Устройство для электропитания вспомогательных нагрузок поезда Советский патент 1992 года по МПК B60L1/06 

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для электропитания вспомогательных нагрузок поезда, преимущественно электроотопительных установок.

Известно устройство для питания вспомогательных нагрузок тепловоза, содержащее двухобмоточный тяговый синхронный генератор, от статорных обмоток которого питаются вспомогательные нагрузки тепло- воза.

Недостатком этого устройства является то, что для осуществления питания электроотопления поезда требуется установка специального отопительного генератора, поскольку величина напряжения установленного тягового синхронного генератора намного ниже напряжения, требуемого для электрооборудования поезда.

Установка специального отопительного генератора существенно увеличивает установленную мощность и ухудшает компоновку тепловоза.

Известно устройство для питания нагрузки, содержащее синхронный генератор с системой самовозбуждения, выполненной в виде компаундирующего трансформатора, аккумулятор и источник для заряда аккумулятора. С целью упрощения устройства, уменьшения его габаритов и веса, в качестве источника заряда использована дополни- тельная обмотка компаундирующего трансформатора.

Недостатком этого устройства является то, что оно требует для питания электроотопления поезда установки трансформатора на полную мощность электроотопления что также существенно увеличивает установленную мощность и ухудшает компоновку тепловоза.

Частично укаоанные недостатки устранены в устройстве для питания вспомогательных нагрузок тепловоза, содержащем главный синхронный генератор, трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с фазными обмотками главного тягового синхронного генератора, а одна из вторичных через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения этого генератора и для повышения надежности оно снабжено полупроводниковым регулятором отношения величины напряжения вспомогательных нагрузок к частоте, подключенным к другой вторичной обмотке трансформатора тока, через который вспомогательные нагрузки подключены к главному синхронному генератору.

Недостатком этого устройства является то, что оно требует для электроотопления

поезда применения трансформаторов тока как вольтодобавочных к напряжению тягового синхронного генератора на значительную установленную мощность, что приводит

к снижению экономичности устройства в целом.

Цель изобретения - повышение экономичности путем снижения установочной мощности трансформаторов тока.

0Поставленная цель достигается тем, что

в устройстве для электропитания вспомогательных нагрузок поезда, преимущественно электроотопительных установок, содержащем тяговый синхронный генера5 тор с двумя трехфазными, соединенными в звезду и сдвинутыми по фазе друг относительно друга статорными обмотками, трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с соот0 ветствующими фазными обмотками синхронного тягового генератора и выходами, расположенными со стороны нагрузки по- следнех, соединены с первыми выводами вторичных обмоток, выпрямительные мос5 ты, выходы которых предназначены для подключения электроотопительных установок, нулевые выводы трехфазных статорных обмоток тягового синхронного генератора соединены между собой, входы выпрями0 тельных мостов включены между вторыми выводами вторичных обмоток трансформаторов тока, относящихся к разноименным фазам тягового синхронного генератора, а их выходы соединены друг с другом парал5 лельно.

На чертеже представлена схема устройства для электропитания вспомогательных нагрузок поезда, преимущественно электроотопительных установок.

0 Устройство для электропитания вспомогательных нагрузок поезда, преимущественно электроотопительных установок содержит тяговый синхронный генератор 1 с двумя трехфазными соединенными в звез5 ду и сдвинутыми по фазе друг относительно друга статорными обмотками 23, который питает через выпрямительные установки 4, 5 тяговые электродвигатели 6, 7. Нулевые выводы обмоток 2, 3 соединены между со0 бой Каждая фаза /И, В1, С1, А2, В2, С2 обмоток 2, 3 генератора 1 соединена последовательно с первичными обмотками 8-13 трансформаторов М-19 тока, первые выводы вторичных обмоток 20-25 соединены с

5 первичными обмотками 8-13 соответственно. Выпрямительные мосты 26-28, по переменному напряжению подключены к вторым выводам вторичных обмоток 20 и 24, 21 и 25, 22 и 23 трансформаторов тока 14 и 18, 15 и 19 16 и 17 соответственно, а по

выпрямленному напряжению соединены между собой параллельно и подключены к нагрузке 29 электроотопления поезда со стороны положительного полюса непосредственно, а со стороны отрицательного полюса - через заземление.

Устройство работает следующим образом.

