3.2. Передачи переменно-постоянного тока

Разработка передачи переменно-постоянного тока явилась следующей ступенью в области совершенствования электрических передач локомотивов. Передача переменно-постоянного тока была предложена в России в 1956 году. В 1963 году во Франции был оборудован передачей переменно-постоянного тока тепловоз серии 67000 мощностью 2400 л.с., выпускавшийся ранее с передачей постоянного тока. В России выпуск тепловозов с передачей переменно-постоянного тока был начат в 1967 г. (тепловозы ТЭ109).

В качестве основных элементов передача переменно-постоянного тока содержит тяговый синхронный генератор, тяговую выпрямительную установку и тяговые электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (рис. 3.2.).

По сравнению с тяговыми генераторами постоянного тока тяговые синхронные генераторы обладают следующими преимуществами:

● Применение тягового синхронного генератора в передаче мощности практически снимает ограничение по мощности. В приемлемых для тепловоза габаритах тяговый синхронный генератор может быть выполнен для локомотивов мощностью до 7350 кВт (10 000 л.с.).

● Тяговый синхронный генератор существенно дешевле, расход меди снизился примерно на 40%, ниже расход электротехнической стали.

● Общая масса тягового синхронного генератора снизилась по сравнению с массой тягового генератора в передаче постоянного тока приблизительно на 20% при одинаковой мощности и скорости вращения ротора.

● Повысилась надежность передачи из-за отсутствия в тяговом генераторе коллекторно-щеточного узла и сложной якорной обмотки, размещенной на роторе. В отличие от тягового генератора постоянного тока на ротор тягового синхронного генератора передается только 1,5% полной мощности. Силовые обмотки тягового синхронного генератора расположены на статоре, т.е. неподвижны, что является существенным преимуществом.

● Уменьшились эксплуатационные расходы, снизилась стоимость ремонта генератора.

Передача переменно-постоянного тока имеет КПД, приблизительно равный КПД передачи постоянного тока. КПД тягового синхронного генератора на 1,5 - 2% выше КПД генератора постоянного тока, КПД тяговой выпрямительной установки составляет 0,98 - 0,985.

Необходимость применения тяговой выпрямительной установки несколько снижает преимущества в применении тягового синхронного генератора. Кроме того, в передаче переменно-постоянного тока применяются тяговые электродвигатели постоянного тока, параметры которых, так же как и в передаче постоянного тока, приближаются к предельным по использованию электромагнитных свойств материалов и коммутации. Тяговые электродвигатели в передачах переменно-постоянного тока обладают всеми недостатками, присущими коллекторным двигателям постоянного тока. Дальнейшее некоторое увеличение секционной мощности стало возможным с переходом на диаметр колесных пар 1250 мм вместо применяемого 1050 мм (тепловоз 2ТЭ121).

Таблица 3.2.

Основные показатели тяговых синхронных генераторов,

применяемых в электрических передачах тепловозах

Тип тягового синхронного генератора	Серия тепловоза	Мощность, кВт	КПД, %	Масса, кг	δ, кг/кВт
ГС515	ТЭМ7	1400	95,8	5200	3,7
ГС501	ТЭП70, 2ТЭ116	2800	95,8	6000	2,1