Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей



Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей
Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей
Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей
B60L2200/26 - 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 2647208:

Сердечный Александр Семенович (RU)
Сердечный Алексей Александрович (RU)

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети. Каждый электродвигатель постоянного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, транзисторами, с обмоткой возбуждения, с соленоидом и с аккумуляторами. Каждый тяговый электродвигатель переменного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с транзисторными 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 1-20 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 железо-никелевых 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 вращения 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. Рис 4.13.)

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 А, опубл. 15.02.1978 на 5-ти л.).

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 тяговыми электродвигателями, вал каждого электродвигателя соединен зубчатыми муфтами с левой и с правой стороны с полуосями и с парой колес тележки, 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 отличающийся тем, что он снабжен 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью 500-1800 кВт, состав электропоезда содержит 10-30 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного и прицепных вагонов, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с высоковольтной электрической сетью переменного тока через токосъемник, с трансформатором, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными диодами, обмоткой возбуждения, солиноидом и с аккумуляторами или каждый тяговый электродвигатель переменного тока головного и прицепных вагонов связан с высоковольтной электрической сетью через токосъемник, с трансформатором, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными 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 1-10 конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, с аккумуляторами, автономный инвертор напряжения АИН подает напряжение на три обмотки статора А, В, С трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором, провод однофазной сети переменного напряжения независимо от автономного инвертора напряжения соединен с нулем обмоток А, В, С для обеспечения стабильной работы электродвигателя, 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, приваренными к стальной оболочке статора, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами с верхней и нижней стороны рамы для предотвращения его углового перемещения и исключения воздействия поперечной и вертикальной вибрации вагона и тележки на тяговый электродвигатель, и его вал напрямую 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, каждая обмотка статора трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока соединена с отдельными 1-20 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 накопление 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 трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Электропоезд снабжен 3-20 тяговыми электродвигателями 1 постоянного или переменного тока мощностью 500-1800 кВт, состав электропоезда содержит 10-30 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного 2 и прицепных вагонов 3, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с высоковольтной электрической сетью 4 переменного тока через токосъемник 5, с трансформатором 6, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными диодами 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 высоковольтной электрической сетью 4 через токосъемник 5, с трансформатором 6, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными 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 1-10 конденсаторах 13, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым трехфазным асинхронным электродвигателем 1 с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона 2 и прицепных вагонов 3, с аккумуляторами 10, автономный инвертор напряжения АИН 11 подает напряжение на три обмотки статора А, В, С трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором, провод однофазной сети переменного напряжения независимо от автономного инвертора напряжения соединен с нулем обмоток А, В, С для обеспечения стабильной работы электродвигателя, статор каждого тягового электродвигателя 1 постоянного или переменного тока соединен с рамой тележки 15 через ее окна 16 кронштейнами 17, покрытыми слоем высокостойкого полимерного материала, например, тефлона, выполненными литьем на поверхности статора с верхней или нижней стороны или кронштейнами, приваренными к стальной оболочке статора, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами с верхней и нижней стороны рамы для предотвращения его углового перемещения и исключения воздействия поперечной и вертикальной вибрации вагона и тележки на тяговый электродвигатель, и его вал 17 напрямую 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, каждая обмотка статора трехфазного асинхронного электродвигателя 9 переменного тока соединена с отдельными 1-20 блоками конденсаторов 22 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 накопление 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, транзисторные диоды 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.

Электрический ток с переменным напряжением от электрической сети подается через токосъемник 5 на трансформатор 6 для понижения переменного тока, транзисторные диоды 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 18 и колеса 19, 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 также как и управление постоянным током электродвигателя постоянного тока.

При передаче 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 500 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.

При передаче 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 транзисторные диоды и электрический ток подают на инвертор напряжения и обмотки статора А, В, С, тягового электродвигателя переменного тока, а в электрической сети переменного тока контактный переключатель автоматически включает в работу трансформатор и транзисторные диоды (на фиг. 1 контактный переключатель не показан).

