Тяговый электропривод электровоза двойного питания

Авторы патента:

B60L9/14 - с питанием от линий энергоснабжения различного типа

Полезная модель относится к области тягового электропривода, направлена на усовершенствование тягового оборудования и может быть использована на электрическом транспорте, особенно электрическом железнодорожном. Технический результат, заключающийся в упрощении системы управления токоприемником и сокращении времени на подключение к питающей сети, достигается тем, что в тяговый электропривод электровоза двойного питания, содержащий токоприемник (1), тяговый трансформатор (3), преобразователь (4) переменного тока в постоянный, сетевой фильтр (5), Г-образный LC-фильтр (6), блок (7) тормозных резисторов, автономный инвертор (8) напряжения, блок (9) управления приводом, блок (10) тяговых асинхронных двигателей, введен блок (2) переключателя рода тока, имеющий шесть контактов (13, 14, 15, 16, 17, 18) и два переключателя (19, 20) с жесткой связью (21), выполненные с возможностью коммутации в двух положениях, а токоприемник (1) выполнен с возможностью подключения к контактной сети постоянного тока и переменного тока. 1 ил.

Для электрификации железных дорог применяются две системы электроснабжения: постоянного и переменного тока, что привело к разработке электровозов двойного питания.

Известен тяговый электропривод многосистемного электроподвижного состава, содержащий токоприемник, устройство переключения рода тока, тяговый трансформатор, имеющий первичную и вторичную обмотки, четырехквадрантный преобразователь, промежуточный фильтр, автономный инвертор напряжения, асинхронный тяговый двигатель, заземляющее устройство, и контакторы для коммутации цепей (Патент RU 2248892, МПК B60L 9/14, B60L 9/22, 27.03.2005).

Недостатком данного устройства является отсутствие фильтров в питающей цепи постоянного тока «токоприемник - автономный инвертор напряжения». Необходимость этого фильтра вызвана присутствием помех в линиях постоянного тока.

Данный недостаток устраняется в тяговом электроприводе, принятым за прототип, высокоскоростного электропоезда «Сапсан» серии Velaro RUS производства компании «Сименс Транспортные Системы» с двухсистемными двигателями: для контактной сети 3 кВ постоянного и 25 кВ/50 Гц переменного тока соответственно (А. Липп, Д. Йон, Р. Манглер, В.А. Гапанович, А.С. Назаров, О.Н. Назаров, В.П. Шилкин. Высокоскоростной поезд Velaro для России // «Железные дороги мира». - 2009. - 1. - С. 36-50). Одна тяговая установка состоит из двух токоприемников, тягового трансформатора (имеющего одну первичную и пять вторичных обмоток, причем четыре вторичные обмотки - тяговые, одна обмотка - обмотка отопления), тягового преобразователя, при этом в питающей цепи постоянного тока «контактный провод постоянного тока -преобразователь» устанавливается сетевой фильтр. Каждая тяговая установка содержит два тяговых блока, каждый из которых содержит тяговый преобразователь, блок управления приводом (БУП), четыре параллельно подключенных тяговых двигателя (асинхронных с короткозамкнутым ротором), один блок тормозных резисторов, а также ввод для подключения преобразователей собственных нужд к промежуточному звену тягового преобразователя. Тяговый преобразователь состоит из двух четырехквадрантных регуляторов, промежуточного контура постоянного напряжения, импульсного инвертора, тормозного регулятора и поглощающего контура.

Основным недостатком известного тягового электропривода является сложность системы управления двумя токоприемниками, предназначенных отдельно для подключения к сети переменного тока и к сети постоянного тока, что, кроме того, увеличивает время подключения электропривода в случае поднятия токоприемника, не соответствующего роду тока в питающей сети.

