ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА РЕЛЬСОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, РЕЛЬСОВОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО И СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Российский патент 2020 года по МПК B60K1/00 B60K8/00 B60L9/24 B60L50/15 B61C3/00 H02M5/44 

Изобретение относится к электрической системе рельсового транспортного средства, к рельсовому транспортному средству, а атаке к способу эксплуатации электрической системы.

Из WO 2007/031245 А1 известен локомотив с несколькими экземплярами преобразователей тока, причем они могут быть отделены средним проходом, через который может проходить человек.

Проблематичным является то, что у такого локомотива встречаться сценарии эксплуатации, в которых по меньшей мере один из преобразователей тока больше не обладает требуемой функциональностью. Так, например, может выйти из строя сетевой преобразователь тока или умформер преобразователя.

При таких сценариях эксплуатации желательно минимизировать нежелательное снижение работоспособности рельсового транспортного средства. Прежде всего, желательно, чтобы при таких сценариях не снижалась максимальная сила тяги. Также желательно делать возможной такую минимизацию, причем для соответствующего решения минимизируется потребность в монтажном пространстве. Прежде всего, должна обеспечиваться улучшенная функциональность, прежде всего в описанном выше случае дефекта, без дополнительной потребности в монтажном пространстве или только с минимальной дополнительной потребностью в монтажном пространстве.

Решение технической проблемы обеспечивается предметами изобретения с признаками п.п. 1, 7 и 12 формулы изобретения. Таким образом, существует техническая проблема создания электрической системы рельсового транспортного средства, рельсового транспортного средства, а также способа эксплуатации электрической системы, которые делают возможной улучшенную функциональность рельсового транспортного средства с минимизацией необходимой для этого потребности в монтажном пространстве.

Предлагается электрическая система рельсового транспортного средства. При этом электрическая система может образовывать часть системы тяги рельсового транспортного средства. Электрическая система может также называться устройством из электрических компонентов рельсового транспортного средства.

Прежде всего, электрическая система может быть электрической системой локомотива. Под этим может пониматься рельсовое транспортное средство, которое, прежде всего, может приводить в движение состав поезда с несколькими вагонами в тяговом режиме или в толкающем режиме. Локомотив может иметь устройства, которые отличают локомотив от пассажирских вагонов или грузовых вагонов, например кабину машиниста и/или другие устройства, которые делают возможной эксплуатацию локомотива и/или состава поезда. Под локомотивом может также пониматься моторный вагон в головной части состава поезда из рельсовых транспортных средств.

Локомотив может иметь машинное отделение, в котором могут быть размещены один или несколько приводных агрегатов, прежде всего электрические машины, и вспомогательные устройства.

Электрическая система включает в себя первый преобразователь тока, по меньшей мере один другой преобразователь тока, и по меньшей мере один трансформатор.

При этом трансформатор может иметь по меньшей мере одну первичную обмотку, причем первичная обмотка является электрически соединяемой, например, с напряжением питания, прежде всего напряжением сети. Напряжение питания может обеспечиваться, например, через контактный провод. Контакт с ней может осуществляться, например, через токоприемник. Таким образом, первичная обмотка электрически соединена или может быть электрически соединяемой с токоприемником. Трансформатор также может иметь по меньшей мере одну вторичную обмотку, предпочтительно несколько вторичных обмоток. Предпочтительно, трансформатор имеет одну вторичную обмотку, предпочтительно несколько вторичных обмоток, на каждый преобразователь тока.

Детали трансформатора, прежде всего первичная и по меньшей мере одна вторичная обмотка, могут быть расположены в корпусе трансформатора. Таким образом, корпус трансформатора содержит элементы трансформатора. Также в корпусе трансформатора, по меньшей мере в одной его частичной области, может находиться трансформаторное масло.

При этом преобразователь тока может обозначать устройство, посредством которого соединены трансформатор и другие электрические устройства рельсового транспортного средства. Другими электрическими устройствами могут быть, например, приводные двигатели и вспомогательные устройства, например устройства систем вентиляции и/или освещения.

При этом преобразователь тока может содержать следующие компоненты:

- по меньшей мере один сетевой преобразователь тока,

- по меньшей мере один приводной преобразователь тока,

- по меньшей мере одно устройство регулятора электрического торможения,

- по меньшей мере один преобразователь для вспомогательных цепей,

- по меньшей мере одно переключающее устройство для разъединения или изменения электрических соединений преобразователей тока,

- по меньшей мере одну промежуточную емкость,

- по меньшей мере одно фильтрующее устройство,

- по меньшей мере одно разрядное сопротивление.

Компоненты выпрямителя переменного тока могут также называться частичными устройствами преобразователя тока. Компоненты могут быть электрически соединены друг с другом требуемым образом.

Также преобразователь тока может иметь по меньшей мере один вывод для соединения с вторичной обмоткой трансформатора. Предпочтительно, преобразователь тока имеет несколько, например два, вывода для соединения с несколькими вторичными обмотками трансформатора.

Также преобразователь тока может иметь вывод для внешнего устройства накопления энергии, например аккумулятора или батареи.

Также преобразователь тока может иметь вывод для внешнего генерирующего устройства, например генератора.

Также преобразователь тока может иметь по меньшей мере один вывод для электрической машины, прежде всего приводного двигателя.

