Електрична система промислового електровоза

Реферат: Електрична система промислового електровоза містить три тягові перетворювально-регулюючі блоки, тягові двигуни промислового електровоза, по два розташовані на першому, другому та третьому колісних візках, два блоки живлення допоміжного устаткування, два блоки вхідного фільтра, блок акумуляторних батарей, блок живлення акумуляторних батарей, інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторний блок живлення для електроприладів, два блоки гальмівних резисторів. UA 92774 U (12) UA 92774 U UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до транспортного машинобудування, зокрема до машинобудування залізничного транспорту. На деяких промислових підприємствах для перевезення значної кількості вантажів по території промислового підприємства використовують власний залізничний транспорт, який називають промисловим залізничним транспортом. Промисловий залізничний транспорт може використовуватись на підприємствах металургійної промисловості, гірничодобувної промисловості тощо. Для перевезення потягів із вантажами використовують промислові електровози. Відомий промисловий електровоз типу EL21 (інформація на веб-сторінці з адресою http://trainshistory.ru/lokomotivy/promyshlennye-elektrovozy/elektrovoz-el21.html), який містить двосекційний кузов, що опирається на три колісні візки таким чином, що кожна секція кузова опирається на один із кінцевих колісних візків та на центральний колісний візок, причому кожний колісний візок містить дві колісні пари. Електрична система промислового електровоза типу EL21 містить тягові двигуни, блок гальмівних резисторів, блок акумуляторних батарей, зарядний пристрій акумуляторних батарей, який містить генератор і електродвигун та який на виході дає постійний струм напругою 50 В. Постійний струм напругою 50 В з виходу зарядного пристрою акумуляторних батарей подається на живлення блока акумуляторних батарей, а також на живлення різноманітних електроприладів, які необхідні для нормального функціонування тягового агрегату (наприклад, пристрої радіозв'язку, пристрої світлотехнічного обладнання, пристрої управління тощо). Джерелом живлення електричної системи промислового електровоза типу EL21 є контактна мережа електрифікованої залізниці із напругою постійного струму 1500 В. Промисловий електровоз містить шість тягових двигунів, кожен із тягових двигунів приводить у обертання одну колісну пару. Колісні пари розташовано на колісних візках - на кожному колісному візку розташовано дві колісні пари, та, відповідно, розташовано два тягових двигуни. Промисловий електровоз типу EL21 може рухатись із максимальною швидкістю до 60 км/год., робочий діапазон швидкостей складає від 0 до 30 км/год. Регулювання тяги та швидкості промислового електровоза типу EL21 здійснюється шляхом послідовного або паралельного підключення тягових двигунів до живлення та регулюванням сили постійного струму, який подається на живлення тягових двигунів, шляхом вмикання у електричний ланцюг та вимикання з електричного ланцюга гальмівних резисторів у блоці гальмівних резисторів. Тягові двигуни, в залежності від необхідного ступеня регулювання тяги промислового електровоза типу EL21, можуть бути з'єднані між собою послідовно, послідовно-паралельно або паралельно. На промисловому електровозі типу EL21 використовують 33 ступеня регулювання тяги. Для гальмування промислового електровоза типу EL21 може бути використаний такий вид гальмування як електродинамічне (реостатне) гальмування - у випадку необхідності гальмування тягові двигуни перемикають у режим генерації струму, при цьому струм, що виробляється тяговими двигунами при електродинамічному гальмуванні, подається у блок гальмівних резисторів, де він поглинається гальмівними резисторами, при цьому електрична енергія витрачається на нагрівання гальмівних резисторів. Сила електродинамічного гальмування регулюється шляхом вмикання у електричний ланцюг та вимикання з електричного ланцюга гальмівних резисторів у блоці гальмівних резисторів. Таким же чином регулюється сила тяги (і відповідно швидкість) при розгоні та русі промислового електровоза типу EL21. Недоліками відомої електричної системи промислового електровоза типу EL21 є складність управління роботою промислового електровоза типу EL21, значні втрати електричної енергії як під час розгону промислового електровоза типу EL21, так і під час його електродинамічного гальмування, неможливість точного регулювання потужності промислового електровозатипу EL21 і неможливість точного регулювання потужності окремого тягового двигуна. Складність управління роботою промислового електровоза типу EL21 та значні втрати електричної енергії як під час розгону тягового агрегату, так і під час його електродинамічного гальмування, виникають через те, що регулювання потужності промислового електровоза типу EL21 здійснюється шляхом вмикання у електричний ланцюг та вимикання з електричного ланцюга резисторів у блоці гальмівних резисторів, - тому виникає необхідність у великій кількості вимикачів та перемикачів, а використання резисторів для регулювання параметрів струму, що подається на живлення пари з'єднаних тягових двигунів, призводить до значних втрат електричної енергії, яка витрачається на нагрівання резисторів як під час розгону промислового електровоза типу EL21, так і під час електродинамічного гальмування промислового електровоза типу EL21. 