Генератор постоянного тока тепловоз

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Тяговый генератор — постоянный ток

Тяговый генератор постоянного тока имеет независимое возбуждение. Станина генератора цилиндрической формы выполнена из стального листа [ I является магнитопроводом. С внутренней стороны к станине закрепляют болтами главные и добавочные полюсы. Снаружи станина имеет две лапы, которыми генератор опирается на поддизельную раму. С торца к станине крепится подшипниковый щит, служащий для опоры одного конца якоря. G противоположного конца станина закрыта улиткой для вентиляторного колеса. [1]

Тяговый генератор постоянного тока преобразует механическую энергию дизеля в электрическую, кроме того, он используется для пуска дизеля. В этом случае генератор работает в качестве электродвигателя с питанием от аккумуляторной батареи. [3]

Практически тяговые генераторы постоянного тока при частоте вращения 1000 об / мин и номинальной мощности 2000 кВт не могут обеспечить удовлетворительную коммутацию, поэтому применяют передачу переменно-постоянного тока, в которой вместо генератора постоянного тока устанавливается синхронный генератор и выпрямительная установка. Тяговые синхронные генераторы сокращают затраты меди и высоколегированной электротехнической стали, практически снимают ограничение по частоте вращения, уменьшают стоимость и трудоемкость изготовления. [4]

Порядок разборки тягового генератора постоянного тока следующий: генератор отсоединяют от поддизельной рамы, продувают сжатым воздухом в специальной камере, наружную поверхность станины обтирают ветошью, смоченной в керосине. После этого с вала якоря снимают муфту и вентиляционный патрубок. От подшипникового щита отсоединяют токопроводящие шины, в щеткодержателях поднимают или совсем вынимают щетки. Скоба одним концом крепится к фланцу 5 вала болтами, а другим поддерживается подъемным краном. Между скобой 4 и станиной 3 генератора помещают деревянную прокладку 2, и кран освобождают. После этого отжимными болтами выпрессовывают подшипниковый щит и якорь вынимают. После разборки каждый узел продувают в камере, очищают волосяными щетками и передают на специализированные рабочие участки для дополнительного осмотра и необходимого ремонта. [6]

У тепловозов с тяговыми генераторами постоянного тока , как, например, 2ТЭ10Л, при аварийном режиме напряжение Г почти не меняется. Напряжение СВ при аварийном режиме уменьшается за счет введения в цепь возбуждения добавочного резистора CAB. Для плавного разгона тепловоза на первых трех позициях контроллера в цепи обмотки возбуждения СВ включен резистор R, шунтируемый на 4 — й позиции контроллера контактами контактора К. [7]

Современные тепловозы магистральных железных дорог имеют электротрансмиссию, состоящую из тягового генератора постоянного тока , приводимого во вращение дизелем, и тяговых двигателей, получающих питание от этого генератора. Эта схема генератор — двига-т ель позволяет гибкое регулирование скорости движения, безреостатный пуск двигателей и содержит минимальное количество аппаратуры. [8]

Технология построения и анализа топологической модели подробно описана в [22] применительно к тяговому генератору постоянного тока . Аналогично выполняется построение и анализ ДМ тяговых электродвигателей и вспомогательных электрических машин. По результатам анализа ДМ тяговых электрических машин выбираются совокупности диагностических параметров. [9]

Тяговые электродвигатели / — 6 тепловоза ТЭМ2 ( рис. 10.1 см. вкладку), соединенные в две параллельные группы, получают питание от тягового генератора постоянного тока Г через главные контакты поездных контакторов П1 и П2, Схема тепловоза предусматривает две ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. [10]

Тяговые генераторы ГП-311Б для тепловозов 2ТЭ10Л, 2ТЭ10В, ЗТЭ10М, 2ТЭ10М, 4ТЭ10С, 2ТЭ10С мощностью 2000 кВт при 850 об / мин ( наибольшая мощность для тяговых генераторов постоянного тока ), имеют 10 главных и 10 добавочных полюсов, с двухходовой петлевой обмоткой якоря и уравнительными соединениями между всеми коллекторными пластинами. Поворотная траверса щеткодержателей с постоянным нажатием на щетку независимо от ее износа. [12]