Также преобразователь тока может иметь вывод по меньшей мере для одного вспомогательного устройства.

Также преобразователь тока имеет участок промежуточного контура. Участок промежуточного контура может обозначать участок постоянного тока в преобразователе тока. Например, участок промежуточного контура может обозначать электрическую частичную систему преобразователя тока, которая соединяет выводы постоянного напряжения сетевого преобразователя тока с выводами постоянного напряжения приводного преобразователя тока.

Прежде всего, участок промежуточного контура может содержать промежуточную емкость, которая может быть выполнена, например, как конденсатор промежуточного контура. В промежуточном контуре может быть обеспечено напряжение промежуточного контура. Это напряжение промежуточного контура может обозначать, например, падающее на промежуточной емкости напряжение.

Согласно изобретению участок промежуточного контура первого преобразователя тока является электрически соединяемым с участком промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя тока посредством по меньшей мере одного соединения промежуточных контуров. Это может означать, что промежуточных контуров разных преобразователей тока может устанавливаться и разрываться электрическое соединение. Для установления или разрыва соединение промежуточных контуров может содержать или иметь по меньшей мере одно переключающее устройство, прежде всего разделительное переключающее устройство.

Прежде всего, через первое соединение промежуточных контуров высоковольтная часть участка промежуточного контура первого преобразователя тока является соединяемой с высоковольтной частью участка промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя тока, причем через другое соединение промежуточных контуров низковольтная часть участка промежуточного контура первого преобразователя тока является соединяемой или соединена с низковольтной частью участка промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя тока. При этом первое или другое соединение промежуточных контуров может иметь переключающее устройство для установления или разрыва электрического соединения.

При этом высоковольтная часть обозначает участок участка промежуточного контура, который имеет более высокий потенциал, чем низковольтная часть. Например, первый вывод емкости промежуточного контура может быть соединен с высоковольтной частью, а второй вывод емкости промежуточного контура может быть соединен с низковольтной частью.

Также, по меньшей мере, часть электрического соединения промежуточных контуров может быть направлена через корпус трансформатора. Это может означать, что, по меньшей мере, часть электрического соединения промежуточных контуров расположена в корпусе трансформатора/проходит через корпус трансформатора.

Прежде всего, электрическое соединение промежуточных контуров может содержать одну или несколько содержащихся внутри преобразователя тока частей и одну содержащуюся в трансформаторе часть. При этом находящиеся внутри преобразователя тока части расположены в корпусе преобразователя тока. Находящаяся в трансформаторе часть расположена в корпусе трансформатора или направлена через корпус трансформатора.

Также соединение промежуточных контуров может содержать одну или несколько частей, которые расположены вне корпуса преобразователя тока и вне корпуса трансформатора. Однако, прежде всего, возможно, что часть электрического соединения промежуточных контуров, которая находится вне корпуса преобразователя тока, полностью расположены в корпусе трансформатора.

Возможно, что трансформатор имеет вывод для соединения находящейся внутри трансформатора части соединения промежуточных контуров с участком промежуточного контура первого преобразователя тока и по меньшей мере один другой вывод для соединения находящейся внутри трансформатора части соединения промежуточных контуров с участком промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя тока.

То, что, по меньшей мере, одна часть электрического соединения промежуточных контуров направляется через корпус трансформатора, может также означать, что, по меньшей мере, одна часть направляется вдоль внутренней стенки или вдоль внешней стенки корпуса трансформатора.

Предпочтительным образом, электрическое соединение промежуточных контуров делает возможным, что электрическая мощность может передаваться между преобразователями тока, прежде всего между их участками промежуточных контуров. Это, в свою очередь, предпочтительным образом, делает возможной, как более подробно разъясняется ниже, улучшенную функциональность преобразователя(-ей) тока в некоторых сценариях эксплуатации, прежде всего в определенных случаях возникновения неисправностей.

Дополнительно, предпочтительным образом, достигается, что минимизируются требования к монтажному пространству и выполнению монтажа для установления этого электрического соединения. Прежде всего, отсутствует необходимость в прокладке дополнительного электрического соединения между преобразователями тока вне существующих устройств в рельсовом транспортном средстве. Факультативно, может быть уменьшена длина расположенных вне устройства соединений.

В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере, часть электрического соединения промежуточных контуров выполнена в виде токоведущей шины. Токоведущая шина может состоять из электропроводящего металла, например, из алюминия, меди или стали. Токоведущая шина может быть жесткой на изгиб деталью, прежде всего более жесткой, чем электрический кабель. Токоведущая шина может быть также выполнена как катаный профиль. Прежде всего, находящаяся внутри трансформатора часть электрического соединения промежуточных контуров может быть выполнена как токоведущая шина.

За счет этого, предпочтительным образом, получается механически прочное соединение промежуточных контуров.

В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере, часть электрического соединения промежуточных контуров выполнена в виде кабеля. За счет этого, предпочтительным образом, получается гибкое пространственное размещение или кабельная прокладка соединения промежуточных контуров

Можно представить, что часть электрического соединения промежуточных контуров выполнена в виде кабеля, а другая часть выполнена в виде токоведущей шины.

