- •Электрические передачи локОмОтивов и тяговые статические преобразователи Учебное пособие
- •4.4. Электрическая передача с асинхронными тяговыми
- •Глава 5. Системы регулирования напряжения тяговых
- •5.1.2. Система возбуждения тягового генератора с использованием
- •Глава 6. Опытные и перспективные разработки систем
- •Глава 7. Управление тяговыми электродвигателями
- •Глава 8. Тяговые преобразователи электрических передач
- •Глава 9. Электрическое торможение………………………………… 124
- •1. Передачи локомотивов. Назначение передач и требования, предъявляемые к ним. Виды передач. Тяговые характеристики локомотивов.
- •2. Общие сведения о тяговых электрических машинах, применяемых в электрических передачах локомотивов.
- •. Электрические машины постоянного тока
- •2.2. Синхронные тяговые электрические машины
- •2.3. Асинхронные тяговые электрические машины
- •2.4. Вентильные тяговые электрические машины
- •3. Принципы построения и основные характеристки электрических передач локомотивов
- •3.1. Передачи постоянного тока
- •3.2. Передачи переменно-постоянного тока
- •3.3. Передачи переменного тока
- •4. Опытные и перспективные разработки электрических передач переменного тока
- •4.1. Электрическая передача локомотива с полюсо-переключаемыми электрическими машинами (разработка мэи)
- •4.2. Электрическая передача локомотива с асинхронным тяговым генератором
- •4.3. Электрические передачи локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями, имеющими фазный ротор
- •4.4. Электрические передачи локомотивов с асинхронными тяговыми двигателями, имеющими фазный ротор и поворотный статор
- •5. Системы регулирования напряжения тяговых генераторов в электрических передачах локомотивов
- •5.1. Электромашинный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •5.1.1. Система возбуждения тягового генератора с использованием возбудителя с поперечно-расщепленными полюсами
- •5.1.2. Система возбуждения тягового генератора с использованием возбудителя с продольно-расщепленными полюсами
- •5.2. Аппаратный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •5.3. Тиристорный способ регулирования напряжения возбуждения тягового генератора
- •6. Опытные и персепктивные разработки систем регулирования напряжения тяговых генераторов
- •6.1. Микропроцессорная система автоматического регулирования электрической передачи уста
- •6.2. Электронная система регулирования скорости вращения вала и мощности дизеля (электронный регулятор)
- •6.3. Микропроцессорная система регулирования напряжения тягового генератора с переменным коэффициентом передачи регулятора
- •7. Управление тяговыми электродвигателями в электрических передачах локомотивов
- •7.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока
- •5.1.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока изменением напряжения
- •7.1.2. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока изменением магнитного потока возбуждения
- •7.2. Электрическая передача с поосным регулированием касательной силы тяги
- •7.3. Управление асинхронными тяговыми электродвигателями
- •8. Тяговые преобразователи электрических передач локомотивов
- •8.1. Тяговые выпрямительные установки
- •8.2. Тяговые автономные инверторы
- •8.2.1. Автономные инверторы тока
- •8.2.2. Автономные инверторы напряжения
- •8.3. Тяговые непосредственные преобразователи частоты
- •9. Электрическое торможение
- •9.1. Электрическое торможение в электрических передачах постоянного и переменно-постоянного тока
- •9.2. Электрическое торможение в электрических передачах переменного тока
- •Литература
3. Принципы построения и основные характеристки электрических передач локомотивов
На локомотивах применяют следующие виды электрических передач: постоянного тока; переменно-постоянного тока; переменного тока.
3.1. Передачи постоянного тока
В качестве основных элементов электрические передачи постоянного тока содержат тяговые генераторы постоянного тока с независимым возбуждением и тяговые электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (рис. 3.1.)
В 1970-80-х г.г. электрические передачи постоянного тока имели наибольшее распространение благодаря своим достоинствам:
- простота автоматизации процессов регулирования и управления;
- свобода компоновки оборудования, отсутствие кинематической связи между коленчатым валом дизеля и осями колесных пар;
- высокий КПД передачи, высокая степень использования мощности дизеля;
- достаточно высокая надежность.
К недостаткам передач постоянного тока следует отнести следующие:
- главный - ограничение мощности тягового генератора по коммутации (Рг макс = 2,4 2,7 103 кВт);
- ограничение по скорости вращения якоря тягового генератора, которое определяется границей устойчивости щеточного контакта при больших окружных скоростях коллектора и прочностью элементов конструкции якоря (ωг макс = 16,5 18,5 с-1 );
- ограничение по максимальному напряжению тягового генератора (Uг макс = 750 900 В);
- наличие коллектора и щеточного аппарата отрицательно сказывается на надежности передачи;
- тяговые электродвигатели имеют крайне ограниченные габаритные размеры и работают в исключительно тяжелых эксплуатационных условиях (большие динамические нагрузки, загрязненность, резкие колебания температуры и др.);
- большой расход цветных металлов, высокая стоимость, большие габаритные размеры.
При максимально возможной скорости вращения якорей тяговых электродвигателей 38 ÷ 40 с-1 максимальная мощность тяговых электродвигателей ограничена величиной 415 ÷ 435 кВт, что при 6-тиосном экипаже соответствует мощности тепловоза 2940 кВт (4000 л.с.).
Для сравнения тяговых электрических машин постоянного тока применяют показатель удельного использования материалов и удельный массовый показатель δ.
δ = G / Pном (3.1.)
В течение длительного времени развитие передач постоянного тока шло по пути совершенствования тяговых электрических машин, увеличения их мощности и надежности при снижении удельных масс, габаритных размеров и стоимости. За счет применения современных электротехнических материалов показатель δ для тяговых генераторов постоянного тока может быть снижен в пределе до 2 кг/кВт, а для тяговых электродвигателей – до 3 кг/кВт. Параметры применяемых в настоящее время на тепловозах с электрической передачей постоянного тока тяговых электрических машин близки к предельным как по использованию электрических и магнитных свойств, так и по условиям коммутации.
Таблица 3.1.
Основные показатели тяговых электрических машин постоянного тока,
применяемых на тепловозах
Тип тяговой электрической машины |
Серия тепловоза |
Мощность, кВт |
КПД, % |
Масса, кг |
δ, кг/кВт |
Т я г о в ы е г е н е р а т о р ы |
|||||
ГП300БУ |
ТЭМ2, ТЭМ3 |
780 |
94,5 |
4800 |
6,2 |
ГП312У |
М62 |
1270 |
94,5 |
7400 |
5,8 |
ГП311ВУ |
ТЭП60 |
2000 |
94,5 |
9000 |
4,5 |
ГП311БУ |
ТЭ10 |
2000 |
94,5 |
8700 |
4,35 |
Т я г о в ы е э л е к т р о д в и г а т е л и |
|||||
ЭДТ200Б |
ТЭ3, ТЭМ1 |
206 |
91,0 |
3300 |
15,5 |
ЭД108АУ1 |
ТЭП60 |
305 |
91,5 |
3350 |
11,0 |
ЭД118А |
ТЭ10, М62, ТЭ116, ТЭМ2 |
305 |
91,5 |
3100 |
10,2 |
ЭД120АУ1 |
ТЭМ7 |
411 |
91,1 |
3000 |
7,3 |
ЭД121АУ1 |
ТЭП70 |
413 |
91,8 |
2950 |
7,1 |