Тягова мережа системи електропостачання транспорту з безконтактною передачею енергії на електровози

Тягова мережа системи електропостачання транспорту з безконтактною передачею енергії на електровози, що має прямий та зворотний проводи, складені із окремих послідовно з'єднаних між собою ділянок, яка відрізняється тим, що ділянки Винахід має відношення до системи електропостачання транспорту, де використовується безконтактна передача енергії на електровози, а саме до живлення електровозів, які застосовують у вугільних шахтах, небезпечних за газом та пилом Відома тягова мережа [Транспорт с индуктивной передачей энергии для угольных шахт Под ред Г Г Пивняка - М Недра, 1990 - 245 с , стр 5] складається із прямого та зворотного проводів, зроблених конструктивно як спеціальний високочастотний кабель Недоліком такої мережі є значні індуктивність і, ВІДПОВІДНО, індуктивний реактивний опір, що вимагає високої напруги на вході живлення мережі при роботі и в режимі сталого струму Для усунення цього недоліку в проводи мережі, через певні проміжки вмикають послідовно конденсатори, які компенсують індуктивний реактивний опір мережі (забезпечується створення у мережі стану резонансу напруги) Відома тягова мережа [Розенфельд В Е , Староскольский Н А Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт - М Транспорт, 1975 208 с , стр 78] має прямий та зворотний проводи виконані як МІДНІ ізольовані шини Недоліком такої мережі є и значна індуктивність Найбільш близькою по технічній суті до пропонованого винаходу є тягова мережа [Розенфельд В Е , Староскольский Н А Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт - М Транспорт, 1975 - 208 с , стр 14], в якій кожен з проводів проводу виконані у вигляді провідної стрічки, причому кожна ділянка має дві частини, перша з яких виконана із однієї провідної стрічки, друга довжиною І2, - із двох провідних стрічок, розділених між собою шаром діелектрика, довжина ділянки мережі визначається співвідношенням І> 1 / (CO^/LQCO ), друга частина ділянки має довжину І2 =1/(со CQLQI) , де с - кутова частота струму о в тяговій мережі, І о - питома індуктивність ділянки _ мережі, Со - питома ємність другої частини Ь ділянки конструктивно складається із окремих відрізків тонких мідних внутрішніх трубок, на які надіті відрізки мідних ЗОВНІШНІХ трубок, причому внутрішні та ЗОВНІШНІ відрізки мають між собою шар діелектрика (ізоляції) СТИКИ внутрішніх та ЗОВНІШНІХ трубок також розділені між собою шарами діелектрика, причому стики внутрішніх трубок розміщені по довжині під серединою ЗОВНІШНІХ, а стики ЗОВНІШНІХ трубок - над серединою внутрішніх Така система трубок створює обкладинки конденсатора, а в тяговій мережі - ряд з'єднаних послідовно конденсаторів, повинних компенсувати и індуктивний реактивний опір Недоліками такої тягової мережі є мала повздовжня ємність, тому повна компенсація індуктивного опору мережі можлива тільки при високій, відносно використовуємої, частоті струму в мережі (20кГц, а частота струму в існуючих системах електропостачання транспорту 5кГц), а також складна конструкція В основу винаходу поставлено завдання удосконалення тягової мережі системи електропостачання з безконтактною передачею енергії на електровози, в якій шляхом іншого виконання окремих елементів забезпечується одержання ємності, достатньої для повної компенсації реактивного індуктивного опору мережі, в тому числі й в низькочастотному діапазоні, спрощується конструкція проводу мережі та, за рахунок цього, спрощується в цілому вузол електроживлення для безконтакт ю СО Ю 53151 ноі передачі енергії на елеісгровози і зменшуються витрати Завдання вирішується тим, що у ВІДОМІЙ ТЯГО ВІЙ мережі системи елеісгропостачання з безконтаісгною передачею енергії на елеісгровози, що має прямий та зворотний проводи, складені із окремих ділянок довжиною І, згідно з винаходом, ділянки виконані у вигляді плоских провідних стрічок, причому кожна ділянка має дві частини, перша частина зроблена із однієї провідної стрічки, друга частина довжиною Ь - із двох провідних стрічок, розділених між собою шаром діелектрика Довжина ділянки І визначається співвідношенням І > 1/(CO^/L0C0 ) , друга частина ділянки має довжи( ? \ ну І2 = І/(со LQCQII , де со - кутова частота струму в тяговій мережі, І о - питома індуктивність ділянки _ проводу з однією провідною стрічкою, Со - питома ємність другої частини ділянки що має дві провідні стрічки На фіг,1 відображено повздовжній переріз проводів тягової мережі Тягова мережа складається із окремих електричне з'єднаних ділянок 1, кожна довжиною І (ділянки можуть мати різну довжину) Кожна ділянка має дві частини першу 2, довжиною h з однієї плоскої провідної стрічки, і другу 3, довжиною Ь з двох плоских провідних стрічок, розділених між собою шаром діелектрика 4 Для компенсації індуктивного реактивного опору кожної ділянки 1 тягової мережі необхідно виконати умову А »(і_01І1 + L 0 2 l 2 ) = ~ і (1) де l_oi, L02 - питомі індуктивності першої та другої частин ділянки тягової мережі Товщина шару діелектрика значно менша товщини провідної стрічки проводу, тому питомі індуктивності частин ділянки мало відрізняються і можна вважати І_оі = L02 - U Зважаючи на це та h = І, запишемо вираз (1) у вигляді ШІ_0І = 1 соС 0'2 (2) З виразу (2) знаходимо 4 Мінімальна довжина ділянки І мережі, на якій ще здійснима компенсація індуктивної складової реактивного опору буде коли Ь = І = Ln Із виразу (2) одержимо , ' min 1 " „ !Г~?г- • Очевидно, що довжина ділянки І проводу пропонованої мережі повинна бути не меншою чим за виразом (4), тобто І > L n Приклад застосування 1) Переріз мережі з двома проводами (прямий і зворотний) Фіг 2 З 2) Розміри d = 0,45 а = 0,05м, Ь= 2- 10 м 3) індуктивність мережі на одиницю довжини згідно [Калантаров П Л , Цейтлин Л А Расчет индуктивностей -Л Энергия, 1970] In 1 m+p 2lp 2ір де цо = 4л • 10 Гн/м, т = b/d, р = 2a/d Одержуємо за розмірами п 2 І о = 1,195 -10 _ 6 Гн/м, 4) ЄМНІСТЬ на одиницю довжини д де so = 8,&5 • 10 Ф/м, Д - товщина діелектрика (прийнята Д = 100 • 10 6м), S2 - відносна діелектрична проникність діелектрика (прийнята S2 = 2,5) Одержуємо за розрахунком Co = 2,21 - 10 8 Ф/м 5) Мінімальна довжина ділянки мережі, якщо прийняти частоту струму в мережі / = 5000Гц, складе 1 1 «V-oCo = 195,8м 2^5000-^1,195 10~ 6 2,21 10"° 6) Приймемо довжину ділянки мережі 250м 7) Довжина другої частини ділянки мережі бу1