Система тягового электроснабжения постоянного тока

 

Полезная модель относится к электрическому железнодорожному транспорту, а именно к электрическим железным дорогам,, питающимся от контактной сети постоянного тока, равным 3,0 кВ. Техническим результатом данной полезной модели является обеспечение стабильности напряжения контактной сети., необходимое при эксплуатации мощных электровозов двенадцатиосного исполнения, при реализации тяги по системе многих единиц, при увеличении весовых норм поездов. Сущность полезной модели состоит в том, что вольтодобавочные устройства системы тягового электроснабжения постоянного тока содержат высоковольтный кабель постоянного тока, к которому подключены блоки усиления мощности с автоматическими регуляторами, причем каждый блок содержит комплект импульсных прерывателей, понизительный трансформатор и управляемый выпрямитель, выходные защимы которого подключены к контактной сети и рельсовой цепи, а управляющие электроды ключевых элементов соединены с цепями выходных сигналов автоматического регулятора, содержащего элемент сравнения фактического значения напряжения контактной сети с его предельно допустимым значением. Использование заявляемой полезной модели на железнодорожном транспорте позволит при небольших капитальных затратах обеспечит ввод в эксплуатацию мощных электровозов двенадцатиосного исполнения.

Полезная модель относится к электрическому железнодорожному транспорту, а конкретнее, к электрическим железным дорогам, электрифицированным на постоянном токе с номинальным напряжением в контактной сети, равным 3,0 кВ.

Известны системы тягового электроснабжения, содержащие выпрямительные тяговые подстанции, зажимы выпрямительного тока которых подключены к контактной сети 3 кВ и к рельсовым цепям [1].

Недостаток таких систем, широко применяемых на железных дорогах России и многих странах мира, связан с низким уровнем напряжения в контактной сети, что уже при существующих восьми- и двенадцатиосных электровозах и наметившемся в РФ росте грузо- и пассажиропотоков требует контактной сети большого сечения (до 600 мм и выше) и частого расположения тяговых подстанций.

Этот недостаток может быть устранен переходом на систему электрической тяги переменного тока 25 кВ, но это требует больших капитальных затрат на замену электроподвижного состава и стационарных устройств тягового электроснабжения.

В качестве прототипа можно использовать систему тягового электроснабжения постоянного тока, содержащую выпрямительные тяговые подстанции, контактную сеть и рельсовые цепи, а также вольтодобавочные устройства, выходы которых подключены к контактной сети и рельсовым цепям [2].

Техническим решением по данной модели является то, что вольтодобавочные устройства содержат высоковольтный кабель постоянного тока, подвешенный на опорах контактной сети, причем к нему подключены блоки усиления мощности с автоматическими регуляторами. Каждый блок содержит комплект импульсных прерывателей, понизительный трансформатор и управляемый выпрямитель, выходные зажимы которого подключены к контактной сети и рельсовой цепи, а управляющие электроды ключевых элементов (например, тиристоров) соединены с цепями выходных сигналов автоматического регулятора, содержащего элемент сравнения фактического значения напряжения контактной сети с его предельно допустимым значением.

Существо полезной модели иллюстрируется на конкретном примере ее исполнения. На фиг. 1 показана общая структурная схема системы тягового электроснабжения постоянного тока с выпрямительными тяговыми подстанциями 1 и 2, контактной сетью 3 рельсовыми цепями 4 (для двухпутного участка). На опорах контактной сети подвешен высоковольтный кабель 5 постоянного тока, например, напряжениемВ, который служит для усиления мощности системы электроснабжения без увеличения мощности тяговых подстанций.

Кабель 5 подключен к источникам электроэнергии постоянного тока (например, районным подстанциям) примерно через 120150 км.

Блок усиления (фиг. 2) содержит трехфазный трансформатор 7, выполненный на повышенную рабочую частоту (до 1 кГц) для снижения массы и габаритных размеров. На трехстержневом сердечнике трансформатора расположены первичные обмотки 813 и вторичные обмотки 1416.

Первичные обмотки 813 трансформатора при помощи импульсных ключей 1722 подсоединены к высоковольтному кабелю 5 (клемма 6, а), а общая точка всех первичных обмоток заземлена и соединена с рельсовыми цепями (клемма 6, б).

В качестве ключей используются силовые транзисторы.

Управляющие входы ключей 1722 подключены к блоку управления 23 ключами, реализующему алгоритм формирования трехфазного напряжения во вторичных обмотках 1416 трансформатора 7, соединенных в "звезду".

