Типы электрических передач локомотивов

Типы электрических передач локомотивов. Назначение любого типа передач - создать дизелю постоянный режим работы, т.е. независимо от профиля пути дизель должен работать с одной и той же мощностью (не должно быть переходных режимов работы). Передача механической энергии от коленчатого вала дизеля к колесным парам тепловозов осуществляется с помощью самых разнообразных устройств, в которых реализуются различные принципы преобразования энергии. Из всех выделяются основные четыре типа передач, которые в различной степени применяются на тепловозах: механическая, газовая, электрическая и гидромеханическая.

Механическая передача.

Самый простой по устройству тип тяговой передачи.

Характеризуется жесткой (рис. 1.) кинематической связью между входным (вал дизеля) и выходным (ось колесной пары) звеньями.

Основными составляющими механической передачи являются: муфта сцепления, многоступенчатый редуктор, механическая трансмиссия, которая распределяет механическую энергию от выходного вала редуктора к осям колесных пар. мф Рис.1.1 Схема механической передачи локомотивов. где Д - дизель; Мф - муфта; КПП - коробка передач; ОР - осевой редуктор; КП - колесная пара. Достоинства механической передачи: компактность; малая масса; относительно малая стоимость изготовления; высокий коэффициент полезного действия (КПД) - около 95%. Недостатки механической передачи: низкая эксплуатационная надежность, особенно при больших мощностях; неполное использование мощности дизеля; полная потеря силы тяги в процессе переключения ступеней скорости; ступенчатое изменение силы тяги в функции скорости.

Механическая передача нашла свое применение в локомотивах малой (до 100 кВт) мощности, автомотрисах, мотовозах.

Электрическая передача.

Данный тип получил широчайшее распространение на магистральных и маневровых тепловозах.

При этом электрическая передача разделяется на три вида: постоянного, постоянно - переменного и переменного тока. 1. Передача постоянного тока Основными составляющими данной передачи являются: тяговый генератор постоянного тока (ГТ) и тяговые электродвигатели постоянного тока (ТЭД). Рис.1.2 Передача постоянного тока, где Д - дизель; ГГ - главный генератор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; ТЭД - тяговый электродвигатель; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи постоянного тока: простота регулирования; простота компоновки на тепловозе; высокий КПД. Недостатки электрической передачи постоянного тока: большой вес и габариты конструкций; ограничение по мощности тягового генератора.

Передачи постоянного тока находят основное применение на тепловозах мощностью до 2200 кВт. 2.Передача переменно - постоянного тока Данная передача состоит из тягового генератора переменного тока (СГ), выпрямительной установки (ВУ) и тяговых электродвигателей постоянного тока (ТЭД). Рис 1. 3 Передача переменно-постоянного тока, Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; ПРУ - пуско - регулирующее устройство; ТЭД - тяговые электродвигатели; КП - колесные пары. Достоинства электрической передачи переменно - постоянного тока: снятие ограничения по мощности тягового генератора.

Недостатки электрической передачи постоянного тока: уменьшение по сравнению с передачей постоянного тока общего КПД передачи.

Данным типом передачи оборудованы большинство серий современных магистральных тепловозов мощностью 1500 - 4500 кВт. 1.3.Передача переменного тока Рис.1. 4 Передача переменного тока, где Д - дизель; СГ - генератор переменного тока; ВУ - выпрямительная установка; И - инвертор; ПРА - пуско-регулирующая аппаратура; АД - асинхронный электродвигатель; КП - колесная пара. Достоинства передачи: простота устройства электрических машин; высокая эксплуатационная надежность; хорошие весогабаритные показатели. 1.4 Тяговая характеристика тепловоза с гидравлической передачей мощности Масса и скорость поезда — важнейшие показатели работы железнодорожного транспорта.

Тепловоз данной мощности может вести составы с различной скоростью в зависимости от их массы и профиля пути. Для определения весовых норм составов, скорости движения, времени хода и других целей служит тяговая характеристика тепловоза, которая представляет собой зависимость касательной силы тяги от скорости (рис.1.5, характеристика построена для 8-й позиции контроллера). На рис.1.5 также приведена зависимость коэффициента полезного действия тепловоза от скорости его движения и показано ограничение силы тяги по сцепному весу тепловоза.

Наибольшие и наименьшие значения силы тяги и коэффициента полезного действия приведены соответственно при наименьших и наибольших затратах мощности на собственные вспомогательные нужды тепловоза.