Регулювання швидкості руху тепловоза

Рис. 10

Вал тягового синхронного генератора (СГ) одержує обертання від валу дизеля (Д). Генератор виконаний з двома трифазними статорними обмотками. Кожна обмотка приєднана до випрямної установки (ВУ). Напруга синхронного генератора, випрямлена через плечі моста ВУ, подається по електричному колу через контакти К1 і К2 на затиски тягових електродвигунів М1 і М2. Як видно зі схеми, паралельно обмотці збудження ОВ тягового двигуна передбачене почергове включення резисторів RШ1 і RШ2 (ослаблення збудження), що дозволяє розширити діапазон зміни швидкості руху без збільшення максимальної напруги генератора. Паралельно обмоткам якорів ТЭД за допомогою контактів ТП можуть підключатися резистори R1, R2 і т.д., створюючи коло реостатного гальмування (на тепловозах з електродинамічним гальмуванням). У силове коло вмикаються датчики сили струму ДТ1 і датчик напруги ДН, які як зворотний зв'язок, впливають на блок автоматики БА системи збудження синхронного генератора. Система збудження повинна забезпечувати використання повної потужності дизеля за різних умов руху, обмеження сили струму і напруги ТЕД і СГ, регулювання режимів роботи передачі. Система збудження включає синхронний збудник (СВ), блок керування збудником (БУВ), блок автоматики (БА), індуктивний датчик (ИД), які впливають на керований випрямляч збудження (УВВ).

Регулювання виконується шляхом зміни сили струму в обмотці збудження ротора СГ. Блок автоматики БА сприймає сигнали датчика ИД регулятора обертів і потужності дизеля, сигнали датчиків струму і напруги в силовому колі ДТ1 і ДН, порівнює ці сигнали із заданими параметрами і видає результуючий сигнал на блок керування збудником (БУВ). Блок БУВ, керуючи тривалістю включення тиристорів, впливає на блок УВВ, який у свою чергу змінює величину струму в обмотці збудження СГ.

Регулювання швидкості руху тепловоза виробляється зміною напруги на тягових електродвигунах і ослабленням магнітного поля тягових електродвигунів. Ця залежність виражена формулою:

,

де U – напруга на затисках двигуна (В);

I – струм, що проходить по двигуну (А);

R – опір обмоток двигуна (Ом);

Ф – магнітний потік обмоток збудження (Вб);

С – конструктивна постійна двигуна.

При наборі машиністом тепловоза позицій контролера збільшуються оберти дизеля і синхронного генератора. При цьому збільшується напруга генератора і, відповідно, напруга на тягових електродвигунах. Оберти ТЕД зростають, збільшуючи швидкість руху тепловоза. При скиданні позицій процес повторюється убік зменшення швидкості руху.

Рис. 11. Синхронний генератор трифазного струму:

1 – підшипник; 2 – контактні кільця; 3 – щітковий апарат; 4 – обмотка ротора; 5 – статор; 6 – осердя статора; 7 – трифазні обмотки; 8 – полюс ротора; 9 – корпус ротора

Коли при збільшенні швидкості напруга головного генератора досягає граничних значень, подальший ріст швидкості досягається за рахунок ослаблення магнітного потоку головних полюсів (Ф), шляхом підключення шунтуючих опорів RШ1 і RШ2.

Синхронний тяговий генератор трифазного струму, що використовується в електричних передачах змінно-постійного струму, перетворює механічну енергію дизеля в електричну енергію. До станини (статора) генератора 5 кріпиться сердечник, у пази якого вкладаються дві трифазні обмотки 7 з'єднані в «зірку» (див. мал. 11). Корпус ротора двигуна 9 виконаний у вигляді звареного пустотілого вала з фланцем для з'єднання з колінчатим валом дизеля і хвостовиком з іншого боку для кріплення вала в підшипниках підшипникового щита. На валу ротора кріпляться сердечники полюсів 8 з обмотками ротора 4 і контактні кільця 2, електрично з'єднані з цими обмотками. На підшипниковому щиті укріплений щітковий апарат 3 з щітками. Через щітки на обмотку ротора синхронного генератора подається напруга від збудника через блок УВ.

Тягові електродвигуни у тепловозів з електропередачею змінно-постійного струму по конструкції аналогічні тяговим двигунам електровозів постійного струму, пристрій і принцип роботи яких відображені в «Методичних порадах», частина 1, тема 4.

Характеристики тепловозів, що експлуатуються на «Укрзалізниці”:

2ТЕ116 – двосекційний вантажний тепловоз, випущений Луганським тепловозобудівним заводом у 1972 році, потужність дизеля 5Д49 – 2200 кВт. Електрична передача змінно-постійного струму з тиристорним регулюванням збудження генератора. Конструкційна швидкість тепловоза 100 км/год.

2ТЕ10Л – вантажний тепловоз з колісною формулою 2(3₀ – 3₀) випущений у 1973 р. Луганським тепловозобудівним заводом. На кожній секції тепловоза встановлений двотактний дизель 10Д100 потужністю 2200 кВт з поршнями, що рухаються назустріч, і двоступінчастим наддуванням. Тепловоз має електричну передачу постійного струму з амплістатним збудженням. Конструкційна швидкість тепловоза 100 км/год.

2М62 – тепловоз Луганського тепловозобудівного заводу випуску 1971 року. На тепловозі в кожній секції встановлений двотактний дизель 1Д40 потужністю 1470 кВт. Тепловоз має електричну передачу постійного струму. Існує варіант односекційного тепловозу М62 з двома кабінами керування. Використовується тепловоз у вантажній і пасажирській роботі. Через відносно невелике навантаження на вісь (193кН) може використовуватися на ділянках з більш легкою верхньою будовою шляху. Конструктивна швидкість 100 км/год.

ТЕП70 – шестивісний тепловоз для пасажирського руху з передачею змінно-постійного струму. На тепловозі встановлений шестициліндровий чотиритактний дизель 5Д49 потужністю 2940 кВт. Тепловоз обладнаний електричними гальмами. Конструкційна швидкість тепловоза 160 км/год.

ЧМЕ3 – маневровий тепловоз чехословацького виробництва з дизелем потужністю 993 кВт і електричною передачею постійного струму. На деяких модифікаціях тепловоза мається електричне гальмування. Тепловоз випускається з 1964 року і є основним маневровим тепловозом на залізницях України. Конструкційна швидкість 90 км/год. На деяких станціях використовується більш новий маневровий тепловоз чехословацького виробництва ЧМЕ-5 з електричною передачею змінно-постійного струму.

ТГМ23 – маневровий тепловоз з гідромеханічною передачею і дизелем з газотурбінним наддуванням 1Д12 потужністю 500 к.с. Осьова характеристика 0–3₀–0, осьове навантаження 170 кН. Конструкційна швидкість до 60 км/год. Використовується на малодіяльних станціях і промислових підприємствах.

Контрольні запитання:

1. Призначення силової передачі на тепловозі.

2. Вимоги до силових передач тепловоза.

3. Види передач тепловоза та їх характеристики.

4. Гідромеханічна передача, принцип роботи, її недоліки та переваги.

5. Класифікація електричних передач, їх загальна характеристика.

6. Принцип роботи передачі постійного струму. Навести приклади її використання.

7. Принцип роботи передачі змінно-постійного струму. Її переваги та недоліки у використанні для тяги поїздів.

8. Регулювання швидкості руху тепловозів з різними типами силової передачі.

9. Характеристики тепловозів, які експлуатуються на залізницях України.

Тема 4