Тяговые генераторы предназначены для преобразования механической энергии дизеля в электрическую, которая используется для питания тяговых электродвигателей тепловозов. В кратковременных режимах тяговые генераторы постоянного тока , имеющие специальную пусковую обмотку возбуждения, используются в качестве электродвигателей для запуска дизеля с питанием их от аккумуляторной батареи. [13]

Схемы пускай Для луска вал дизеля необходимо раскрутить до частоты вращения, при которой появляются вспышки в цилиндрах. На большинстве тепловозов в тяговом генераторе постоянного тока предусмотрена пусковая обмотка, которая обычно содержит три витка. [14]

Секционная мощность тепловозов, работающих на железных дорогах СССР за послевоенные годы, увеличилась с 736 до 2210 кВт, но для ряда направлений уже сейчас требуется большая мощность. Создание более мощных тепловозов с электрической передачей постоянного тока вызывает много затруднений, главное из которых — неудовлетворительная коммутация тяговых генераторов постоянного тока . Практически тяговые генераторы постоянного тока при частоте вращения 1000 об / мин и номинальной мощности 2000 кВт с устойчивой коммутацией нельзя разместить в отведенные габаритные размеры для них на тепловозе. Поэтому применяют передачу переменно-постоянного тока, в которой вместо генератора постоянного тока устанавливается синхронный генератор и выпрямительная установка. Тяговые синхронные генераторы сокращают затраты меди и высоколегированной электротехнической стали, практически снимают ограничение по частоте вращения. Синхронные генераторы более надежны в работе и требуют меньшего ухода в эксплуатации из-за отсутствия щеточно-коллекторного аппарата. [15]

И тяговый генератор) тепловоза ЧМЭ3 ТЭП70БС-056

Рассмотрим устройство синхронного тягового генератора тепловоза 2ТЭ116.

Станина генератора сварная, в ней установлен сердечник из сегментных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. Листы стянуты нажимными шайбами и болтами. В пазы сердечника уложена двухслойная волновая обмотка из медного изолированного провода сечением 2,1 х 9,3 мм. В пазах обмотка удерживается пластмассовыми клиньями, лобовые части обмотки укреплены колодками на изолирующих кольцах. Обмотка статора соединена в две независимых звезды, поэтому имеет шесть выводов фаз и два вывода от нулевых точек, к которым присоединяется гибкими проводами внешняя цепь тягового генератора (выпрямительная установка и тяговые электродвигатели).

Корпус ротора генератора также сварной, выполнен по типу корпуса якоря тепловозных генераторов постоянного тока. На корпусе нашихтован магнитопровод из листовой стали с пазами в виде ласточкина хвоста для крепления 12 полюсов магнитной системы. Сердечники полюсов набраны из листовой стали, стянуты нажимными шайбами и шпильками с гайками. Катушки полюсов выполнены из шинной меди сечением 1,35 х 25 мм и закреплены на полюсах с помощью заливки изолирующим эпоксидным компаундом. От выбрасывания центробежными силами катушки удерживаются полюсными башмаками. Все катушки полюсов соединены последовательно. Начало и конец обмотки возбуждения генератора (полюсов) присоединены к контактным кольцам, насаженным на изолирующей пластмассе на корпус ротора. По контактным кольцам скользят электрографитовые щетки, установленные в латунных щеткодержателях. С их помощью обмотка возбуждения синхронного тягового генератора получает питание током от возбудителя.

Кроме того, в специальных пазах полюсных башмаков уложены стержни диаметром 12 мм, образующие вместе с соединительными дугами успокоительную (демпферную) обмотку, улучшающую работу генератора при переходных режимах.

Своим укороченным валом ротор опирается на сферический роликовый подшипник, установленный в съемной капсуле подшипникового щита. Второй конец ротора с помощью фланца и муфты соединен с коленчатым валом дизеля.

