Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока, питаемыми от контактной сети. Каждый электродвигатель постоянного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с тиристорными преобразователями, с обмоткой возбуждения, с соленоидом и с аккумуляторами. Каждый тяговый электродвигатель переменного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с тиристорными преобразователями, с автономным инвертором напряжения (АИН), с системой управления АИН и с системой управления автономного выпрямителя напряжения (АВН). Система управления АИН в двигательном режиме работает в режиме инвертора, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим. АВН в двигательном режиме работает в режиме выпрямителя, а в режиме торможения АВН переходит в режим инвертора. Обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя соединены с отдельными 1-10 блоками конденсаторов большой емкости. Технический результат заключается в повышении энергосбережения и экологичности транспортного средства. 3 ил.

 

Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей относится к области железнодорожного транспорта и предназначен для перевозки людей, техники и различных грузов.

Известен электропоезд, который содержит электролокомотив и электровагоны, к которым контактный провод подводит электрическую энергию постоянного или переменного тока для привода тягового электродвигателя постоянного тока и колесных пар (см. Сидоров Н.И. Как устроен и работает электровоз. - М.: Транспорт, 1974. - 224 с.).

Аналогом является контактно аккумуляторный электропоезд ЭР2-А6, который содержит электролокомотив, в котором тяговые электродвигатели постоянного тока питаются на электрифицированных участках железной дороги от контактной сети постоянного тока или переменного тока через тиристорные вентили, а на неэлектрифицированных участках железной дороги - от щелочных железоникелевых аккумуляторов, и прицепные вагоны, под кузовом которых размещены аккумуляторные батареи (см. Калинин В.К. и др. Общий курс железных дорог. - М.: Транспорт, 1977. - 388 с. и с. 223-224).

Известен дизель-поезд, который содержит тепловоз с дизель-генераторами, с тяговыми электродвигателями постоянного тока, приводящими во вращение колесные пары тепловоза, и пассажирские или товарные вагоны (см. Михаленко А.А. Дизель типа ДР. - М.: Транспорт, 1990, 336 с.).

Известен высокоскоростной поезд Velaro, который содержит головной вагон с тяговыми асинхронными двигателями переменного тока, связанный через редуктор с колесными парами, питаемый от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами и сцепные вагоны (см. Высокоскоростной поезд Velaro / A. Липп, Д. Ион, Р. Манглер. Компания Siemens. - Железные дороги мира. - 2009, №1, с. 36-50).

Известны электроприводы переменного тока с частотным регулированием (Г.Г. Соколовский. М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 278 С., рисс 4.13).

Аналогом является ветровой турбогенератор, который содержит турбину, редуктор и электрогенератор (см. Ветроэнергетика / Под ред. Д Де Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.).

Из уровня техники известен электропоезд с локомотивом, содержащим аккумуляторы с зарядными устройствами, тяговые электродвигатели постоянного тока, связанные с колесными парами локомотива, и установленный в передней части локомотива ветровой генератор (см. патент GB, 1501383 A, опубл. 15.02.1978).

Из уровня техники известен электропоезд экологически чистый и безопасный для людей и окружающей природы, содержащий головной и прицепной вагоны с тяговыми двигателями, характеризующийся тем, что он снабжен ветровыми турбогенераторами с дифференциальными устройствами с сетками, которые установлены в передней части головного вагона, и на его крыше, и на крыше прицепных вагонов, тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока, которые соединены фланцами жестко с нижней стороны рамы тележки болтами, вал каждого электродвигателя соединен с левой и правой стороны с полуосями и с парой колес, являющегося по мнению экспертизы более близким аналогом (см. патент RU 2461470, опубл. 10.06.2012, бюл. №26 того же заявителя).

Недостатками известных электропоездов и дизель-поездов являются:

- при перевозке людей и грузов электропоездами на большие расстояния недостаточно электроэнергии, подаваемой по одним и тем же проводам, поэтому требуется строить на участках железной дороги подстанции;

- при сгорании 1 кг дизельного топлива сгорает 1,5 кг кислорода, необходимого для жизни людей, при этом в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, дыма и различных вредных веществ, например свинец, которые оказывают вредное влияние на здоровье и продолжительность жизни людей.

Техническим результатом является создание электропоезда высокоскоростного, энергосберегающего, экологически чистого и безопасного для людей.