1 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Неможливість точного регулювання потужності промислового електровоза типу EL21 та неможливість точного регулювання потужності окремого тягового двигуна пов'язана із тим, що при заявлених номінальних значеннях напруги постійного струму в контактній мережі електрифікованої залізниці у 1500 В реальна величина напруги постійного струму може коливатися у межах від 1000 В до 2000 В. Такі коливання величини напруги постійного струму у контактній мережі можуть призводити до значних коливань тяги, яку розвивають тягові двигуни, що відповідно теж збільшує втрати електричної енергії. Задачею корисної моделі є удосконалення електричної системи промислового електровоза типу EL21 шляхом зміни елементів електричної системи. Поставлена задача вирішується електричною системою промислового електровоза, причому промисловий електровоз містить двосекційний кузов, що опирається на три колісних візки таким чином, що кожна секція кузова опирається на один із кінцевих колісних візків та на центральний колісний візок, причому кожний колісний візок містить дві колісні пари, які містять тягові двигуни, принаймні один блок гальмівних резисторів, блок акумуляторних батарей, три тягових перетворювально-регулюючих блоки, причому кожний із тягових перетворювальнорегулюючих блоків виконаний таким, що має два незалежних один від одного виходи, які призначені для незалежного живлення постійним струмом двох тягових двигунів і регулювання оборотів цих тягових двигунів шляхом зміни величини сили струму постійного струму, принаймні один блок вхідного фільтра, який призначений для розподілення струму тягових двигунів, що виробляється тяговими двигунами в режимі електродинамічного гальмування, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування, принаймні один інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, принаймні один інвенторний блок живлення для електроприладів, який виконаний таким, що має перший вихід, який призначений для живлення трифазним змінним струмом напругою 380-400 В, та має другий вихід, який призначений для живлення однофазним змінним струмом напругою 210-230 В, блок живлення акумуляторних батарей, який виконаний таким, що має перший вихід, який призначений для живлення блока акумуляторних батарей постійним струмом напругою 55-65 В, має другий вихід, який призначений для живлення постійним стабілізованим струмом напругою 48-50 В, та має третій вихід, який призначений для живлення постійним струмом напругою 24 В, причому входи усіх тягових перетворювально-регулюючих блоків, вхід першого блока живлення допоміжного устаткування та вхід другого блока живлення допоміжного устаткування зв'язані між собою, виходи тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язані із входами тягових двигунів таким чином, що кожний із виходів тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язаний із входом одного із тягових двигунів і живлення кожного із тягових двигунів є незалежним від живлення іншого тягового двигуна, вхід кожного із тягових двигунів зв'язаний із входом блока вхідного фільтра, перший вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом першого блока живлення допоміжного устаткування, другий вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом блока гальмівних резисторів, виходи першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування зв'язані між собою та із входами інвенторного блока живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторного блока живлення для електроприладів та блока живлення акумуляторних батарей, перший вихід блока живлення акумуляторних батарей зв'язаний із входом блока акумуляторних батарей. Крім того, електрична система промислового електровоза може містити мікропроцесорний блок керування, який керує елементами електричної системи тягового агрегату, основну цифрову шину CAN, дублювальну цифрову шину CAN, принаймні один пульт керування з органами управління електронного типу, причому пульт керування з органами управління електронного типу зв'язаний лінією передачі сигналів із мікропроцесорним блоком керування, основна цифрова шина CAN та дублювальна цифрова шина CAN зв'язують між собою кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків, блок вхідного фільтра, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторний блок живлення для електроприладів, блок живлення акумуляторних батарей та мікропроцесорний блок керування. Крім того, електрична система промислового електровоза може містити два однакових пульти керування з органами управління електронного типу, які розташовані таким чином, що кожна із секцій кузова промислового електровоза містить один пульт керування з органами управління електронного типу. Крім того, електрична система промислового електровоза може містити принаймні один датчик обертання колеса тягового агрегату, який зв'язаний із основною цифровою шиною CAN 2 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 та дублювальною цифровою шиною CAN, мікропроцесорний блок керування включає в себе блок електронного швидкостеміра і блок протидії буксуванню та юзу коліс тягового агрегату. Крім того, мікропроцесорний блок керування може бути виконаний таким, що включає в себе блок діагностування елементів електричної системи тягового агрегату. Крім того, кожний із таких елементів електричної системи промислового електровоза як тяговий перетворювально-регулюючий блок, блок вхідного фільтра, блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення для електроприладів, може бути виконаний таким, що включає в себе автономну систему керування та діагностики. Крім того, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування та інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні можуть бути виконані такими, що при поданні на входи першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування постійного струму напругою 1000-2000 В напруга постійного струму на виходах першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування є стабільною та складає 600-625 В. Крім того, кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків може бути виконаний таким, що містить два однакових тягових перетворювачі, входи тягових перетворювачів зв'язані із