При работе обмоток 2, 3 тягового генератора 1 с нагрузкой через выпрямительные установки 4, 5 на тяговые электродвигатели б, 7 и протекании при этом по первичным обмоткам 8-13 трансформаторов 14-19 тока в их магнитолроводах создаются магнитные потоки, которые наводят во вторичных обмотках 20-25 трансформаторов 14-19 напряжение. Поэтому напряжение на выходе вторичных обмоток 20-25 трансформаторов тока 14-19 состоит из геометрической суммы двух напряжений-напряжения на фазах А1, В1, С1, А2, 62, С2 генератора 1 и напряжения на вторичных обмотках 20-25 трансформаторов тока 14-19. Эти напряжения с выхода вторичных обмоток 20-25 трансформаторов 14-19 подаются на вход выпрямительных мостов 26-28, соединенных параллельно, которые питают выпрямленным током нагрузку 29 эгектроотопления поезда по цепи плюс выпрямительных мостов 26-28, нагрузка 29 электроотопления, заземление, минус выпрямительных мостов 26-28

Симметричное подключение выпрямительных мостов 26-28 к вторичным обмоткам 20 и 24, 21 и 25, 2 и 23 трансформаторов тока 14 и 18, 15 и 19, 16 и 17 соответственно обеспечивает равномерную загрузку обмоток 2,3 генератора 1, а параллельное соединение выпрямительных мостов 26-28 - эффективное выпрямление тока электроотопления (с малой пульсацией).

Вместе с тем подключение выпрямительных мостов 26-28 к вторичным обмоткам 20 и 24, 21 и 25. 22 и 23 трансформаторов тока 14и18 15 и 19, 16 и 17 соответственно на разноименные фазы обеих обмоток 2 и 3 генератора 1-А1 и В2, В1 и С2, С1 и А2 дает возможность использовать для питания электроотопления более высокое междуфазное напряжение генератора 1, которое зависит от сдвига обмоток 2 и 3 генератора 1 Так, при сдвиге обмоток 2, 3 генератора 1 между собой на тридцать электрических градусов, что обычно имеет место на тепловозах, максимальная величина его междуфазного напряжения составит в относительных единицах 1,93 фазного против обычного 1,73 Это наглядно изображено на приведенной векторной диаграмме.

UA1B1 1,73Кф 11А1В2 1,93иф

Поскольку напряжение питания электроотопления поезда состоит из геометрической суммы двух напряжений - напряжения генератора 1 и напряжения на вторичных обмотках 20-25 трансформаторов 14-19, то

для получения требуемого выпрямленного напряжения электроотопления поезда при принятом подключении на разноименные фазы обмоток 2, 3, генератора 1 за счет более высокого при этом междуфазного напряжения генератора 1 можно иметь на вторичных обмотках 20-25 трансформаторов тока 14-19 более низкое напряжение, а следовательно, меньшую установленную мощность трансформаторов тока 14-19.

Таким образом, подключение выпрямительных мостов 26-28 через вторые выводы вторичных обмоток 20 и 24, 21 и 25, 22 и 23 трансформаторов тока 14 и 18, 15 и 19, 16 и 17 соответственно на разноименные фазы

(А1 и В2, В1 и С2, С1 и А2) обмоток 2, 3 генератора 1 приводит к уменьшению установленной мощности трансформаторов тока 14-19, а следовательно, к повышению экономичности устройства.

Предлагаемое устройство по сравнению с прототипом за счет связи нулевых выводов обмоток статора генератора между собой и подключения параллельно соединенных выпрямительных мостов к разноименным фазам обмоток генератора через вторые выводы вторичных обмоток трансформаторов тока приводит к снижению установленной мощности трансформаторов тока на 20%, стоимости на 20%, а следовательно, к повышению экономичности устройства.

Формула изобретения Устройство для электропитания вспомогательных нагрузок поезда, преимущественно электроотопительных установок содержащее тяговый синхронный генератор с двумя трехфазными соединенными в звезду и сдвинутыми по фазе друг относительно друга статорными обмотками, трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с соответствующими фазными обмотками синхронного тягового генератора и выводами, расположенными со стороны нагрузки последнего, соединены с первыми выводами вторичных обмоток, выпрямительные мосты, выходы которых предназначены для подключения электроотопительных установок, отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности путем снижения

установленной мощности трансформаторов тока, нулевые выводы трехфазных статор- ных обмоток тягового синхронного генератора соединены между собой, входы выпрямительных мостов включены между

вторыми выводами вторичных обмоток трансформаторов юка, относящихся к разноименным фазам тягового синхронного генератора, а их выходы соединены друг с другом параллельно.

Использование: рельсовый транспорт, в частности тепловозы. Сущность изобретения: устройство содержит синхронный генератор 1 с двумя электрически сдвинутыми одна относительно другой обмотками 2 и 3, выпрямительные установки 4 и 5, Нулевые выводы обмоток соединены между собой. Фазы генератора 1 включены последовательно с первичными обмотками трансформаторов 14-19 тока, соединенными с их вторичными обмотками и подключенными к разноименным фазам обмоток генератора 1. Вторичные обмотки трансформаторов тока попарно соединены с соответствующими входными выводами выпрямительных мостов 26-28. Выбранные соеди-нения обеспечивают снижение установленной мощности трансформаторов тока, 1 ил. ГИ СЛ С