Свободные выводы обмоток 1416 трансформатора подключены ко входам управляемого выпрямителя 24, который выполнен по типовой мостовой схеме.

Положительный выходной зажим выпрямителя 24 соединен с контактной сетью 3, а отрицательный - с рельсовыми цепями 4.

Импульсные ключи 1722 формируют в первичных обмотках 813 трансформатора 7 трехфазные напряжения U8 -U9, U10-U11, U12 -U13, как показано на фиг. 3, а, b, с. При этом в сердечнике трансформатора 7 формируются магнитные потоки Ф AB и ФC (фиг. 3, а), а в обмотках 1416 этого трансформатора - трехфазные напряжения. При простейшем управлении ключами 1722 в обмотках 813 формируется знакопеременное напряжение прямоугольной формы (фиг. 3, а, b, с) амплитудой кВ.

В случае необходимости для улучшения формы кривых напряжений обмоток 1722 можно применить широтно-импульсную модуляцию, например, по синусоидальному закону.

С помощью блока 6, а конкретно, управляемым выпрямителем 24 повышают напряжение на лимитирующем участке контактной сети 5 до максимального значения UЗ max, например, до 3600 В. Эта функция реализуется автоматическим регулятором - блоком управления 25 (фиг. 4). Он содержит блок фазового регулирования тиристорами выпрямителя 24 и пропорционально-интегральный регулятор ПИР. В состав блока 25 входит датчик 26 фактического напряжения контактной сети 3 в критической зоне и элемент сравнения 27, выполняющий операцию вычисления рассогласования U=UЗ max-UЗ факт. Сигнал U поступает на ПИР, который изменяет угол а регулирования тиристоров выпрямителя 24 следующим образом:

- при U>0 ПИР уменьшает угол , увеличивая значение выходного напряжения выпрямителя 24 до 3600 В, обеспечивая надежную работу электровозов в критической зоне;

- при U<0, т.е. если по какой-либо причине фактическое значение напряжения в контактной сети оказалось выше UЗ max , то ПИР будет увеличивать угол до тех пор, пока UЗ факт не станет равным U З mах.

Эффективность данной полезной модели определяется тем, что при небольших капитальных затратах обеспечивается стабильность напряжения контактной сети. Это необходимо при увеличении размеров движения поездов или (и) при вводе в эксплуатацию более мощных электровозов двенадцатиосного исполнения (типов ВЛ15, 3ВЛ11м), при реализации тяги по системе многих единиц, при увеличении весовых норм поездов.

Источники информации, принятые во внимание при экспорте

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М., Транспорт, 4-ое изд., 1965.

2. Сердеенов С.М. Повышение надежности устройств электроснабжения электрифицированных железных дорог. М., Транспорт, 2-ое изд., 1985.

Система тягового электроснабжения постоянного тока, содержащая выпрямительные тяговые подстанции, контактную сеть, рельсовые цепи и вольтодобавочные устройства, выходы которых подключены к контактной сети и рельсовым цепям, отличающаяся тем, что вольтодобавочные устройства содержат высоковольтный кабель постоянного тока, подвешенный на опорах контактной сети, к которому подключены блоки усиления мощности с автоматическими регуляторами, причем каждый блок усиления мощности содержит комплект импульсных ключей, понижающий трансформатор и управляемый выпрямитель, выходы которого подключены к контактной сети и рельсовым цепям, электроды управления тиристоров выпрямителя подключены к выходным клеммам автоматического регулятора, содержащего элемент сравнения фактического значения напряжения контактной сети с его предельно допустимым значением.



 

Похожие патенты:

Средства интеллектуальной защиты электрических сетей относится к электротехнике, а именно к способам релейной защиты тяговых сетей и может использоваться в цифровых защитах тяговых сетей железных дорог, промышленных предприятий и метрополитенов от токов короткого замыкания.

Техническим результатом нового устройства является использование магнитного поля Земли для зарядки аккумулятора на автомобиле во время движения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для регулирования или стабилизации напряжения силовых и преобразовательных трансформаторов, в частности для питания индивидуальных потребителей в сетях с нестабильными параметрами

Устройство отличается от аналогов тем, что снабжено средствами для соединения между собой дополнительно введенных водородных накопительных емкостей, а также снабжено средствами для соединения между собой дополнительно введенных кислородных накопительных емкостей.

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к автономным системам электроснабжения, и может быть использована преимущественно на транспортных машинах

Полезная модель относится к области конструкции асинхронных тяговых двигателей вагонов электроподвижного состава, в том числе, метрополитена
Наверх