входом тягового перетворювально-регулюючого блока, вихід першого тягового перетворювача зв'язаний з першим виходом тягового перетворювально-регулюючого блока, вихід другого тягового перетворювача зв'язаний з другим виходом тягового перетворювальнорегулюючого блока, причому тягові перетворювачі виконані такими, що величина напруги постійного струму на виходах тягових перетворювачів залежить лише від величини тяги, що задається, та є стабільною при поданні на вхід тягового перетворювально-регулюючого блока постійного струму напругою 1000-2000 В. Крім того, принаймні один із тягових перетворювально-регулюючих блоків може бути виконаний таким, що кожний із виходів тягового перетворювально-регулюючого блока включає в себе вихід для живлення обмотки збудження тягового двигуна та вихід для живлення обмотки якоря тягового двигуна. Крім того, тяговий перетворювально-регулюючий блок може бути виконаний таким, що може здійснювати живлення тягового двигуна у режимі послідовного збудження тягового двигуна або у режимі паралельного збудження тягового двигуна або у режимі незалежного збудження тягового двигуна. Крім того, блок вхідного фільтра може бути виконаний таким, що здатний рекуперувати надлишок електричної енергії, що вироблений тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування і не використаний електричною системою тягового агрегату, у контактну мережу залізниці. Можливі приклади виконання корисної моделі показані далі за допомогою схем електричної системи промислового електровоза, зображених на фіг. 1 та фіг. 2. Фіг. 1 - схема електричної системи промислового електровоза за першим варіантом виконання. Фіг. 2 - схема електричної системи промислового електровоза за другим варіантом виконання. За першим варіантом виконання (фіг. 1) показана електрична система промислового електровоза, який містить шість тягових двигунів, кожен із тягових двигунів приводить у обертання одну колісну пару. Промисловий електровоз має двосекційний кузов, що опирається на три колісних візки таким чином, що кожна секція кузова опирається на один із кінцевих колісних візків та на центральний колісний візок. Електрична система промислового електровоза містить такі елементи, як: - тягові перетворювально-регулюючі блоки 1, 2 і 3; - тягові двигуни промислового електровоза 5 і 6, розташовані на першому колісному візку; - тягові двигуни промислового електровоза 7 і 8, розташовані на другому колісному візку; - тягові двигуни промислового електровоза 9 і 10, розташовані на третьому колісному візку; - перший блок живлення допоміжного устаткування 13 та другий блок живлення допоміжного устаткування 14; - перший блок вхідного фільтра 15 та другий блок вхідного фільтра 16; - блок акумуляторних батарей 17; - блок живлення акумуляторних батарей 18; - інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні 21; - інвенторний блок живлення для електроприладів 22; - перший блок гальмівних резисторів 29 та другий блок гальмівних резисторів 30. 3 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Постійний струм від електрифікованої контактної мережі проводом 31 подається на входи тягових перетворювально-регулюючих блоків 1, 2, 3. Кожний тяговий перетворювальнорегулюючий блок має два незалежних один від одного виходи та призначений для подання постійного струму на живлення двох тягових двигунів і регулювання оборотів тягових двигунів шляхом зміни величини сили струму постійного струму. Кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків управляє роботою однієї пари тягових двигунів. Постійний струм з виходів тягового перетворювально-регулюючого блока 1 подається на входи першої пари тягових двигунів промислового електровоза 5 і 6, розташованих на першому колісному візку. Постійний струм з виходів тягового перетворювально-регулюючого блока 2 подається на входи другої пари тягових двигунів промислового електровоза 7 і 8, розташованих на другому колісному візку. Постійний струм з виходів тягового перетворювально-регулюючого блока 3 подається на входи третьої пари тягових двигунів промислового електровоза 9 і 10, розташованих на третьому колісному візку. Тягові перетворювально-регулюючі блоки виконані такими, що величина напруги постійного струму на виходах тягових перетворювачів є стабільною при поданні на вхід тягового перетворювально-регулюючого блока постійного струму напругою 1000-2000 В та залежить лише від величини тяги, що задається. Як один із варіантів, кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків може бути виконаний таким, що містить два однакових тягових перетворювачі, причому входи тягових перетворювачів зв'язані із входом тягового перетворювально-регулюючого блока, вихід першого тягового перетворювача зв'язаний з першим виходом тягового перетворювальнорегулюючого блока, вихід другого тягового перетворювача зв'язаний з другим виходом тягового перетворювально-регулюючого блока, причому тягові перетворювачі виконані такими, що величина напруги постійного струму на виходах тягових перетворювачів залежить лише від величини тяги, що задається, та є стабільною при поданні на вхід тягового перетворювальнорегулюючого блока постійного струму напругою 1000-2000 В. Виходи тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язані із входами тягових двигунів таким чином, що кожний із виходів тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язаний із входом одного із тягових двигунів, і таким чином живлення кожного із тягових двигунів є незалежним від живлення іншого тягового двигуна. Застосування тягових перетворювально-регулюючих блоків із зазначеними вище характеристиками, виконання тягових перетворювально-регулюючих блоків із двома незалежним один від одного виходами, спрощує управління промисловим електровозом, так як дозволяє легко і точно регулювати тягу будь-якого окремого тягового