ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные направления развития электрической передачи Общие положения из "Электрическое оборудование тепловозов Издание 5 " Критерий выполнимости тяговых генераторов постоянного тока. [c.261] Перед локомотивостроением поставлена задача повышения мощности тепловозов и увеличения их скоростей. Повышение мощности тепловозов требует уменьшения массы локомотива на единицу мощности, и наша промышленность сделала в этом направлении очень многое. Достаточно сказать, что с начала выпуска первых послевоенных тепловозов масса на единицу мощности снижена почти в 3 раза. Снижение массы достигнуто путем усовершенствования конструкции тепловоза в целом и его отдельных агрегатов. Немалую роль сыграло снижение массы электрических машин, которое обусловлено улучшением конструкции, повышением электрической и магнитной нагрузок и увеличением частоты вращения. Увеличение объема перевозок предъявляет повышенные требования к тепловозам в отношении надежности и уменьшения расходов на содержание и ремонт. [c.261] Как отмечалось выше, электрическая передача большинства тепловозов, находящихся в эксплуатации, выполнялась на машинах постоянного тока, так как свойства тяговых электродвигателей и генераторов постоянного тока обеспечивают хорошие тяговые характеристики тепловозов. Дальнейшее повышение мощности дизелей до 2940—4400 кВт требует создания мощных тяговых генераторов. Изготовление генераторов постоянного тока ограничено требованием сочетания мощности и частоты вращения, которые определяются условиями коммутации и нагревания. [c.261] Работами научно-исследовательского института тяжелого электромашиностроения (НИИТЭМ) установлен критерий выполнимо сти для тяговых генераторов, имеющих двухходовую петлевую обмотку якоря. Критерий выполнимости представляет собой произведение расчетной мощности на частоту вращения якоря, которое не должно превышать определенного значения Рр/г 3-10 кВт-об/мин. Здесь расчетная мощность Рр= Л (p = /нi max, где Рв,1п—мощность и ток при номинальном режиме Кр — коэффициент регулирования генератора и ах — максимальное напряжение тягового генератора. При частоте вращения коленчатого вала дизеля 1000 об/мин и Кг=1,5 предельная мощность генератора равна 2000 кВт. [c.261] Генераторы переменного тока, помимо исключения проблемы коммутации в скользящем контакте, обладают большей надежностью и требуют меньших эксплуатационных расходов, так как отсутствуют коллектор и сложные изоляционные конструкции на якоре, а также сборка и разборка их проще, чем генераторов постоянного тока. Существенно также снижена масса генератора переменного тока из-за отсутствия коллектора и повышения электромагнитных нагрузок. Следовательно, экономия в массе и стоимости генератора переменного тока по сравнению с генератором постоянного тока достигается главным образом за счет снижения расходов на дорогостоящие коллекторную медь и электротехнические стали. Кроме того, генераторы переменного тока могут быть построены на более высокие частоты вращения, что уменьшает массу дизель-генераторной установки. [c.262] Необходимость установки на этих тепловозах выпрямительной установки несколько уменьшает преимущества синхронного генератора. Однако использование лавинных полупроводниковых вентилей и силовых вентилей высокого класса и на большие токи (до 1500 А) позволит значительно уменьшить габариты, массу, потери мощности и стоимость выпрямительной установки. [c.262] Наибольшая мощность тепловозных тяговых электродвигателей постоянного тока для опорно-осевой подвески при диаметре колеса 1050 мм по допустимым электрическим и магнитным перегрузкам составляет примерно 450 кВт, а предельная частота вращения якоря по условиям обеспечения нормальной коммутации — 2200— 2300 об/мин. Такие параметры приближаются к предельным для тепловозов секционной мощностью 2940 кВт. [c.262] Более надежные тяговые электродвигатели постоянного тока для мощных грузовых тепловозов предусматривается изготовить для диаметра колесной пары 1250 мм вместо существующего 1050 мм. Это позволит увеличить диаметр якоря до 660 мм, при шестиполюсном исполнении двигателей. Такие электродвигатели могут работать на тепловозах мощностью 4420 кВт и на более мощных, если применить компенсационную обмотку и новый вид изоляции — полиимидную пленку. [c.263] Требования, предъявляемые к источнику энергии собственных нужд. На современных и перспективных тепловозах появились новые потребители энергии для собственных (вспомогательных) нужд, такие, как электропривод компрессора и вентиляторов охлаждения, питание устройств автоматики независимого возбуждения тяговых электродвигателей, электрический обогрев и др. [c.263] Каждый из этих потребителей предъявляет определенные требования к источнику электрической энергии по напряжению и частоте. Это приводит к установке на тепловозе нескольких вспомогательных источников электрической энергии. Так, например, на тепловозах 2ТЭ10Л для питания цепей управления, освещения и заряда батареи используется вспомогательный генератор постоянного тока для возбуждения тягового генератора — возбудитель постоянного тока, а для питания автоматики служит машина переменного тока — синхронный подвозбудитель. [c.263] На тепловозах 2ТЭ116 в дополнение к этим источникам для питания привода вентиляторов охлаждения используется и тяговый синхронный генератор. В этом случае нельзя обеспечить оптимальный режим работы асинхронных двигателей при переменной частоте. Оптимальный режим работы асинхронных электродвигателей обеспечивается при выполнении условия i7// = onst, т. е. при изменении частоты необходимо менять питающее напряжение таким образом, чтобы отношение этих величин поддерживалось постоянным. Невыполнение этого условия приводит к снижению к.п.д., надежности, увеличению габаритов и массы электродвигателей. [c.263] Основной нагрузкой источника переменного тока являются асинхронные электродвигатели привода вентиляторов. Подача вентиляторов регулируется отключением электродвигателей, поэтому для улучшения разгонных характеристик предъявляются определенные требования к динамическим характеристикам источника. [c.264] Устройства автоматики — магнитный усилитель, трансформатор постоянного тока и напряжения, трансформатор, датчики частоты и перемещения — питаются переменным током при выполнении условия i//f = onst. Питающее напряжение этих устройств легко устанавливается с помощью распределительных трансформаторов. Такие устройства автоматики, как радиостанция, локомотивная сигнализация, некоторые полупроводниковые и особенно перспективные полупроводниковые устройства, требуют для питания постоянное напряжение с различной частотой. Это не позволяет унифицировать источник питания для этих устройств, и так как они имеют малую мощность, то, как правило, питаются от индивидуальных статилеских преобразователей. [c.264] Наиболее полно можно удовлетворить требования, предъявляемые к источникам питания вспомогательных нагрузок тепловозов, используя схему, представленную на рис. 160. Привод синхронного генератора собственных нужд осуществляется от дизеля. На перспективных тепловозах он выполняется в одном агрегате с тяговым синхронным генератором (двухмашинный тяговый агрегат, см. с. 37). Напряжение генератора собственных нужд регулируется по закону t///= onst. [c.264] Такая система питания вспомогательных нагрузок обеспечивает оптимальные условия питания асинхронных электродвигателей приводов вспомогательных механизмов (увеличивает их к.п.д. и уменьшает габариты и массу), индивидуальное питание потребителей постоянного тока, упрощает привод и повышает к.п.д. самого генератора собственных нужд. [c.265] Синхронный генератор собственных нужд ГСН обычно выполняется с самовозбуждением и двумя статорными трехфазными об- мотками, используемыми для питания обмоток возбуждения машин тягового агрегата и потребителей собственных нужд тепловоза (на пассажирских тепловозах — для энергоснабжения поезда). Самовозбуждение на ген уменьшает количество машин. [c.265] Вернуться к основной статье