Question

Почему у тепловозов электрическая, а не механическая передача(см)?

То есть, тепловоз является электровозом с собственной электростанцией: дизель вращает не колёса, а электрогенератор. А уж вырабатываемый им электроток подаётся на электромоторы, которые и вращают колёса. Зачем разработана и применяется такая усложнённая схема?

Answer 1

Все довольно просто. Такая схема избрана потому, что в движение приводятся довольно существенные массы. Если Вы когда либо трогались на автомобиле с механической КПП ( д даже и с автоматом ), то наверняка отмечали рывок, если сцепление было отпущено чуть более резко. Ну и с коробкой-автоматом тоже не все так гладко. При переходе с передачи на передачу, Вы так же можете ощутить изменение тягового момента, которое воспринимаете как легкий рывок. А автомобиль, это довольно маленькая масса. Часто 500-700 кг.

Когда же речь идет о приведении в движении тысяч тонн, что сопоставимо с массой грузового состава, или о плавном трогании с места пассажирского, сразу же вступают в силу другие приоритеты. Невозможно создать муфту сцепления, которая выдержит такие нагрузки. Да и "рывок" в этом случае будет весьма существенным. Вплоть до разрыва сцепки. Потому было найдено такое решение. Тяговая характеристика электромотора плавная, и способна легко изменяться в зависимости от требуемого усилия тяги. Привести в движение поезд с помощью электромоторов проще, безопаснее и в конечном счете даже дешевле. По своей сути, экипажная часть тепловоза и электровоза не так сильно отличаются друг от друга. Главное отличие в том, что тепловоз представляет собой по сути автономную электростанцию для питания своей силовой установки. Бесступенчатость трансмиссии, плавность тяговой характеристики, высокая устойчивость к пиковым нагрузкам, относительная простота изготовления, простота реализации схемы управления тягой - вот главные козыри электрического привода который нашел применение на железной дороге.

Answer 2

Когда начали проектировать первые тепловозы с механической передачей, то обнаружилось, что дизель плюс механическая передача не могут стронуть тяжёлый состав с места. Тем не менее паровозу с паровой машиной это удавалось. Поэтому сначала попытались разработать гибрид паровоза и тепловоза - теплопаровоз. Для трогания с места и на скоростях до 25 км/ч использовалась паровая машина, а с 25 км/ч и более - тепловозный дизель. Но из-за несовершенной схемы сгорания горючего дизеля в одной камере с паром от паровой машины (!) такая комбинированная установка работала ненадёжно и нестабильно.

Тогда был разработан тепловоз с гидравлической передачей, но и он не мог стронуть с места очень тяжёлый состав. Поэтому такие тепловозы применялись в основном в качестве маневровых для небольших составов.

А вот с помощью электромоторов состав удавалось стронуть с места плавно и без особых проблем. К тому же электрическая передача позволяет в определённых пределах изменять скорость вращения электромоторов, не изменяя число оборотов дизеля, что также явилось её преимуществом. Поэтому начиная с первых магистральных тепловозов ТЭ-2 и ТЭ-3, и по настоящий момент магистральные, да и маневровые тепловозы выпускаются только с электрической передачей.

Answer 3

К ответу уважаемой Андреевой Ольги добавлю, что, так называемая, система "Г-Д", то есть генератор - двигатель, имеет очень высокий КПД практически во всём диапазоне регулирования за счёт линейности используемого участка выходной характеристики. Подобные системы используются, во всяком случае использовались, и на горных машинах, и на прокатных станах, и на бумагоделательных машинах. Надёжная штука! По соотношениям "цена-качество" до сих пор находится наверху эволюционной лестницы. Чего уж говорить, что автомобили с гибридными движками с тягой на ДВС и на электроприводе очень популярны у японцев, например. Правда, там нет схемы "Г-Д" в её классическом понимании и реализации, но всё же.

Answer 4

Добавлю ещё, что такая же схема применяется на Белорусском большегрузном самосвале "БЕЛАЗ". Там тоже на каждое колесо установлен свой электродвигатель. А если бы передача на на тепловозах была механической, это огромная коробка передач, бедный машинист переключающий передачи большим рычагом и поддающий газу и выжимающий сцепление. Это неудобно и громоздко.