Электропоезд, содержащий головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами, отличается тем, что он снабжен 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью 75-100 кВт, состав электропоезда содержит 10-11 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного и прицепных вагонов, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с электрической сетью переменного тока через токосъемник, с трансформатором, тиристорными преобразователями, обмоткой возбуждения, солиноидом и с аккумуляторами или каждый тяговый электродвигатель переменного тока головного и прицепных вагонов связан с электрической сетью через токосъемник, с трансформатором, тиристорными преобразователями переменного тока в постоянный, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с автономной системой управления напряжения АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, с обмоткой возбуждения и с аккумуляторами, статор каждого тягового электродвигателя постоянного или переменного тока соединен с рамой тележки через ее окна кронштейнами, покрытыми слоем высокостойкого полимерного материала, например тефлона, выполненными литьем на поверхности статора с верхней или нижней стороны, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами для предотвращения его углового перемещения, и его вал соединен с колесами и с рельсами железной дороги, каждый вал тягового электродвигателя с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя переменного тока соединены с отдельными 1-10 блоками конденсаторов напряжений большой емкости, которые установлены под кузовом головного и прицепных пассажирских вагонов для накопления электрической энергии в периоды свободного выгона, и торможения, и передачи накопленной электрической энергии конденсаторов напряжений на обмотки тяговых электродвигателей, в период трогания с места электропоезда, его разгоне, процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть с пониженным напряжением, или накопления электрической энергии в блоках конденсаторов и аккумуляторах от общей электрической сети в период отстоя электропоезда в ангаре железнодорожного вокзала.

На фиг. 1 показан общий вид электропоезда с головным и прицепными пассажирскими вагонами. На фиг. 2 показана электрическая схема преобразования переменного тока электрической сети в постоянный ток для тягового электродвигателя постоянного тока. На фиг. 3 показана структура силовой части преобразователя частоты с выпрямителем для тягового асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Электропоезд снабжен 3-11 тяговыми электродвигателями 1 постоянного или переменного тока мощностью 75-100 кВт, состав электропоезда содержит 10-11 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного 2 и прицепных вагонов 3, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с электрической сетью 4 переменного тока через токосъемник 5, с трансформатором 6, тиристорными преобразователями 7, обмоткой возбуждения 8, солиноидом 9 и с аккумуляторами 10 или каждый тяговый электродвигатель 1 переменного тока головного 2 и прицепных вагонов 3 связан с электрической сетью 4 через токосъемник 5, с трансформатором 6, тиристорными преобразователями 7 переменного тока в постоянный, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН 11, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с автономной системой управления напряжения АВН 12, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 13, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем 1 с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона 2 и прицепных вагонов 3, с обмоткой возбуждения (на фиг. 3 обмотка возбуждения не показана) и с аккумуляторами 10, статор каждого тягового электродвигателя 1 постоянного или переменного тока соединен с рамой тележки 14 через ее окна 15 кронштейнами 16, покрытыми слоем высокостойкого полимерного материала, например тефлона, выполненными литьем на поверхности статора с верхней или нижней стороны, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами для предотвращения его углового перемещения, и его вал 17 соединен с колесами 18 и с рельсами 19 железной дороги, каждый вал тягового электродвигателя 1 с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа 20, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя 9 переменного тока соединены с отдельными 1-10 блоками конденсаторов 21 напряжений большой емкости, которые установлены под кузовом головного и прицепных пассажирских вагонов для накопления электрической энергии в периоды свободного выгона, и торможения, и передачи накопленной электрической энергии конденсаторов напряжений на обмотки тяговых электродвигателей, в период трогания с места электропоезда, его разгоне, процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть с пониженным напряжением, или накопления электрической энергии в блоках конденсаторов и аккумуляторах от общей электрической сети в период отстоя электропоезда в ангаре железнодорожного вокзала.

Электропоезд работает следующим образом.

На электрифицированных участках электродороги тяговые электродвигатели 1 постоянного тока питаются от контактной электрической сети 4 переменного тока через токосъемник 5, трансформатор 6, понижающий силу тока, тиристорные вентили 7, в которых переменный ток преобразуется в постоянный. Вал 17 каждого тягового электродвигателя 1 и колеса 18, за счет сил трения с рельсами 19, приводят в движение вагоны электропоезда.

Рассмотрим работу электропоезда с тяговым электродвигателем переменного тока.

В первоначальный момент работы электропоезда машинист освобождает тормозные колодки колес и контактным переключателем с автоматическим пультом управления частотой вращения вала тягового электродвигателя (на фиг. 1 контактный переключатель с автоматическим пультом управления не показаны) соединяет электрическую сеть с каждым тяговым асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 1 переменного тока. За счет электрического тока электромагнитные силы приводят во вращение ротор каждого тягового асинхронного электродвигателя 1, его вал 17 и колеса 18, которые приводят в движение головной вагон и прицепные вагоны, для перемещения электропоезда назад контактным переключателем меняются полюса обмоток тягового асинхронного электродвигателя переменного тока.