двигуна незалежно від інших тягових двигунів, і відповідно дозволяє точно регулювати тягу промислового електровоза (наприклад, у випадку буксування або юзу однієї колісної пари можна зменшити тягу тягового двигуна, що приводить у обертання цю колісну пару, і відповідно збільшити тягу інших тягових двигунів - таким чином можна підтримувати тягу промислового електровоза на постійному необхідному рівні). Крім того, застосування тягових перетворювально-регулюючих блоків виключає витрати електричної енергії у блоці гальмівних резисторів при розгоні промислового електровоза, що відповідно значно зменшує втрати електричної енергії під час руху промислового електровоза (приблизно на 30-40 % менше у порівнянні із втратами електричної енергії під час руху промислового електровоза типу EL21). За одним із варіантів виконання корисної моделі, принаймні один із тягових перетворювально-регулюючих блоків може бути виконаний таким, що кожний із виходів тягового перетворювально-регулюючого блока включає в себе вихід для живлення обмотки збудження тягового двигуна та вихід для живлення обмотки якоря тягового двигуна, та може бути виконаний таким, що може здійснювати живлення тягового двигуна у режимі послідовного збудження тягового двигуна або у режимі паралельного збудження тягового двигуна або у режимі незалежного збудження тягового двигуна. Тяговий двигун включає в себе обмотку якорю тягового двигуна та обмотку збудження тягового двигуна. Обмотка якорю тягового двигуна та обмотка збудження тягового двигуна мають окремі входи із двома контактами на кожному вході - таким чином вхід тягового двигуна включає в себе вхід для обмотки якорю тягового двигуна та вхід обмотки збудження тягового двигуна. Залежно від того, як ці обмотки взаємно підключені до живлення, розрізнюють різні режими збудження тягового двигуна, в якому буде працювати тяговий двигун - є режим послідовного збудження тягового двигуна, є режим паралельного збудження тягового двигуна та є режим незалежного збудження тягового двигуна. Ці режими збудження тягового двигуна описані у літературі та відомі фахівцям у даній галузі техніки. 4 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У режимі послідовного збудження тягового двигуна обмотка якорю тягового двигуна та обмотка збудження повинні бути підключені послідовно - для цього необхідно з'єднати між собою один контакт входу обмотки якоря тягового двигуна та один контакт входу обмотки збудження тягового двигуна. У режимі паралельного збудження тягового двигуна обмотка якоря тягового двигуна та обмотка збудження повинні бути підключені до живлення паралельно - для цього необхідно з'єднати перший контакт входу обмотки якоря тягового двигуна із першим контактом входу обмотки збудження тягового двигуна та з'єднати другий контакт входу обмотки якоря тягового двигуна із другим контактом входу обмотки збудження тягового двигуна. У режимі незалежного збудження тягового двигуна живлення обмотки якоря тягового двигуна та живлення обмотки збудження тягового двигуна повинно здійснюватись незалежно - для цього на обмотку збудження тягового двигуна та обмотку якоря тягового двигуна подається два окремих живлення. Виконання тягового перетворювально-регулюючого блока таким, що включає в себе вихід для живлення обмотки збудження тягового двигуна та вихід для живлення обмотки передбачає, що: у випадку необхідності експлуатації тягового двигуна у режимі послідовного збудження тягового двигуна тяговий перетворювально-регулюючий блок буде з'єднувати між собою один контакт входу обмотки якоря тягового двигуна та один контакт входу обмотки збудження тягового двигуна; - у випадку необхідності експлуатації тягового двигуна у режимі паралельного збудження тягового двигуна тяговий перетворювально-регулюючий блок буде з'єднувати перший контакт входу обмотки якоря тягового двигуна із першим контактом входу обмотки збудження тягового двигуна та буде з'єднувати другий контакт входу обмотки якоря тягового двигуна із другим контактом входу обмотки збудження тягового двигуна; - у випадку необхідності експлуатації тягового двигуна у режимі незалежного збудження тягового двигуна тяговий перетворювально-регулюючий блок буде подавати два окремих живлення на обмотку збудження тягового двигуна та обмотку якоря тягового двигуна. При певних фазах руху потягу використання кожного із режимів збудження тягового двигуна має певні переваги та недоліки - ці переваги та недоліки описані у літературі, тому у даному описі вони не наведені. Для одної із фаз руху потягу доцільно використовувати один режим збудження тягового двигуна, для іншої фази руху потягу доцільно використовувати інший режим збудження тягового двигуна. Виконання тягового перетворювально-регулюючого блоку таким, що включає в себе вихід для живлення обвитки збудження тягового двигуна та вихід для живлення обвитки якорю тягового двигуна, дозволяє здійснювати живлення тягового двигуна у режимі послідовного збудження тягового двигуна або у режимі паралельного збудження тягового двигуна або у режимі незалежного збудження тягового двигуна, та дозволяє вибирати той режим збудження тягового двигуна, який для даної фази руху потягу буде оптимальним. Входи першого блока живлення допоміжного устаткування 13 та другого блока живлення допоміжного устаткування 14 зв'язані із входами тягових перетворювально-регулюючих блоків. Постійний струм від контактної мережі електрифікованої залізниці, який подається на входи тягових перетворювально-регулюючих блоків, також подається на вхід першого блока живлення допоміжного устаткування 13 та на вхід другого блока живлення допоміжного устаткування 14. Виходи першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування зв'язані між собою. Перший блок живлення допоміжного устаткування та другий блок живлення допоміжного устаткування