Способ и устройство для вентиляции электрооборудования на рельсовом транспортном средстве
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электрооборудования транспортных средств. Сущность изобретения состоит в следующем. В устройстве для вентиляции электрооборудования на борту рельсового транспортного средства, получающего питание постоянного тока либо непосредственно от токосъемной системы (1), соединенной с источником постоянного тока, либо косвенно, путем выпрямления и фильтрования тока, снятого токосъемной системой (1), соединенной с источником однофазного переменного тока, каждый электромеханизм вентилируется посредством соответствующего охлаждающего вентилятора (2), управляемого электродвигателем (3). При этом согласно изобретению электродвигатели (3) являются асинхронными электродвигателями и на каждый электродвигатель (3) вентилятора питание в форме трехфазного переменного тока подается от индивидуального инвертора (4), соединенного с источником постоянного тока, питающего рельсовое транспортное средство. Технический результат от использования данного изобретения состоит в сокращении энергопотребления, а также в повышении комфортабельности рельсового транспортного средства путем снижения уровня шума благодаря ограничению времени работы вентиляторов электрооборудования при обеспечении их индивидуального управления. 2 н. и 4 з.п.ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к способу и устройству для вентиляции электрооборудования, установленного на рельсовом транспортном средстве с тягой на постоянном токе и, более конкретно, к вентиляционному устройству, содержащему вентилятор, соединенный с каждым электромеханизмом, управляемый электродвигателем. Такое вентиляционное устройство предпочтительно применяется на рельсовых тяговых транспортных средствах, на которых установлено много вентилируемого электрооборудования.
Обычно каждый электромеханизм в локомотиве, такой как трансформаторы, тяговые электродвигатели, тормозные реостаты и электронные силовые блоки охлаждается индивидуально, соответствующим электровентилятором, при этом питание на все электровентиляторы подается от одного и того же преобразователя, находящегося на локомотиве, который преобразует постоянный ток, поступающий из контактной сети, в переменный ток, пригодный для питания электрооборудования. Однако недостатком такого вентиляционного устройства является то, что различные вентиляторы работают коллективно. Поэтому, как только потребуется включить любой из вентиляторов на полную мощность для охлаждения связанного с ним электромеханизма, преобразователь подает питание и на все остальные электровентиляторы на полную мощность, что приводит к неоправданному повышению потребляемой мощности и увеличению уровня шума.
Цель настоящего изобретения, таким образом, заключается в создании способа и устройства для вентиляции электрооборудования на борту рельсового транспортного средства для повышения комфортабельности этого транспортного средства за счет снижения уровня шума, а также для снижения потребляемой мощности.
Согласно настоящему изобретению предлагается устройство для вентиляции электрооборудования на рельсовом транспортном средстве с питанием от источника постоянного тока либо непосредственно, через токосъемную систему, соединенную с источником постоянного тока, либо косвенно, путем выпрямления и фильтрации электроэнергии, поступающей на токосъемную систему, соединенную с источником однофазного переменного тока, при этом каждый электромеханизм охлаждается соответствующим охлаждающим вентилятором, управляемым электродвигателем, а каждый электродвигатель вентилятора потребляет переменный ток от индивидуального инвертора, соединенного с источником постоянного тока, питающего рельсовое транспортное средство.
Устройство для вентиляции бортового электрооборудования по настоящему изобретению может обладать следующими характеристиками, как индивидуально, так и в любой технически оправданной комбинации:
- индивидуальный инвертор может быть интегрирован в подставку для электродвигателя указанного вентилятора;
- регулирование каждого инвертора, питающего электровентилятор, осуществляют как функцию потребляемой мощности охлаждаемого механизма;
- рельсовое транспортное средство является локомотивом, содержащим силовое электрооборудование, такое как трансформаторы, тяговые двигатели, тормозные реостаты или электронные силовые блоки.
Настоящее изобретение также относится к способу вентиляции электрооборудования, установленного на борту рельсового транспортного средства с питанием от сети постоянного тока, при котором каждый электромеханизм вентилируют посредством соответствующего охлаждающего электровентилятора, отличающемуся тем, что на каждый электродвигатель независимо подают питание в форме трехфазного переменного тока от индивидуального инвертора, соединенного с источником питания постоянного тока рельсового транспортного средства, при этом управление инвертором осуществляют как функцию потребляемой мощности соответствующего электромеханизма.
Согласно другому отличительному признаку способа по настоящему изобретению каждым инвертором управляют так, что охлаждение соответствующего электромеханизма пропорционально потребляемой этим электромеханизмом мощности.
Задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из нижеследующего описания варианта настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, где:
фиг.1 - схематический вид сбоку рельсового транспортного средства, оснащенного устройством по настоящему изобретению для вентиляции бортового электрооборудования, и
фиг.2 - вид в перспективе электродвигатель вентилятора со встроенным инвертором, используемый в устройстве по настоящему изобретению.
