Газотурбовоз с передачей переменнопеременного тока Советский патент 1979 года по МПК B61C5/00 

и второго газотурбинных двигателей в зависимости от частоты вращения п при работе системы регулирования; на фиг. 4 - зависимость суммы мощнос тей второго (основного) и первого дополнительного газотурбинных двигателей, в случае, когда оба они имеют одинаковый характер зависимости ft о частоты вращения Пу7 на фиг. 5 и 6 характеристики КПД т - первого (дополнительного) и |.j - второго (основ ного) газотурбинного двигателя. Роторы основного газотурбинного .двигателя 1 и дополнительного газоту бинного двигателя 2 соединены с ротором тягового синхронного генерато,ра 3f выход которого подключен к тяг вым асинхронным двигателям 4 и к вхо ду датчика 5 напряжения системы рег лирования силовой установки, включаю щей усилитель б, соединенный с выход ми Датчика 5 напряжения, датчика 7 частоты вращения основного газотурбинного двигателя 1, задатчика мощности 8, а его выход подключен к вхо дам регулятора возбуждения 9 тягового синхронного генератора 3, при этом выход задатчика мощности 8 соединен с входами регулятора 10 и усилителя 11. Вход усилителя 11 соединен с выхо дом -датчика 12 мощности, подключенного к выходу тягового синхронного генератора 3, а его выход соединен с входом регулятора 13 подачи топлива дополнительного газотурбинного двигателя 2. При трогании локомотива с места работают оба газотурбинных двигателя 1 и 2,и приводят во. вращение тяговый синхронный генератор 3, питающий асинхронные двигатели 4. Таким образом, в момент трогания локомотива, с места мощность, а, следовательно, и вращающий момент на валу тягового синхронного генератора 3, представляют собой сумму составляющих от двух газотурбинных двигателей, Этим достигается повышение пускового момента и соответственно силы тяг локомотива в режиме трогания. Применение в качестве дополнител ного газотурбинного двигателя 2 уста новки с более высоким КПД в режиме низких частот вращения, по сравнению с., основным газотурбинным двигателем, приводит к общему повышению КПД Силовой установки локомотива, в зоне низких скоростей движения. При этом регулирование тяговой элек ропередачи происходит следующим обра.зом. Сигналы по напряжению от дат чика 5 и по частоте вреицения основ ного газотурбинного двигателя от датчика 7 поступают в усилитель 6, где происходит формирование закона регулирования напряжения на тяговых двигателях в функции частоты (-), и сравнение его с сигналом уставки от задатчика мощности 8. Сигнал рас- согласования поступает к регулятору возбуждения 9 тягового генератора. На вход блока регулятора 10 подачи топлива поступают сигналы от датчика 7 частоты вращения основного газотурбиннного двигателя и От задатчика мощности 8. Таким образом в зависимости от нагрузки и заданной позиции мощности происходит регулирование врзбуждения тягового генератора и подачи топлива в основной газотурбинный двигатель 1. При превышении предельно допустимой частоты вращения газотурбинного двигателя по сигналу от датчика 7 происходит снижение подачи топлива в основной газотурбинный двигатель 1. Дли регулирования дополнительного газотурбинного двигателя 2 применен усилитель 11. На вход усилителя 11 поступают сигналы от датчика мощности 12 тягового синхронного генератора и задатчика мощности 8. В диапазоне низких частот вращения, когда сигнал от задатчика мощности 8 превышает сигнал от датчика мощности 12, выходной сигнал усилителя 11, воздействуя на вход регулятора 13 подачи топлива дополнительного газотурбинного двигателя, обеспечивает подачу топлива, соответствующую установленной задатчиком 8 позиции контролера-машиниста. По мере разгона основного газотурбинного двигателя его мощность растет и разность сигналов на входе усилителя 11 от датчика 12 и задатчика 8 снижается, вызывая снижение подачи топлива в дополнительный газотурбинный двигатель 2. Таким образом, по мере разгона локомотива, когда мощность,основного газотурбинного двигателя, например, двигателя 1 растет, подача топлива в дополнительный газотурбинный двигатель, например, двигатель 