Transmisia Electrică de pe Locomotiva diesel-electrică 060 DA

Consideraţii generale

Datorită forţelor mari la care este supusă, transmisia mecanică necesită dimensiuni şi greutăţi mari, dacă puterea locomotivelor creşte peste 500 kW, de aceea s-a impus introducerea transmisiei electrice. La acest tip de transmisie (fig. 1.) motorul termic MT este cuplat cu un generator electric GET care transformă energia mecanică dată de motor în energie electrică. Motoarele electrice de tracţiune MET transformă energia primită de la generator în lucru mecanic, antrenând osiile motoare OM şi obţinându-se astfel forţa de tracţiune necesară deplasării trenului cu vitezele de mers impuse.

Fig. 1. Schema bloc a transmisiei electrice

Din punct de vedere constructiv pot fi utilizate generatoare şi motoare electrice de curent continuu sau de curent alternativ. De aici rezultă şi o primă clasificare a transmisiilor electrice în transmisii electrice de curent continuu, transmisii de curent continuu - curent alternativ, transmisii de curent alternativ. Datorită faptului că puterea motorului termic trebuie să rămână constantă, în timp ce viteza de mers se modifică, motoarele electrice de tracţiune sunt alimentate cu tensiune, curent şi frecvenţă variabile, ceea ce impune introducerea unor sisteme diferite de reglare ale transmisiilor electrice, care reprezintă un al doilea criteriu de apreciere a tipului de transmisie.

La transmisiile electrice motorul termic fiind cuplat direct numai cu generatorul, nu mai există o legătură rigidă a acestuia cu osia motoare. Din această cauză viteza de mers nu depinde direct de turaţia motorului termic astfel încât acesta poate funcţiona cu diferite turaţii în limitele impuse, vehiculul putând realiza oricare din vitezele de mers cerute de exploatarea pe calea ferată. De aici rezultă unul din avantajele de bază, că la transmisiile electrice se poate utiliza integral puterea motorului termic pentru diferite viteze de mers ale vehiculului.

La transmisiile în curent continuu şi curent alternativ continuu, forţa de tracţiune nu poate fi modificată decât prin variaţia curentului motoarelor de tracţiune, ceea ce atrage după sine, variaţia curentului de sarcină al generatorului.

La transmisiile în curent alternativ, variaţia forţei de tracţiune şi a vitezei de mers a vehiculului la menţinerea constantă a puterii motorului termic, se realizează şi prin modificarea frecvenţei curentului alternativ, fără să fie necesară modificarea valorii curentului şi tensiunii generatorului.

Un al doilea avantaj al utilizării transmisiei electrice, la locomotive şi automotoare cu motoare termice îl constituie faptul că motoarele de tracţiune şi aparatul de rulare pot fi utilizate şi la locomotivele electrice ceea ce îmbunătăţeşte gradul de diversificare al construcţiilor de vehicule feroviare motoare. De asemenea pot fi utilizate avantajele tracţiunii electrice şi anume forţă de tracţiune mare la demaraj şi variaţia ei continuă.

Un alt avantaj îl constituie faptul că la transmisia electrică motorul termic ne fiind cuplat cu osia, este protejat pe deoparte datorită faptului că forţa de tracţiune variază continuu şi poate avea valori mari la puteri mici ale motorului, iar pe de altă parte şocurile care apar la osiile motoare, în special la schimbarea treptelor de viteză, nu se transmit direct şi acestuia.

Din punct de vedere al proiectării şi construcţiei vehiculului, apare avantajul că, există o mai mare libertate în amplasarea elementelor componente ale transmisiei, întrucât energia necesară pentru antrenarea osiilor motoare este transmisă prin cabluri electrice flexibile, deci grupul motor termic - generator poate fi montat în cutia vehiculului, iar motoarele electrice de tracţiune pe boghiuri cât mai aproape de osiile motoare.

Toate aceste avantaje au făcut ca transmisiile electrice să capete cea mai mare răspândire, aproximativ 80 % din construcţiile existente şi să se extindă şi la alte tipuri de vehicule rutiere sau navale.

Transmisiile electrice au o serie de dezavantaje legate în primul rând de faptul că apar pierderi relativ mari datorită celor două transformări de energie în generator şi motoare de tracţiune, construcţie mai complicată datorită sistemelor de comandă şi reglare, utilizarea în cantităţi mai mari de metale neferoase şi cost mai ridicat, în comparaţie cu celelalte tipuri de transmisii. Totodată apar probleme în ceea ce priveşte întreţinerea, revizia şi reparaţia acestor tipuri de transmisii în exploatare.

Un alt aspect îl prezintă greutatea mai mare, în comparaţie cu transmisiile de alte tipuri. Greutatea se poate însă reduce cu peste 20 % prin introducerea transmisiilor electrice în curent alternativ, la care generatorul sincron şi motoarele de tracţiune asincrone sunt foarte simple din punct de vedere constructiv, mai sigure în funcţionare, au o întreţinere mai puţin costisitoare, gabarite şi greutăţi mai mici, ceea ce le face comparabile cu transmisiile mecanice şi hidraulice

Transmisiile electrice în curent continuu

Transmisia electrică de curent continuu este formată din următoarele agregate (fig. 2.): motorul termic MT (motor diesel sau turbină cu gaze); generatorul de curent continuu G care este cuplat rigid cu motorul termic; motoarele electrice de tracţiune MET, cuplate direct cu osiile motoare OM. în general se utilizează un singur motor termic şi un generator pe fiecare unitate care printr-un reglaj potrivit ales, alimentează (la tensiune şi intensitate variabilă după valorile momentane ale vitezei şi forţei de tracţiune) unul sau de obicei mai multe grupuri de motoare electrice de tracţiune M1... M4.