Харьковский завод транспортного машиностроения разработал проект нового двухсекционного магистрального тепловоза серии ТЭ3 типа 2 (3₀-3₀) и в 1953 г. осуществил постройку одной опытной секции. Вторая секция была построена в 1954 г. (фиг. 10). В настоящее время тепловозы ТЭ3 модернизированы и их внешний вид и расположение агрегатов такие же, как и у тепловоза ТЭ7 (см. фиг. 14).

  Первичным двигателем тепловоза серии ТЭЗ служит двухтактный десятицилиндровый дизель 2Д100 мощностью 2000 э. л. с. с противоположно движущимися поршнями. Число оборотов вала дизеля составляет 850 в минуту.
  Дизель 2Д100 имеет удельный вес около 8,5 кг/э. л. с. (без поддизельной рамы), тогда как дизель Д50 тепловозов серии ТЭ1 и ТЭ2 имеет удельный вес 17 кг/э. л. с., а дизель типа 2Д50 - около 14,5 кг/э. л. с. Благодаря малому весу дизеля 2Д100 и повышенной по сравнению с дизелем Д50 скоростью вращения вала удельный вес всего тепловоза ТЭ3 получается 63 кг/э. л. с., а для тепловоза серии ТЭ1 удельный вес равен 120 кг/э. л. с., для тепловоза ТЭ2 с дизелем Д50 он равен 85 кг/э. л. с. и с дизелем типа 2Д50 - 74 кг/э. л. с.

  Передний конец вала дизеля связан полужесткой муфтой с главным генератором МПТ-99/47; генератор постоянного тока восьмиполюсный, независимого возбуждения, самовентилирующийся. Вал якоря генератора связан с передним редуктором, служащим для распределения мощности, отбираемой от дизеля, для двухмашинного агрегата, вентилятора передних тяговых электродвигателей и тахогенераторов.
  Привод двухмашинного агрегата и вентилятора передних тяговых электродвигателей осуществляется при помощи карданных валов, а тахогенераторов - при помощи ременной передачи (фиг. 10).
  Задний конец вала дизеля связан с распределительным редуктором, который передает мощность воздушному компрессору, вентилятору задних тяговых электродвигателей и вентилятору холодильника. В редуктор включена гидромуфта для предохранения коленчатого вала дизеля от крутильных колебаний.
  Редуктор имеет две ступени числа оборотов для привода конического редуктора вентилятора холодильника (заднего редуктора). У конического редуктора установлена фрикционная муфта, которая позволяет выключать вентиляторное колесо.
  Муфта аналогична установленной на тепловозе серии ТЭ2.

Фиг. 10. Двухсекционный тепловоз серии ТЭ3 типа 2 (30-30) первого выпуска:
а - общий вид; б - продольный разрез и план одной секции; 1 - каналы для подвода охлаждающего воздуха к тяговым электродвигателям передней тележки; 2 - двухмашинный агрегат; 3 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей передней тележки; 4 - высоковольтная камера; 5 - головной прожектор; 6 - тахогенераторы; 7 - главный генератор; 8 - фильтр; 9 - роторная воздуходувка; 10 - дизель; 11 - глушитель; 12 - вентилятор охлаждения тяговых электродвигателей задней тележки; 13 - распределительный редуктор с гидромуфтой; 14 - воздушный компрессор; 15 - электровентилятор машинного помещения; 18 - расширительный бак водяной системы охлаждения дизеля; 17 - фильтр грубой очистки масла; 18 - вентиляторное колесо; 19 - подпятник; 20 - карданный вал вентиляторного колеса; 21 - конический редуктор привода вентилятора (задний редуктор); 22 - фрикционная муфта включения вентиляторного колеса; 23 - задний стяжной ящик; 24 - автосцепка; 25 - хребтовая балка рамы; 26 - боковые опоры главной рамы; 27 - центральный шкворень задней тележки; 28 - тяговый электродвигатель; 29 - передняя тележка; 30 - передний стяжной ящик; 31 - дверка передней песочницы; 32 - штурвал ручного тормоза; 33 - пульт управления; 34 - сиденье машиниста; 35 - главный передний воздушный резервуар; 36 - аккумуляторная батарея; 37 - главный воздушный резервуар; 38 - фильтр тонкой очистки масла; 39 - секции холодильника; 40 - котел обогрева; 41 - маслоподогреватель и топливоподогреватель (барабаны расположены один над другим); 42 - вспомогательный топливный насос; 43 - вспомогательный масляный насос.

