Электровоз
Использование: в железнодорожном транспорте, на электрическом подвижном составе железных дорог с индукторными двигателями, получающими питание от статических преобразователей от сети постоянного или переменного тока.
Сущность: Электровоз содержит тяговые статические полупроводниковые преобразователи для питания тяговых индукторных двигателей от контактной сети однофазного тока и бортовой преобразователь для питания тяговых индукторных двигателей от сети депо. Бортовой преобразователь со стороны входа подключен через подкузовную розетку к источнику питания депо, а со стороны выхода к обмоткам тяговых двигателей через контакты переключателя цепей тягового привода и источника питания депо. Кроме того, электровоз снабжен переключателем, позволяющим в одном его положении питать тяговые индукторные двигатели от контактной сети через тяговый преобразователь, а в другом положении питать тяговые индукторные двигатели от бортового преобразователя, соединенного со стационарным источником питания депо по гибкому кабелю через подкузовную розетку. Указанный переключатель содержит двухпозиционные, перекидные, механически связанные группы контактов, из которых нормально закрытые контакты включены в цепь питания двигателей от источника питания депо, а нормально открытые контакты включены в цепь питания двигателей от контактной сети.
Техническим результатом является снижение эксплуатационных затрат по передвижению электровоза по путям депо. 2 ил.
Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к электрическому подвижному составу железных дорог с индукторными двигателями, получающими питание от статических преобразователей от сети постоянного или переменного тока и может найти применение в электрооборудовании электровозов с индукторными двигателями.
Известен электровоз содержащий, тяговые статические полупроводниковые преобразователи для питания тяговых индукторных двигателей от контактной сети однофазного тока (см. А.В.Киреев, Компьютерное моделирование тягового вентильно-индукторного электропривода для электроподвижного состава переменного тока / Вестник ВЭлНИИ сб. науч. тр. Всерос. н.-и. и проектно-конструкт. ин-т электровозостроения (ОАО «ВЭлНИИ») - 2005. - Выпуск 1 (48). - г.Новочеркасск, - 2003. - С.43-56.)
Недостатком электровоза является эксплуатационная сложность перемещения по путям депо, обусловленная особенностью индукторного двигателя, поскольку в отличие от электровозов с коллекторными или асинхронными двигателями, невозможно осуществлять закатку (заход) электровоза с индукторными тяговыми двигателями в депо традиционным технологическим способом - подачей напряжения от источника питания депо без преобразования на тяговые двигатели, через подкузовную розетку по гибкому кабелю. Для создания вращающего электромагнитного момента индукторный двигатель необходимо питать однополярными импульсами напряжения, которые можно получить статическим преобразователем с искусственной коммутацией силовых
полупроводниковых приборов. Такими преобразователями в настоящее время не оборудовано ни одно из депо.
Следовательно, закатка электровоза в депо может осуществляться при помощи резервного тепловоза. Такой этап эксплуатации также является технологически затратным, требует присутствия большого количества членов локомотивной бригады, увеличивает время предрейсового и послерейсового обслуживания электровоза.
Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик электровоза с индукторными двигателями.
Поставленная задача решается тем, что электровоз, содержащий тяговые статические полупроводниковые преобразователи для питания тяговых индукторных двигателей от контактной сети однофазного тока, снабжен бортовым преобразователем для питания тяговых индукторных двигателей при передвижении электровоза по путям депо и переключателем, позволяющим в одном его положении питать тяговые индукторные двигатели от контактной сети через тяговый преобразователь, а в другом положении питать тяговые индукторные двигатели от бортового преобразователя, соединенного со стационарным источником питания депо по гибкому кабелю через подкузовную розетку. При этом упомянутый переключатель содержит двухпозиционные, перекидные, механически связанные группы контактов, из которых нормально закрытые контакты включены в цепь питания двигателей от источника питания депо, а нормально открытые контакты включены в цепь питания двигателей от контактной сети.
Наиболее распространенным источником питания в депо является источник питания трехфазной сети с номинальным напряжением 380 В. Поэтому, бортовой преобразователь для питания индукторных тяговых двигателей выполнен с возможностью питания от трехфазной сети депо 380 В.
Кроме того, количество тяговых двигателей подключаемых к бортовому преобразователю соответствует количеству тяговых двигателей, подключаемых к одному тяговому преобразователю.
Новым в электровозе является то, что при движении электровоза по путям депо, тяговые и вспомогательные двигатели получают питание от имеющихся нерегулируемых, главным образом, трехфазных источников питания депо, с последующим преобразованием энергии источника питания депо бортовым статическим преобразователем энергии в однополярное импульсное напряжение. При этом мощность, а, следовательно, и габариты бортового преобразователя энергии источника депо будут значительно меньше, чем у тягового преобразователя, т.к. для движения одиночного электровоза по депо, преимущественно на равнинном профиле, требуется гораздо меньшая сила тяги и скорость. С учетом представленных обстоятельств, габариты бортового преобразователя энергии источника питания депо для питания индукторных двигателей, позволяют разместить его в кузове электровоза.
Положительный эффект полезной модели проявляется в том, что предлагаемое техническое решение позволяет повысить эксплуатационные характеристики электровоза.
На фиг.1 представлено расположение оборудования предлагаемого электровоза.
На фиг.2 представлена структурная электрическая схема системы питания индукторного двигателя электровоза.
