Електричні двигуни змінного струму

ЭД-900 – ТЭ120; ЭД-914 – 2ТЭ137.

В порівнянні з електродвигунами постійного струму асинхронний двигун трифазного струму з короткозамкнутим ротором відрізняється рядом переваг:

1. Ротор має просту конструкцію.

2. Немає важкого колектора

3. Немає складної обмотки, яка має бути ретельно ізольована.

4. Немає щіткового апарату.

5. Крім того, зважаючи на відсутність колектора в асинхронних двигунах не потрібні пристрої, що полегшують процес комутації, у тому числі і додаткові полюси.

6. Максимальна частота обертання ротора не обмежується допустимою кутовою швидкістю колектора.

7. Обертове магнітне поле дозволяє забезпечити високе використан­ня електромагнітних сил в електродвигуні.

Тому асинхронний двигун в порівнянні з двигуном постійного струму має меншу масу, для його виготовлення витрачається менше дефіцитних матеріа­лів. (Зниження маси тягового двигуна є дуже важливим ще і тому, що призводить до зменшення дії непідресорених мас локомотиву на залізничну колію.) Асинхронні двигуни значно надійніші в експлуатації, менш трудомісткі в обслуговуванні і ремонті.

Особливо принадним здавалося використання асинхронних тягових двигунів на тепловозах з тяговими генераторами змінного струму. Струм, що в цьому випадку виробляється генератором, може бути безпосередньо спрямований в асинхронні тягові двигуни. Головна перешкода на шляху впровадження тягових асинхронних електродвигунів ‑ це важкість регулювання частоти їх обертання для зміни швидкості руху тепловоза при постійній частоті обертання і потужності дизель-генератора.

Ступінчасте регулювання частоти обертання ротора асинхронного двигуна досягається шляхом зміни числа пар полюсів обмотки статора. Проте застосування такого способу регулювання не забезпечує плавної зміни сили тяги тепловоза і швидкості руху, значно ускладнює електричну схему, оскільки необхідно здіснювати перемикання статорних обмоток двигунів. Використання фазних роторних обмоток двигунів з реостатами в зовнішньому колі не лише ускладнює електричне обладнання тепловоза, але і знижує його к.к.д. внаслідок додаткових втрат енергії.

Для плавної економічної зміни сили тяги і швидкості руху тепловоза з тяговими двигунами змінного, стру­му необхідно також плавно регулю­вати частоту електричного струму, що підводиться до двигунів. Регулювання частоти змінного струму можна здійснити за допомогою додаткової двигатель-генераторной установки (рисунок). В цьому випадку дизель-генератор Д тепловоза працює з постійною частотою обертання. Генератор Г виробляє постійний струм, який приводить в дію електричний двигун ЕД додатковоії двигун-генераторної установки.

Тяговий синхронний генератор СГ змінного струму цієї установки виробляє електричну енергію для живлення тягових електродвигунів 1-3. Регулюючи частоту обертання двигуна додаткової установки можна зміню­вати частоту струму, що виробляється тяговим генератором, в необхідних межах для забезпечення повного використання потужності дизеля при зміні швидкості руху локомотиву і частоти обертання якорів тягових двигунів.

Проте, в цьому випадку на тепловозі потрібно буде встановити додатко­ву двигун-генераторну установку, що має велику масу, трудомісткість в ремонті, і застосувати спеціальну систему її автоматичного регулювання. Тому розроблені проекти тепловозів з такою системою регулювання частоти змінного струму асинхронних тягових двигунів не були практично реалізовані.