Электрический ток с переменным напряжением от электрической сети подается через токосъемник 5 на трансформатор 6 для понижения переменного тока, тиристорными вентилями 7 для преобразования его в постоянный ток, на зарядные устройства и аккумуляторы 10, на автономный инвертор напряжения с системой управления АИН 11, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, и с системой управления АВН 12, которая работает в режиме выпрямителя, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 13 и каждый тяговый асинхронный двигатель 1. За счет электрического тока электромагнитные силы приводят во вращение ротор каждого тягового асинхронного электродвигателя 1 его вал 17 и колеса 18, которые приводят в движение головной вагон и прицепные вагоны, для перемещения электропоезда назад контактным переключателем меняются полюса обмоток тягового асинхронного электродвигателя переменного тока.

Использование серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного тока позволяет упростить его сборку и снизить стоимость изготовления, он обладает высокой надежностью и простотой его конструкции, связанной с отсутствием щеток и контактных колец по сравнению со сборкой электродвигателя постоянного тока, а использование структурной силовой части преобразователя частоты с выпрямителем позволяет управлять автоматической системой управления частотой вращения тяговым асинхронным электродвигателем переменного тока, точно так же как и управление постоянным током электродвигателя постоянного тока.

Передача крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя переменного тока на колеса позволяет развивать скорость электропоезда при частоте вращения вала асинхронного электродвигателя 3000 об/мин, диаметре колеса 950 мм, от 0 до 540 км/час.

Для изменения направления движения электропоезда контактным переключателем меняются полюса статора тягового асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Накопленная электрическая энергия в блоках конденсаторов напряжений позволяет заряжать аккумуляторы в процессе перемещения электропоезда и на стоянках беспрерывно и экономить электроэнергию.

Передача крутящего момента от вала электродвигателя на колеса головного и прицепных вагонов позволяет увеличить кпд электропоезда, снизить стоимость изготовления привода и продлить срок работы электропоезда без ремонта, а использование инерционных сил вагонов позволяет сглаживать механические потери кпд электродвигателя.

В электрической сети железной дороги постоянного тока контактные переключатели, установленные в головном и прицепных вагонах, автоматически отключают трансформатор и тиристорные вентили, и электрический ток подают на каждый тяговый электродвигатель переменного тока, а в электрической сети переменного тока контактный переключатель автоматически включает в работу трансформатор и тиристорные преобразователи (на фиг. 1 контактный переключатель не показан).

Аккумуляторы используются для освещения и отопления вагонов в период отстоя электропоезда в ангарах, для питания электроприборов и в других системах управления.

Использование блоков конденсаторов напряжений позволяет экономить потребление электрической энергии из общей электрической сети и повысить КПД тяговых электродвигателей.

Для состава пассажирского электропоезда из 10-11 вагонов достаточно 3-6 тяговых асинхронных электродвигателей переменного тока мощностью 75-100 кВт.

Электропоезд, содержащий головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами, отличающийся тем, что он снабжен 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью 75-100 кВт, состав электропоезда содержит 10-11 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного и прицепных вагонов, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с электрической сетью переменного тока через токосъемник, с трансформатором, тиристорными преобразователями, обмоткой возбуждения, солиноидом и с аккумуляторами или каждый тяговый электродвигатель переменного тока головного и прицепных вагонов связан с электрической сетью через токосъемник, с трансформатором, тиристорными преобразователями переменного тока в постоянный, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с автономной системой управления напряжения АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, с обмоткой возбуждения и с аккумуляторами, статор каждого тягового электродвигателя постоянного или переменного тока соединен с рамой тележки через ее окна кронштейнами, покрытыми слоем высокостойкого полимерного материала, например тефлона, выполненными литьем на поверхности статора с верхней или нижней стороны, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами для предотвращения его углового перемещения, и его вал соединен с колесами и с рельсами железной дороги, каждый вал тягового электродвигателя с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя переменного тока соединены с отдельными 1-10 блоками конденсаторов напряжений большой емкости, которые установлены под кузовом головного и прицепных пассажирских вагонов для накопления электрической энергии в периоды свободного выгона, и торможения, и передачи накопленной электрической энергии конденсаторов напряжений на обмотки тяговых электродвигателей, в период трогания с места электропоезда, его разгоне, процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть с пониженным напряжением, или накопления электрической энергии в блоках конденсаторов и аккумуляторах от общей электрической сети в период отстоя электропоезда в ангаре железнодорожного вокзала.