Активная мощность тягового генератора тепловоза 2ТЭ116 составляет 2190 кВт (около 300 л.с.) при номинальной частоте вращения ротора n = 1000 об/мин. На этом режиме частота вырабатываемого переменного тока генератором, имеющим шесть пар полюсов, составляет

Рассматривая принцип действия и устройство синхронных генераторов, мы видим, что в них нет коллектора, добавочных полюсов, сложного и громоздкого щеточного аппарата. В машинах переменного тока электромагнитная нагрузка не ограничивается коммутацией и может быть повышена, обеспечивая дополнительное снижение массы. Как же отразились эти преимущества на реальных технических показателях синхронных генераторов?

Масса генератора переменного тока ГС-501А для тепловозов 2ТЭ116 составляет 6 т, а постоянного тока для тепловозов 2ТЭ10Л — 9 т при одинаковой мощности дизелей этих тепловозов 2210 кВт (3000 л. с). Переход на генератор переменного тока обеспечил снижение массы, расхода металла на 3 т. Правда, при этом необходимо иметь в виду, что номинальная частота вращения ротора генератора на тепловозах 2ТЭ116 составляет 1000 об/мин против 850 об/мин на тепловозах 2ТЭ10Л, что также способствует снижению массы генератора.

Отечественной электротехнической промышленностью были разработаны для перспективных локомотивов с силовыми установками мощностью 2940 кВт (4000 л. с.) генераторы постоянного тока ГП-313Б и переменного тока ГС-504. При одинаковой частоте вращения 1000 об/мин, мощности генераторов ГП-313Б и ГС-504 соответственно 2700 и 2750 кВт масса их меди составляет 1907 и 860 кг, а стали 3032 и 2534 кг. Таким образом, генератор переменного тока оказался на 1500 кг легче; для его изготовления затрачивается меньше на 1047 кг дорогой дефицитной меди.

Повышенная эксплуатационная надежность тяговых генераторов переменного тока обеспечила увеличение в 1,5 — 2 раза срока службы между ремонтами по сравнению с генераторами постоянного тока при одновременном снижении общей стоимости обслуживания и ремонтов. Тяговые генераторы тепловозов постоянного и переменного тока имеют близкие по величине коэффициенты полезного действия, достигающие 0,94-0,95 на номинальном режиме.

К числу недостатков тяговых генераторов переменного тока относится необходимость применения на тепловозах выпрямительных установок и стартерных электродвигателей (синхронные генераторы тепловозов не приспособлены для работы в двигательном режиме для пуска дизеля). Однако масса генератора переменного тока и выпрямителя остается меньше массы генератора постоянного тока. Стартерный двигатель при работе дизеля используется в качестве вспомогательного генератора постоянного тока. Надежность работы выпрямительных установок весьма высокая, практически они не требуют ремонта, кроме замены полупроводниковых вентилей в случае повреждения.

Тепловоз — как он устроен и работает (часть 2)

Опубликовано 09.05.2020 · Обновлено 04.02.2021

Добро пожаловать в цикл статей об устройстве тепловозов, где изложение ведется простым и понятным языком. В материале я рассказываю о работе тех или иных узлов и агрегатов локомотивов. Чтобы начать с начала, или интересующего вопроса нет в этой статье, вот ссылка на первую часть.

Генераторы

Теперь о самом главном — генераторе. Ведь на его обмотку возбуждения необходимо подать ток, а какой агрегат это делает? Такой агрегат называется – возбудитель, это также генератор постоянного тока, только поменьше и работает он чисто на обмотку возбуждения главного генератора. Располагается он совместно на одном валу с другим генератором – вспомогательным, который служит для питания цепей управления тепловоза постоянным током, напряжением 75 вольт, зарядки АБ и питает обмотку возбуждения самого возбудителя. И называется этот тандем – двухмашинный агрегат.

Двухмашинный агрегат тепловоза

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» width=»1000″ height=»648″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg» alt=»Двухмашинный агрегат тепловоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-300×194.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1-768×498.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100-1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Двухмашинный агрегат тепловоза

Вал двухмашинного агрегата соединен с карданным валом, выходящим из редуктора отбора мощности, через который и передается вращающий момент.

