Электропоезд с питанием от контактной сети переменного тока

Электропоезд с питанием от контактной сети переменного тока содержит блоки управления тяговыми электродвигателями переменного тока. Каждый блок управления состоит из многозонного управляемого выпрямителя с выходным сглаживающим фильтром и преобразователя постоянного напряжения в многофазное переменное напряжение регулируемой частоты, нагруженного на тяговые электродвигатели переменного тока. Вторичная обмотка трансформатора имеет средний вывод и каждая ее половина, начиная от соответствующего крайнего вывода этой обмотки по направлению к среднему выводу снабжена промежуточными выводами, шаг размещения которых соответствует принципу дихотомии, причем подключение указанных выводов ко входам многозонных управляемых выпрямителей реализовано идентично, но каждый из крайних выводов вторичной обмотки подключен только к одному из выпрямителей.

Полезная модель относится к железнодорожному электротранспорту, а точнее к мотор-вагонным электропоездам с питанием от контактной сети переменного тока, которые широко используются для перевозок пассажиров в системе пригородных сообщений.

Известны электропоезда серий ЭР9П, ЭР9Т, ЭД9Т, имеющие на каждом моторном вагоне трансформатор с секционированной вторичной обмоткой, нагруженной на выпрямитель, к выходам которого подключены тяговые электродвигатели постоянного (пульсирующего) тока [1].

Недостаток известных электропоездов заключается в сложности трансформатора с секционированной вторичной обмоткой, ступенчатым регулированием напряжения на тяговых электродвигателях, а также в применении коллекторных электродвигателей, обладающих недостаточно высокой надежностью.

Этот недостаток частично устранен в электропоезде серии ЭН3, содержащем прицепные и моторные вагоны, причем на каждом моторном вагоне установлен трансформатор, первичная обмотка которого своими крайними выводами подключена к токоприемнику и заземляющему устройству, а его вторичная обмотка нагружена на блоки управления тяговыми электродвигателями переменного тока, причем каждый блок содержит многозонный управляемый выпрямитель с выходным сглаживающим фильтром, преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное регулируемой частоты, нагруженный на тяговые электродвигатели [2]. Электропоезд серии ЭН3 целесообразно принять за прототип полезной модели.

Недостаток прототипа связан с неудовлетворительными энергетическими показателями (коэффициент мощности и др.), поскольку электропоезд обычно функционирует в пусковых режимах, когда выпрямитель работает с большими углами регулирования . Для исключения этого недостатка следовало бы увеличить число зон выпрямителя и, соответственно, количество выводов вторичной обмотки трансформатора, но это слишком усложнит электрооборудование электропоезда.

Технический результат заявленной полезной модели - это улучшение энергетических и регулировочных показателей электропоезда при условии реализации простоты трансформаторно-выпрямительного блока.

Сущность заявленного предложения заключается в том, что вторичная обмотка трансформатора имеет средний вывод, и каждая ее половина, начиная от соответствующего крайнего вывода этой обмотки по направлению к среднему выводу снабжена промежуточными выводами, шаг размещения которых соответствует принципу дихотимии, причем подключение указанных выводов ко входам многозонных управляемых выпрямителей реализовано идентично, но каждый из крайних выводов вторичной обмотки подключен только к одному из выпрямителей.

Сущность технического решения по данной заявке поясняется на конкретном примере, представленном на фиг. 1. Силовая электрическая схема моторного вагона электропоезда (фиг. 1) содержит трансформатор 1 подвагонного исполнения, первичная обмотка 2 которого подключена к токоприемнику 3 и заземляющему устройству 4. Вторичная обмотка с крайними выводами 5-6 имеет средний вывод 7, и каждая ее половина, начиная от крайнего вывода к среднему снабжена промежуточными выводами 8 и 9 - в зависимости от конкретных требований количество этих выводов может быть и больше. Но в любом случае шаг размещения этих выводов должен соответствовать принципу дихотомии, т.е. деления пополам, а именно

W_6-8/2=W _8-7;

W_5-9/2=W_9-7,

где W_5-9, W_6-8, W_8-7 , W_9-7 - числа витков вторичной обмотки между соответствующими выводами.

При необходимости предусмотреть большее число промежуточных выводов этот принцип сохраняется, что позволяет дополнительно улучшить энергетические и регулировочные качества электропоезда.

Выводы 5-9 вторичной обмотки трансформатора подключены к идентичным четырехзонным выпрямителям А и Б, которые выполнены соответственно на тиристорах 10-17 и 18-25. Выходы выпрямителей А и Б посредством сглаживающих фильтров 26 и 27 подключены к автономным инверторам 28 и 29, которые питают асинхронные тяговые двигатели 30-33.

Электропоезд работает следующим образом. Нормально к первичной обмотке 2 тягового трансформатора 1 приложено напряжение контактной сети 25 кВ, 50 Гц. При трогании поезда выпрямители А и Б сначала включают в режиме формирования минимального выходного напряжения, используя фазовое регулирование входного переменного напряжения тиристорами 10-25 в зависимости от реализуемой зоны.

Оба выпрямителя А и Б регулируются одинаково; алгоритм включения тиристоров приведен на фиг. 2. Всего реализуется четыре зоны регулирования с равномерным шагом по напряжению, а именно ¼ от номинального напряжения. В промежутках между зонами плавное регулирование осуществляется изменением угла регулирования тиристоров а. При этом секции 9-7-8 должны быть рассчитаны на двойной ток.

Тяговый электропривод в целом, включая инверторы 28 и 29 и асинхронные двигатели 30-33 регулируется по известному принципу частотного регулирования [3].

Преимущества данной полезной модели состоят в обеспечении хороших регулировочных и энергетических показателей, а также в упрощении трансформаторно-выпрямительного блока.

Литература

1. Смирнов В.А. Электрические схемы электропоездов ЭР9П и ЭР9М. Локомотив, 2002 6, с. 47-49;

2. Электроподвижной состав с электрическим торможением. Жуликов В.Н., Иньков Ю.М., Козлов Л.Г. и др. - М.: УМЦЖДТ, 2008. - 383 с, рис. 4.7;

3. Устройства силовой электроники железнодорожного транспорта. Под ред. Ю.М. Инькова и Ф.И. Ковалева. - М.: УМЦЖДТ, 2011. - 471 с.

Электропоезд с питанием от контактной сети переменного тока, содержащий прицепные и моторные вагоны, причем на каждом моторном вагоне установлен трансформатор, первичная обмотка которого своими крайними выводами подключена к токоприемнику и заземляющему устройству, а его вторичная обмотка нагружена на блоки управления тяговыми электродвигателями переменного тока, причем каждый блок содержит многозонный управляемый выпрямитель с выходным сглаживающим фильтром, преобразователь постоянного напряжения в многофазное переменное регулируемой частоты, нагруженный на тяговые электродвигатели, отличающийся тем, что вторичная обмотка трансформатора имеет средний вывод и каждая ее половина, начиная от соответствующего крайнего вывода этой обмотки по направлению к среднему выводу, снабжена промежуточными выводами, шаг размещения которых соответствует принципу дихотомии, причем подключение указанных выводов ко входам многозонных управляемых выпрямителей реализовано идентично, но каждый из крайних выводов вторичной обмотки подключен только к одному из выпрямителей.

РИСУНКИ