 

Похожие патенты:

Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Предложен электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями, связанными через редуктор с колесными парами, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Система аккумулирования потенциальной энергии содержит множество установленных на рельсы транспортных устройств (22), имеющих приводимые в движение двигателем-генератором (102) тележки (76) и конструкцию (88, 90) с встроенным механизмом (80, 86, 87) переноса для перемещения энергоаккумулирующих масс с возможностью их выгрузки из первого складского двора (12) на нижней отметке на второй складской двор (10) на верхней отметке.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту с устройствами для поглощения удара при аварийном столкновении. Рельсовое транспортное средство содержит головные вагоны (1), соединенные междувагонным сцепным устройством (2), автосцепку (10) и устройство для защиты при аварийном столкновении.

Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту с устройствами для поглощения удара при аварийном столкновении. Рельсовое транспортное средство содержит соединенные междувагонным сцепным устройством (1) головные вагоны, состоящие из головного модуля (3), силового модуля (4) и прицепного модуля (5), автосцепку (12) и устройство для защиты при аварийном столкновении.

Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей и относится к железнодорожному транспорту. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами.

Изобретение относится к области управления электрическим транспортным средством. Устройство управления двигательной установкой электрического транспортного средства, включающее в себя устройство накопления мощности; блок преобразования мощности, управляющий двунаправленным потоком мощности, и блок управления, управляющий работой блока преобразования мощности.

Изобретение относится к устройству управления прекращением медленного передвижения для транспортного средства с электроприводом. Устройство содержит средство определения движения транспортного средства в противоположном направлении и средство запрещения прекращения медленного передвижения.

Изобретение относится к устройству преобразования энергии для силовой установки транспортного средства. Устройство содержит первый блок преобразования энергии, второй блок преобразования энергии, блок накопления энергии, первый блок управления.

Изобретение относится к области горной промышленности и направлено на усовершенствование шахтных электровозов. Тяговый электропривод электровоза выполнен таким образом, что одна из ведущих осей получает вращение от асинхронного электродвигателя с фазным ротором, а другая ведущая ось получает вращение от асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, статорная обмотка которого подключена к роторной обмотке первого двигателя через согласующий трансформатор, коэффициент трансформации которого равен коэффициенту приведения обмотки статора к обмотке ротора первого двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в частотно-регулируемых электроприводах (ЧРЭП) промышленности и электрического транспорта, особенно электрического железнодорожного.

Изобретение относится к электроподвижному составу рельсового транспорта с питанием от контактной сети постоянного тока. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования скорости бесколлекторных тяговых электродвигателей электротранспортных средств переменного тока, питаемых от сети постоянного тока.

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в тяговом приводе трамваев, троллейбусов, электровозов, электромобилей. Техническим результатом является повышение эффективности процесса преобразования частоты, расширение функциональных возможностей, области использования и уменьшение массогабаритных показателей частотного привода. Тяговый электропривод содержит входные зажимы A, B, C для подключения питающей сети постоянного тока, коммутирующие элементы и электродвигатель, включающий ротор, окруженный статором, содержащим трехфазные обмотки. Трехфазные обмотки выполнены с возможностью обеспечения совместно с соответствующими им коммутирующими элементами модулирования параметров электроэнергии постоянного тока питающей сети. Статор имеет три одинаково выполненных части, которые расположены последовательно вдоль короткозамкнутого ротора. Каждая из частей статора включает две трехфазные обмотки. В каждой из частей начальные выводы фазных обмоток одной трехфазной обмотки и концы фазных обмоток другой трехфазной обмотки подключены к соответствующим входным зажимам A, В и C, а другие выводы каждой из трехфазных обмоток подключены к соответствующему этой трехфазной обмотке коммутирующему элементу. Один из входных зажимов подключен к плюсовому выводу питающей сети, а два других - к минусовому выводу последней. Коммутирующий элемент выполнен в виде трехфазного диодного моста с электронным ключом в цепи постоянного тока. Фазные обмотки трехфазных обмоток одной части статора последовательно подключены соответственно к входным зажимам A, B, C, а фазные обмотки трехфазных обмоток других частей статора последовательно подключены соответственно к входным зажимам B, C, A и C, A, B. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока, питаемыми от контактной сети. Каждый электродвигатель постоянного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с тиристорными преобразователями, с обмоткой возбуждения, с соленоидом и с аккумуляторами. Каждый тяговый электродвигатель переменного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с тиристорными преобразователями, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН и с системой управления автономного выпрямителя напряжения. Система управления АИН в двигательном режиме работает в режиме инвертора, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим. АВН в двигательном режиме работает в режиме выпрямителя, а в режиме торможения АВН переходит в режим инвертора. Обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя соединены с отдельными 1-10 блоками конденсаторов большой емкости. Технический результат заключается в повышении энергосбережения и экологичности транспортного средства. 3 ил.

Наверх