Задачей полезной модели является упрощение системы управления токоприемниками и сокращение времени на подключение к питающей сети.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод электровоза двойного питания, содержащем токоприемник, тяговый трансформатор, преобразователь переменного тока в постоянный, сетевой фильтр, Г-образный LC-фильтр, блок тормозных резисторов, автономный инвертор напряжения, блок управления приводом, блок тяговых асинхронных двигателей, при этом токоприемник подключен к контактному проводу питающей сети, выход тягового трансформатора подключен к входу преобразователя переменного тока в постоянный, выход Г-образного LC-фильтра подключен к входу блока тормозных резисторов, выход которого подключен к первому входу автономного инвертора напряжения, второй вход автономного инвертора напряжения подключен к выходу блока управления приводом, выход автономного инвертора напряжения подключен к входу блока тяговых двигателей, согласно настоящей полезной модели, введен блок переключателя рода тока, имеющий шесть контактов и два переключателя с жесткой связью, выполненные с возможностью коммутации в двух положениях, а токоприемник выполнен с возможностью подключения к контактной сети постоянного тока и переменного тока, при этом выход токоприемника подключен к первому контакту блока переключателя рода тока, вход сетевого фильтра подключен к второму контакту, а выход сетевого фильтра - к четвертому контакту, вход тягового трансформатора подключен к третьему контакту блока переключателя рода тока, выход преобразователя переменного тока в постоянный подключен к пятому контакту, вход Г-образного LC-фильтра подключен к шестому контакту, переключатели с жесткой связью выполнены с возможностью замыкания в первом положении первого контакта с третьим контактом и шестого контакта с пятым контактом, во втором положении первого контакта со вторым контактом, а шестого контакта с четвертым контактом.

Таким образом, главными отличительными от прототипа особенностями являются замена двух токоприемников одним токоприемником и введение в электропривод блока переключателя рода тока с шестью контактами и двумя переключателями с жесткой связью и возможностью коммутации цепи в двух положениях.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема тягового электропривода электровоза двойного питания.

На блок-схеме цифрами обозначены:

1 - токоприемник;

2 - блок переключателя рода тока;

3 - тяговый трансформатор;

4 - преобразователь переменного тока в постоянный;

5 - сетевой фильтр;

6 - Г-образный LC-фильтр;

7 - блок тормозных резисторов;

8 - автономный инвертор напряжения;

9 - блок управления приводом;

10 - блок тяговых асинхронных двигателей;

11 - контактный провод питающей сети постоянного тока;

12 - контактный провод питающей сети переменного тока;

13 - первый контакт переключателя рода тока;

14 - второй контакт переключателя рода тока;

15 - третий контакт переключателя рода тока;

16 - четвертый контакт переключателя рода тока;

17 - пятый контакт переключателя рода тока;

18 - шестой контакт переключателя рода тока;

19, 20 - переключатели;

21 - жесткая связь переключателей 19 и 20;

22 - контактный рельс;

23 - колесо.

На блок-схеме переключатели 19, 20 блока 2 переключателя рода тока показаны в нейтральном положении.

Тяговый электропривод электровоза двойного питания содержит токоприемник 1, тяговый трансформатор 3, преобразователь 4 переменного тока в постоянный, сетевой фильтр 5, Г-образный LC-фильтр 6, блок 7 тормозных резисторов, автономный инвертор 8 напряжения, блок 9 управления приводом, блок 10 тяговых асинхронных двигателей, при этом токоприемник 1 подключен к контактному проводу (11 или 12) питающей сети, выход тягового трансформатора 3 подключен к входу преобразователя 4 переменного тока в постоянный, выход Г-образного LC-фильтра 6 подключен к входу блока 7 тормозных резисторов, выход которого подключен к первому входу автономного инвертора 8 напряжения, второй вход автономного инвертора 8 напряжения подключен к выходу блока 9 управления приводом, выход автономного инвертора 8 напряжения подключен к входу блока 10 тяговых двигателей.

Отличием предлагаемого тягового электропривода электровоза двойного питания является то, что в него введен блок 2 переключателя рода тока, имеющий шесть контактов 13, 14, 15, 16, 17, 18 и два переключателя 19, 20 с жесткой связью 21 и возможностью коммутации цепи в двух положениях, а токоприемник 1 выполнен с возможностью подключения к контактной сети постоянного тока и переменного тока, при этом выход токоприемника 1 подключен к первому контакту 13 блока 2 переключателя рода тока, вход сетевого фильтра 5 подключен к второму контакту 14, а выход сетевого фильтра 5 - к четвертому контакту 16, вход тягового трансформатора 3 подключен к третьему контакту 15 блока 2 переключателя рода тока, выход преобразователя 4 переменного тока в постоянный подключен к пятому контакту 17, вход Г-образного LC-фильтра 6 подключен к шестому контакту 18, переключатели 19, 20 с жесткой связью 21 выполнены с возможностью замыкания в первом положении первого контакта 13 с третьим контактом 15 и шестого контакта 18 с пятым контактом 17, во втором положении первого контакта 13 со вторым контактом 14, а шестого контакта 18 с четвертым контактом 19.

