Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава



Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава
Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава
B60L1/00 - Электрооборудование транспортных средств с электротягой; магнитные подвески или левитационные устройства для транспортных средств; электродинамические тормозные системы для транспортных средств вообще (электромеханические сцепные устройства транспортных средств B60D 1/62; электрические отопительные устройства для транспортных средств B60H; расположение или монтаж электрических силовых установок B60K 1/00; расположение или монтаж трансмиссий с электрической передачей на транспортных средствах B60K 17/12,B60K 17/14; приводы вспомогательных устройств для транспортных средств B60K 25/00 ; размещение сигнальных или осветительных устройств, их установка, крепление или схемы их размещения для транспортных средств вообще B60Q; система управления тормозами транспортных средств

Владельцы патента RU 2627439:

Общество с ограниченной ответственностью "МЕТОД" (RU)

Изобретение относится к электропитанию вспомогательного оборудования транспортных средств с электротягой. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит конденсаторы, которые присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд, первому входу блока управления контактором и к первому выходному зажиму системы электропитания. Первые выводы дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой со вторым выводом первого конденсатора и с третьим выходным зажимом системы электропитания. Второй вывод обмотки собственных нужд подключен ко второму входу блока управления контактором, второму выводу второго дросселя, первому выводу управляющей обмотки контактора и ко второму выходному зажиму системы электропитания. Второй конденсатор вторым выводом соединен с первым выводом контакта контактора, второй вывод которого подключен ко второму выводу первого дросселя. Управляющая обмотка контактора подключена вторым выводом к третьему выходу блока управления контактором. Технический результат заключатся в повышении надежности системы электропитания. 1 ил.

 

Изобретение относится к преобразовательной технике преимущественно транспортного назначения и предназначено, в частности, для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное переменное напряжение для питания трехфазных асинхронных электродвигателей приводов вспомогательных агрегатов электроподвижного состава.

Известна система электропитания вспомогательных двигателей электровоза, содержащая устройство для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное, использующее вращающийся расщепитель фаз в виде асинхронного трехфазного двигателя с несимметричной обмоткой, работающий без нагрузки на валу (Некрасов О.А. Вспомогательные машины электроподвижного состава переменного тока. М.: Транспорт, 1967, 168 с.). Указанная система электропитания обладает рядом недостатков (пониженный пусковой момент, дополнительные потери холостого хода и др.), основным из которых является сильная зависимость асимметрии трехфазного напряжения, поступающего от системы электропитания на асинхронные двигатели вспомогательных агрегатов, от количества одновременно работающих двигателей и мощности на их валах. Эти недостатки отрицательно сказываются на работе двигателей и приводят к понижению их надежности и частым выходам из строя.

Наиболее близким техническим решением является устройство для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока (Патент на полезную модель RU №109704 от 03.03.2011 г., МПК B60L 9/28), содержащее тяговый трансформатор с сетевой обмоткой и обмоткой собственных нужд и конденсатор, подключенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд, в него дополнительно введены преобразователь однофазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение, находящееся в квадратуре к напряжению обмотки собственных нужд, первый и второй дроссели, при этом преобразователь входными зажимами подключен к первому выводу обмотки собственных нужд непосредственно, а ко второму выводу обмотки собственных нужд - через первый дроссель, и выходными зажимами подключен: одним через второй дроссель со вторым выводом конденсатора и вторым с первым выводом обмотки собственных нужд.

Данное устройство отличает независимость симметрии питающего двигатели трехфазного напряжения от количества двигателей и их нагрузки, а также от колебаний напряжения питающей сети.

Недостатком указанного устройства для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока является наличие силовых активных коммутирующих элементов транзисторов (тиристоров), которые являются элементами, понижающими надежность устройства в целом, а также требующими специальной настройки, соответствующей квалификации обслуживающего персонала и значительного увеличения времени проведения ремонтных работ при замене оборудования. Транзисторы (тиристоры) указанного устройства работают в ключевом режиме и являются источником интенсивных помех для работающей аппаратуры связи и других электронных устройств подвижного состава. Также активные коммутирующие элементы транзисторы (тиристоры), имеющие ограниченный температурный диапазон применения, ухудшают функциональные возможности устройства. Преобразователь, входящий в состав устройства, искажает форму тока и напряжения как на входе, так и на выходе, из-за чего приходится использовать дополнительные фильтры гармоник, что усложняет конструкцию, приводит к увеличению его стоимости и габаритов.

Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является получение трехфазного переменного напряжения с допустимой по ГОСТ асимметрией, обеспечивающей гарантированный запуск и нормальную работу трехфазных асинхронных двигателей, независимо от числа подключенных к сети двигателей, и допустимого отклонения от номинального напряжения на сетевой обмотке тягового трансформатора, улучшение пусковых характеристик привода (повышения пускового момента), повышение надежности, простоты обслуживания и ремонтопригодности системы при уменьшении потерь электроэнергии.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, выражается в расширении функциональных возможностей за счет расширения рабочего диапазона температуры, улучшения качества выходного питающего напряжения; уменьшении массогабаритных характеристик системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава; упрощении конструкции; уменьшении эксплуатационных затрат и повышении надежности.

Указанный технический результат достигается тем, что система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, содержащая тяговый трансформатор с сетевой обмоткой, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд, первый конденсатор, присоединенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд и первому выходному зажиму системы электропитания, первый и второй дроссели, третий выходной зажим системы электропитания соединен со вторым выводом первого конденсатора, второй вывод обмотки собственных нужд подключен к второму выводу второго дросселя и к второму выходному зажиму системы электропитания, содержит также второй конденсатор, контактор и блок управления контактором, при этом, первый и второй дроссели выполнены на едином магнитопроводе, второй конденсатор первым выводом присоединен к первому выводу обмотки собственных нужд, вторым соединен с первым выводом коммутирующего контакта контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя, первые выводы первого и второго дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой и с третьим выходным зажимом системы электропитания, первый и второй входы блока управления контактором присоединены соответственно к первому и второму выводам обмотки собственных нужд, управляющая обмотка контактора подключена первым выводом - к второму выводу обмотки собственных нужд, а вторым к выходу блока управления контактором.

Расширение функциональных возможностей и повышение надежности подключаемых асинхронных электродвигателей достигается путем повышения качества (угла сдвига фазных напряжений) выходного сетевого питающего напряжения в широком температурном диапазоне во время пуска подключаемых асинхронных электродвигателей за счет использования второго пускового конденсатора, присоединяемого к третьей выходной клемме с помощью контактора через второй дроссель, расположенный на одном сердечнике с первым дросселем, соединенным со второй и третьей выходной клеммой.

На Фиг. 1 представлена схема электрическая принципиальная системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава.

Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит тяговый трансформатор 1 (см. Фиг. 1) с сетевой обмоткой 2, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд 3, блок управления контактором 4, контактор 5 с управляющим контактом 6, первый дроссель 8 (L2) и второй дроссель 7 (L1), выполненные на едином магнитопроводе 9, первый конденсатор 10 (С1) и второй конденсатор 11 (С2). Первый и второй конденсаторы 10 и 11 присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд 3, первому входу блока управления контактором 4 и к первому выходному зажиму системы электропитания U1. Первые выводы первого 8 и второго 7 дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой со вторым выводом первого конденсатора 10 (С1) и с третьим выходным зажимом системы электропитания U3. Второй вывод обмотки собственных нужд 3 подключен к второму входу блока управления контактором 4, второму выводу второго дросселя 7, первому выводу управляющей обмотки контактора 5 и к второму выходному зажиму системы электропитания U2. Второй конденсатор 11 (С2) вторым выводом соединен с первым выводом коммутирующего контакта 6 контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя 8 (L2). Управляющая обмотка контактора 5 подключена вторым выводом к третьему выходу блока управления контактором 4.

Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава работает следующим образом.

При включенной сетевой обмотке 2 на выводах 1 и 2 обмотки собственных нужд 3 появляется однофазное напряжение U1-U2. Первым обычно всегда включается двигатель привода компрессора, как наиболее сложной из всех для приводов собственных нужд (и с наибольшим пусковым моментом) нагрузки. Одновременно от блока управления контактором 4 запитывается катушка 5 пускового контактора и его контакт 6 замыкают цепь последовательно включенных обмоток дросселя 7 и 8 и пускового конденсатора 11 (С2). Индуктивности обмоток L1 и L2 дросселей 7 и 8, коэффициент магнитной связи между ними и емкости конденсаторов 10 (С1) и 11 (С2) выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось равенство по величине линейных напряжений между выводами U1-U2 (напряжение обмотки собственных нужд), U1-U3 и U3-U2 и угол сдвига фаз между ними 120°, т.е. симметрию подаваемого на электродвигатель компрессора трехфазного напряжения. Под действием этого напряжения электродвигатель начинает форсированно вращаться, развивая максимально возможный электромагнитный момент. Через некоторое фиксированное время, когда электродвигатель достигает примерно 80% от номинальных оборотов, от блока управления контактором 4 подается команда на размыкание контактов 6. При этом отключается пусковой конденсатор 11 (С2), а ток в цепи обмотки дросселя 7 и конденсатора 10 (С1) достигает такой величины, что обеспечивается режим с наименьшей асимметрией трехфазных напряжений, не превышающей допустимой, и двигатель компрессора достигает номинальных оборотов.