Всего на тепловозе установлено четыре генератора:

• главный;
• возбудитель главного генератора;
• вспомогательный генератор;
• синхронный подвозбудитель (СПВ).

Так вот СПВ это небольшой генератор но переменного тока и работает он в системе автоматического управления электропередачей, намагничивая сердечник амплистата переменным током. Ведь из курса физики мы знаем, что для трансформации тока в трансформаторах необходим ток переменный, а амплистат и является таким трансформатором, вокруг сердечника которого имеется четыре обмотки: задающая, управляющая, регулировочная и стабилизирующая. Именно в них и наводится ЭДС, так необходимая для работы этой системы управления.

Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» width=»1000″ height=»623″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg» alt=»Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-300×187.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1-768×478.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_1.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Синхронный подвозбудитель (СПВ)тепловоза

Вал СПВ приводится во вращение либо карданной либо ременной передачей, в зависимости от конструкции тепловоза.

А как запускается дизель?

На тепловозах с генератором постоянного тока это делается просто: сам генератор и вращает вал дизеля, только специальными электромагнитными контакторами создается цепь от аккумуляторной батареи на обмотку возбуждения и якорь генератора, которые соединяются последовательно и уже генератор работает в качестве сериесного электродвигателя. После раскрутки вала и запуска дизеля схема разбирается и все становится на свои места. На других тепловозах для запуска применяются электродвигатели – стартеры.

Ну вот дизель у нас запущен, надо ехать, все цепи собраны, электропневматический реверсор изменил направление тока в обмотках возбуждения ТЭД, чтобы мы поехали в нужную нам сторону, все в общем в работе. Машинист переводит контроллер в 1-ю позицию и … Подключаются тяговые электродвигатели к силовой цепи посредством включения электропневматических контакторов, называемых «поездными», также электромагнитые контакторы подключают возбуждение возбудителя (контактор ВВ) и возбуждение главного генератора (контактор КВ). Все, схема собрана – возбудитель возбуждает обмотку возбуждения генератора, ток вырабатывается и подается на ТЭД.

В процессе движения вся эта система работает слаженно, умно и толково, изменяя ток в обмотке возбуждения возбудителя и соответственно в обмотке возбуждения главного генератора, автоматически изменяя режимы его нагрузки ну и обороты вала дизеля через наш объединенный регулятор мощности, не меняя позиции контроллера машиниста, а машинист, имея в своем запасе 15 позиций уже сам контроллером увеличивает или уменьшает обороты вала дизеля, соответственно и его мощность.

Есть еще одна небольшая деталь в работе ТЭД из области электротехники: при трогании поезда с места ток на якорях ТЭД достигает максимальной величины, в процессе разгона и увеличения скорости ток падает, но растет напряжение, а нам так необходима полная мощность генератора на всех скоростях движения. Поэтому нужно ток нагрузки главного генератора увеличивать принудительно. Все делается просто, путем ослабления магнитного поля в обмотках возбуждения ТЭД, то есть параллельно обмотке возбуждения подключены два сопротивления, вот на них и переключается часть тока, это называется – ослабление поля. Практически на всех тепловозах применяется две ступени ослабления поля и работает эта система автоматически, сопротивления подключаются соответствующими контакторами, называемыми ВШ. Отступлю, а вот на электровозах это делается вручную машинистом, но там и ступеней ослабления побольше. Все электрические аппараты находятся в высоковольтной камере (ВВК), которая закрывается и имеет на двери блокировки, если дверь в ВВК не закрыта, то схема тяги не соберется и тепловоз не тронется с места.

Дизель

Ну конечно-же наш дизель, со всеми своими системами и заморочками. На тепловозах устанавливаются дизели разных конструкций и мощностей, в зависимости от рода службы тепловоза. Дизели по расположению шатунов с поршнями делятся на однорядные, V-образные и однорядные с раздвигающимися поршнями. Если с первыми двумя все понятно, то в третьем случае в гильзе одного цилиндра движется два поршня, один сверху, другой снизу, встречаются они одновременно в одной точке, где происходит вспышка топлива, затем один поршень идет вверх, а другой вниз. Своими шатунами они соединены с коленчатыми валами дизеля, вала два, один вверху, другой внизу, соединяются они вместе вертикальной передачей. Вот такая мощная штука.

