4.7.Тепловозы.
4.7.1.Общие сведения. Основное оборудование
Тепловоз – автономный локомотив, который и вырабатывает электроэнергию и ее же потребляет). Первичным двигателем в тепловозе является дизель (ДВС), он не имеет свечей. Топливо в цилиндрах самовозгорается от сжатия.
В 1924 г. появился первый в мире российский тепловоз Щэл, мощность которого 1000 л.с. с электрической передачей мощности.
Далее наладился выпуск тепловозов ТЭ1, ТЭ2, ТЭ3, ТЭ10, 2ТЭ116 и др.
Основное оборудование тепловозов
Основным и самым крупным узлом является дизель. С дизелем соединен главный генератор, который вырабатывает электрическую энергию.
Кроме того имеется кабина машиниста с почти такими же приборами как и у электровоза; высоковольтная камера, но максимальное напряжение 600-900 В; также имеется вспомогательное оборудование: топливная система - для подачи топлива в дизель – насосы, фильтры, форсунки, и т.д.; масляная система - для смазки и охлаждения узлов дизеля; водяная система – только для охлаждения, но уже других узлов дизеля. Общий вид и основные узлы тепловоза представлены на рисунке.
4.7.2.Типы передач
Это способы передачи мощности от дизеля к колесным парам. В настоящее время существует два способа.
Электрическая передача постоянного тока – при которой дизель вращает главный генератор постоянного тока. Электроэнергия подается в тяговый двигатель также постоянного тока.
Электрическая передача переменно-постоянного тока – при которой главным генератором синхронного типа вырабатывается переменный трехфазный ток, который затем выпрямляется и на двигатель поступает постоянный ток.
Электрическая передача переменного тока
В этом случае и главный генератор (синхронный) и тяговые двигатели (асинхронные) переменного тока. Между ними устанавливаются сложные электротехнические устройства: выпрямитель и инвертор. Трехфазные двигатели более простые по конструкции и в эксплуатации, так как они не имеют коллектора, а, следовательно, более дешевые и компактные. Асинхронные двигатели применяются в промышленности для привода всех станков и агрегатов. Но у этих моторов есть один существенный недостаток - постоянная скорость вращения:
,
где f – частота питаемого тока,
р – количество пар полюсов двигателя.
Частота промышленного тока 50 Гц. Поэтому асинхронные двигатели в промышленности вращаются с одной скоростью. Но для локомотива такое условие не подходит. При разгоне скорость должна увеличиваться до максимальной, а при остановки наоборот снижаться. Необходимо менять частоту в пределах f=5-150 Гц. Для этого требуются громоздкие и дорогостоящие преобразователи частоты.
Хотя асинхронные моторы используются в промышленности давно, на локомотивах они появляются только в последние годы, так как требуются сложные устройства для регулирования частоты.
Гидравлическая передача
При такой передаче между дизелем и колесными парами ставится гидроаппараты – гидромуфта и гидротрансформатор заполненные маслом.
Например, ТГМ – тепловоз с гидравлической передачей маневровый.