После этого появляется возможность последовательного запуска остальных электродвигателей (вентиляторов и др.), причем с каждым дополнительным двигателем асимметрия трехфазных напряжений уменьшается, достигая минимума при максимальном их количестве, на которое рассчитана система по мощности.

В режиме максимальной нагрузки, когда работают все двигатели системы, подключены только два элемента - конденсатор 10 (С1) и дроссель 7 (L1), потери электроэнергии в которых существенно меньше, чем статические и динамические потери в полупроводниковых элементах и фильтрах преобразователя прототипа и его системе управления. Устойчивость заявляемой модели также выше, поскольку при изменении нагрузки нет необходимости регулировать токи (напряжения) его элементов, как это приходится делать в устройстве прототипа.

Заявляемая система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава может быть изготовлена в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования.

Изобретение прошло испытания в Испытательном Центре электрических машин и бытовых приборов ПАО «НИПТИЭМ» (г. Владимир) и показало соответствие заявляемым характеристикам (Протокол №7.14.12.652). При пусках трехфазного электродвигателя AH32254L4 мощностью 55 кВт при однофазном входном напряжении питания системы был зарегистрирован пусковой момент электродвигателя, равный 560 Нм.

Использование второго пускового конденсатора, присоединяемого к третьей выходной клемме с помощью контактора, управляемого от блока управления контактором, через второй дроссель, расположенный на одном сердечнике с первым дросселем, соединенным со второй и третьей выходными клеммами, повышает качество (выравнивает угол сдвига между фазными напряжениями и амплитуду фазных напряжений) выходного сетевого питающего напряжения в широком температурном диапазоне, повышает пусковой момент электродвигателей, упрощает конструкцию и техническое обслуживание системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, а также повышает надежность подключаемых асинхронных электродвигателей.

Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, содержащая тяговый трансформатор с сетевой обмоткой, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд, первый конденсатор, присоединенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд и первому выходному зажиму системы электропитания, первый и второй дроссели, третий выходной зажим системы электропитания соединен со вторым выводом первого конденсатора, второй вывод обмотки собственных нужд подключен к второму выводу второго дросселя и к второму выходному зажиму системы электропитания, отличающаяся тем, что она содержит второй конденсатор, контактор и блок управления контактором, при этом первый и второй дроссели выполнены на едином магнитопроводе, второй конденсатор первым выводом присоединен к первому выводу обмотки собственных нужд, вторым соединен с первым выводом коммутирующего контакта контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя, первые выводы первого и второго дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой и с третьим выходным зажимом системы электропитания, первый и второй входы блока управления контактором присоединены соответственно к первому и второму выводам обмотки собственных нужд, управляющая обмотка контактора подключена первым выводом к второму выводу обмотки собственных нужд, а вторым - к выходу блока управления контактором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования трехфазного переменного напряжения в однофазное или ортогональное. Первый вариант преобразователя содержит два выходных вывода, трехфазный трансформатор с первичной обмоткой, соединенной в звезду, подключенную к входным выводам, основной вторичной фазной обмоткой на каждом стержне магнитопровода и дополнительной на одном из них, число витков которой равно числу витков основной вторичной фазной обмотки того же стержня и вдвое меньше числа витков основной вторичной обмотки каждого смежного по фазе стержня, одна пара одноименных выводов каждой пары вторичных фазных обмоток трехфазного трансформатора с неравными числами витков соединена друг с другом, два однофазных трансформатора, вторичные обмотки которых, при единообразном подключении пар выводов начал и концов обмоток трехфазных трансформаторов с неравными числами витков к первичным обмоткам однофазных трансформаторов, образуют последовательную цепь, подключенную к выходным выводам.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в многокаскадных высоковольтных преобразователях частоты, фазы которых состоят из группы последовательно соединенных силовых преобразовательных ячеек.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в возможности задания требуемого времени восстановления напряжения.

Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты относится к преобразовательной технике и может быть использован в качестве статического регулируемого источника питания электротехнологических установок.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в восемь раз выполнен на базе восьми двухобмоточных дросселей насыщения, соединенных по мостовой схеме, которые подключены одной диагональю к двум четырехпроводным сетям, сдвинутым между собой на угол α=±/4, а второй диагональю - к двухобмоточным трансформаторам.

