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 (Р_{г макс} = 2,42,710³ кВт);

- ограничение по скорости вращения якоря тягового генератора, которое определяется границей устойчивости щеточного контакта при больших окружных скоростях коллектора и прочностью элементов конструкции якоря (ω_{г макс} = 16,518,5 с^-1 );

- ограничение по максимальному напряжению тягового генератора (U_{г макс} = 750900 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 / P_ном (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		94,5		6,2
ГП312У	М62		94,5		5,8
ГП311ВУ	ТЭП60		94,5		4,5
ГП311БУ	ТЭ10		94,5		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		91,0		15,5
ЭД108АУ1	ТЭП60		91,5		11,0
ЭД118А	ТЭ10, М62, ТЭ116, ТЭМ2		91,5		10,2
ЭД120АУ1	ТЭМ7		91,1		7,3
ЭД121АУ1	ТЭП70		91,8		7,1