Электрическое тяговое устройство для экипажей высокочастотного транспорта Советский патент 1948 года по МПК H02K29/00 H02P6/00 B60L5/00 

Электрическое тяговое устройство для экипажей высокочастотного

транспорта

Заявлено 5 февраля 1947 года в Министерство электропромышленности СССР

за № 1714 (352138)

Опубликовано 31 марта 1948 года

В экипажах высокочастотного транспорта весьма существенно )меть возможно более легкий и простой в конструкции тяговый двигатель. В связи с этим целесообразно осуществление привода экипажгй высокочастотного транспорта от двигателей с коммутацией тока электровакуумными приборами.

Такие двигатели, называемые иногда вентильными двигателями, не нашли практического применения на- 50-периодном токе. Один из существенных недостатков вентильных двигателей - тот, что скорость их вращения должна быть в несколько раз ниже синхронной скорости (той, что имела бы место в случае п таршя двигателя непосредственно от сети переменного тока, минуя вентили) и через каждую из секций обмотки вентильного двигателя должно протекать достаточно больщое число полуволн питающего тока.

Если синхронная скорость двигателя при частоте тока в 50 периодов завна 750 об/мин, то такой вентильный двигатель может хорошо работать при скорости не более 200-300

14

оборотов в минуту. Такой тихоходный двигатель будет тяжеловесен и неэффективен. При частоте же тока в 50000 герц синхронная скорость даже 12-полюсного двигателя будет весьма далека от самых высоких мыслимых скоростей эюго двигателя. Посылка тока через каждую из секций обмотки статора будет состоять из набора нескольких десятков полуволн. Поэтому при высокочастотном энергопитании может быть создан весьма совершенный вентильный двигатель. Такой двигатель на единицу мощности будет весить меньше двигателя постоянного тока, и его легче будет выполнить на высокое напряжение питания. А чем выше напряжение питания двигателя, тем меньше потери в электровакуумных приборах, служащих для коммутаци тока. Удобным может явиться напряжение порядка 1-2 киловольта.

В качестве вентилей могут быть применены как чисто электронные приборы - трехэлектродные лампы, так и ионные приборы, например, с жидким (ртутным) катодом.

211

В случае применения приборов с чисто электроннььм разрядом - полностью управляемых приборов, легко может быть осуществлен не только моторный, но и генераторный режим работы двигателя. Энергия при торможении может быть рекуперирована обратно в высокочастотную сеть. При ионных же приборах такое рекуперативное торможение затруднительно. В экипажах высокочастотного

транспорта желательно иметь такую зависимость скорости двигателя от его момента, чтобы при пуске момент был достаточно высок, а в дальнейшем на рабочей части характеристики скорость мало зависела от момента. Согласно настоящему изобретению такую тяговую характеристику вентильного двигателя предлагается получить путем автоматического изменения настройки приемного контура . в зависимости от потребляемого тяговым двигателем тока и в зависимости от развиваемой двигателем противо-э. д. с.

На фиг. 1 представлена электрическая схема электропривода экипажа высокочастотного транспорта с вентильным двигателем, выполненная согласно изобретению; на фиг. 2 и 3 изображена в двух проекпиях с разрезами конструкция бесконтактного коммутатора.

На чертеже: 1 - статорная двигателя, 2- роторная обмотка, 3 - приемный контур экипажа, 4-5-6 - ртутные вентили, снабженные управляющими электродами, 7 - коммутатор управления вентилями, который приводится во . вращение от вала двигателя и поочередно подает управляющие импульсы напряжения на вентили 4- 6 п тем самым то закрывает, то открывает эти вентили. Коммутатор 7 может быть выполнен как контактным, так и бесконтактным (емкостного или индукционного типа).

На электрической схеме электропривода экипажа высокочастотного транспорта с вентильным двигателем (фиг. 1) показан распределитель индукционного типа. Фиг. 2 и 3 ил212

люстрируют одну из возможных конструкций такого коммутатора.

Подвижная часть этого коммутатора состоит из алюминиевого барабана 8, в котором сделаны пазы или щели 9 по числу пар полюсов. Пазы могут быть заполнены магнитодиэлектриком (порощкообразным железом с какой-нибудь пластмассой), но можно оставить эти пазы и пустыми.

Статор 10 коммутатора может быть выполнен из магнитодиэлектрика и снабжается возбуждающей обмоткой // в виде соленоида, ось которого совпадает с осью 12 вращения, и управляющими (приемными) обмотками 13, число которых равно числу фаз.

Управляющие обмотки соединяются в группы по числу секций обмоток статора / двигателя. . Магнитный поток возбуждающей обмотки коммутатора пронизывает те из приемных обмоток 13, против которых в данный момент стоят щели 9 ротора коммутатора. При повороте ротора магнитный поток переключается поочередно с секции на секцию.

Высокочастотноенапряжение

с обмоток 13 коммутатора подводится к вспомогательным выпрямителям 14, а от них к управляющим органам вентилей 4-6.

При высокочастотном энергопитании регулировка мощности производится в высокочастотной цепи.

В приемный контур 5 включены конденсаторы 15, служащие для компенсации реактивного напряжения. Вентили 4-6, питаемые от контура 5, выполнены двухполупериодпыми. Для надежного запирания вентилей их можно снабдить управляющими сетками.

Настройка в схеме по фиг, 1 осуществляется при помощи дросселя 16 с ферромагнитным сердечником. В цепь приемного контура включаются обмотки 17 этого дросселя. При помощи обмотки 18 сердечник дросселя доводится до насыщения.

На общем с обмоткой /8 сердечнике помещена обмотка 19, включенная последовательно с обмоткой 2. Ампервитки обмотки 19 направлены навстречу ампервиткам обмотки 18.

Вследствие насыщения сердечника дросселя индуктивность последнего невелика и приемный контур настроен в резонанс. При возрастании тока двигателя обмотка 19 размагничивает сердечник, индуктивность дросселя возрастает и ток ограничивается.

Тех же результатов можно достичь, не применяя шунтовой обмотки 18, а выполнив контур так, чтобы его резонансная настройка соответствовала максимальной индуктивности обмоток 17, а при уменьшении их индуктивное™ контур выходил из резонанса и ток через двигатель ограничивался.

Предмет изобретения Электрическое тяговое устройство для экипажей высокочастотного транспорта, в котором ток высокой частоты из приемного контура подается на комплект управляемых электронных или ионных вентилей, питающих тяговый двигатель, о тличающееся (.

чения требуемого . рактеристики (за11исимьстиср двигателя от его моме1 э г - 1(|двойка приемного ijotoyua. вьшрлнена1 автоматически м няющейЗ -б ёМисимости от силЬ тоца- -; ; р5«з.К|У и противо-э. д. с. двйгахеля.

Фиг. 3