В в е д е н и е. Электрические передачи локомотивов и тяговые статические преобразователи: /Космодамианский А.С., Луков Н.М

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ ЛОКОмОТИВОВ И

ТЯГОВЫЕ СТАТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

Учебное пособие

М о с к в а - 2 0 0 9

Электрические передачи локомотивов и тяговые статические преобразователи: /Космодамианский А.С., Луков Н.М., Ромашкова О.Н., Воробьев В.И., Комков С.В., Пугачев А.А., Хохлов А.Д.: Уч. пос. – М.: МИИТ, 2009. – 138 с.

Рассмотрены назначение, принципы построения, способы регулирования электрических передач локомотивов постоянного, переменно-постоянного и переменного тока, принципы действия тяговых статических преобразователей. Приведены материалы о перспективных и опытных разработках электрических передач локомотивов и систем регулирования напряжения тяговых генераторов, в том числе разработанных при участии авторов.

Р е ц е н з е н т ы: профессор кафедры «Тяговый

Подвижной состав» РГОТУПС

А. П. Б о р о д и н

профессор кафедры «Электрическая

тяга» МГУПС, Заслуженный деятель

науки РФ, д.т.н.

Ю. М. И н ь к о в

О г л а в л е н и е

Введение………………………………………………………………..… 6

Глава 1. Передачи локомотивов. Назначение передач и требования,

предъявляемые к ним. Виды передач. Тяговые характеристики

локомотивов.……………………..…….………………………………… 7

Глава 2. Общие сведения о тяговых электрических машинах,

применяемых в электрических передачах локомотивов…………… 14

2.1. Электрические машины постоянного тока.…………………….. 14

2.2. Синхронные тяговые электрические машины…………………… 15

2.3. Асинхронные тяговые электрические машины………………….. 16

2.4. Вентильные тяговые электрические машины…………………..... 18

Глава 3. Принципы построения и основные характеристики

электрических передач локомотивов..………………………………... 20

3.1. Передачи постоянного тока……………………………………….. 20

3.2. Передачи переменно-постоянного тока…………………………… 23

3.3. Передачи переменного тока……………………………………..…. 25

Глава 4. Опытные и перспективные разработки электрических

передач переменного тока……………………………………………… 29

4.1. Электрическая передача МЭИ…………………………………….. 29

4.2. Электрическая передача с асинхронным тяговым генератором… 32

4.3. Электрическая передача с асинхронными тяговыми

двигателями, имеющими фазный ротор……………………………… 39

4.4. Электрическая передача с асинхронными тяговыми

двигателями, имеющими фазный ротор и поворотный статор……… 57

Глава 5. Системы регулирования напряжения тяговых

генераторов в электрических передачах локомотивов……………….… 63

5.1. Электромашинный способ регулирования напряжения

возбуждения тягового генератора……………………………………… 64

5.1.1. Система возбуждения тягового генератора с использованием

возбудителя с поперечно-расщепленными полюсами…………………. 64

5.1.2. Система возбуждения тягового генератора с использованием

возбудителя с продольно-расщепленными полюсами…………………. 67

5.2. Аппаратный способ регулирования напряжения возбуждения

тягового генератора……………………………………………………… 69

5.3. Тиристорный способ регулирования напряжения

возбуждения тягового генератора……………………………………… 74

Глава 6. Опытные и перспективные разработки систем

регулирования напряжения тяговых генераторов

в электрических передачах локомотивов……………………………… 77

6.1. Микропроцессорная система автоматического

регулирования электрической передачи УСТА……………………… 77

6.2. Электронная система регулирования скорости вращения вала и мощности дизеля (электронный регулятор)……………………..…… 80

6.3. Микропроцессорная система регулирования напряжения

тягового генератора с переменным коэффициентом

передачи регулятора…………………………………………………… 86

Глава 7. Управление тяговыми электродвигателями

в электрических передачах локомотивов……………………………… 95

7.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного тока… 95

7.1.1. Управление тяговыми электродвигателями постоянного

тока изменением напряжения…………………………………………… 95

7.1.2. Управление тяговыми электродвигателями постоянного

тока изменением магнитного потока возбуждения…………………… 96

7.2. Электрическая передача с поосным регулированием

касательной силы тяги…………………………………………………… 97

7.3. Управление асинхронными тяговыми электродвигателями……… 101

Глава 8. Тяговые преобразователи электрических передач

локомотивов……………………………………………………………… 106

8.1. Тяговые выпрямительные установки……………………………… 106

8.2. Тяговые автономные инверторы……………………………….. 108

8.2.1. Автономные инверторы тока…………………………………… 108

8.2.2. Автономные инверторы напряжения…………………………… 113

8.3. Тяговые непосредственные преобразователи частоты…………… 118

Глава 9. Электрическое торможение………………………………… 124

9.1. Электрическое торможение в электрических передачах

постоянного и переменно-постоянного тока……………………….. 124

9.2. Электрическое торможение в электрических передачах

переменного тока……………………………………………………… 127

Перечень обозначений основных величин…………………………… 136

Литература………………………………………………………………… 138

В в е д е н и е

Тепловозы с электрической передачей составляют основу тепловозного парка железных дорог России. Изучение принципов построения и управления, характеристик электрических передач и их элементов, тяговых электрических машин и тяговых статических преобразователей должно входить неотъемлемой частью в комплекс знаний, получаемых в процессе обучения студентами по специальности 190301 «Локомотивы». Дисциплина «Электрические передачи локомотивов» тесно связана с другими специальными дисциплинами: «Электрооборудование и электрические схемы локомотивов», «Электронная и преобразовательная техника локомотивов», «Локомотивные энергетические установки», «Автоматика и микропроцессорная техника локомотивов». В учебное пособие включены материалы о тяговых электрических машинах, применяемых в электрических передачах локомотивов, о традиционных электрических передачах постоянного, переменно-постоянного и переменного тока, об опытных и перспективных разработках электрических передач, содержащих асинхронные тяговые генераторы и асинхронные тяговые двигатели с фазным ротором, электрическим передачам с полюсо-переключаемыми тяговыми электрическими машинами, о традиционных системах регулирования напряжения тяговых генераторов, системе УСТА, электронному регулятору дизеля и другие материалы.

Учебное пособие подготовлено в соответствии с рабочей программой по дисциплине «Электрические передачи локомотивов» для студентов V курса специальности 190301 «Локомотивы», и может служить дополнением к лекционному курсу по этой дисциплине, а также к материалам лабораторных работ и практических занятий.