Яркий пример – дизель 10Д100, но сейчас эта схема уже не применяется на тепловозных дизелях. Дизели бывают двухтактные и четырехтактные. Двухтактные дизели уже не применяются, практически на всех тепловозах устанавливаются дизели четырехтактные и конечно-же с турбонаддувом. Турбонаддув воздуха в цилиндры дизеля обеспечивается турбиной турбокомпрессора, установленного на дизеле, турбина вращается энергией выхлопных газов. Принудительный наддув воздуха в цилиндры дизеля существенно повышает его к.п.д., топливо хорошо сгорает, отдавая всю энергию сгорания в работу, а не на выхлоп, а мощность дизеля вырастает в разы.

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» width=»1000″ height=»516″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg» alt=»Дизель 2Д100 от тепловоза» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-300×155.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3-768×396.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_3.jpg 1000w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» /> Дизель 2Д100

Для примера, на тепловозах ТЭ3 применялся дизель с расходящимися поршнями, но без турбонаддува типа 2Д100 и его мощность составляла 2000 л.с.,хотя на нем была установлена механическая воздуходувка, но стоило конструкторам установить на этом дизеле два турбокомпрессора и его мощность поднялась до 3000 л.с., и стал известный нам дизель 10Д100, который славно потрудился на тепловозах серии 2ТЭ10. Также на многих типах дизелей воздух от турбокомпрессоров перед подачей в цилиндры еще и охлаждается, проходя через специальные воздухоохладители, в общем получается здорово.

Как было сказано выше тепловозные дизели работают в очень тяжелых условиях, они сильно нагружаются, работают и в жару, и в холод, поэтому требуют основательной смазки, охлаждения ну и конечно защиты от ненормальных всяких сбоев в работе.

Топливная система

Топливная система дизелей включает в себя топливоподкачивающий насос (ТН), который прокачивает топливо из бака, дополнительно подогретое в топливоподогревателе. Топливо пропускается по трубопроводам через фильтры грубой и тонкой очистки и поступает к топливному насосу высокого давления (ТНВД), там к специальным плунжерным парам, плунжер – это небольшой поршень, который сжимает порцию топлива до 200 и выше атмосфер, оно, проходя далее через форсунку превращается в туман, который и воспламеняется под сжимающим действием поршня. Разворот плунжеров на большую или меньшую подачу топлива посредством топливных реек осуществляет нам знакомый регулятор мощности, а очередность срабатывания плунжеров определяется кулачковым распределительным валом, находящимся в корпусе дизеля.

Оборудование топливной системы тепловозов

» data-medium-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg» data-large-file=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» width=»1000″ height=»565″ gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7″ data-src=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg» alt=»Оборудование топливной системы тепловозов» data-srcset=»https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-300×169.jpg 300w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1000×565.jpg 1000w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-768×434.jpg 768w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-1536×867.jpg 1536w, https://cdn-dvizhenie24.jq7.ru/2020/05/dvizhenie24_ru_9100_4-2048×1156.jpg 2048w» data-sizes=»(max-width: 1000px) 100vw, 1000px» />

После каждого такта продукты сгорания топлива (дым) удаляются из цилиндра через клапаны или щели в цилиндровой втулке, повторюсь, все зависит от конструкции дизеля, а порция свежего холодного воздуха, подгоняемого турбокомпрессором уже поступает в цилиндр, ведь без кислорода сгорания не будет. С топливом все понятно, но все трущиеся части дизеля должны непрерывно под хорошим давлением смазываться маслом, а также им смазываются и охлаждаются втулки цилиндров, где происходит грандиозный процесс вспышек топлива.