Для упрощения на чертежах показаны только необходимые для понимания элементы.
На фиг.1 показан электровоз, питание на который подается с помощью пантографа 1, соединенного с контактной сетью напряжением 750 В постоянного тока.
Как показано на фиг.1 электровоз оснащен электромеханизмами, к которым относятся тяговые электродвигатели, трансформаторы, электронные силовые блоки и тормозные реостаты, при этом каждый механизм содержит соответствующий охлаждающий вентилятор, приводимый асинхронным электродвигателем 3.
Как показано на фиг.2, инвертор 4 интегрирован в подставку каждого асинхронного двигателя для преобразования постоянного тока напряжением 750 В, поступающего из контактной сети, в трехфазный переменный ток, питающий асинхронный электродвигатель 3. Инвертор закреплен болтами на фланце 31 подставки электродвигателя 3, что позволяет создать компактный узел, содержащий инвертор 4, электродвигатель 3 и вентилятор 2.
Инвертор 4 выполнен на биполярных транзисторах с изолированными затворами (IGBT) и выдает модулируемую выходную частоту f, с постоянным соотношением Uout/fout вплоть до фундаментального выходного напряжения Uout=545 В для выходной частоты fout=50 Гц. Обмотка каждого электродвигателя рассчитана так, чтобы работать на фундаментальном выходном напряжении инверторов, т.е. 545 В при 50 Гц.
Каждый инвертор 4 содержит цепь управления, получающую в качестве входного параметра величину тока, потребляемого вентилируемым электромеханизмом.
Вентиляционное устройство по настоящему изобретению работает следующим образом.
Когда электромеханизм работает, на электродвигатель 3 соединенного с ним охлаждающего вентилятора 2 от интегрированного инвертора 4 подается питание переменного тока, при этом инвертор реагирует на данные о токе, потребляемом электромеханизмом, чтобы пропорционально подавать питание на электродвигатель 3 с тем, чтобы частота вращения вентилятора 2 была пропорциональна потребляемой мощности соответствующего электромеханизма.
Преимуществом такого вентиляционного устройства с асинхронными электродвигателями для привода вентиляторов является увеличенные срок службы и надежность по сравнению устройствами на базе электродвигателей постоянного тока и сокращение потребностей в обслуживании. Кроме того, наличие интегрированного инвертора в каждом электродвигателе вентилятора позволяет индивидуально регулировать подачу питания на каждый электродвигатель как функцию потребляемой электрической мощности соответствующим электромеханизмом и, следовательно, тепла, вырабатываемого этим электромеханизмом.
Следовательно, вентиляционное устройство по настоящему изобретению позволяет адаптивно вентилировать каждый электромеханизм в соответствии с его потребностью в охлаждении, что позволяет существенно сократить энергопотребление. Кроме того, индивидуальное управление вентиляторами электрооборудования позволяет ограничить время работы вентиляторов, что снижает шумовое загрязнение окружающей среды, создаваемое этими вентиляторами, обеспечивая тем самым больший комфорт для пассажиров.
Формула изобретения
1. Устройство для вентиляции электрооборудования на рельсовом транспортном средстве с тягой на постоянном токе, получающем питание либо непосредственно от токосъемной системы (1), соединенной с источником постоянного тока, либо косвенно, путем выпрямления и фильтрования тока, снятого токосъемной системой (1), соединенной с источником однофазного переменного тока, при этом каждый электромеханизм вентилируется посредством соответствующего охлаждающего вентилятора (2), управляемого электродвигателем (3), отличающееся тем, что электродвигатели (3) являются асинхронными электродвигателями, при этом на каждый электродвигатель (3) вентилятора питание в форме трехфазного переменного тока подается от индивидуального инвертора (4), соединенного с источником постоянного тока, питающего рельсовое транспортное средство.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанный индивидуальный инвертор (4) интегрирован в подставку вентилятора (2).
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что управление каждым инвертором, питающим вентилятор, осуществляется как функция мощности, потребляемой сопряженным электромеханизмом.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство представляет собой вагон, оснащенный силовым электрооборудованием, таким, как трансформаторы, тяговые электродвигатели, тормозные реостаты и электронные силовые блоки.
5. Способ вентиляции электрооборудования на борту рельсового транспортного средства, получающего питание от источника постоянного тока, при этом каждый электромеханизм вентилируют посредством соответствующего охлаждающего вентилятора (2), управляемого электродвигателем (3), отличающийся тем, что электродвигатели (3) являются асинхронными электродвигателями, питание на каждый электродвигатель (3) осуществляют независимо трехфазным переменным током посредством индивидуального инвертора, подключенного к источнику постоянного тока, питающего рельсовое транспортное средство, при этом управление индивидуальным инвертором осуществляют как функцию мощности, потребляемой сопряженным электромеханизмом.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что управление каждым инвертором осуществляют так, что охлаждение сопряженного электромеханизма осуществляют пропорционально мощности, потребляемой указанным электромеханизмом.
