Маневрен електрически локомотив
Полезният модел се отнася до железопътния транспорт, по-специално до електрическия подвижен състав на железниците с индукторни тягови двигатели, захранвани от мрежа с постоянен или променлив ток. Задачата, решена от полезния модел, е да подобри експлоатационните характеристики на маневрен електрически локомотив с индукторни тягови двигатели. За решаване на проблема маневреният електрически локомотив съдържа тягови статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индукторни двигатели, бордов преобразувател, превключвател, който съдържа двупозиционни нормално отворени и нормално затворени механично свързани групи от контакти. Освен това, за разлика от прототипа, той е допълнително оборудван с мрежов регулатор, чийто вход е свързан към контактната мрежа през токоприемника, а изходът през захранващите шини е свързан към входовете на статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индукторни двигатели, а също така е допълнително оборудван с устройство за съхранение на енергия, което е свързано към захранващите шини през нормално отворените контакти на превключвателя, а през нормално затворените контакти на превключвателя е свързан към първия изход s на бордовия преобразувател, чиито втори изходи са свързани към захранващите шини. Техническият резултат от предложеното техническо решение е разширяване на обхвата на работа на маневрения електрически локомотив, поради възможността за извършване на технологични операции на участъци от коловози при захранване от мрежа с постоянен ток и на неелектрифицирани участъци от коловози.
Полезният модел се отнася до железопътния транспорт, а именно до електрическия подвижен железопътен състав с индукторни тягови двигатели, захранвани от мрежа с постоянен или променлив ток.
Известен за контактакумулаторни маневрени електрически локомотиви за работа в границите на града при липса на шум и дим в зони както с постоянно напрежение (електрически локомотив от серия VL26), така и променливо напрежение (електрически локомотив от серия VL41). Силовите вериги на тези електрически локомотиви съдържат токоприемни устройства, тиристорни преобразуватели, захранвани директно от мрежата за постоянен ток или от тягов трансформатор при захранване от мрежата за променлив ток, батерии, които се зареждат от контактната мрежа и захранват тяговите двигатели на неелектрифицираните участъци от коловоза. Основният недостатък на маневрените контактно-акумулаторни електрически локомотиви са големите загуби на електроенергия. (V.A. Раков Локомотиви и моторни превозни средства. М .: Транспорт. 1979, 213 с.)
Известен е и маневрен електрически локомотив тип Her 922, който е икономичен по отношение на потреблението на електроенергия. Този електрически локомотив е проектиран да работи на електрифицирани участъци от коловоза, когато се захранва от електрическата мрежа.
Силовите вериги на такъв електрически локомотив съдържат тягов трансформатор, мрежов регулатор, тягов инвертор, който захранва асинхронни двигатели, свързани паралелно. (Маневрена електрическа локомотив Her 922 за SBB. Списание "Железници на света" - 2009 - 12, стр.44-46).
Недостатъкът на маневрения електрически локомотив е ограниченият обхват на действие.
Най-близкото по техническа същност до заявеното техническо решение, взето като прототип, е електрически локомотив, съдържащ тягови статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индуктивни двигатели от контактна мрежа с еднофазен ток, бордов преобразувател за захранване на тягови индукторни двигатели от депо източник на захранване, докато бордовият преобразувател от входната страна е свързан през дъното на корпусагнездо към захранването на депото, а от изходната страна - към намотките на тяговите двигатели през контактите на превключвателя, който съдържа двупозиционни, превключващи, механично свързани групи от контакти, от които нормално затворени контакти са свързани към захранващата верига на двигателите от захранването на депото, а нормално отворените контакти са свързани към захранващата верига на тяговите индукторни двигатели от контактната мрежа. (Патент за полезен модел RU 54868, IPC B60L 15/04, B60L 9/30 (2006.01).
Недостатъкът на такъв електрически локомотив е ограниченият обхват на действие, тъй като той не може да извършва технологични операции на участъци от коловоза, когато се захранва от мрежа с постоянен ток, и на неелектрифицирани участъци от коловоза.
Задачата, решена от полезния модел, е да подобри експлоатационните характеристики на маневрен електрически локомотив с индукторни тягови двигатели.
За решаване на проблема маневреният електрически локомотив съдържа тягови статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индукторни двигатели, бордов преобразувател, превключвател, който съдържа двупозиционни нормално отворени и нормално затворени механично свързани групи от контакти. Освен това, за разлика от прототипа, той е допълнително оборудван с мрежов регулатор, чийто вход е свързан към контактната мрежа през токоприемника, а изходът през захранващите шини е свързан към входовете на статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индукторни двигатели, а също така е допълнително оборудван с устройство за съхранение на енергия, което е свързано към захранващите шини през нормално отворените контакти на превключвателя, а през нормално затворените контакти на превключвателя е свързан към първия изход s на бордовия преобразувател, чиито втори изходи са свързани към захранващите шини.
ТехническиРезултатът от предложеното техническо решение е разширяване на обхвата на действие на маневрения електрически локомотив, поради възможността за извършване на технологични операции на коловозни участъци при захранване от мрежата за постоянен ток и на неелектрифицирани коловозни участъци.
Техническият резултат се постига благодарение на допълнителното оборудване на електрическия локомотив с мрежов регулатор, който позволява електрозахранването на електрическия локомотив при промяна на вида на тока в контактната мрежа и устройство за съхранение на енергия, което позволява захранването на електрическия локомотив в автономен режим на работа. Всичко това разширява обхвата на работа на маневрения електрически локомотив: той може да работи както на участъци от линии, електрифицирани на постоянен или променлив ток, така и на гари, където има фуги между участъци от линии, електрифицирани на постоянен и променлив ток, както и да извършва технологични операции на неелектрифицирани участъци от коловоза.