Масляная система

На тепловозах масляные системы имеют несколько контуров и масляных насосов. Вся работа и запуск дизеля начинается с работы маслопрокачивающего насоса (МН), который подключается электрическим контактором (КМН) с подключением реле времени (РВ), чтобы за 30-40 секунд маслопрокачивающий насос поднял масло из картера дизеля и прогнал его по всем системам. Затем происходит запуск, и данная схема разбирается. На дизеле есть шестеренчатый главный масляный насос, который подает масло ко всем деталям дизеля, есть свой насос и у центробежного масляного фильтра, также масло поступает к фильтрам грубой и тонкой очистки. Существует контур на охлаждение масла.

На всех современных тепловозах масло проходит через водомаслянный теплообменник, в котором охлаждается водой, после чего поступает обратно в систему, ну а вода из теплообменника охлаждается в обычных секциях радиатора в холодильнике. На первых типах тепловозов масло охлаждалось также, как и вода в секциях, но потом стало понятно, что масло не вода, система постоянно подтекала, лопалась, приводя к большим потерям масла, поэтому водомаслянный теплообменник это лучшее, что можно придумать для охлаждения масла. По совершению своего рабочего цикла масло стекает обратно в картер дизеля.

Продолжение следует… водяная система, система вентиляции и охлаждения, система защиты дизеля.

МАНЕВРОВЫЙ ТЕПЛОВОЗ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

Полезная модель относится к области транспортных средств, в частности, к маневровым тепловозам с электрическим приводом вспомогательных нагрузок. Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции приводов вспомогательных нагрузок, повышение производительности, качества и надежности их и тепловоза в целом. Технический результат полезной модели достигается тем, что для электропривода вспомогательных нагрузок на тепловозе устанавливается единый источник электроэнергии — генератор переменного тока, от которого питаются все электроприводы вспомогательных нагрузок дизеля и локомотива, цепи управления, заряда аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения генераторов, при этом: — все электрические потребители вспомогательных нагрузок тепловоза питаются от единого вспомогательного генератора переменного трехфазного тока. — повышается надежность работы тепловоза за счет исключения гидроредуктора, двухмашинного агрегата, всех шкивов и валов клиноременных приводов, а также карданного вала привода вентилятора. — повышается производительность работы компрессора за счет поддержания постоянной частоты вращения при изменяющейся частоте вращения коленвала дизеля. Это повышает производительность работы тепловоза и снизит расход топлива; — обеспечивается плавное регулирование частоты вращения вентилятора холодильника, что снижает расходы мощности дизеля на охлаждение теплоносителей; — обеспечивается электропитание дополнительных потребителей (кондиционер, холодильник), что в эксплуатируемых тепловозах не всегда представляется возможным.

Маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок, содержащий дизель, тяговый генератор, тяговые электродвигатели постоянного тока, электродвигатели вспомогательных нагрузок: компрессора, вентилятора холодильника дизеля, вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, питающихся от генератора вспомогательных нагрузок, цепи управления, заряда аккумуляторной батареи и обмоток возбуждения генераторов, питающихся от вспомогательного генератора, отличающийся тем, что генератор для привода вспомогательных нагрузок и питания цепей управления, заряда батареи и обмоток возбуждения тягового и вспомогательных генераторов выполнен единым в виде вспомогательного генератора переменного трехфазного тока, к которому подсоединены: через статический преобразователь электродвигатели компрессора и дополнительного вентилятора холодильника дизеля, цепи управления и заряда аккумуляторной батареи и дополнительно через регулятор тока обмотка возбуждения вспомогательного генератора, через инвертор напряжения и автоматический выключатель электродвигатель основного вентилятора холодильника дизеля, непосредственно через автоматические выключатели электродвигатели вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, через трехфазный выпрямитель и свой регулятор тока обмотка возбуждения тягового генератора, при этом регуляторы тока обмоток возбуждения тягового и вспомогательного генераторов соединены с микропроцессорным блоком для управления токами возбуждения.

Полезная модель относится к области транспортных средств, в частности, к маневровым тепловозам с электрическим приводом вспомогательных нагрузок.