призначені для зниження напруги постійного струму, стабілізації значення напруги постійного струму у межах 600-625 В та створення єдиної лінії живлення електричних пристроїв допоміжного устаткування, до яких, зокрема, належать такі електричні пристрої та електричні прилади, як інвертори електродвигунів вентиляторів та компресорів, блок живлення акумуляторних батарей, інвенторний блок живлення трифазним змінним струмом напругою 380-400 В, та однофазним змінним струмом напругою 210-230 В. Перший блок живлення допоміжного устаткування та другий блок живлення допоміжного устаткування можуть бути виконані такими, що при поданні на вхід першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування постійного струму напругою 1000-2000 В напруга постійного струму на виходах першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування завжди буде стабільною та складати 600-625 В. Застосування блоків живлення допоміжного устаткування дозволяє створити єдину шину живлення електричних пристроїв допоміжного устаткування напругою постійного струму приблизно 600 В, застосування двох блоків живлення допоміжного устаткування підвищує 5 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 надійність роботи тягового агрегату (у випадку виходу з ладу одного із блоків живлення допоміжного устаткування, інший працюючий блок живлення допоміжного устаткування забезпечить живлення електричних пристроїв допоміжного устаткування). Вхід будь-якого тягового двигуна з'єднаний із виходом якого-небудь тягового перетворювально-регулюючого блока та з'єднаний із входом блока вхідного фільтра. Входи тяговових двигунів 5 і 6 з'єднані із виходами тягового перетворювально-регулюючого блока 1 та із входом вхідного фільтра 15, входи тягових двигунів 7 і 8 з'єднані із виходами тягового перетворювально-регулюючого блока 2 та із входом вхідного фільтра 15, входи тягових двигунів 9 і 10 з'єднані із виходами тягового перетворювально-регулюючого блока 3 та із входом вхідного фільтра 16. Зазначені з'єднання не є постійними, вони є комутованими - в залежності від режиму, в якому працюють тягові двигуни. Тягові двигуни можуть працювати у режимі тяги або у режимі електродинамічного гальмування. Коли необхідно, щоб тягові двигуни працювали у режимі тяги, то входи тягових двигунів з'єднують із виходами тягових перетворювально-регулюючих блоків, коли необхідно, щоб тягові двигуни працювали у режимі електродинамічного гальмування, то входи тягових двигунів з'єднують із входом блока вхідного фільтра. Виходи тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язані із входами тягових двигунів таким чином, що живлення кожного із тягових двигунів здійснюється незалежно від живлення іншого тягового двигуна. Таке виконання дозволяє регулювати тягу окремого тягового двигуна незалежно від інших тягових двигунів. Блок вхідного фільтра призначений для розподілення струму тягових двигунів, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, та виконаний таким, що має перший вихід та другий вихід. Перший вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом першого блока живлення допоміжного устаткування, другий вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом блока гальмівних резисторів У даних прикладах виконання електричної системи промислового електровоза (показаних на фіг. 1, фіг. 2) електрична система тягового агрегату містить два блоки вхідних фільтрів 15 і 16. Перший вихід блока вхідного фільтра 15 зв'язаний із входом першого блока живлення допоміжного устаткування 13, другий вихід блока вхідного фільтра 15 зв'язаний із входом блока гальмівних резисторів 29, перший вихід блока вхідного фільтра 16 зв'язаний із входом другого блока живлення допоміжного устаткування 14, другий вихід блока вхідного фільтра 16 зв'язаний із входом блоку гальмівних резисторів 30. Струм тягових двигунів, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, з входів тягових двигунів надходить на вхід блока вхідного фільтра та подається на перший вихід вхідного фільтра, з якого потім надходить на вхід першого блока живлення допоміжного устаткування. Так як входи блоків живлення допоміжного устаткування та входи тягових перетворювально-регулюючих блоків з'єднані між собою, то у цьому випадку тягові двигуни відповідно можуть бути джерелом електричної енергії, необхідної для живлення допоміжної електричної системи промислового електровоза. Блок вхідного фільтра може бути виконаний таким, що здатний рекуперувати надлишок електричної енергії, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування і не використаний допоміжною електричною системою промислового електровоза, у контактну мережу залізниці. Тому при русі промислового електровоза у режимі електродинамічного гальмування можливі два варіанти використання електричного струму, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування. За першим варіантом використання електричного струму, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, допоміжна електрична система промислового електровоза від контактної мережі залізниці відключається і живлення електричної системи тягового агрегату здійснюють струмом тягових двигунів. У випадку, коли кількість електричної енергії, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, перевищує потреби допоміжної електричної системи промислового електровоза, надлишок електричної енергії подається на другий вихід блока вхідного фільтра, з якого струм тягових двигунів надходить на вхід блока гальмівних резисторів та поглинається гальмівними резисторами у блоці гальмівних резисторів. За другим варіантом використання електричного струму, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, живлення допоміжної електричної системи тягового агрегату здійснюють струмом тягових двигунів. У випадку, коли кількість електричної