При существующей жесткой механической связи ТЭД с колесными парами тепловоза регулировать частоту вращения якоря — это означает управлять скоростью движения локомотива.
Для обеспечения полного использования мощности дизеля во всем скоростном диапазоне работы тепловоза с электрической передачей необходимо изменять напряжение на тяговых электродвигателях Uтэд и, соответственно, частоту вращения их якорей примерно в 4 — 5 раз. Для решения этой задачи на тепловозах применяют различные системы регулирования частоты вращения якоря двигателя постоянного тока.
Частота вращения якоря двигателя n прямо пропорциональна подводимому напряжению Uтэд и обратно пропорциональна величине Ф.
n = Е/(се∙Ф) = (Uтэд - I∙ΣRя)/(се∙Ф),
где Uтэд— напряжение, подводимое к двигателю, В;
I — сила тока якоря двигателя, А;
ΣRя — суммарное сопротивление обмоток якоря, Ом;
Ф — магнитный поток двигателя, Вб;
се — магнитная постоянная.
Из формулы следует, что частоту вращения якоря тягового электродвигателя и скорость движения тепловоза при его работе в тяговом режиме можно изменять, регулируя напряжение Uтэд, магнитный поток Ф и суммарное сопротивление обмоток якоря ΣRя. Из-за больших потерь, достигающих на электроподвижном составе до 20 % тяговой (касательной) мощности, последний способ на тепловозах с электрическими передачами не применяется.
Необходимо отметить, что ТЭД тепловозов в эксплуатации также могут работать в режимах реверсирования (меняется направление вращения якоря) и генератора (при электрическом торможении). На современных тепловозах, как правило, применяют так называемое реостатное торможение, когда ТЭД, работая в генераторном режиме, подключаются к тормозным резисторам, устанавливаемым в кузове локомотива. В этих резисторах электрическая энергия, вырабатываемая ТЭД при торможении поезда, преобразуется в тепловую энергию, которая с помощью вентиляторов отводится в атмосферу.
59. Схемы соединения тяговых электродвигателей шестиосного тепловоза: а — последовательное (С), б и в — последовательно-параллельное (СП), г — параллельное (П)