Предлагаемый тяговый электропривод электровоза двойного питания работает следующим образом.

При движении электровоза по железнодорожному участку с питающим напряжением переменного тока токоприемник 1 подключен к контактному проводу 12 питающей сети переменного тока, переключатели 19, 20 блока 2 переключателя рода тока находятся в положении, в котором они соединяют первый контакт 13 с третьим контактом 15 и шестой контакт 18 с пятым контактом 17, соединяя выход токоприемника 1 с входом тягового трансформатора 3 и выход преобразователя 4 переменного тока в постоянный с входом Г-образного LC-фильтра 6. Высокое питающее напряжение переменного тока подается на первичную обмотку тягового трансформатора 3, затем пониженное напряжение поступает на вход преобразователя 4 переменного тока в постоянный. Выход преобразователя 4 подключен к входу Г-образного LC-фильтра 6, где пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются, и постоянное напряжение поступает через блок 7 тормозных резисторов в автономный инвертор 8 напряжения. Выходное напряжение инвертора 8 поступает на вход блока 10 тяговых асинхронных двигателей. Величина и частота выходного напряжения автономного инвертора 8 напряжения задается блоком 9 управления приводом.

При движении электровоза по железнодорожному участку с питающим напряжением постоянного тока токоприемник 1 подключен к контактному проводу 11 питающей сети постоянного тока, переключатели 19, 20 блока 2 переключателя рода тока находятся в положении, в котором они соединяют первый контакт 13 со вторым контактом 14, а шестой контакт 18 с четвертым контактом 16, соединяя токоприемник 1 с входом сетевого фильтра 5 и выход сетевого фильтра 5 с входом Г-образного LC-фильтра 6. Высокое питающее напряжение постоянного тока сглаживается в сетевом фильтре 5, затем поступает на вход Г-образного LC-фильтра 6. Питающее постоянное напряжение поступает через блок 7 тормозных резисторов в автономный инвертор 8 напряжения. Выходное напряжение автономного инвертора 8 поступает на вход блока 10 тяговых асинхронных двигателей. Величина и частота выходного напряжения автономного инвертора 8 задается блоком 9 управления приводом.

Использование предлагаемой полезной модели позволяет упростить систему управления токоприемником и сократить время подключения электропривода питающей сети.

Тяговый электропривод электровоза двойного питания, содержащий токоприемник, тяговый трансформатор, преобразователь переменного тока в постоянный, сетевой фильтр, Г-образный LC-фильтр, блок тормозных резисторов, автономный инвертор напряжения, блок управления приводом, блок тяговых асинхронных двигателей, при этом токоприемник подключен к контактному проводу питающей сети, выход тягового трансформатора подключен к входу преобразователя переменного тока в постоянный, выход Г-образного LC-фильтра подключен к входу блока тормозных резисторов, выход которого подключен к первому входу автономного инвертора напряжения, второй вход автономного инвертора напряжения подключен к выходу блока управления приводом, выход автономного инвертора напряжения подключен к входу блока тяговых двигателей, отличающийся тем, что в него введен блок переключателя рода тока, имеющий шесть контактов и два переключателя с жесткой связью, выполненные с возможностью коммутации в двух положениях, а токоприемник выполнен с возможностью подключения к контактной сети постоянного тока и переменного тока, при этом выход токоприемника подключен к первому контакту блока переключателя рода тока, вход сетевого фильтра подключен к второму контакту, а выход сетевого фильтра - к четвертому контакту, вход тягового трансформатора подключен к третьему контакту блока переключателя рода тока, выход преобразователя переменного тока в постоянный подключен к пятому контакту, вход Г-образного LC-фильтра подключен к шестому контакту, переключатели с жесткой связью выполнены с возможностью замыкания в первом положении первого контакта с третьим контактом и шестого контакта с пятым контактом, во втором положении первого контакта со вторым контактом, а шестого контакта с четвертым контактом.

РИСУНКИ

Похожие патенты: