Система бесперебойного электропитания вагонов



Система бесперебойного электропитания вагонов
Система бесперебойного электропитания вагонов
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 2757016:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" МО РФ (RU)

Использование: в области электротехники для бесперебойного электропитания вагонов скоростного электропоезда. Технический результат - обеспечение возможности электропитания потребителей вагонов только от контактной сети постоянного тока. Система содержит последовательно подключенные: фильтр питания, автономный инвертор напряжения, понижающий трансформатор, выпрямитель, разделительный диод и шины сети постоянного тока, к которым подключены распределительные устройства набор вагонов и совокупность бесконтактных двигателей постоянного тока, на валу каждого из которых размещен синхронный генератор трехфазного синусоидального тока. Кроме того, в устройство введена аккумуляторная батарея с разделительным диодом, подключенные к шинам сети постоянного тока. При наличии напряжения на контактной сети потребители вагонов получают электрическую энергию от сети постоянного тока и от синхронных генераторов с постоянными магнитами, причем напряжение указанной сети выше на 1…1,5 В напряжения аккумуляторной батареи и она не разряжается. При исчезновении напряжения на контактной сети на сеть постоянного тока подводится напряжение аккумуляторной батареи, причем переход осуществляется за доли секунды. 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве системы бесперебойного электропитания вагонов скоростного поезда.

Известна система бесперебойного электропитания вагонов, содержащая первый и второй каналы питания, каждый из которых содержит последовательно соединенные трехфазные: ввод, распределительное устройство, понижающий трансформатор, второе распределительное устройство, преобразовательный трансформатор, выпрямитель, распределительное устройство постоянного тока, сглаживающее устройство, питающий фидер, рельсовый фидер, питающие линии районных подстанций, распределительное промежуточное устройство и смежные потребители, при этом распределительное устройство постоянного тока соединено с разными участками контактной сети [1]. Данная система нашла широкое распространение на железнодорожном транспорте, поскольку она отличается повышенной надежностью и простотой схемы, однако потребители вагонов, включающие устройство распределительное и средства собственных нужд получают электрическую энергию от других добавочных источников, что приводит к повышению стоимости системы.

Требуемый технический результат заключается в обеспечении электрической энергией потребителей вагонов только от контактной сети постоянного тока.

Поставленный технический результат достигается тем, что в системе бесперебойного электропитания вагонов, содержащей последовательно соединенные: фильтр питания с возможностью подключения к контактной сети, автономный инвертор напряжения, понижающий трансформатор, выпрямитель, разделительный диод выпрямителя и шины постоянного тока, к которым параллельно подключены распределительные устройства каждого из вагонов с первого по n-й, причем параллельно распределительному устройству каждого вагона подключен бесконтактный двигатель постоянного тока, на валу каждого, из которых установлен синхронный генератор трехфазного переменного тока, и введена аккумуляторная батарея с разделительным диодом, причем фильтр питания подключен к контактной сети постоянного тока, а указанная батарея с разделительным диодом соединена с шинами постоянного тока, соответственно.

На чертеже представлена структурная схема системы бесперебойного электропитания вагона.

Система содержит контактную сеть постоянного тока 1, к которой последовательно подключены: фильтр питания 2, автономный инвертор напряжения 3, понижающий трансформатор 4, выпрямитель 5, разделительный диод 6 и сеть постоянного тока 7 с плюсовой и минусовой шинам, распределительные устройства (не обозначены) набора вагонов 8 с первого 8-1 до последнего 8-n, совокупность бесконтактных двигателей постоянного тока 9 с первого 9-1 до последнего 9-m, комплекс синхронных генераторов с постоянными магнитами 10 с первого 10-1 до последнего 10-k; в общем случае число вагонов, число бесконтактных двигателей постоянного тока и число синхронных генераторов с постоянными магнитами 10 могут совпадать, т.е. n=m=k. Кроме того, система содержит аккумуляторную батарею 11 с разделительным диодом 12, при этом фильтр питания 2 соединен с контактной сетью 1, автономный инвертор напряжения 3 подключен к фильтру питания 2, понижающий трансформатор 4 соединен с инвертором 3, выпрямитель 5 подключен к вторичной обмотке (не показана) указанного трансформатора 4, разделительный диод 6 установлен в положительный провод (не обозначен) выпрямителя 5 и подключен к шинам постоянного тока 7, к которым подключены распределительные устройства (не показаны) вагонов 8 и бесконтактные двигатели 9, на валах которых размещены синхронные генераторы 10, обеспечивающие электрической энергией трехфазных потребителей переменного тока (не показаны) с помощью зажимов LI, L2, L3. Таким образом, распределительное устройство каждого вагона из набора 8 обеспечивается постоянным напряжением от шин 7 и переменным трехфазным синусоидальным напряжением от собственных синхронных генераторов во всех режимах работы. Фильтр питания 2 представляет собой полярный конденсатор, задачами которого являются убрать помехи, возникающие на контактной сети постоянного тока 1, и облегчить условия коммутации тока тиристорами автономного инвертора напряжения 3, который представляет собой мостовой трехфазный инвертор, работающий на двухобмоточный трансформатор 4, причем устройство управления тиристорами инвертора (не показано) может обеспечивать частоту выходного напряжения инвертора 3, равную 400 Гц и выше. Повышение частоты предопределяет снижение массы трансформатора 4 и повышению качества выпрямленного напряжения выпрямителя 5. Согласование напряжений контактной сети 1 и шин постоянного тока 7 производится следующим образом. Если считать, что напряжение сети постоянного тока равно 220 В, то фазное напряжение вторичной обмотки (не показана) трансформатора 4 при условии, что в выпрямитель 5 установлена схема выпрямления Ларионова равно

где Ud - выпрямленное напряжение; kCX U - коэффициент схемы выпрямления по напряжению; Uф2 - вторичное напряжение фазы.

Учитывая, что первичная обмотка (не показана) трансформатора 4 соединена в звезду, то фазное напряжение первичной обмотки будет равно

где Uф1 - фазное напряжение первичной обмотки; Ukc - напряжение контактной сети.

Тогда коэффициент трансформации трансформатора 4 равен

Повышение частоты выпрямляемого напряжения выпрямителя 5 позволит значительно увеличить частоту пульсаций напряжения на шинах 7, что обусловит повышение качества выпрямленного напряжения. Напряжение сети постоянного тока 7 поступает на устройства распределительные всех вагонов набора 8, (которые не показаны). Бесконтактные двигатели постоянного тока совокупности 9 выбраны из-за высокого КПД и надежности по сравнению с двигателями других типов, а использование синхронных генераторов трехфазного синусоидального тока с постоянными магнитами обусловлено также повышенным КПД и уменьшенной массой. Параметры разделительных диодов выбраны так, что выходное напряжение выпрямителя 5 на 1…1,5 В выше напряжения аккумуляторной батареи 11, поэтому при наличие напряжения на шинах 7, указанная батарея разряжаться не будет. Цепь ее разряда образуется только при пропадании напряжения на контактной сети постоянного тока.

Система работает следующим образом.

При наличии напряжения на контактной сети 1 оно поступает на фильтр питания 2, где нейтрализуются помехи и высшие гармоники, затем оно подается на автономный инвертор напряжения 3, в котором постоянный ток преобразуется в трехфазный переменный ток повышенной частотой с квазисинусоидальным напряжением. Выходное напряжение указанного инвертора поступает на понижающий трансформатор 4, с вторичной обмотки которого оно поступает на выпрямитель 5, где происходит преобразование трехфазного тока в постоянный ток. Выходное напряжение выпрямителя 5 подается на шины сети постоянного тока 7, при этом положительный вывод (не показан) указанного выпрямителя соединен с положительной шиной сети постоянного тока 7 через диод 6. Напряжение указанной сети поступает на устройство распределительное каждого из вагонов с первого 8-1 до последнего 8-п одновременно. К сети 7 параллельно подключены и бесконтактные двигатели постоянного тока 9 с первого 9-1 по последний 9-m, на валах (не показаны) которых, установлены синхронные генераторы 10 с первого 10-1 по последний 10-k, поэтому в каждый момент времени все потребители набора вагонов 8 подключены как к источнику постоянного тока и к источнику трехфазного синусоидального тока.

При пропадании напряжения на контактной сети 1 начинает разряжаться аккумуляторная батарея 11, поскольку разделительный диод 12 будет открыт, при этом источники питания потребителей вагонов 8 остаются теми же.

Таким образом, в любом режиме электрооборудование вагонов набора 8 будет работать в соответствующем режиме, чем и достигается поставленный технический результат. По сравнению с системами электроснабжения вагонов, описанных в [3], предлагаемая система надежней, компактней и проще.

Источники, принятые во внимание

[1] Слепцов М.А., Савина Т.Н. Электроснабжение электрического транспорта. М., МЭИ, 2001. стр. 14, рис. 2.

[2] Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. М. Транспорт, 2001, 464 с.

[3] Комаров Ю.И. Электроснабжение пассажирских вагонов. СПБ, Известия ПГУПС №3, 2007, с. 71…90.

Система бесперебойного электропитания вагонов, содержащая последовательно соединенные: фильтр питания, с возможностью подключения к контактной сети, автономный инвертор напряжения, понижающий трансформатор, выпрямитель, разделительный диод выпрямителя и шины постоянного тока, к которым параллельно подключены распределительные устройства каждого из вагонов с первого по n-й, причем параллельно распределительному устройству каждого вагона подключен бесконтактный двигатель постоянного тока, на валу каждого из которых установлен синхронный генератор трехфазного переменного тока, и введена аккумуляторная батарея с разделительным диодом, причем фильтр питания подключен к контактной сети постоянного тока, а указанная батарея с разделительным диодом соединена с шинами постоянного тока, соответственно.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности, к статическим обратимым преобразователям, выполняющим функцию источников бесперебойного питания. Технический результат заключается в улучшении массогабаритных показателей обратимого преобразователя, в унификации однофазных высокочастотных инверторов обратимого преобразователя и в уменьшении потерь на коммутацию.

Изобретение относится к электроэнергетике. Между заземлением (9) и объединенными нейтралями трансформаторов (2) включены входы диодного моста (8), к полюсам которого подключены последовательно реактор (12) и инвертор (14), позволяющий передавать энергию коронных токов ЛЭП (6) в промышленную сеть (15).

Изобретение относится к области электротехники и электроэнергетики. Технический результат заключается в повышении надежности.

Изобретение относится к электротехнике и электроэнергетике, в частности к устройствам, обеспечивающим качество работы замкнутых трехфазных сетей и сетей с двухсторонним питанием. Технический результат, который достигается с помощью изобретения: бесступенчатое регулирование величины выходного напряжения.

Изобретение относится к области электротехники. Предлагается устройство отбора мощности от линии электропередачи, включенной в электрической системе с заземленной нейтралью.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение бесперебойного экономичного электроснабжения информационно-вычислительных средств, аппаратуры навигации, системы связи и передачи данных, приводов исполнительных механизмов.

Изобретение относится к области электротехники. Предлагается устройство отбора мощности из полуволновой линии электропередачи, в средней части которой ток практически не изменяется.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу передачи электрической энергии трехфазного тока по двухпроводной линии. Устройство содержит трехфазный повышающий трансформатор, первичные обмотки которого соединены с питающей сетью, а вторичные подключены к преобразователю электрической энергии, соединенному с передающей двухпроводной линией, к которой подключены первичные обмотки трехфазного понижающего трансформатора, вторичные обмотки которого соединены с преобразователем электрической энергии, от которого питается трехфазная приемная сеть.

Изобретение относится к управлению распределением электрической энергии в регионе распределения энергии. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к системам электроснабжения с резервированием источника при помощи аккумуляторной батареи, и может быть использовано для электропитания подвижных комплексов, оснащенных бортовым вычислительным комплексом, связанным с периферийной аппаратурой различного функционального назначения.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Гребная электрическая установка содержит систему управления, первичные тепловые двигатели, электрические генераторы, выпрямители напряжения, инверторы напряжения, гребные электродвигатели и гребные винты.
Наверх