Назначение передачи. Виды передач.
На тепловозах первичным двигателем является дизель. Особенность работы дизеля – запустить его под нагрузкой невозможно. Следовательно, необходимо между дизелем и колесными парами необходимо устанавливать промежуточное звено – передачу.
Передача должна обеспечить:
1. Отсоединение коленчатого вала от колесных пар тепловоза в момент запуска дизеля;
2. Надежную передачу вращения от коленчатого вала на колесные пары;
3. Возможность изменение частоты вращения колесной пары при неизменной частоте вращения коленчатого вала дизеля;
4. Постоянную нагрузку на коленчатый вал дизеля независимо от внешней нагрузки (изменения профиля пути);
5. Возможность плавного регулирования силы тяги тепловоза и скорости движения;
6. Возможность реверсирования движения;
Применяются три типа передач:
1. Механическая (только на маломощном транспорте);
2. Гидравлическая (дизель-поезда, РА, АЧ, ТГМ);
3. Электрическая (все магистральные и большинство маневровых тепловозов).
Электрическая передача. Свойства, виды.
Наибольшее распространение получила электрическая передача, которая удовлетворяет всем перечисленным требованиям.
В настоящее время применяется три типа электрических передач:
1. Постоянно – постоянного тока (ГГ и ТЭД постоянного тока – ТЭ-10; М-62; ЧМЭ-3);
2. Переменно – постоянного тока(ГГ переменного тока, ТЭД постоянного тока – ТЭ-116; ТЭП-70; 2ТЭ-25К «Пересвет»);
3. Переменно – переменного тока(ГГ и ТЭД переменного тока – 2ТЭ-25А «Витязь»).
Для обеспечения стабильной работы дизеля необходимо поддерживать постоянную нагрузку на коленчатый вал дизеля, т.е. мощность тепловоза в пределах позиции контроллера должна оставаться приблизительно постоянной. Для этого сила тяги должна автоматически изменяться обратно пропорционально скорости движения, т.е. тяговая характеристика должна носить гиперболический характер.
При увеличении скорости движения сила тяги должна уменьшаться.
N = F* V – const;
Сила тяги тепловоза с электрической передачей ограничивается:
1. Мощностью дизеля;
2. Силой сцепления колес с рельсами;
3. Нагревом электрических машин (то допустимому току);
4. Конструкционной скоростью движения.
Р = U I – const;
Для обеспечения этой зависимости внешняя характеристика генератора должна так же носить гиперболический характер, с уменьшением I должно возрастать U и наоборот. Это обеспечивается за счет работы программного обеспечения УСТА (универсальной системы тепловозной автоматики).
Принципиальная схема электрической передачи постоянно - постоянного тока тепловоза оборудованного УСТА (3ТЭ-10МК; 2М-62УК).
Главный генератор (Г) с независимым возбуждением, преобразует механическую энергию вращения коленчатого вала дизеля в электрическую энергию (постоянного тока), которая служит для питания 6 параллельно соединенных тяговых электродвигателей последовательного возбуждения (постоянного тока).
Тяговые электрические двигатели (ТЭД) преобразуют электрическую энергию в механическую. Механическая энергия, через тяговые редуктора передается на колесные пары.
Возбудитель служит для питания независимой обмотки возбуждения главного генератора.
Вспомогательный генератор – питает цепи управления постоянным током, напряжением 75В, заряжает аккумуляторную батарею, в режиме «тяга» питает обмотки возбуждения возбудителя.
Вспомогательный генератор и возбудитель являются частями двухмашинного агрегата.
Независимая обмотка возбуждения возбудителя питается от вспомогательного генератора, через УСТА (универсальную систему тепловозной автоматики).
УСТА – обеспечивает формирование характеристик главного генератора (регулирование мощности генератора) за счет изменения силы тока возбуждения возбудителя, а значит и силы тока возбуждения главного генератора.
Измеритель тока (ИТ), измеритель напряжения (ИН) – подают на УСТА сигнал о токе и напряжении главного генератора, по этим сигнала УСТА определяет мощность главного генератора.
Индуктивный датчик (ИД), датчики: температуры, давления масла, давления надувочного воздуха, разряжения газов в картере дизеля – подают на УСТА сигналы о работе, степени загрузки дизеля.
Машинист – управляет электрической передачей изменяя позиции контроллера машиниста (КМ) (задатчика позиций электронного КМ), при этом подается сигнал на УСТА для изменения мощности главного генератора, и одновременно на объединенный регулятор дизеля (ОРД), для задачи мощности дизеля.