Аккумуляторы используются для освещения, 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 10-30 вагонов достаточно 3-12 тяговых асинхронных электродвигателей переменного тока мощностью 1500 кВ.

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 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью 500-1800 кВт, состав электропоезда содержит 10-30 пассажирских вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного тока головного и прицепных вагонов, которые выполнены из алюминиевых или титановых сплавов, связан с высоковольтной электрической сетью переменного тока через токосъемник, с трансформатором, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными диодами, обмоткой возбуждения, солиноидом и с аккумуляторами или каждый тяговый электродвигатель переменного тока головного и прицепных вагонов связан с высоковольтной электрической сетью через токосъемник, с трансформатором, понижающим напряжение до 400 В или 690 В, транзисторными 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 1-10 конденсаторax, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым трехфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, с аккумуляторами, автономный инвертор напряжения АИН подает напряжение на три обмотки статора А, В, С трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором, провод однофазной сети переменного напряжения независимо от автономного инвертора напряжения соединен с нулем обмоток А, В, С для обеспечения стабильной работы электродвигателя, 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, приваренными к стальной оболочке статора, или кронштейнами, закрепленными к статору болтами с верхней и нижней стороны рамы для предотвращения его углового перемещения и исключения воздействия поперечной и вертикальной вибрации вагона и тележки на тяговый электродвигатель, и его вал напрямую 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, каждая обмотка статора трехфазного асинхронного электродвигателя переменного тока соединена с отдельными 1-20 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 накопление электрической энергии в блоках конденсаторов и аккумуляторах от общей электрической сети в период отстоя электропоезда в ангаре железнодорожного вокзала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам электропоездов. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями, питаемыми от контактной сети, и аккумуляторы.

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 рельсовым транспортным средствам, в частности к двухсекционным тепловозам с энергетической установкой. .

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

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.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепной вагоны с 3-11 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети.

Изобретение относится к области транспортных средств с электродвигателями переменного тока. В силовой установке транспортного средства содержится вспомогательный источник питания, который подключается к схеме промежуточного звена главного модуля преобразования.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для перезапуска вращающейся машины переменного тока. .

Изобретение относится к тяговой цепи под напряжением, содержащей шины питания электровоза. .

Изобретение относится к транспорту и позволяет повысить надежность и улучшить маневренность. .

Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в многодвигательном асинхронном автономном электроприводе тяговых средств и обеспечивает повышение КПД.

Изобретение относится к электротяге транспортных средств, создаваемой линейными двигателями. Электромагнитный рельсовый привод с третьим рельсом включает в себя электромагниты, прикрепленные к тележке, и коммутационные устройства электромагнитных обмоток.

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Схема (20) аккумулирования энергии включает в себя понижающий преобразователь (5), дроссельное устройство (4), накопитель (9) энергии и повышающий преобразователь (11).

Изобретение относится к подаче электроэнергии к вспомогательному оборудованию транспортных средств. Система освещения грузового вагона железнодорожного подвижного состава включает в себя блок генерации электроэнергии, подключенный к рабочей воздушной магистрали грузового вагона.

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Система торможения автоматическая рекуперативно-реостатная содержит источник питания, два тяговых электродвигателя постоянного тока, взаимодействующие с блоком диодов, предназначенным для перехода в режим рекуперативного торможения, и с блоком резисторов, подключающимся в режиме реостатного торможения и программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС).

Изобретение относится к электровозам и моторным вагонам. Электропоезд содержит головной и прицепные вагоны с 3-20 тяговыми электродвигателями постоянного или переменного тока мощностью до 500-1800 кВт, питаемыми от контактной сети. Каждый электродвигатель постоянного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, транзисторами, с обмоткой возбуждения, с соленоидом и с аккумуляторами. Каждый тяговый электродвигатель переменного тока связан с сетью переменного тока через токосъемник, соединен с трансформатором, с транзисторными 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 1-20 блоками конденсаторов большой емкости. Технический результат заключается в повышении энергосбережения и экологичности транспортного средства. 3 ил.

Наверх