В современных тепловозах широко используется электрическая передача, которая передает мощность от коленчатого вала дизельного двигателя к колесным парам, что приводит тепловоз в движение.
Наиболее распространенной является электрическая передача на переменно-постоянном токе. В таких тепловозах применяется синхронный тяговый генератор, который преобразует механическую энергию дизельного двигателя в электрическую. Эта энергия затем питает тяговые электродвигатели постоянного тока через выпрямитель.
Одним из самых распространенных тяговых генераторов является ГС-501А. Он используется на серийных тепловозах, таких как ТЭП70, 2ТЭ116, 2ТЭ116У и 2ТЭ25КМ.
Тяговый генератор расположен на общей раме дизельного двигателя и соединён с коленчатым валом с помощью пластинчатой муфты. Тяговый генератор представляет собой синхронную электрическую машину в защищённом исполнении с независимым возбуждением и принудительной вентиляцией.
Генератор состоит из статора, ротора, контактной системы и подшипникового щита.
Статор служит для размещения трёхфазных обмоток и крепления генератора. Он представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого находится сердечник с двумя трехфазными обмотками. Для крепления генератора к поддизельной раме на статоре имеются опорные лапы. В верхней части статора устанавливаются вспомогательные электрические машины – синхронный возбудитель и стартер-генератор.
Ротор служит для создания вращающегося магнитного поля. Он состоит из вала, на котором установлен корпус ротора. На этом корпусе собирается индуктор — набор тонких пластин из электротехнической стали, стянутых нажимными шайбами. В специальных пазах индуктора закрепляются двенадцать полюсов возбуждения, которые при вращении создают вращающееся магнитное поле. Полюса возбуждения получают питание через два контактных кольца, закреплённых на валу ротора, от синхронного возбудителя (через выпрямитель).
Контактная система обеспечивает непрерывный контакт и питание полюсов возбуждения при вращении ротора. Она состоит из шести щеткодержателей со щетками, которые скользят по контактным кольцам.
Подшипниковый щит служит связующим звеном между ротором и статором. Он также является несущей частью, так как через подшипник одной стороной опирается ротор.
В процессе работы тягового генератора его части нагреваются. Тяговый генератор является электрической машиной с принудительным охлаждением, поэтому для его охлаждения на тепловозе устанавливается специальный вентилятор.
Принцип действия тягового генератора заключается в следующем: при подаче питания на полюса возбуждения и вращении ротора создаётся вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает две трехфазные обмотки статора и наводит в них переменные электродвижущие силы, сдвинутые по фазе на 120 электрических градусов. Поскольку частота переменных электродвижущих сил в тяговом генераторе равна частоте вращения его ротора, то такие генераторы называются синхронными. Таким образом, синхронный генератор преобразует механическую энергию дизельного двигателя в электрическую энергию переменного тока.