Электровоз содержит токоприемник 1, подключающий к контактной сети однофазного тока тяговые статические полупроводниковые преобразователи 2, питающие тяговые индукторные двигатели 3. Электровоз снабжен бортовым преобразователем 4, предназначенным для питания тяговых двигателей 3 от источника 5 напряжения сети депо. При этом электровоз также снабжен переключателем 6, контакты которого в одном его положении соединены с выводами 7 электрической цепи
преобразователей 2 и обмотками электрической цепи 8 тяговых двигателей 3, а в другом положении контакты переключателя 6 соединены с выводами 9 электрической цепи бортового преобразователя 4 и обмотками 8 двигателя 3. Бортовой преобразователь 4 получает питание от источника питания 5 депо через подкузовную розетку 10 по гибкому кабелю 11.
При этом упомянутый переключатель содержит двухпозиционные, перекидные, механически связанные группы контактов, из которых нормально закрытые контакты включены в цепь питания двигателей от источника питания депо, а нормально открытые контакты включены в цепь питания двигателей от контактной сети.
Электровоз работает следующим образом. На входе электровоза в депо машинист опускает токоприемник 1, переводит переключатель 6 в положение, соответствующее питанию от источника питания 5 депо, подключает кабель 11 источника питания 5 депо к подкузовной розетке 10 электровоза, соединенной с бортовым преобразователем 4 для питания обмоток 8 индукторных тяговых двигателей 3 и запускает бортовой преобразователь 4.
При переводе переключателя 6 в положение, соответствующее питанию двигателей 3 от источника питания 5 депо происходит электрическое соединение источника питания 5 с тяговыми двигателями 3 по цепи: источник питания депо 5 - гибкий кабель 11 - бортовой преобразователь 4 - выходные клеммы 9 бортового преобразователя 4 - переключатель 6 - обмотки 8 тяговых двигателей 3, и одновременное разъединение цепи питания тяговых индукторных двигателей 3 от тягового статического преобразователя 2. И наоборот, при переводе переключателя 6 в положение, соответствующее питанию от контактной сети через токоприемник 1 происходит электрическое соединение индукторного двигателя 3 с токоприемником 1 по цепи: токоприемник 1 - тяговый статический полупроводниковый преобразователь 2 - выходные клеммы 7 тягового статического преобразователя 2 - переключатель 6 - обмотки 8
тяговых двигателей 3, и одновременное разъединение цепи питания тяговых индукторных двигателей 3 от источника питания 5 депо.
Бортовой преобразователь 4 расположен в кузове электровоза. Управление преобразователем 4 выполняется дистанционно, например, из кабины машиниста. При подаче напряжения на вход бортового преобразователя 4, на его выводах 9, подключенным через переключатель 6 к обмоткам 8 индукторного двигателя 3, формируется однополярное импульсное напряжение, создающее электромагнитный момент, приводящий во вращение двигатель, в результате чего электровоз совершает поступательное движение. При достижении электровозом пункта стоянки машинист отключает бортовой преобразователь 4, тем самым, останавливая электровоз. Аналогичные действия выполняет машинист при выкатке электровоза из депо. После этого отключает кабель 11 источника питания 5 депо от подкузовной розетки 10 и вводит электровоз в работу при питании от контактной сети через токоприемник 1 в установленном порядке.
В качестве преобразователя для питания индукторных двигателей электровоза от трехфазного источника питания депо может использоваться, например, преобразователь частоты с непосредственной связью, выполненный по трехфазной мостовой схеме с трехфазным выходом, (см. Тиристорные преобразователи частоты в электроприводе / А.Я.Бернштейн, Ю.М.Гусяцкий, А.В.Кудрявцев, Р.С.Сарбатов. М.: Энергия, 1980 г. - С.328 с., ил., рис.6-30 на с.272) у которого в диагональ каждого из мостов включена фазная обмотка индукторного двигателя. При этом преобразователь управляется способом управления, адаптированным под требования индукторного двигателя (см. например Патент РФ 2251788).
Таким образом, предлагаемый электровоз позволяет снизить эксплуатационные затраты на передвижение по путям депо, т.к. машинист самостоятельно способен обеспечить заход электровоза в депо и обратно
без привлечения дополнительного персонала и вспомогательного транспорта.
При этом мощность, а, следовательно, и габариты бортового преобразователя энергии источника питания депо будут значительно меньше, чем у тягового преобразователя, т.к. для движения одиночного электровоза по депо, как правило, на ровном участке и со скоростью не более 5 км/ч, требуется меньшая сила тяги.
Таким образом, совокупность известных и вновь введенных в предлагаемом электровозе признаков позволяет решить задачу, на которую направлена полезная модель, обеспечив при этом получение требуемого технического результата.
Электровоз, содержащий тяговые статические полупроводниковые преобразователи для питания тяговых индукторных двигателей от контактной сети однофазного тока, отличающийся тем, что он снабжен бортовым преобразователем для питания тяговых индукторных двигателей от источника питания депо, при этом бортовой преобразователь со стороны входа подключен через подкузовную розетку к источнику питания депо, а со стороны выхода к обмоткам тяговых двигателей через контакты переключателя, который содержит двухпозиционные, перекидные, механически связанные группы контактов, из которых нормально закрытые контакты включены в цепь питания двигателей от источника питания депо, а нормально открытые контакты включены в цепь питания тяговых индукторных двигателей от контактной сети.