  Ток главного генератора поступает к сериесным четырехполюсным тяговым электродвигателям ЭДТ-200Б. Электродвигатели постоянно соединены в три параллельные группы по два двигателя последовательно. Имеются две ступени ослабления поля тяговых электродвигателей: до 53 и 38%. Переход на ослабленное поле и обратно совершается автоматически. В настоящее время испытываются тепловозы, в которых ослабление поля доведено до 25%.
  Тяговые электродвигатели имеют принудительное охлаждение. Воздух к электродвигателям каждой тележки подается специальным вентилятором. Скорость вращения ротора вентилятора 2600 об/мин при 850 об/мин вала дизеля.
  Двухмашинный агрегат расположен под полом поста управления. Он состоит из возбудителя ВТ-275/120А и вспомогательного генератора ВГТ-275/150, объединенных в одном корпусе. Обе машины постоянного тока, самовентилирующиеся. Скорость вращения ротора 1800 об/мин при 850 об/мин вала дизеля. Мощность возбудителя 10 квт, мощность вспомогательного генератора 8 квт, напряжение 85 в.

  Управление тепловозом производится при помощи контроллера, установленного в кабине машиниста. Каждая секция имеет один пост управления. Таким образом, двухсекционный тепловоз может обходиться без поворотных устройств. При использовании тепловоза, состоящего из трех секций, средняя секция может быть без поста управления.
  Регулирование скорости тепловоза и его силы тяги производится изменением возбуждения и числа оборотов дизеля. Благодаря применению возбудителя с радиально-расщепленными полюсами и схемы автоматического регулирования мощности с тахогенераторами, роторы которых непосредственно связаны с валом дизеля, внешняя характеристика главного генератора в области токов 1700-1800 а и выше близка к кривой постоянной мощности (гиперболе).

Фиг. 11. Касательная сила тяги, касательная мощность и к. п. д. тепловоза ТЭ3 в зависимости от скорости движения при различных положениях рукоятки контроллера машиниста, обозначенных цифрами (буквы СП, ОП1 и ОП2 означают соответственно включение тяговых электродвигателей сериес-параллельное и сериес-параллельное с первой и второй ступенями шунтирования поля; числитель цифровых обозначений по оси ординат относится ко всему двухсекционному тепловозу; знаменатель - к одной секции):
а - касательная сила тяги FK на ободе движущих колес (при 16-ти позиционном контроллере); б - касательная мощность NK на ободе движущих колес (при 8-ми позиционном контроллере); в - к.п.д. тепловоза Y на ободе движущих колес (при 8-ми позиционном контроллере).

  Холодильник расположен в задней части секции тепловоза и состоит из 36 масляных и 24 водяных секций, размещенных по обе стороны кузова. Наружная поверхность охлаждения масляных секций составляет 694 м², водяных секций 504 м². Воздух для охлаждения секций засасывается через жалюзи, расположенные на боковых стенках кузова, и выбрасывается вверх. Главный вентилятор (осевой, типа ЦАГИ) при 850 об/мин вала дизеля вращается на первой передаче с числом оборотов 1040 в минуту, на второй передаче с числом оборотов 1410 в минуту. Вентилятор потребляет 78,5 л. с.
  Воздушный компрессор типа КТ6 служит для зарядки сжатым воздухом тормозной системы, электропневматической системы стеклоочистителей, песочниц, тифона и привода автоматики. Компрессор трехцилиндровый, с промежуточным, охлаждением, он имеет два цилиндра низкого давления и один цилиндр высокого давления. Диаметры цилиндров равны соответственно 198 и 155 мм, ход поршня 144 мм, давление воздуха 8 кг/см². Производительность компрессора при 850 об/мин составляет 5,7 м³/мин.

  Для бесперебойной работы тепловоза в зимних условиях предусмотрены устройства для подогрева воды, масла и топлива. Система подогрева имеет водяной котел, отапливающийся жидким топливом, маслоподогреватель, топливоподогреватель, масляные и топливные насосы и трубопроводную сеть с соответствующей арматурой. Котел обогрева, барабаны подогревателей и насосы расположены в задней части секции тепловоза с левой стороны. Насосы находятся под полом машинного помещения.
  Аккумуляторная батарея свинцовая, кислотная, типа ТН-450. Она расположена под полом машинного помещения, по обе стороны от главного генератора.
  Для вентиляции кузова предусмотрена система люков, а также специальные устройства и жалюзи. Для проветривания дизельного помещения применяется вытяжной вентилятор и может быть использован главный вентилятор холодильника.