Известен маневровый тепловоз ЧМЭЗ, у которого узлы и механизмы вспомогательных нагрузок дизеля и тепловоза, а именно: вентилятор охлаждения радиаторов холодильника дизеля, компрессор, вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей, двухмашинный агрегат (вспомогательный генератор и возбудитель), имеют механический привод от вала дизеля посредством гидроредуктора, шкивов, ременных передач, валопроводов и карданного вала, а цепи управления, зарядки аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения тягового генератора питаются от двухмашинного агрегата.

(З.Х.Нотик Тепловозы ЧМЭЗ, ЧМЭЗТ, ЧМЭЗЭ, Москва «Транспорт», 1996 г., стр.147-159, 340-369)

Недостатками указанного тепловоза является наличие механического привода вспомогательных нагрузок, отсюда — низкая надежность гидроредуктора, карданного вала и ременной передачи, применение сложного двухмашинного агрегата, ремонт которого требует больших трудозатрат. Механический привод компрессора от вала дизеля не обеспечивает необходимого объема сжатого воздуха в магистрали при работе дизеля на низких позициях контроллера машиниста, т.е. с малыми оборотами коленвала.

Известен маневровый тепловоз ТЭМ7, у которого часть узлов и агрегатов вспомогательных нагрузок тепловоза имеют механический привод (централизованный вентилятор обдува главного генератора, выпрямительной установки, тяговых электродвигателей), а другая часть узлов и агрегатов вспомогательных нагрузок (компрессор, питание обмоток возбуждения главного генератора, масло и топливопрокачивающих насосов, питание бортовой сети локомотива) осуществляется от двух генераторов (стартер-генератора и возбудителя).

(«Тепловоз ТЭМ7» под редакцией Г.С.Меликджанова, Москва «Транспорт», 1989 г., стр.248-262)

Недостатками известного тепловоза с такой системой привода узлов и механизмов вспомогательных нагрузок является наличие громоздкой, сложной конструкции гидромуфты переменного наполнения привода централизованного воздухоснабжения, наличие раздаточных редукторов, трех карданных валов, требующих при ремонте больших трудозатрат.

Электрический привод компрессора, питание бортовой сети, питание обмотки возбуждения тягового генератора, масло и топливопрокачивающих насосов осуществляется от двух генераторов постоянного тока специального изготовления (стартер-генератора и возбудителя), что ухудшает массогабаритные показатели тепловоза и увеличивает эксплуатационные расходы на ремонт.

Известны маневровые локомотивы компании Boise Locomotive, бывший Morrison Knudsen/MK Rail Company типа MP1500D, GP28M, GP39M, принятые за прототип, которые имеют комбинированную систему привода вспомогательных нагрузок дизеля и локомотива. Часть вспомогательных нагрузок имеет механический привод от вала дизеля через распределительный редуктор: вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей, дополнительный генератор переменного тока, вспомогательный генератор. Другая часть имеет электрический привод переменного тока, электродвигатели которого получают питание от дополнительного генератора: компрессор, вентиляторы охлаждения радиатора холодильника дизеля.

(The Car and Locomotive Cyclopedia of American Practices, sixth edition, под ред. William W. Kratville, 1997 г., «Simmons-Boardman Books, Inc, Omaha, Nebraska, стр.450, 451, 453)

Недостатками известного тепловоза является наличие механического привода вспомогательных нагрузок, отсюда — низкая надежность карданного вала, зависимость производительности вентиляторов от частоты вращения вала дизеля. Установка дополнительного генератора переменного тока на валу дизеля, предназначенного для питания электродвигателей переменного тока приводов компрессора и вентиляторов холодильника, значительно усложняет конструкцию распределительного редуктора дизеля и снижает его надежность, кроме того, требуется установка электронной системы управления дополнительным генератором, что приводит к усложнению электрической схемы. Наличие вспомогательного и дополнительного генераторов усложняет конструкцию тепловоза.

Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции приводов вспомогательных нагрузок, повышение производительности, качества и надежности их и тепловоза в целом.