2., начинает снижаться, следовательно, мощность основного газотурбинного двигателя растет., а дополнительного снижается так, что сумма мощностей обоих газотурбинных двигателей представляет собой примерно постоянную величину, соответствующую номинальной мощности основного газотурбинного двигателя Ne. . При достижении основным газотурбинным двигателем номинальной мощности подача топлива в дополнительный газотурбинный двигатель прекращается и он работает вхолостую, обеспечивая охлаждающим воздухом тяговые электрические машины и систему охлаждения основного газотурбинного двигателя. На фиг. 2 приведены характеристики мощности Ne одного из газотурбинных двигателей в функции частоты вр щения Hff для различных значений по зиций мощности газотурбовоза; 1,0 N 0,75 Ne, 0,5 Ne, 0,25 Ne. Работа на каждой из этих позиций характеризуется заданной величиной подачи топлива в. газотурбинный двигатель. На фиг. 3 приведена характеристи мощности 5INe на валу тягового гене ратора в зависимости от частоты вра щеняя газотурбинного двигателя , которая представляет собой сумму мощностей, развиваемых основным газотурбинным двига телем 1,0 Ne и дополнительным газотурбинным двигателем. Здесь до частоты вращения п используются мощности обоих газотур бинных двигателей по характеристикам 1,0 (nTT ). . В диапазоне частот вращения п - п мощность основ ного газотурбинного двигателя из:меняется по характеристике 1,0 Ne (П|-), а подача топлива в допрл1нительный газотурбинный двигатель снижается, что приводит к его работе по частичным характеристикам мощности: 0,75 Ne, 0,25 т.д., так 4ToSNe Ne + Ne const Ne В точке n прекращается подача топлива в дополнительный газотурбин ный двигатель и работает только основной. При этом,: как видно из фиг„ 4, газотурбинные двигатели могут быть подобраны так, что дополнительный Газотурбинный двигатель работает с максимальным КПД t в точке nj, в диапазоне низких частот вращения, а основной - с максимальным КПД в точке п, в диапазоне высоких скоростей. Суммарный /ГТД такого газо турбовоза в диапазоне частот врэщения от пуска до Пд (когда работают оба газотурбикны : двигателя) выше, чем когда применены однотипные газотурбинные двигатели с максимальным КПД . в точке п (см. фиг. 4). Кроме улучшения пусковых характеристик газотурбовоза и его экономичности, применение двух газотурбинных двигателей, приводящих во вращение один тяговый синхронный генератор, позволяет в аварийном режиме (в случае выхода из строя одного из газотурбинных двигателей) продолжать движение локомотива с исправным газотурбинным двигателем, что повышает надежность локомотива. Таким образом, применение на газотурбовозе с электропередачей переменного тока, в которой тяговый синхронный генератор непосредственно питает асинхронные тяговые двигатели, дополнительного газотурбинного двигателя с системой регулирования позволяет повысить пусковую силу тяги, экономичность и надежность локомотива . Формула изобретения Газотурбовоз с передачей переменно-переменного тока, содержащий силовую установку, состоящую из двух газотурбинных двигателей, присоединенного к их валам тягового синхронного генератора, систему регулирования силовой установки, включающую в себя устройства регулирования возбуждения тягового синхронного генератора и подачи топлива газотурбинных двигателей, и асинхронные тяговые двигатели, подключенные к выходу тягового синхронного генератора, отличающийся тем, что, с целью улучшения пусковых свойств, надежности и экономичности, система регулирования силовой установки снабжена блоком сравнения мощностей тягового синхронного генератора и газотурбинного двигателя, а один из газотурбинных двигателей - дополнительным блоком, регулирования подачи топлива, к входу которого подключен выход блока сравнения мощностей, а его подключен к регулятору подачи топлива первого газотурбинного двигателя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Обзор Элезстрические передачи современных тепловозов , НИИинформтяжмаш, 1976, с. 28-35, рис. 12. 2.Патент Великобритании № 1210116, кл, Н 2 А, опублик. 1965 (прототип).

lOlt

/

пп