енергії, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування, перевищує потреби допоміжної електричної системи промислового електровоза, 6 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 надлишок електричної енергії рекуперується шляхом його подання у контактну мережу залізниці. Застосування блока вхідного фільтра із зазначеними характеристиками дозволяє здійснити рекуперацію електричної енергії під часу руху промислового електровоза у режимі електродинамічного гальмування та зменшити витрати електричної енергії у контактній мережі залізниці. Електрична система промислового електровоза містить блок акумуляторних батарей 17, який є резервним джерелом живлення електронних пристроїв і електричних пристроїв, та дає у випадку необхідності постійний струм напругою 48-50 В. Вхід блока акумуляторних батарей зв'язаний із першим виходом блока живлення акумуляторних батарей 18. Блок живлення акумуляторних батарей виконаний таким, що має перший вихід, який призначений для живлення блока акумуляторних батарей постійним струмом напругою 55-65 В, має другий вихід 19, який призначений для живлення постійним стабілізованим струмом напругою 48-50 В, та має третій вихід 20, який призначений для живлення постійним струмом напругою 24 В. Сучасні локомотиви оснащують численними електричними та електронними пристроями, які необхідні для безпечного функціонування локомотивів (наприклад, пристрої радіозв'язку, пристрої світлотехнічного обладнання, пристрої управління тощо) та які мають стандартизоване живлення постійним струмом напругою 48 В та 24 В. Величина напруги постійного струму, який подається на живлення блока акумуляторних батарей, залежить від температури повітря - для умов, коли температура повітря складає 45 °C, необхідна напруга постійного струму складає 55 В, коли температура повітря складає -45 °C, необхідна напруга постійного струму складає 65 В. Виконання блока живлення акумуляторних батарей із трьома виходами, що дають постійний струм напругою 55-65 В, стабілізований струм напругою 48-50 В та постійним струм напругою 24 В, дозволяє за потреби оснащувати промисловий електровоз будь-якими електронними пристроями та електричними пристроями, необхідними для безпечного функціонування промислового електровоза і для живлення яких необхідний постійний струм напругою 48 В або 24 В. Промислові електровози обладнані допоміжним устаткуванням, яке забезпечує належну роботу промислового електровоза та основних елементів електричної системи промислового електровоза - наприклад, промисловий електровоз може бути обладнаний компресором для створення стисненого повітря, вентиляторами охолодження тягових двигунів тощо. Зазначене допоміжне устаткування містить такі електричні пристрої, як електродвигуни. Електрична система промислового електровоза містить інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні 21, який перетворює постійний струм з виходів першого блока живлення допоміжного устаткування напругою та другого блока живлення допоміжного устаткування напругою 600-625 В у трифазний змінний струм напругою 380-400 В, який подається на живлення електродвигуна. Для фахівця зрозуміло, що електрична система промислового електровоза може містити стільки інвенторних блоків живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, скільки електродвигунів використовується у допоміжному устаткуванні. Застосування інвенторного блока живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні із зазначеними характеристиками дозволяє за потреби оснащувати промисловий електровоз будь-якими електричними приладами із живленням трифазним змінним струмом 380 В або однофазним змінним струмом 220 В. Для живлення побутових електроприладів, які можуть застосовуватись у кабіні промислового електровоза (наприклад, кондиціонера, електричного обігрівача, світильник тощо), електрична система промислового електровоза містить інвенторний блок живлення для електроприладів (22), який виконаний таким, що має перший вихід (23), який призначений для живлення трифазним змінним струмом напругою 380400 В, та має другий вихід (24), який призначений для живлення однофазним змінним струмом напругою 210-230 В. Застосування інвенторного блока живлення для електроприладів із зазначеними характеристиками дозволяє за потреби оснащувати промисловий електровоз будь-якими електричними приладами із живленням трифазним змінним струмом 380 В або однофазним змінним струмом 220 В. Для надійного функціонування електричної системи промислового електровоза бажано, щоб перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування були виконані такими, що при поданні на вхід першого блока живлення допоміжного устаткування та вхід другого блока живлення допоміжного устаткування постійного струму напругою 1000-2000 В напруга постійного струму на виходах першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування складала 600625 В. 7 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 За другим варіантом виконання (фіг. 2) показана електрична система промислового електровоза, яка додатково містить мікропроцесорний блок керування 25, пульт керування з органами управління електронного типу 26, основну цифрову шину CAN 27 та дублювальну цифрову шину CAN 28. Пульт керування з органами управління електронного типу зв'язаний лінією передачі сигналів із мікропроцесорним блоком керування. Мікропроцесорний блок керування контролює роботу елементів електричної системи промислового електровоза, та за сигналами із пульта керування і власними програмами управляє роботою елементів електричної системи промислового електровоза, а також надає інформацію про стан елементів електричної системи промислового електровоза за допомогою пристрою відображення інформації (яким може бути комп'ютерний дисплей або інформаційне табло). Основна цифрова шина CAN та дублювальна цифрова шина