Электровозы переменного тока со статическими преобразователями - Тихменев Б.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Те же соотношения можно видеть и в электровозах с коллекторными двигателями 50 гц фирмы Эрликон, которой разработан тяговый двигатель часовой мощностью 736 кет (1 ООО л. с.) с весом 5,4 кг!кет. Электровоз имеет скорость часового режима 85 км/ч, максимальную скорость 125 км/ч и при нагрузке на ось 19 т-коэффициент тяги 0,167. Повышению коэффициента тяги препятствует предельное по габаритным условиям передаточное число зубчатой передачи.
Электровозы с коллекторными двигателями нормальной частоты имеют менее благоприятные тяговые характеристики, чем электровозы переменного тока других систем. Значительная крутизна характеристики коллекторных двигателей, являющаяся следствием большего индуктивного падения напряжения в обмотках двигателя, особенно при 50 гц, обусловливает повышенную склонность этих электровозов к боксованию.
К отмеченным недостаткам необходимо добавить конструктивную сложность коллекторных двигателей. Двигатели имеют шихтованный статор, большое число полюсов, сложную обмотку и большое число щеткодержателей. Так, двигатель фирмы Жемон имеет 18 полюсов и 18 щеткодержателей с пятью разрезными щетками в каждом.
§ 3. МОТОР-ГЕНЕРАТОРНЫЕ ЭЛЕКТРОВОЗЫ
На мотор-генераторных электровозах однофазный переменный ток сети после понижения напряжения трансформатором преобразуется в постоянный ток посредством мотор-генератора, состоящего из синхронного однофазного двигателя и обычно двух генераторов постоянного тока, от которых питаются тяговые двигатели постоянного тока последовательного или смешанного возбуждения. Пуск и регулирование скорости осуществляются без пусковых сопротивлений, путем регулирования напряжения генераторов изменением их возбуждения.
Мотор-генераторные электровозы были известны давно и строились в США для железных дорог, электрифицированных на переменном токе 25 гц. Электровозы этого типа могли быть выполнены и на частоту 50 гц, однако они не послужили основой для развития системы тяги на переменном токе промышленной частоты из-за высокой стоимости, большого веса и низкого к.п.д. Мощность на единицу веса мотор-генераторных электровозов, строившихся в США, не превышала 10 кет/т, а их к.п.д. был около 0,75. Эти недостатки, несмотря на важное преимущество мотор-генераторных электровозов в отношении cos<f, который может поддерживаться близким к еди-
9
нице или даже несколько опережающим, ограничили распространение мотор-генераторных электровозов.
Прогресс электромашиностроения и более легкие современные конструкции механической части электровозов позволяют в настоящее время значительно улучшить показатели мотор-генераторных электровозов. Все же по сравнению с другими системами они остаются самыми тяжелыми и дорогими, к.п. д. их остается по-прежнему низким, а удельная мощность не достигает необходимых значений.
Наиболее современным является мотор-генераторный электровоз, построенный во Франции фирмой Альстом для железной дороги Валенсьенн - Тионвилль. Шестиосный мотор-генераторный электровоз фирмы Альстом выполнен на свободных трехосных тележках облегченной конструкции с кузовом, имеющим центральную кабину. Вес электровоза 126 т, мощность 1 800 кет за счет автоматического регулирования возбуждения генераторов и тяговых двигателей поддерживается постоянной. При часовом режиме скорость 26,1 км/ч, усилие тяги 25 400 кг, а коэффициент тяги 0,2. Удельная мощность выше, чем у американских электровозов, этого типа, но все же очень низка - 14,3 пет/т. Максимальная скорость всего 60 км/ч.
Возможно дальнейшее улучшение показателей мотор-генера-торных электровозов, например, за счет применения новых видов теплостойкой изоляции. Машины фирмы Альстом выполнены на изоляции класса В. Применяя теплостойкую изоляцию на кремне-органических лаках и смолах, удельную мощность можно повысить на 15-20% без увеличения веса электровоза, т. е. довести ее до 17 кет/т. Однако это вызовет дополнительное удорожание электровозов, поскольку установленная мощность машин в три раза больше мощности электровоза, а также понижение к. п. д. электровоза.
Некоторый резерв, который может быть использован для повышения мощности, приходящейся на одну ось, представляет возможность увеличения нагрузки на ось с 21 до 23 т, допускаемой для электровозов в СССР. Но повышению мощности препятствуют ограничения для генераторов постоянного тока по условиям коммутации. При мощности тяговых двигателей около 450 кет и мощности мотор-генератора 3 000 кет необходимо или увеличение числа генераторов в агрегате до трех, или понижение скорости их вращения с 1 500 до 1 000 об/мин, что связано с резким увеличением веса. Таким образом, мощность мотор-генераторных электровозов на одну ось ограничена величиной 450ч-500 кет, а удельная мощность величиной 20-І-22 кет/т.
Следствием относительно низкой удельной мощности мотор-генераторных электровозов является дополнительное увеличение их стоимости, так как для выполнения электровоза заданной мощности необходимо большее число осей.
10
§ 4. ЭЛЕКТРОВОЗЫ С АСИНХРОННЫМИ ТЯГОВЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
