоматики.  

В 1970-е гг. широкое распространение получили передачи переменно-постоянного тока (тепловозы [[Тепловоз 2ТЭ116|2ТЭ116]], [[Тепловоз 2ТЭ116|2ТЭ121]], [[Тепловоз ТЭП70|ТЭП70]], [[Тепловоз ТЭП75|ТЭП75]], [[Тепловоз ТЭП80|ТЭП80]]). Развитие полупроводниковой техники большой мощности, обладающей высоким быстродействием и кпд при относительно малых весогабаритных показателях, позволило отказаться от возбудителя, который был заменен тиристорным управляемым выпрямителем УВВ, получающем питание от синхронного подвозбудителя СВ. Синхронный генератор имеет две статорные трехфазные обмотки, соединенные по схеме «звезда», каждая из которых включена на свой мост ВУ. Мосты в ВУ соединяются, как правило, параллельно. Выпрямленное напряжение через контакты поездных контакторов подается на зажимы ТЭД. Изменение направления движения тепловоза осуществляется контактами реверсора (на рис. не показан), общего для всех ТЭД. При переключении реверсора изменяется направление тока в обмотках возбуждения ОВ ТЭД, а соответственно и направление вращения якорей ТЭД.  

В 1970-е гг. широкое распространение получили передачи переменно-постоянного тока (тепловозы [[Тепловоз 2ТЭ116|2ТЭ116]], [[Тепловоз 2ТЭ116|2ТЭ121]], [[Тепловоз ТЭП70|ТЭП70]], [[Тепловоз ТЭП75|ТЭП75]], [[Тепловоз ТЭП80|ТЭП80]]). Развитие полупроводниковой техники большой мощности, обладающей высоким быстродействием и кпд при относительно малых весогабаритных показателях, позволило отказаться от возбудителя, который был заменен тиристорным управляемым выпрямителем УВВ, получающем питание от синхронного подвозбудителя СВ. Синхронный генератор имеет две статорные трехфазные обмотки, соединенные по схеме «звезда», каждая из которых включена на свой мост ВУ. Мосты в ВУ соединяются, как правило, параллельно. Выпрямленное напряжение через контакты поездных контакторов подается на зажимы ТЭД. Изменение направления движения тепловоза осуществляется контактами реверсора (на рис. не показан), общего для всех ТЭД. При переключении реверсора изменяется направление тока в обмотках возбуждения ОВ ТЭД, а соответственно и направление вращения якорей ТЭД.

== Назначение ==

== Назначение ==