В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере, одна часть, прежде всего находящаяся в трансформаторе часть, электрического соединения промежуточных контуров электрически изолирована. Например, по меньшей мере, часть соединения промежуточных контуров или все соединение промежуточных контуров окружены изолирующим слоем. Прежде всего, электрическое соединение промежуточных контуров изолировано относительно трансформатора, прежде всего электрических или электронных элементов трансформатора. За счет этого, предпочтительным образом, повышается эксплуатационная надежность электрической системы.

В еще одном варианте осуществления, по меньшей мере, одна часть электрического соединения промежуточных контуров, прежде всего находящаяся в трансформаторе часть или участок находящейся в трансформаторе части, окружена изолирующим материалом трансформатора.

При этом в корпусе трансформатора, по меньшей мере, частичный объем может быть заполнен изолирующим материалом, чтобы электрически изолировать, прежде всего, первичную обмотку и по меньшей мере одну вторичную обмотку. За счет размещения, по меньшей мере, части соединения промежуточных контуров в изолирующем материале он также электрически изолирован от окружающей среды.

Изолирующий материал может быть твердым материалом, например стеклом, слюдой, керамикой или жесткой бумагой, или состоять из смеси по меньшей мере двух из этих материалов. Также изолирующий материал может быть газообразным материалом, например изолирующим газом или смесью изолирующих газов. Также изолирующий материал может быть жидким материалом.

В одном предпочтительном варианте осуществления изолирующий материал является трансформаторным маслом. Таким образом, по меньшей мере, часть электрического соединения промежуточных контуров, прежде всего находящаяся в трансформаторе часть и участок находящейся в трансформаторе части, окружена трансформаторным маслом трансформатора.

При этом в корпусе трансформатора, по меньшей мере, частичный объем может быть заполнен трансформаторным маслом, чтобы изолировать электрические элементы, прежде всего первичную обмотку и по меньшей мере одну вторичную обмотку, и обеспечить тепловую связь с системой охлаждения. За счет размещения, по меньшей мере, части соединения промежуточных контуров в трансформаторном масле она также электрически изолирована относительно окружающей среды и может охлаждаться.

Также предлагается рельсовое транспортное средство, причем рельсовое транспортное средство имеет электрическую систему согласно одному из описанных в данном раскрытии варианту осуществления. Прежде всего, рельсовое транспортное средство может быть локомотивом. Разумеется, рельсовое транспортное средство наряду с электрической системой может иметь другие составные части рельсового транспортного средства.

Прежде всего, рельсовое транспортное средство имеет высоковольтное оборудование. Под высоковольтным оборудованием может пониматься устройство, в котором размещены электрические узлы и электрические линии для высоковольтного оборудования системы энергоснабжения. Прежде всего, высоковольтное оборудование может быть так называемым преобразовательным оборудованием, причем в этом случае в оборудовании расположены исключительно или дополнительно узлы и электрические линии преобразователя тока.

За счет этого, предпочтительным образом, получается рельсовое транспортное средство, которое имеет улучшенную функциональность, прежде всего в определенных случаях возникновения неисправностей, причем одновременно не увеличивается или только минимально увеличивается требуемое для установки электрической системы монтажное пространство.

В еще одном варианте осуществления первый и по меньшей мере один другой преобразователь тока расположены, по меньшей мере, вдоль пространственного направления на расстоянии друг от друга. Прежде всего, по меньшей мере одно пространственное направление может быть параллельным поперечной оси транспортного средства направлением. Поперечная ость транспортного средства может также обозначаться как ось продольной качки транспортного средства. Прежде всего, также и каркасы преобразователей тока или корпуса преобразователей тока с расположенными в них преобразователями тока могут быть расположены вдоль по меньшей мере одного пространственного направления на расстоянии друг от друга.

При этом расстояние может выбираться таким образом, что человек может проходить между преобразователями тока. Таким образом, расстояние может быть, например, больше 0,6 м.

За счет этого, предпочтительным образом, получается, что необходимые для электрического соединения участков промежуточных контуров перекрывание расстояния между преобразователями тока, по меньшей мере, частично происходит путем прокладки соединений в корпусе трансформатора и, таким образом, не должна выполняться дорогостоящая и занимающая монтажное пространство дополнительная прокладка соединений.

В еще одном варианте осуществления рельсовое транспортное средство имеет центральный проход, причем трансформатор расположен под центральным проходом. Кроме того, преобразователи тока могут быть расположены на противолежащих сторонах центрального прохода.

Рельсовое транспортное средство может, например, иметь или образовывать днищевую плиту, верхняя поверхность которой образует пол центрального прохода. При этом трансформатор может быть расположен под этой днищевой плитой. Например, верхняя сторона трансформатора может прилегать к нижней стороне днищевой плиты и быть механически соединенной с ней. Также возможно, что трансформатор является подпольным трансформатором.

При этом преобразователи тока могут быть расположены над днищевой плитой. Например, возможно, что преобразователи тока, прежде всего их корпуса или каркасы, расположены на поверхности днищевой плиты и/или окружают центральный проход.

То, что трансформатор расположен под центральным проходом, может означать, что трансформатор расположен под центральным проходом вдоль вертикального направления, которое ориентировано параллельно вертикальной оси рельсового транспортного средства и от нижней стороны к верхней стороне рельсового транспортного средства. Также и другие указания на направление, например «над», могут относиться к вертикальному направлению.

Возможно, что корпус трансформатора простирается от области под первым выпрямителем переменного тока к области под другим преобразователем тока. Таким образом, корпус трансформатора перекрывает расстояние между преобразователями тока.

За счет размещения трансформатора под центральным проходом, предпочтительным образом, получается занимающее особенно малое место размещение узлов электрической системы в рельсовом транспортном средстве.

В еще одном варианте осуществления между днищевым элементом центрального прохода, например описанной выше днищевой плитой, и между верхней стороной трансформатора расположено по меньшей мере одно устройство укладки кабеля, причем устройство укладки кабеля непосредственно прилегает к днищевому элементу и непосредственно прилегает к верхней стороне. При этом устройство укладки кабеля может простираться вдоль и параллельно продольной оси рельсового транспортного средства. Прежде всего, устройство укладки кабеля может быть выполнено как кабельный канал.

Через устройство укладки кабеля могут прокладываться, например, линии питания, например линии сжатого воздуха, и другие элементы, например элементы сигнальной связи и электрические соединительные элементы. За счет прокладки соединения промежуточных контуров через трансформатор, предпочтительным образом, достигается, что подобное устройство укладки кабеля не должно конструктивно изменяться и/или не изменяется ход проложенного через устройство укладки кабеля соединительного элемента.

В еще одном варианте осуществления по меньшей мере один из преобразователей тока, предпочтительно оба или все преобразователи тока, расположен над трансформатором. Это, как описано выше, может означать, что преобразователь тока расположен вдоль вертикального направления над трансформатором. Это, однако, не исключает, что преобразователи тока расположены вдоль поперечного направления смещенными относительно трансформатора. Разумеется, возможно, что только часть преобразователя тока или корпуса расположены над трансформатором или над корпусом трансформатора или его части.

За счет этого, предпочтительным образом, получается компактное и хорошо интегрированное в монтажное пространство расположение в рельсовом транспортном средстве.

Также предлагается способ эксплуатации электрической системы согласно одному из описанных в раскрытии вариантов осуществления. При этом устанавливают или разрывают электрическое соединение промежуточных контуров.

Прежде всего, установление или разрыв электрического соединения промежуточных контуров может происходить путем размыкания или замыкания переключающего устройства.

Установлением или разрывом электрического соединения промежуточных контуров могут управлять, например, посредством управляющего устройства, прежде всего управляющего устройства рельсового транспортного средства.

За счет этого, предпочтительным образом, получается, что в определенных сценариях эксплуатации, прежде всего в определенных случаях возникновения неисправностей, снижается или даже минимизируется ограничение функциональности рельсового транспортного средства. Прежде всего, может предотвращаться или минимизироваться уменьшения силы тяги.

Например, электрическое соединение промежуточных контуров может быть установлено, когда будет обнаружен предопределенный сценарий эксплуатации, прежде всего определенный случай возникновения неисправностей. Электрическое соединение промежуточных контуров может быть разорвано, когда будет обнаружен сценарий эксплуатации, отличающийся от предопределенного сценария эксплуатации. Для этого рельсовое транспортное средство или электрическая система содержит по меньшей мере одно средство для обнаружения рабочего состояния.

В еще одном варианте осуществления электрическое соединение промежуточных контуров устанавливают, когда входная мощность участка промежуточного контура преобразователя тока отклоняется от требуемой входной мощности. Входная мощность может, например, отклоняться от требуемой входной мощности, когда сетевой преобразователь тока преобразователя тока неисправен. Также входная мощность может отклоняться от требуемой входной мощности, когда неисправен трансформатор, через который электрическая система подключена к напряжению питания из питающей сети. Например, может быть неисправной вторичная обмотка трансформатора, через которую преобразователь тока подключен к имеющемуся в распоряжении напряжению питания.

Если в таком случае электрическое соединение промежуточных контуров не установлено, то может быть необходимым отключить присоединенные к преобразователю тока потребители, прежде всего электрические приводные двигатели, что, в свою очередь, привело бы к уменьшению силы тяги рельсового транспортного средства.

Однако за счет установления электрического соединения промежуточных контуров, по меньшей, часть требуемой входной мощности для участков вторичного контура может быть обеспечена через соединение промежуточных контуров.

Факультативно или дополнительно, электрическое соединение промежуточных контуров устанавливают, когда в состоянии не установленного соединения промежуточных контуров не все участки промежуточных контуров соединяемых через соединение промежуточных контуров преобразователей тока электрически соединены с источником энергии.

Прежде всего, только участок промежуточного контура одного преобразователя тока по меньшей двух соединяемых через соединение промежуточных контуров преобразователей тока может быть электрически соединен с источником энергии. То, что участок промежуточного контура не соединен электрически с источником энергии, может включать в себя случай, что участок промежуточного контура соединена с источником энергии нежелательным образом. Возможно, что в таком случае также и входная мощность участка промежуточного контура преобразователя тока отклоняется от требуемой входной мощности.

Прежде всего, источником энергии может быть описанная питающая сеть. Таким образом, в этом случае участки промежуточных контуров всех преобразователей тока могут быть не соединены с питающей сетью, например по причине неисправного сетевого преобразователя тока или трансформатора.

Факультативно, источником энергии также может быть энергоаккумулирующее устройство, например аккумулятор, или генераторное устройство. Например, возможно, что источником энергии является расположенный в рельсовом транспортном средстве источник энергии. Например, возможно, что генератор переменного тока через сетевой/сетевые преобразователь/преобразователи тока соединен с участком промежуточного контура преобразователя тока. Факультативно, генератор переменного тока может быть может быть соединен с участком промежуточного контура преобразователя тока через отличающийся от сетевого преобразователя тока выпрямитель преобразователя тока. Факультативно или дополнительно, возможно, что с участком промежуточного контура выпрямителя переменного тока через сетевой преобразователь тока преобразователя тока соединен источник постоянного тока, например аккумулятор. Факультативно, источник постоянного тока может быть непосредственно или через отличающийся от сетевого преобразователя тока преобразователь постоянного тока соединен с участком промежуточного контура.

Например, возможно, что участок промежуточного контура только одного из нескольких имеющихся преобразователей тока соединяется с энергоаккумулирующим устройством или генераторным устройством, когда не поддается установлению электрическая связь этого преобразователя тока или всех преобразователей тока с питающим напряжением из питающей сети. Это, например, может иметь место, когда на участке железнодорожного пути отсутствует питающая сеть, с которой может быть установлен контакт посредством токоснимателя. Таким образом, в этом случае электрическая энергия обеспечивается не за счет питающей сети, а за счет энергоаккумулирующего устройства или генераторного устройства.

Чтобы в случае, когда участки промежуточного контура всех преобразователей тока не соединены с источником энергии, для достижения распределения энергии или мощности на все участки промежуточного контура может быть установлено соединение промежуточных контуров.

Так, например, часть электрической мощности, которая передается от источника энергии в участок промежуточного контура первого преобразователя тока, который соединен с источником энергии, затем через соединение промежуточных контуров передается к другому участку промежуточного контура другого преобразователя тока. Иначе без соединения промежуточных контуров может потребоваться отключение подключенных к первому преобразователю тока потребителей, прежде всего приводных двигателей, что, в свою очередь, привело бы к снижению силы тяги.

Факультативно или дополнительно, электрическое соединение промежуточных контуров может быть установлено, когда токи через по меньшей мере две вторичные обмотки трансформатора отличаются друг от друга более чем на предопределенную величину. В этом случае получается несимметричная нагрузка трансформаторных обмоток. Такие несимметричные нагрузки могут приводить к гармоническим потерям и паразитным токам. В свою очередь, паразитные токи могут оказывать отрицательное влияние на эксплуатационную безопасность рельсового транспортного средства, прежде всего, поскольку они могут нежелательным образом действовать на питающую сеть.

Токи через по меньшей мере две вторичные обмотки трансформатора могут, например, отличаться более чем на предопределенную величину, когда неисправен умформер преобразователя тока.

Если входная мощность промежуточного контура преобразователя тока отличается от требуемой входной мощности не более чем на предопределенную величину и/или токи по меньшей мере через две вторичные обмотки отличаются друг от друга не более чем на предопределенную величину, то электрическое соединение промежуточных контуров может быть разорвано.

За счет этого, предпочтительно, получается, что снижение функциональности рельсового транспортного средства в случае возникновения неисправностей, прежде всего уменьшение силы тяги, минимизируется или уменьшается.

Изобретение будет более подробно разъяснено со ссылкой на примеры

осуществления. На фигурах показано:

Фиг. 1 вид в перспективе электрической системы согласно изобретению,

Фиг. 2А поперечное сечение через показанную на фиг. 1 электрическую систему,

Фиг. 2Б продольное сечение через показанную на фиг. 1 электрическую систему,

Фиг. 3 схематическая электрическая схема электрической системы согласно изобретению,

Фиг. 4А схематическое продольное сечение через рельсовое транспортное средство,

Фиг. 4Б схематический вид сверху на показанное на фиг. 4А рельсовое транспортное средство,

Фиг. 5 схематическая электрическая схема электрической системы согласно изобретению в другом варианте осуществления.

В дальнейшем, одинаковые ссылочные обозначения обозначают элементы с одинаковыми или похожими признаками.

На фиг. 1 показан вид в перспективе электрической системы 1 рельсового транспортного средства 2 (см., например, фиг. 4А). Электрическая система 1 содержит первый преобразователь 3а тока и второй преобразователь 3b тока. При этом для наглядности показаны только корпуса преобразователей 3а, 3b тока, а другие детали преобразователей 3а, 3b тока не показаны. Электрические детали и соединения преобразователей 3а, 3b тока будут более подробно разъяснены со ссылкой на фиг. 3.

Также электрическая система 1 содержит трансформатор 4, причем для наглядности также показан только корпус 5 трансформатора, а другие детали трансформатора 4 не показаны. Не показаны, например, первичная и несколько вторичных обмоток 11а, 11b, 12а, 12b трансформатора 4 (см. фиг. 3).

Также показана днищевая плита 6 рельсового транспортного средства 2, причем преобразователи 3а, 3b тока расположены на верхней стороне днищевой плиты 6. Трансформатор 4 расположен на нижней стороне днищевой плиты 6. Также показана система координат, причем первая ось ориентирована параллельно продольной оси рельсового транспортного средства 2, вторая ось у ориентирована параллельно поперечной оси рельсового транспортного средства 2, и третья ось z ориентирована параллельно вертикальной оси рельсового транспортного средства 2. Показано, что преобразователи 3а, 3b тока расположены вдоль вертикального направления z над трансформатором 4. Вдоль поперечного направления у на расстоянии друг от друга расположены преобразователи 3а, 3b тока. Таким образом, между преобразователями тока образован средний проход 7. Прежде всего, преобразователи 3а, 3b тока могут быть расположены на противолежащих продольных сторонах среднего прохода 7.

Также показано первое электрическое соединение 8а промежуточных контуров и второе электрическое соединение 8b промежуточных контуров.

Также показан первый вывод 9а преобразователя 3а тока для первого электрического соединения 9а промежуточных контуров и второй вывод 9b первого преобразователя 3а тока для второго электрического соединения 8b промежуточных контуров. Также показан первый вывод 10а второго преобразователя 3b тока для второго электрического соединения 9а промежуточных контуров и второй вывод 10b второго преобразователя 3b тока для второго электрического соединения 8b промежуточных контуров. Посредством первого электрического соединения 8а промежуточных контуров и первых электрических выводов 9а, 10а выпрямителей 3а, 3b переменного тока могут быть электрически соединены высоковольтные части участков промежуточных контуров преобразователей 3а, 3b тока. Посредством второго электрического соединения 8b промежуточных контуров и вторых электрических выводов 9b, 10b преобразователей 3а, 3b тока могут быть электрически соединены низковольтные части участков промежуточных контуров преобразователей 3а, 3b переменного тока.

Показано, что электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров направлены через корпус 5 трансформатора. Прежде всего, выводы 9а, 9b, 10а, 10b для электрических соединений промежуточных контуров могут быть расположены на нижних сторонах преобразователей 3а, 3b тока, прежде всего на нижних сторонах их корпуса или каркаса. По меньшей мере, часть электрических соединений 8а, 8b промежуточных контуров могут быть соответственно деталью трансформатора 4. Эти соединения 8а, 8b промежуточных контуров могут через верхнюю сторону корпуса 5 трансформатора контактировать с выводами 9а, 9b, 10а, 10b преобразователей 3а, 3b тока.

Разумеется, возможно, что трансформатор 4 также имеет выводы для контактирования с выводами 9а, 9b, 10а, 10b преобразователей 3а, 3b тока.

На фиг. 2А показано схематическое поперечное сечение через показанную на фиг. 1 электрическую систему. Прежде всего, видно, что электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров направлены под днищевой плитой 6 через корпус 5 трансформатора, чтобы перекрыть расстояние между преобразователями 3а, 3b тока вдоль второй оси у (поперечной оси).

На фиг. 2Б показано схематическое продольное сечение через показанную на фиг. 1 электрическую систему. Прежде всего, видно, что электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров направлены через внутренний объем корпуса 5 трансформатора и, следовательно, расположены в его внутреннем объеме.

При этом электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров могут быть направлены через часть внутреннего объема корпуса 5 трансформатора, которая заполнена трансформаторным маслом. Таким образом, электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров могут быть окружены трансформаторным маслом.

Электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров, прежде всего находящиеся в трансформаторе части этих соединений 8а, 8b промежуточных контуров, предпочтительно, выполнены в виде токоведущих шин.

На фиг. 3 показана схематическая электрическая схема электрической системы согласно изобретению. Прежде всего, показан трансформатор 4, первый преобразователь 3а тока и другой преобразователь 3b тока.

Трансформатор 4 содержит вторичные обмотки 11а, 11b, 12а, 12b. При этом две вторичные обмотка 11а, 11b электрически соединены с входными выводами первого преобразователя 3а тока. Две другие обмотки 12а, 12b соединены с входными выводами второго преобразователя 3b тока.

Преобразователи переменного тока содержат два сетевых преобразователя 13 тока и два приводных преобразователя 14 тока. Между выводами постоянного тока сетевого преобразователя 13 тока и выводами постоянного напряжение приводного преобразователя 14 тока расположена участок промежуточного контура преобразователей 3а, 3b тока.

Также преобразователи тока имеют фильтрующие устройства 15, регулятор 16 электрического торможения и тормозное сопротивление 17. Также каждый преобразователь 3а, 3b тока имеет промежуточный конденсатор 18.

Первый вывод конденсатора 18 соединен с высоковольтной частью участка промежуточного контура, а второй вывод конденсатора 18 промежуточного контура соединен с низковольтной частью участка промежуточного контура.

Также показано, что преобразователи 3а, 3b тока соответственно содержат разъединители или переключатели 19, которые служат для электрического соединения сетевого преобразователя 13 тока с вторичными обмотками 11a, 11b, 12а, 12b. В случае переключателей 19 выводы переменного напряжения сетевого преобразователя 13 тока вместо вторичных обмоток 11а, 11b, 12а, 12b трансформатора 4 электрически соединяются с не показанным источником переменного напряжения, например генератором, прежде всего дизельным генератором, или другим внешним устройством энергоснабжения.

Также показаны приводные двигатели 20, которые соединены с выводами переменного напряжения приводного преобразователя 14 тока.

Прежде всего, сетевые преобразователи 13 тока могут содержать электрические или электронные переключающие элементы, прежде всего IGBT. Также сетевые преобразователи 13 тока могут эксплуатироваться как повышающий преобразователь или выпрямитель. Прежде всего, сетевые преобразователи 13 тока служат энергоснабжению участка промежуточного контура. Также сетевые преобразователи 13 тока могут эксплуатироваться как выпрямители при подключении генераторного устройства к выводам переменного напряжения сетевого преобразователя 13 тока. В зависимости от рабочей точки сетевые преобразователя 13 тока могут передавать энергию во всех направлениях, то есть от трансформатора 4 к приводным двигателям 20 или от приводных двигателей 20 к трансформатору.

В системе постоянного тока сетевой преобразователь 13 тока может эксплуатироваться как 2-квадрантный повышающий преобразователь или понижающий преобразователь. Он также может передавать энергию в обоих направлениях. Также в этом случае сетевой преобразователь 13 может служить для подключения внешнего энергоаккумулирующего устройства, например не показанной батареи.

Приводные преобразователи 14 тока могут также содержать электрические или электронные переключающие элементы, например IGBT. Приводные преобразователи 14 тока служат для выработки регулируемого по частоте и напряжению трехфазного тока для приведения в действие приводных двигателей 20.

Не показаны выводы преобразователей 3а, 3b тока для вспомогательных устройств и вспомогательный преобразователь.

Также показаны первое электрическое соединение 8а промежуточных контуров и второе электрическое соединение 8b промежуточных контуров. Первое электрическое соединение 8а промежуточных контуров имеет переключающий элемент 21.

Также показано, что каждое соединение 8а, 8b промежуточных контуров соответственно содержит находящиеся внутри преобразователя тока части или участки, которые расположены в корпусе преобразователя 3а, 3b тока. Также каждое соединение 8а, 8b промежуточных контуров имеет находящиеся внутри трансформатора часть или участок, которые расположены в корпусе 5 трансформатора. Также показано, что соединение 8а, 8b промежуточных контуров не имеет частей, которые расположены вне корпуса преобразователя 3а, 3b тока и вне корпуса 5 трансформатора.

Электрическое соединение 8а, 8b промежуточных контуров промежуточных контуров преобразователей 3а, 3b тока является устанавливаемым или разрываемым посредством переключающих элементов 21. При этом переключающие элементы 21 могут быть расположены в находящейся внутри преобразователя тока части первого соединения 8а, 8b промежуточных контуров. Прежде всего, установление или разрыв предпринимается в зависимости от обнаруженных сценариев эксплуатации.

Управляющее устройство для управления переключающими элементами 21 не показано.

На фиг. 4А показано схематическое продольное сечение через рельсовое транспортное средство 2, прежде всего локомотив. Показан токоприемник 22, через который не показанная первичная обмотка трансформатора 4 (см., например, фиг. 4) является электрически соединяемой с высоковольтной линией 23 питающей сети.

Также показан трансформатор 4 с корпусом 5 трансформатора, а также преобразователи 3а, 3b тока рельсового транспортного средства 2. Таким образом, рельсовое транспортное средство 2 содержит показанную на фиг. 1 электрическую систему.

Также показана днищевая плита 6 рельсового транспортного средства 2. Таким образом, видно, что трансформатор закреплен на рельсовом транспортном средстве 2 в подпольном размещении.

На фиг. 4Б показан схематический вид сверху на внутреннее помещение транспортного средства рельсового транспортного средства 2 согласно фиг. 4А. Показаны кабины 24 машиниста, которые располагаются вдоль первой оси х на концах рельсового транспортного средства 2. Кабины 22 машиниста соединены центральный проходом 7, причем центральный проход 7 простирается вдоль продольного направления х. В поперечном направлении у рядом с центральным проходом расположены преобразователи 3а, 3b тока. Также штриховой линией показан трансформатор 4 с корпусом 5 трансформатора. Также показаны электрические соединения 8а, 8b промежуточных контуров.

На фиг. 5 показана схематическая электрическая схема электрической системы согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

Как показано и на фиг. 3, участки промежуточных контуров преобразователей 3а, 3b тока являются электрически соединяемыми через сетевой преобразователь 13 тока и трансформатор 4 с питающей сетью.

В отличие от показанного на фиг. 3 варианта осуществления, на фиг. 5 показаны несколько других источников энергии, с которыми могут быть соединены участки промежуточных контуров преобразователей 3а, 3b тока.

Так, участки промежуточных контуров первого преобразователя За тока через сетевой преобразователь 13 тока и соответствующие переключающие элементы соединяются с генератором 24 переменного тока, причем генератор 24 переменного тока образует источник энергии.

Факультативно или дополнительно, участок промежуточного контура первого преобразователя За тока через выпрямитель 25 и соответствующие переключающие элементы соединяются с другим генератором 26 переменного тока, причем генератор 26 переменного тока также выполнен как источник энергии.

Также факультативно или дополнительно, участок промежуточного контура другого преобразователя 3b тока через сетевой преобразователь 13 тока и соответствующие переключающие элементы соединяется с аккумулятором 27, причем другой аккумулятор 27 также образует источник энергии.

Также факультативно или дополнительно, участок промежуточного контура другого преобразователя 3b тока через соответствующие переключающие элементы и через преобразователь 28 постоянного напряжения соединяется с другим аккумулятором 29, причем другой аккумулятор 29 также образует источник энергии.

При этом возможны варианты осуществления, в которых только участок промежуточного контура первого преобразователя 3а тока может соединяться с одним или несколькими такими источниками 24, 26, 27, 29 энергии. Также возможны варианты осуществления, в которых участок промежуточного контура другого преобразователя 3b тока может соединяться с одним или несколькими такими источниками 24, 26, 27, 29 энергии.

При этом источниками 24, 26, 27, 29 энергии могут быть установленные на транспортном средстве источники энергии.

Если, например, в соответствующем сценарии эксплуатации только участок промежуточного контура одного из преобразователей 3а, 3b тока электрические соединена с одним или несколькими источниками 24, 26, 27, 29 энергии, то может быть установлено электрическое соединение 8а, 8b промежуточных контуров.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 электрическая система

2 рельсовое транспортное средство

3а, 3b преобразователь тока

4 трансформатор

5 корпус трансформатора

6 днищевая плита

7 центральный проход

8а, 8b электрические соединения промежуточных контуров

9а, 9b электрические выводы

10а, 10b электрические выводы

11a, 11b вторичная обмотка трансформатора

12а, 12b вторичная обмотка трансформатора

13 сетевой преобразователь тока

14 приводной преобразователь тока

15 фильтрующее устройство

16 регулятор электрического торможения

17 тормозное сопротивление

18 конденсатор промежуточного контура

19 переключающие элементы

20 приводные двигатели

21 переключающий элемент

22 токоприемник

23 высоковольтная линия

24 генератор переменного напряжения

25 выпрямитель

26 другой генератор переменного напряжения

27 аккумулятор

28 преобразователь постоянного напряжения

29 другой аккумулятор

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Электрическая система рельсового транспортного средства (2) содержит первый преобразователь (3а) тока, по меньшей мере один другой преобразователь (3b) тока и по меньшей мере один трансформатор (4). Участок промежуточного контура первого преобразователя (3а) тока выполнен с возможностью электрического соединения с участком промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя (3b) тока через электрическое соединение (8а, 8b) промежуточных контуров. Причем часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров направлена через корпус (5) трансформатора. Также заявлено рельсовое транспортное средство (2), которое имеет электрическую систему (1). Также заявлен способ эксплуатации электрической системы (1), заключающийся в том, что устанавливают или разрывают электрическое соединение (8а, 8b) промежуточных контуров. Технический результат заключается в улучшении функциональности рельсового транспортного средства с минимальной для этого потребностью в монтажном пространстве. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Электрическая система рельсового транспортного средства (2), причем электрическая система (1) содержит первый преобразователь (3а) тока, по меньшей мере один другой преобразователь (3b) тока и по меньшей мере один трансформатор (4),

отличающаяся тем, что

участок промежуточного контура первого преобразователя (3а) тока выполнен с возможностью электрического соединения с участком промежуточного контура по меньшей мере одного другого преобразователя (3b) тока через по меньшей одно электрическое соединение (8а, 8b) промежуточных контуров, причем по меньшей мере часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров направлена через корпус (5) трансформатора.

2. Электрическая система по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров выполнена в виде токоведущей шины.

3. Электрическая система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров выполнена в виде кабеля.

4. Электрическая система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров электрически изолирована.

5. Электрическая система по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере часть электрического соединения (8а, 8b) промежуточных контуров окружена изолирующим материалом трансформатора (4).

6. Электрическая система по п. 5, отличающаяся тем, что изолирующий материал является трансформаторным маслом.

7. Рельсовое транспортное средство, причем рельсовое транспортное средство (2) имеет электрическую систему (1) по одному из пп. 1-6.

8. Рельсовое транспортное средство по п. 7, отличающееся тем, что первый преобразователь (3а) тока и по меньшей мере один другой преобразователь (3b) тока расположены по меньшей мере вдоль пространственного направления на расстоянии друг от друга, причем по меньшей мере часть трансформатора (4) расположена вдоль по меньшей мере одного пространственного направления между первым преобразователем (3а) тока и по меньшей мере одним другим преобразователем (3b) тока.

9. Рельсовое транспортное средство по п. 7 или 8, отличающееся тем, что рельсовое транспортное средство (2) имеет или образует центральный проход (7), причем трансформатор (4) расположен под центральным проходом (7).

10. Рельсовое транспортное средство по п. 9, отличающееся тем, что между днищевым элементом центрального прохода (7) и между верхней стороной трансформатора (4) расположено по меньшей мере одно устройство укладки кабеля, причем устройство укладки кабеля непосредственно прилегает к днищевому элементу и непосредственно прилегает к верхней стороне.

11. Рельсовое транспортное средство по одному из пп. 7-10, отличающееся тем, что по меньшей мере один из преобразователей (3а, 3b) тока расположен над трансформатором (4).

12. Способ эксплуатации электрической системы по одному из пп. 1-6, отличающийся тем, что устанавливают или разрывают электрическое соединение (8а, 8b) промежуточных контуров.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что электрическое соединение (8а, 8b) промежуточных контуров устанавливают, когда входная мощность участка промежуточного контура преобразователя (3а, 3b) тока отклоняется от требуемой входной мощности, и/или когда в состоянии неустановленного соединения (8а, 8b) промежуточных контуров не все участки промежуточных контуров соединяемых преобразователей (3а, 3b) тока электрически соединены с источником энергии, и/или когда токи через по меньшей мере две вторичные обмотки (11a, 11b, 12а, 12b) трансформатора (4) отличаются друг от друга более чем на предопределенную величину.