Тепловоз, кроме дизелей, экипажа, вспомогательного и тормозного оборудования и т.д., имеет электрическую передачу, т.е. комплекс устройств, при помощи которых мощность от коленчатого вала дизелей передается с преобразованием вращающего момента на колесные пары для создания необходимой силы тяги.
Электрическая передача обеспечивает:
1) наибольшую силу тяги при трогании тепловоза с места;
2) сохранение постоянной мощности дизеля на выбранной позиции независимо от условий движения тепловоза;
3) автоматическое изменение силы тяги в зависимости от скорости движения тепловоза;
4) разобщение силовой цепи от коленчатого вала дизеля до колесных пар при пуске дизеля и работе его без нагрузки;
5) изменение направления движения тепловоза без реверсирования дизеля.
Электрическая передача переменно–постоянного тока. В нее включены 2 силовые установки, каждая из которых состоит из синхронного генератора (статор которого имеет две трехфазные звезды, сдвинутые на 30 электрических градусов) мощностью 882 кВт, стартер-генератора, выпрямителя с параллельно соединенными двумя мостами, блоков управления и регулирования, а также коммутационной аппаратуры. В электропередачу входят восемь параллельно соединенных тяговых двигателей мощностью в длительном режиме по 190 кВт. Такая схема соединения совместно с системой регулирования позволяет получить жесткие динамические характеристики генератора и использовать схему обнаружения и прекращения боксования.
Для регулирования тяговых двигателей предусмотрены две ступени ослабления поля 59 % и 35 %. Достигается это за счет включения шунтирующих сопротивлений параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей посредством силовых групповых контакторов.
Электрическая передача тепловоза совместно с электронным регулятором дизеля обеспечивает использование полной мощности дизеля до скорости 85 км/ч при конструкционной скорости локомотива 100 км/ч. Использование силы тяги по сцеплению обеспечивается, начиная с четвертой позиции контроллера.
Кроме того, регулирование электрической передачи обеспечивает ограничение максимального тока, максимального напряжения генератора по позициям, максимального напряжения по коммутации на коллекторе тяговых двигателей, обнаружение и прекращение боксования, продолжение работы тепловоза с отключенным одним тяговым двигателем, а также переход на аварийное возбуждение генератора при неисправностях в цепях автоматического регулирования.
Структурная схема электрической передачи
На тепловозе ТЭМ14 реализована электрическая передача переменно-постоянного тока, структурная схема которой приведена на рисунке 57.
Электрические тяговые двигатели постоянного тока М1-М4 (М5-М8) получают питание через выпрямительную установку УВ1 (УВ2) от генератора переменного тока Г1 (Г2), имеющего независимое возбуждение. Система автоматического регулирования обеспечивает получение тяговых характеристик путем изменения возбуждения генератора, а также путем двухступенчатого ослабления поля тяговых электродвигателей.
Рисунок 57 - Структурная схема электрической передачи тепловоза
МСКУД –микропроцессорная система управления; СТГ1 -стартер-генератор; КРВ1 -ключ регулирования возбуждения генератора; Г1 -генератор тяговый; УВ1 -установка выпрямительная; М1-М4 -тяговые электродвигатели; УС -устройство сравнения; Uцу - напряжение цепей управления; Uв - напряжение на выходе ключа; Uу - напряжение управления; Uвг - напряжение возбуждения генератора; Jвг - ток возбуждения генератора; Uг ~-переменное напряжение генератора; Uг - выпрямленное напряжение генератора; Iм1-Iм4 -ток якоря тяговых двигателей; Iвт - ток возбуждения тяговых двигателей при торможении, Vт - скорость тепловоза
Регулятором возбуждения генератора является ключ регулирования возбуждения, который в зависимости от тока в тяговых двигателях Iм1-Iм4 и напряжения на зажимах выпрямительной установки Uг, изменяет ток возбуждения генератора. Ток, протекающий в тяговых двигателях, измеряется девятью датчиками постоянного тока Iм1-Iм8, Iвт. Их сигналы, пропорциональные току якорей двигателей и обмоток возбуждения (только при электроторможении), поступают в микропроцессорную систему управления МСКУД. Сигнал по напряжению генератора после выпрямительной установки выделяется датчиком постоянного напряжения Uг. Сигналы, Iм1-Iм8 и Uг сравниваются с заданием мощности отсечками по напряжению и по току, учитывается сигнал датчика оборотов дизеля и датчика свободной мощности дизеля и выдается команда на изменение возбуждения генератора. При поддержании постоянной скорости к указанным сигналам добавляется сигнал по скорости.
При электроторможении учитываются сигналы Iм1-Iм8, Iвт, Uг. Последовательно соединенные обмотки возбуждения тяговых двигателей подключены на напряжение первого полумоста первой силовой установки или первого полумоста второй силовой установки.