Результат интеллектуальной деятельности: ТЯГОВЫЙ ПРИВОД ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к транспорту, а точнее к тяговым приводам рельсового подвижного состава, и предназначено для повышения тяговых свойств локомотивов (электровозов, тепловозов), моторных вагонов электропоездов, вагонов метрополитенов и городского электротранспорта, оборудованных тяговыми электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением.

Известен тяговый привод подвижного состава, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, причем каждый двигатель имеет обмотку возбуждения, соединенную последовательно с обмоткой якоря [1].

При хороших регулировочных свойствах этим двигателям присущ недостаток, заключающийся в повышенной склонности к боксованию.

Этот недостаток устраняется в тяговом приводе с электродвигателями постоянного тока с независимым возбуждением [2]. Применение независимого возбуждения увеличивает динамическую жесткость тяговых характеристик и является эффективным способом повышения использования сил сцепления колес локомотива с рельсами.

Недостатками такого привода является необходимость дополнительного регулируемого источника, от которого осуществляется питание обмоток возбуждения двигателей, что усложняет электрооборудование подвижного состава. Кроме того, в случае отказа источника питания обмотки возбуждения тяговых двигателей обесточиваются, что приводит к резкому увеличению тока якорей тяговых двигателей и их повреждению.

Наиболее близким по технической сущности является электропривод, описанный в [1]. Он взят за прототип.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в известный тяговый привод введены накопители электрической энергии - конденсаторы с большой емкостью, при этом указанные накопители подключены параллельно обмоткам возбуждения соответствующих тяговых электродвигателей.

Техническим результатом заявленного изобретения является увеличение динамической жесткости тяговых характеристик, уменьшение скорости боксования и увеличение силы тяги в сравнении с двигателями с меньшей жесткостью тяговых характеристик.

Введение в тяговый электропривод новых элементов (накопителей электрической энергии - конденсаторов с большой емкостью) и их взаимосвязи позволяют в переходных режимах, связанных со срывом сцепления, увеличить динамическую жесткость тяговых характеристик, а в нормальных режимах, связанных с изменением скорости движения, сохранить естественные тяговые характеристики с малой жесткостью.

Это обусловлено тем, что при быстрых изменениях тока в обмотках якорей тяговых двигателей накопители электрической энергии, подключенные параллельно обмоткам возбуждения, поддерживают ток в обмотках возбуждения постоянным и тем самым придают тяговым двигателям свойства электродвигателей с независимым возбуждением, т.е. обеспечивают высокую динамическую жесткость тяговых характеристик.

На чертеже приведена схема тягового привода подвижного состава.

Тяговый привод подвижного состава содержит тяговые электродвигатели постоянного тока 1. Каждый двигатель имеет обмотку возбуждения 2, соединенную последовательно с обмоткой якоря 3. Накопители электрической энергии 4 - конденсаторы с большой емкостью - при помощи контакторов 5, подключены параллельно обмоткам возбуждения 2 соответствующих тяговых электродвигателей 1. Тяговые электродвигатели 1 через пускорегулирующую аппаратуру 6 подключены к источнику питания 7. Состав и схема пускорегулирующей аппаратуры зависят от типа транспортного средства и источника питания.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Питание тяговых двигателей 1 осуществляется от источника 7 через пускорегулирующую аппаратуру 6. При этом в зависимости от режима работы изменяют напряжение на тяговых двигателях 1. Ток, протекающий по якорям тяговых двигателей, протекает по обмотке возбуждения, создавая магнитный поток в двигателе, а также заряжает накопитель электрической энергии 4, подключенный при помощи контактора 5 параллельно обмотке возбуждения 2. Энергия, накопленная накопителем 4, зависит от его емкости и падения напряжения на обмотке возбуждения 2.

При нормальных режимах работы, когда изменение тока обмотки якоря происходит плавно, ток в обмотке возбуждения повторяет ток якоря, и тяговые двигатели работают как электродвигатели с последовательным возбуждением.

При срыве сцепления одной из колесных пар скорость вращения якоря тягового двигателя, связанного с этой колесной парой, увеличивается, что приводит к увеличению электродвижущей силы обмотки якоря и быстрому изменению тока в якорной обмотке этого двигателя. Ток в обмотке возбуждения этого двигателя благодаря накопителю электрической энергии, подключенному параллельно обмотке возбуждения, сохраняется практически постоянным, а следовательно, и магнитный поток также сохраняется постоянным. Момент на валу тягового двигателя резко снижается, и сцепление колесной пары с рельсом восстанавливается, не переходя в разносное боксование.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется тем, что при его использовании уменьшается скорость боксования колесных пар, увеличивается сила тяги локомотива, снижается износ колес и рельсов, сокращается расход песка для предотвращения боксования, уменьшается загрязнение балласта пути и снижается на 10% расход электроэнергии на тягу.

Источники информации

1. Д.К.Минов. Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей. М.: Транспорт, 1965, 268 с.

2. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов. Под ред. А.Т.Головатого. М.: Транспорт, 1976, 152 с. Авт.: А.Т.Головатый, И.П.Исаев, Е.В.Горчаков.