CAN зв'язує між собою кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторний блок живлення для електроприладів, блок живлення акумуляторних батарей та мікропроцесорний блок керування. Сигнал із кожного із зазначених елементів електричної системи одночасно надходить у основну цифрову шину CAN та дублювальну цифрову шину CAN та надходить у мікропроцесорний блок керування таке дублювання передачі сигналів підвищує надійність керування роботою електричної системи промислового електровоза. Застосування в електричній системі промислового електровоза мікропроцесорного блока керування, пульта керування з органами управління електронного типу, основної цифрової шини CAN та дублювальної цифрової шини CAN дозволяє підвищити оперативність контролю за роботою електричної системи промислового електровоза, своєчасно виявляти несправності елементів електричної системи промислового електровоза, спростити управління роботою промислового електровоза, запобігати виникненню нештатних і небезпечних ситуацій при експлуатації промислового електровоза і відповідно підвищити надійність та безпеку експлуатації промислового електровоза. Електрична система промислового електровоза може містити додатково принаймні один датчик обертання колеса тягового агрегату, який зв'язаний із основною цифровою шиною CAN та дублювальною цифровою шиною CAN. Наявність датчика обертання колеса промислового електровоза підвищує точність регулювання оборотів тягового двигуна та дозволяє визначити виникнення небезпечного режиму роботи коліс промислового електровоза - режиму буксування або юзу коліс промислового електровоза. Як один із варіантів виконання корисної моделі, мікропроцесорний блок керування може бути виконаний такий, що включає в себе принаймні один із таких блоків, як: - блок електронного швидкостеміра; - блок протидії буксуванню та юзу коліс тягового агрегату; - блок діагностування елементів електричної системи тягового агрегату. Наявність зазначених блоків у мікропроцесорному блоці керування дозволяє здійснювати автоматичне керування роботи електричної системи тягового агрегату у випадку виникнення небезпечних ситуацій, що підвищує безпеку експлуатації тягового агрегату. Як один із варіантів виконання корисної моделі, кожний із таких елементів електричної системи промислового електровоза як тяговий перетворювально-регулюючий блок, блок вхідного фільтра, блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення для електроприладів, може бути виконаний таким, що включає в себе автономну систему керування та діагностики. Таке виконання зазначених елементів електричної системи промислового електровоза дозволяє безперервно отримувати інформацію про стан роботи елементів електричної системи промислового електровоза, відображати цю інформацію у режимі реального часу за допомогою пристрою відображення інформації (яким може бути комп'ютерний дисплей або інформаційне табло), зберігати цю інформацію за допомогою пристроїв зберігання протягом певного часу. Така інформація може бути корисною як для поточного контролю роботи елементів електричної системи промислового електровоза, так і для аналізу роботи елементів електричної системи промислового електровоза у випадку розслідування аварійних ситуацій. Як один із варіантів виконання корисної моделі, електрична система промислового електровоза може містити два однакових пульти керування з органами управління електронного типу, які розташовані таким чином, що кожна із секцій кузова промислового електровоза містить один пульт керування з органами управління електронного типу. Таке виконання корисної моделі доцільне, коли промисловий електровоз містить двосекційний кузов, що опирається на три колісних візки таким чином, що кожна секція кузова 8 UA 92774 U 5 опирається на один із кінцевих колісних візків та на центральний колісний візок, кожний колісний візок містить дві колісні пари, та відповідно у кузові промислового електровоза є дві однакових кабіни, які розташовані у різних секціях кузова. У цьому випадку у кожній із кабін будуть знаходитись по пульту керування з органами управління електронного типу. Наведені приклади виконання корисної моделі лише ілюструють корисну модель, але не обмежують її. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 1. Електрична система промислового електровоза, причому промисловий електровоз містить двосекційний кузов, що опирається на три колісних візки таким чином, що кожна секція кузова опирається на один із кінцевих колісних візків та на центральний колісний візок, причому кожний колісний візок містить дві колісні пари, яка містить тягові двигуни, принаймні один блокгальмівних резисторів, блок акумуляторних батарей, яка відрізняється тим, що додатково містить три тягові перетворювально-регулюючі блоки, причому кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків виконаний таким, що має два незалежні один від одного виходи, які призначені для незалежного живлення постійним струмом двох тягових двигунів і регулювання оборотів цих тягових двигунів шляхом зміни величини сили струму постійного струму, принаймні один блок вхідного фільтра, який призначений для розподілення струму тягових двигунів, що виробляється тяговими двигунами в режимі електродинамічного гальмування, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування, принаймні один інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, принаймні один інвенторний блок живлення для електроприладів, який виконаний таким, що має перший вихід, який призначений для живлення трифазним змінним струмом напругою 380-400 В, та має другий вихід, який призначений для живлення однофазним змінним струмом напругою 210-230 В, блок живлення акумуляторних батарей, який виконаний таким, що має перший вихід, який призначений для живлення блока акумуляторних батарей постійним струмом