Фиг. 12. Полный расход топлива в час тепловоза ТЭ3 в зависимости от скорости движения при различных положениях рукоятки контроллера машиниста (значения цифр, букв и условных обозначений точек см. на фиг. 11).

  Энергетическая установка и кузов располагаются на главной раме тепловоза. Последняя опирается на две трехосные тележки. Вертикальные нагрузки передаются на каждую тележку в четырех точках, расположенных на боковинах тележки между колесными парами. Центральный шкворень тележки вертикальной нагрузки не передает, он воспринимает только горизонтальные усилия от силы тяги и боковых давлений реборды колеса на рельс. Тележки имеют роликовые буксы.
  На каждой тележке расположены три тяговых электродвигателя, передающих крутящий момент движущей оси через одностороннюю цилиндрическую зубчатую передачу.
  На тепловозе установлен пневматический тормоз, действующий на все оси. Нажатие тормозных колодок одностороннее.
  Передняя тележка имеет ручной тормоз, действующий на две задние колесные пары. Штурвал ручного тормоза расположен в кабине машиниста.
  Песочницы размещены в передней и задней частях кузова. Заполнение песком производится через люки, расположенные на лобовой и задней торцовых стенках. Песок подводится только под крайние оси тележек, причем передняя песочница используется при ходе вперед, задняя - при ходе назад.. Под среднюю ось тележки песок не подводится.
  Тележки взаимозаменяемы; подкатка тележек производится так, чтобы штоки тормозных цилиндров были обращены к концам основной рамы.

  Первый тепловоз серии ТЭ3 был подвергнут тяговоэнергетическим испытаниям на опытном кольце Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ЦНИИ) в первом полугодии 1955 г. Этот тепловоз имел восьмипозиционный контроллер, т. е. был с восемью рабочими положениями рукоятки. Все последующие тепловозы серии ТЭ3 были оборудованы шестнадцатипозиционными контроллерами. К. п. д. тепловоза при восьмом (шестнадцатом) положении рукоятки контроллера и скоростях 15 - 100 км/час составляет 25-28%, т. е. соответствует к. п. д. лучших современных тепловозов (фиг. 11 -13).
  Кривые удельного сопротивления для тепловоза серии ТЭ3 (см. фиг. 5) были получены в 1957 г. по методу скатывания. Кривые удельного сопротивления для одной секции лежат выше кривых для двух секций. Это объясняется влиянием лобового сопротивления. У второй секции оно незначительно.

Фиг. 13. Расход топлива в час на холостом ходу для тепловоза ТЭ3 в зависимости от числа оборотов коленчатого вала при разных режимах работы вентилятора холодильника:
1 - вентилятор на летнем режиме; 2 - вентилятор на зимнем режиме; 3 - вентилятор выключен.

  С 1956 г. тепловозы серии ТЭ3 стали выпускать Харьковский, Луганский и Коломенский тепловозостроительные заводы, широко применяя кооперирование.
  В процессе серийного производства конструкция отдельных узлов тепловоза серии ТЭ3 изменялась и улучшалась. Эти изменения вызывались требованиями эксплуатации, условиями широкой кооперации заводов, а также необходимостью унификации узлов тепловозов разных серий. Так, на Харьковском тепловозостроительном заводе на тепловозах ТЭ3 начиная с № 98 устанавливаются новые кабины машиниста, аналогичные имеющимся на тепловозах серии ТЭ7. Были сделаны также следующие улучшения конструкции: усовершенствован поршень дизеля 2Д100, введен дублирующий светофор автоматической сигнализации, применены приборы автоматического торможения, введено ультрафиолетовое освещение контрольных приборов пульта управления, применены щитки из органического цветного стекла на лобовых окнах для предохранения глаз от воздействия яркого света, создана более совершенная звуковая изоляция кабины машиниста и др.
  Тепловоз серии ТЭ3 используется не только в грузовом, но и в пассажирском движении. В последнем случае он часто применяется в виде одной секции.

  Источник: Книга "Советские тепловозы"