Фигура 1 показва блокова схема на системата за захранване на маневрения локомотив. Веригата съдържа мрежов регулатор 1, чийто вход е свързан към контактната мрежа чрез токоприемник 2, а изходът е свързан чрез захранващи шини 3 към входовете на статични полупроводникови преобразуватели 4 за захранване на тягови индукторни двигатели 5, устройство за съхранение на енергия 6, което е свързано към захранващи шини 3 чрез нормално отворени контакти 7.1 и 7.2 на превключвател 7 и чрез нормално затворени контакти 7.3 и 7.4 на превключвател превключвател 7 е свързан към първите изходи на бордовия преобразувател 8, чиито втори изводи са свързани към захранващи шини 3.
Работата на маневрения електрически локомотив е както следва. В режим на тяга, когато се захранва от контактната мрежа, напрежението на контактната мрежа се подава към входа на мрежовия регулатор 1 през токоприемника 2 и типътзахранващ ток и се извършва съответно изменение в структурата на силовата верига. При изхода на мрежовия регулатор 1 се образува постоянно напрежение, което се доставя през захранващите шини 3 към входовете на статичните полупроводникови преобразуватели 4, които захранват реактивните моторни двигатели 5. Награждата на борда между конвертора 8, в зависимост от работния режим, извършва двупосочен пренос на енергия между прехвърлянето на енергия между конвертора на енергията. Свързва устройството за съхранение на енергия 6 или на бордовия конвертор 8 или към захранващите шини 3. По-специално, зарядът на устройството за съхранение на енергия 6 от бордовия конвертор 8 се извършва на паркинга под контактния проводник, както и в режима на сцепление, когато сценичният полупроводникови конвертори 4 захранващи режима на мощността. В спирачен режим енергията, генерирана от тяговите индукторни двигатели 5, се подава към захранващите шини 3 и през затворените контакти 7.1, 7.2 на превключвателя 7 се прехвърля директно към устройството за съхранение на енергия 6 или към контактната мрежа чрез регулатора на мрежата 1 (когато устройството за съхранение на енергия 6 е напълно заредено). Ако напрежението на захранващите шини 3 не е достатъчно, за да прехвърли енергия към задвижването 6 директно през затворените контакти 7.1, 7.2 на превключвателя 7, тогава той се превключва. В този случай устройството за съхранение на енергия 6 е свързано чрез затворени контакти 7.3, 7.4 на превключвателя 7 към първите изходи на бордовия преобразувател 8, на който напрежението, взето от захранващите шини 3, се повишава до предварително определена стойност. В офлайн режим няма контакт между пантографа 2 и мрежата и мрежовият контролер 1 е деактивиран. В режим на тяга, предзаредено устройство за съхранение на енергия 6 чрез контакти 7.1, 7.2 на превключвател 7 е свързано към захранващи шини 3 и захранва захранващи статични полупроводникови преобразуватели 4, захранващи индукторни тягови двигатели 5. Когато напрежението на захранващите шини намалява поради частично разреждане на устройството за съхранение на енергия 6, превключвателят 7 се превключва и устройството за съхранение на енергия 6 чрез контакти 7.3, 7.4 е свързано към бордовия преобразувател 8, което повишава напрежението, взето от силовите шини 3 до номиналната стойност, осигурявайки изпълнението на зададения режим на работа на маневрения електрически локомотив с частично разреждане на акумулатора на енергия 6. В спирачен режим енергията, генерирана от тяговите реактивни двигатели 5, се подава към силовите шини 3 и през затворените контакти 7.1, 7.2 на превключвателя 7 се прехвърля към акумулатора на енергия 6. Ако напрежението на силовите шини 3 не е достатъчно, за да прехвърли енергия към устройството за съхранение 6 директно през затворените контакти 7.1, 7 .2 превключвател 7, тогава той се превключва. В този случай устройството за съхранение на енергия 6 е свързано чрез затворени контакти 7.3, 7.4 на превключвателя 7 към първите изходи на бордовия преобразувател 8, на който напрежението, взето от захранващите шини 3, се повишава до предварително определена стойност.
Мрежовият регулатор може да бъде изпълнен по схемата на комбиниран четириквадрантен токоизправител-импулсен регулатор на постоянен ток (А.В. Волвич, В.П. Янов. Преобразуватели на съвременни тягови агрегати. \\ Електролокомотивостроене: Сборник научни трудове на Всебългарския научно-изследователски конструкторски институт по електровозостроене (ОАО "ВелНИИ") - Новочеркаск, 1999. - Т41. - С.7 2 -90, фиг. 7).
Вграденият преобразувател може да бъде направен по схемата на двупосочен преобразувател DC-to-DC с усилване на бака.константа (Ostrirov V.N. Разработване на серия от силови електронни преобразуватели на постоянно напрежение. \\ Journal "Components and Technologies" - 2002 - 8, фиг. 3).
Положителният ефект от използването на предложеното техническо решение се проявява в подобряването на експлоатационните характеристики на маневрения електрически локомотив.
Маневрен електрически локомотив, съдържащ тягови статични полупроводникови преобразуватели за захранване на тягови индукторни двигатели, бордов преобразувател, превключвател с двупозиционни нормално отворени и нормално затворени механично свързани групи от контакти, характеризиращ се с това, че е допълнително оборудван с мрежов регулатор, чийто вход е свързан към контактната мрежа чрез токоприемник, а изходът чрез силови шини е свързан към входовете на тягови статични полупроводникови преобразуватели за захранване тягови индукторни двигатели, а също така - допълнително има устройство за съхранение на енергия, което е свързано към захранващите шини през нормално отворените контакти на превключвателя и е свързано към първите клеми на бордовия преобразувател през нормално затворените контакти на превключвателя, чиито втори клеми са свързани към захранващите шини.