Изобретение относится к преобразовательной технике. Магнитно-полупроводниковый умножитель частоты в четыре раза содержит трехфазный трансформатор с искусственной нулевой точкой в первичной обмотке и двумя вторичными обмотками с одинаковым уровнем выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в преобразователях регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока и преобразовательных подстанций для питания электрифицированных железных дорог, в электрометаллургической и химической промышленности.

Предлагаемое изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано при создании регулируемых электроприводов постоянного и переменного тока и состоит из понижающего автотрансформатора, имеющего три катушки (1, 2 и 3) первичной обмотки и шесть соединенных между собой узлами A, B, C, D, E, F катушек (4, 5, 6, 7, 8, 9) вторичных обмоток, имеющих каждая по две отпайки (10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21) от витков.

Устройство относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства симметрирования напряжений кабеля при обрыве любой его фазы. Технический результат заключается в повышении быстродействия устройства.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многофазных полупроводниковых преобразователях, в частности в выпрямителях, инверторах и преобразователях частоты.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Способ регулирования напряжения системы газовая турбина - генератор для обеспечения питания вспомогательных электрических приводов транспортного средства заключается в том, что в качестве первичного источника напряжения используют силовую установку транспортного средства, имеющую в своем составе генератор.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый локомотива содержит n-число каналов преобразования электрической энергии.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система электроснабжения собственных нужд газотурбовоза содержит блок управления, два входа питания постоянным напряжением и две ветви преобразования напряжения входного питания.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Преобразователь тяговый тепловоза содержит n-число каналов преобразования электрической энергии.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Преобразовательная система для электроснабжения собственных нужд электровоза содержит блок защиты, статический преобразователь и линия распределения электропитания, к которой подключены входы n-числа преобразователей собственных нужд электровоза.

Изобретение относится к электромобилям. Силовая установка электромобиля содержит аккумуляторную батарею; обогреватель аккумуляторов; устройство управления аккумуляторами для прерывистого обогрева, когда температура батареи ниже порогового значения и остаточный заряд больше пороговой величины заряда.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Устройство для зарядки вагонных аккумуляторных батарей при длительной стоянке железнодорожного состава включает в себя подвагонный генератор с приводом от колесной пары, клиноременную передачу с натяжным устройством.

Изобретение относится к сельскохозяйственным транспортным средствам, содержащим ДВС, электрическую машину для привода трансмиссии и множество устройств. Устройства могут избирательно приводиться трансмиссией.

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств с электротягой. Система контроля работы электромобиля содержит: обогревательный контур (11), нагрузочный конденсатор (С12), распределительное устройство (20) и модуль управления переключателями (200).

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве автономного источника питания железнодорожных вагонов. Способ электроснабжения заключается в преобразовании усилий вращения колесной пары вагона в электрическую энергию.

Группа изобретений относится к подаче электроэнергии к оборудованию транспортных средств с электротягой. Устройство для эксплуатации потребителя электроэнергии рельсового транспортного средства выполнено с возможностью работы от произведенной в процессе торможения электроэнергии. Устройство для эксплуатации содержит блок управления для регулирования работы потребителя в двух рабочих режимах. Первый рабочий режим предназначен для работы потребителя в первой рабочей фазе во время фазы торможения. Второй рабочий режим предназначен для работы потребителя во второй рабочей фазе во время предшествующей фазе торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, чтобы его рабочая нагрузка во втором рабочем режиме была ниже, чем в первом. Устройство для эксплуатации содержит блок, предназначенный для выбора параметра инициирования второй рабочей фазы в зависимости от параметра фазы торможения. Блок управления регулирует работу потребителя таким образом, что при переходе в первый рабочий режим изменяет пороговое значение регулярного параметра для повышения нагрузки. Технический результат заключается в более эффективном потреблении энергии, производимой в процессе торможения. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к электропитанию вспомогательного оборудования транспортных средств с электротягой. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит конденсаторы, которые присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд, первому входу блока управления контактором и к первому выходному зажиму системы электропитания. Первые выводы дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой со вторым выводом первого конденсатора и с третьим выходным зажимом системы электропитания. Второй вывод обмотки собственных нужд подключен ко второму входу блока управления контактором, второму выводу второго дросселя, первому выводу управляющей обмотки контактора и ко второму выходному зажиму системы электропитания. Второй конденсатор вторым выводом соединен с первым выводом контакта контактора, второй вывод которого подключен ко второму выводу первого дросселя. Управляющая обмотка контактора подключена вторым выводом к третьему выходу блока управления контактором. Технический результат заключатся в повышении надежности системы электропитания. 1 ил.

Наверх