Тяговая преобразовательная подстанция Советский патент 1948 года по МПК B60M3/00 

Безрельсовый транспорт с бесконтактным питанием экипажей током высокой частоты может быть применен для дорог протяжением несколько десятков или даже сотен километров. При этом могут встретиться случаи, когда источники первичной энергии (тепловые или гидроЦЭСы) расположены только в одной или двух точках трассы высокочастотной магистрали и не существует линий передачи, проходящих поблизости от этой магистрали.

Примером может служить Военно-Грузинская дорога, которую можно питать энергией только с двух ее концов - из городов Тбилиси и Орджоникидзе.

Можно с двух концов такой дороги установить мощные высокочастотные подстанции и протянуть вдоль дороги линию передачи тока высокой частоты высокого напряжения. Однако, известно, что чем выше частота тока (в известных пределах), тем дороже получается линия передачи.

Применяя постоянный ток высокого напряжения с однопроводной или двухпроводной линией передачи, можно было бы значительно снизить расходы по энергопитанию дорог высокочастотного транспорта. В этом случае вдоль дороги, на расстоянии 10-20 километров одна от другой, располагаются подстанции, преобразующие постоянный ток высокого напряжения в ток высокой частоты, который уже поступает в тяговые сети, расположенные под полотном дороги или над ней.

Проблема питания подстанций осложняется тем, что преобразователи имеют ряд вспомогательных цепей (цепь накала, цепь управления), которые требуют питания током высокой частоты или постоянным током низкого напряжения. Иметь же на высокочастотных подстанциях местные источники энергии (двигатели внутреннего сгорания или громоздкие аккумуляторные батареи) не всегда желательно.

Эта задача может быть рещена путем применения такого способа энергопитания, при котором по одному или двум проводам, протянутым от центральной станции, передаются все виды электроэнергии, необходимые для функционирования путевых высокочастотных преобразовательных подстанций.

Ns 72378

Предметом данного изобретения является тяговая преобразовательная нодстанция, питаемая поетоянным током с переменной составляющей, отфильтровываемой от постоянной составляющей и используемой для вспомогательных целей. Согласно изобретению, переменная составляющая питает цепи накала и управления ионных нреобразователей постоянного тока в переменный ток высокой частоты, питающий тяговую линию, а постоянная составляющая - анодные цени этих нреобразователей.

Такой снособ питания применим при любых типах преобразовательных приборов, например, при обычных электронных генераторных лампах. Однако, наиболее простое, изящное и экономичное оформление этот принцип получает в случае использования для преобразования магнетронов, унравляемых полем катода.

Изложенная сущность изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на котором представлена схема центральной подстанции и одной из путевых преобразовательных подстанций.

Здесь / - первичная обмотка силового трансформатора, 2 и 3 - вторичные обмотки, питающие газотроны 4-15. Через дроссели 16 и 17 -ц выключатель 18 постоянный ток подается в двухпроводную линию 30. Оба провода находятся под одинаковым напряжением по отнощению к земле, так как средняя точка выпрямительной установки заземлена,

По этой же двухпроводной линии 30 подается напряжение высокой частоты. При помощи разделительных конденсаторов 19 и 20 к линии подключен высокочастотный трансформатор 21. Конденсатор 22 компенсирует индуктивность рассеяния трансформатора 21.

Через разделительный конденсатор 23 к трансформатору 21 поступают высокочастотные импульсы от магнетрона 24. Катод этого магнетрона накаливается от трансформатора 25, получающего энергию от задающего генератора 26. Цифрой 28 обозначен дроссель с ферромагнитным сердечником. Анодное напряжение подводится к зажимам 29; 27 - стопорный дроссель.

На каждой путевой высокочастотной подстанции происходит разделение постоянного и высокочастотного токов: высокочастотный ток на-., правляется в цепь накала, постоянный ток направляется в анодную цепь.

Цифрами 31-32 обозначены разделительные конденсаторы на высокочастотной подстанции. 55 - высокочастотный трансформатор собственных нужд. От него через выпрямитель 34 и дроссель 35 заряжается аккумуляторная батарея 36, от которой приводятся в действие вспомогательные механизмы подстанций, как-то: насосы для циркуляции воды, охлаждающей магнетроны, освещение, релейная служба и т. д.