напругою 55-65 В, має другий вихід, який призначений для живлення постійним стабілізованим струмом напругою 48-50 В, та має третій вихід, який призначений для живлення постійним струмом напругою 24 В, причому входи усіх тягових перетворювально-регулюючих блоків, вхід першого блока живлення допоміжного устаткування та вхід другого блока живлення допоміжного устаткування зв'язані між собою, виходи тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язані із входами тягових двигунів таким чином, що кожний із виходів тягових перетворювально-регулюючих блоків зв'язаний із входом одного із тягових двигунів і живлення кожного із тягових двигунів є незалежним від живлення іншого тягового двигуна, вхід кожного із тягових двигунів зв'язаний із входом блока вхідного фільтра, перший вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом першого блока живлення допоміжного устаткування, другий вихід блока вхідного фільтра зв'язаний із входом блока гальмівних резисторів, виходи першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування зв'язані між собою та із входами інвенторного блока живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторного блока живлення для електроприладів та блока живлення акумуляторних батарей, перший вихід блока живлення акумуляторних батарей зв'язаний із входом блока акумуляторних батарей. 2. Електрична система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить мікропроцесорний блок керування, який керує елементами електричної системи тягового агрегату, основну цифрову шину CAN, дублювальну цифрову шину CAN, принаймні один пульт керування з органами управління електронного типу, причому пульт керування з органами управління електронного типу зв'язаний лінією передачі сигналів із мікропроцесорним блоком керування, основна цифрова шина CAN та дублювальна цифрова шина CAN зв'язують між собою кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків, блок вхідного фільтра, перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні, інвенторний блок живлення для електроприладів, блок живлення акумуляторних батарей та мікропроцесорний блок керування. 3. Електрична система за п. 2, яка відрізняється тим, що містить два однакових пульти керування з органами управління електронного типу, які розташовані таким чином, що кожна із секцій кузова промислового електровоза містить один пульт керування з органами управління електронного типу. 4. Електрична система за будь-яким із пп. 2, 3, яка відрізняється тим, що додатково містить принаймні один датчик обертання колеса тягового агрегату, який зв'язаний із основною 9 UA 92774 U 5 10 15 20 25 30 35 цифровою шиною CAN та дублювальною цифровою шиною CAN, мікропроцесорний блок керування включає в себе блок електронного швидкостеміра і блок протидії буксуванню та юзу коліс тягового агрегату. 5. Електрична система за будь-яким із пп. 2-4, яка відрізняється тим, що мікропроцесорний блок керування включає в себе блок діагностування елементів електричної системи тягового агрегату. 6. Електрична система за будь-яким із пп. 2-5, яка відрізняється тим, що кожний із таких елементів електричної системи промислового електровоза, як тяговий перетворювальнорегулюючий блок, блок вхідного фільтра, блок живлення допоміжного устаткування, інвенторний блок живлення для електроприладів, виконаний таким, що включає в себе автономну систему керування та діагностики. 7. Електрична система за будь-яким із пп. 1-6, яка відрізняється тим, що перший блок живлення допоміжного устаткування, другий блок живлення допоміжного устаткування та інвенторний блок живлення і керування електродвигуном у допоміжному устаткуванні виконані такими, що при поданні на входи першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування постійного струму напругою 1000-2000 В напруга постійного струму на виходах першого блока живлення допоміжного устаткування та другого блока живлення допоміжного устаткування є стабільною та складає 600-625 В. 8. Електрична система за будь-яким із пп. 1-7, яка відрізняється тим, що кожний із тягових перетворювально-регулюючих блоків виконаний таким, що містить два однакових тягових перетворювачі, входи тягових перетворювачів зв'язані із входом тягового перетворювальнорегулюючого блока, вихід першого тягового перетворювача зв'язаний з першим виходом тягового перетворювально-регулюючого блока, вихід другого тягового перетворювача зв'язаний з другим виходом тягового перетворювально-регулюючого блока, причому тягові перетворювачі виконані такими, що величина напруги постійного струму на виходах тягових перетворювачів залежить лише від величини тяги, що задається, та є стабільною при поданні на вхід тягового перетворювально-регулюючого блока постійного струму напругою 1000-2000 В. 9. Електрична система за будь-яким із пп. 1-8, яка відрізняється тим, що принаймні один із тягових перетворювально-регулюючих блоків виконаний таким, що кожний із виходів тягового перетворювально-регулюючого блока включає в себе вихід для живлення обмотки збудження тягового двигуна та вихід для живлення обмотки якоря тягового двигуна. 10. Електрична система за п. 9, яка відрізняється тим, що тяговий перетворювальнорегулюючий блок виконаний таким, що може здійснювати живлення тягового двигуна у режимі послідовного збудження тягового двигуна або у режимі паралельного збудження тягового двигуна, або у режимі незалежного збудження тягового двигуна. 11. Електрична система за будь-яким із пп. 1-10, яка відрізняється тим, що блок вхідного фільтра виконаний таким, що здатний рекуперувати надлишок електричної енергії, що виробляється тяговими двигунами у режимі електродинамічного гальмування і не використаний електричною системою тягового агрегату, у контактну мережу залізниці. 10 UA 92774 U 11 UA 92774 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12