Технический результат полезной модели достигается тем, что для электропривода вспомогательных нагрузок на тепловозе устанавливается единый источник электроэнергии — генератор переменного тока, от которого питаются все электроприводы вспомогательных нагрузок дизеля и локомотива, цепи управления, заряда аккумуляторной батареи и обмотки возбуждения генераторов, при этом:

— все электрические потребители вспомогательных нагрузок тепловоза питаются от единого вспомогательного генератора переменного трехфазного тока.

— повышается надежность работы тепловоза за счет исключения гидроредуктора, двухмашинного агрегата, всех шкивов и валов клиноременных приводов, а также карданного вала привода вентилятора.

— повышается производительность работы компрессора за счет поддержания постоянной частоты вращения при изменяющейся частоте вращения коленвала дизеля. Это повышает производительность работы тепловоза и снизит расход топлива;

— обеспечивается плавное регулирование частоты вращения вентилятора холодильника, что снижает расходы мощности дизеля на охлаждение теплоносителей;

— обеспечивается электропитание дополнительных потребителей (кондиционер, вентилятор кабины, холодильник), что в эксплуатируемых тепловозах не представляется возможным.

Предлагаемая структурная схема электропривода приведена на чертеже.

На тепловозе содержащий дизель 1 с тяговым генератором 2, тяговые электродвигатели 3 установлен единый генератор для привода вспомогательных нагрузок, питания цепей управления, заряда аккумуляторной батареи и обмоток возбуждения генераторов в виде вспомогательного генератора переменного трехфазного тока 4, к которому подсоединены: через статический преобразователь 5 электродвигатели компрессора 6 и дополнительного вентилятора 7 холодильника дизеля, цепи управления 8 и заряда аккумуляторной батареи 9 и дополнительно через регулятор тока 10 обмотка возбуждения вспомогательного генератора 4, через инвертор напряжения 11 и автоматический выключатель 12 электродвигатель 13 основного вентилятора холодильника дизеля, непосредственно через автоматические выключатели 14 асинхронные электродвигатели 15 вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей 3, обмоток возбуждения тягового генератора 2 через трехфазный неуправляемый выпрямитель 16 и свой регулятор тока 17, при этом регуляторы тока обмоток возбуждения тягового 2 и вспомогательного 4 генераторов соединены с микропроцессорным блоком 18 для управления токами возбуждения.

Маневровый тепловоз работает следующим образом.

Во время запуска дизеля 1 вспомогательный генератор переменного трехфазного тока 4 получает начальное возбуждение от аккумуляторной батареи 9, после чего он осуществляет питание всех электрических потребителей вспомогательных нагрузок переменного тока с поддержанием заданной амплитуды. Поддержание постоянной амплитуды напряжения осуществляет регулятор тока 10. В свою очередь управляет регулятором тока 10 микропроцессорный блок 18. Статический преобразователь напряжения 5 преобразует трехфазное переменное напряжение в постоянное, от которого запитаны все потребители постоянного тока бортовой сети: электродвигатель компрессора 6, электродвигатель вспомогательного вентилятора холодильника 7, заряд аккумуляторной батареи 9, микропроцессорный блок 18.

Электродвигатели вентиляторов охлаждения 15 тяговых электродвигателей 3 при помощи автоматических выключателей 14 подключены напрямую к вспомогательному генератору 4 и во время работы тепловоза постоянно включены. В эксплуатации при изменении частоты вращения коленвала дизеля 1 меняется частота выходного напряжения вспомогательного генератора 4, а значит частота вращения асинхронных электродвигателей 15. Благодаря этому осуществляется необходимое изменение частоты вращения вентиляторов и расход охлаждающего воздуха для тяговых электродвигателей 3.

Электродвигатель основного вентилятора холодильника 13 подключен к вспомогательному генератору 4 через автоматический выключатель 12 и инвертор напряжения 11, при помощи которого системой регулирования температуры теплоносителей устанавливается оптимальная частота вращения вентилятора.

Электродвигатель компрессора 6 подключен к статическому преобразователю 5, на выходе которого поддерживается постоянное напряжение, за счет которого остается неизменным частота вращения компрессора. Благодаря этому компрессор работает с номинальной производительностью вне зависимости от частоты вращения вала дизеля.