37-трансформатор накала первого магнетрона; 38, 39, 40-емкости и индуктивность, сдвигающие фазу напряжения на втором трансформаторе накала 41 на 45° по отнощению к трансформатору 37.

42 и 43-вторичные (накальные) обмотки высокочастотных трансформаторов, 44 и 45-ферромагнитные дроссели. 46 и 47-магнетроны, 48 и 49-высокочастотные дроссели, через которые подводится напряжение к анодам магнетронов, 50 и 51-разделительные конденсаторы, 52 и 53-конденсаторы анодных колебательных контуров магнетронов, 54 и 55-высокочастотные трансформаторы, питающие фидерные компенсированные линии 56-59. Чтобы предотвратить образование стоячих волн тока и напряжения в этих линиях, в них последовательно включены конденсаторы 60 и параллельно между проводами индуктивности 61. Автоматические устройства 62-65 включают и выключают участки тяговой сети, в зависимости от появления в них нагрузки. На чертеже показана четырехнроводная сеть, каждый участок которой состоит из двух петель

66, 67,68, 59 и т. д. Цифрой 78 обозначен экипаж высокочастотного транспорта.

Участки тяговой сети, например 66 и 67, делаются длиной порядка нескольких сотен метров каждый. В тяговую сеть включаются конденсаторы 70-77. Чем короче каждый участок тяговой сети, тем меньшее время нагружены эти конденсаторы, тем меньше могут быть н.х суммарные номинальные киловольтамперы. Однако, с укорочением участка возрастает число автоматических включающих и выключающих ящиков (62, 63, 64...). Экономический оптимум длины участка зависит от густоты движения и от соотношения цен на контакторы и конденсаторы.

Предлагаемая система энергопитания высокочастотных дорог обеспечивает простое управление всеми преобразовательными подстанциями из одного центрального пункта.

Для пуска в ход всей системы, в линию 30 включается сначала высокая частота от преобразователя 24, при этом подается накал на катоды всех магнетронов преобразовательных путевых подстанций. Одновременно начинает производиться подзарядка аккумуляторов на подстанциях (если в этом имеется необходимость), затем на центральной станции включается постоянный ток высокого напряжения, магнетроны получают анодное питание и начинают вырабатывать ток высокой частоты.

На чертеже не показана система блокировки ценей насосов охлаждения и накала магнетронов.

Мощность, потребляемая в цепях катодов магнетронов (они являются одновременно и цепями управления), не превыщает 2-3% от преобразуемой мощности, передаваемой постоянным током. Поэтому напряжение высокочастотного тока и сила его по сравнению с постоянным током в несколько раз меньще и, следовательно, на расчет линии передачи энергии от центральной станции к преобразовательным путевым подстанциям наличие переменной высокочастотной составляющей мало влияет.

Волновое сопротивление дв хпроводной воздушной линии имеет величину около 600 2. В линии не будет стоячих волн тока и напряжения высокой частоты в том случае, если сопротивление нагрузки, подключаемой к линии во всех ее точках, также будет иметь это значение. Нагрузки (преобразовательные подстанции) разбросаны вдоль всей линии, однако в процесе эксплуатации величина потребляемой ими высокочастотной мощности не меняется. Поэтому на каждой подстанции можно поставить переходной трансформатор, который приводил бы сопртивление нагрузки к волновому сопротивлению линии передачи. При такой системе, при переходе нагрузки от одного участка линии передачи к другому, меняется одновременно и сила тока и его напряжение, а сопротивление Z нагрузки сохраняется неизменным.

Ввиду того, что передаваемая мощность переменного тока невелика, нет необходимости точно согласовывать сопротивление линии передачи и сопротивление нагрузки. Наличие некоторого количества стоячих волн тока и напряжения высокой частоты в линии не скажется ощутимо на ее к.п.д.

Предмет изобретения

Тяговая преобразовательная подстанция, питаемая постоянным током с переменной составляющей, отфильтровываемой от постоянной составляющей и используемой для впомогательных целей, отличающ а я с я тем, что переменная составляющая питает цепи накала и управления ионных преобразователей постоянного тока в переменный ток высокой частоты, питающей тяговую линию, а постоянная составляющая- анодные цепи этих преобразователей.

- 3 -№ 72378