1. Передача мощности на тепловозах. Назначение, передачи с постоянным и переменным передаточным отношением, коэффициент кратности изменения передаточного отношения.

Передачей мощности в локомотиве называется комплекс устройств, передающий мощность от двигателя к движущим колесам с переменным передаточным отношением.

Необходимость передачи мощности на транспортном средстве объясняется следующим примером. Допустим, что коленчатый вал дизеля жестко связан с колесными парами тепловоза. Учитывая, что F_K≡М_Д и V≡n_Д а сопротивление движению поезда W в первую очередь зависит от профиля пути i₀, i₁, i₂… i_n , получим несоответствие необходимой силы тяги F_K от сопротивления движению (рис. 1.1). Тепловоз, который двигается по железнодорожному пути с переменным профилем с постоянной скоростью V и имеет постоянный момент на валу дизеля М_Д, при переходе с одного участка на другой изменяет скорость движения и соответственно изменяется n_Д. Имеем механически неустойчивую систему. Например, при переходе с участка с профилем i₁, на участок с профилем i₂, произойдет снижение скорости движения на ∆V и соответствующее снижение частоты вращения вала дизеля на n_Д. При дальнейшем увеличении сопротивления движению поезда до W_n .и уменьшении частоты вращения вала дизеля это может привести к его полной остановке.

В зависимости от способа и средств передачи энергии от дизеля к движущим осям тяговые передачи тепловозов могут быть: непосредственными, газовыми, механическими, электрическими и гидравлическими.

Непосредственными называются механические передачи с шатунно-рычажным или зубчатым механизмом, с постоянным передаточным отношением. Теп­ловозы с непосредственной передачей имели много существенных конструктив­ных и эксплуатационных недостатков, главным и наиболее принципиальным из которых являлось очень большое несоответствие между фактической и требуемой условиями эксплуатации тяговыми характеристиками. У тепловозов с непосредственной передачей сила тяги оставалась примерно постоянной во всем диапазоне изменения скоростей, так как крутящий момент на валу дизеля слабо меняется с изменением частоты вращения. Даже введение повышенного наддува при малой частоте вращения коленчатого вала не позволяло получить необходимую величину коэффициента приспособляемости. Это приводило к не­достаточности силы тяги при трогании тепловоза с места и разгоне и избытку — при больших скоростях (недоиспользование двигателя). Тепловозы с непосред­ственной передачей применения не получили и имеют только исторический интерес.

Передаточное число целесообразно иметь возможно большим, так как при этом будет наибольшей частота вращения n_н и наимень­ший вращающий момент М_н при заданной мощности P_d, а следовательно, минимальные габариты и масса двигателя.

24. Регулирование тяговых электродвигателей: назначение, способы регулирования, электромеханические характеристики при полном и ослабленном поле. Коэффициент ослабления поля.

В процессе работы электрической передачи напряжение тяго­вого генератора в основном уравновешивает электродвижущую силу противоположного направления (противо-э. д. с,), образую­щуюся на якорях электродвигателей при их вращении. Кроме того, напряжение падает также на суммарном сопротивлении силовой цепи, в которое входят сопротивления подводящих кабелей, обмо­ток якорей, главных и добавочных полюсов электродвигателей. Однако это напряжение составляет лишь незначительную часть напряжения тягового генератора. Приближенно можно полагать, что напряжение генератора практически полностью уравновеши­вается противо-э. д. с. тяговых электродвигателей, соединенных по­следовательно. Примерное равенство противо-э. д. с. электродвига­телей и напряжения тягового генератора соблюдается при всех режимах работы электрической передачи.

Чтобы обеспечить полное использование мощности дизеля, электрическая передача должна поддерживать постоянный номинальный момент на валу дизеля при его номинальной частоте вра­щения во всем диапазоне скоростей движения тепловоза. Для осуществления этого требования произве­дение тока и напряжения тягового генератора должно быть неиз­менным , т. е. генератор должен иметь на внешней характеристи­ке участок гиперболической формы .

Электродвигатели регулируются изменением напряжения на их зажимах и тока в их обмотках возбуждения при работе электропередачи по гиперболической внешней характери­стике генератора и, кроме того, путем ослабления возбуждения электродвигателей или изменения соединения электродвигателей, когда напряжение генератора приближается к максимальному значению. Управление ослаблением возбуждения и изменением соединения электродвигателей осуществляется реле перехода.