Пристрій електропостачання для живлення транспортного засобу

Пристрій електропостачання для безконтактного живлення транспортного засобу в складі джерела живлення змінним струмом та тягової мережі, утвореної з двох пар витягнених вздовж мережі, паралельно розташованих, плоских шинопроводів, розділених між собою в кожній із пар шаром діелектрика, причому з одного боку мережі кінці шинопроводів першої пари з'єднані з кінцями шинопроводів другої пари, а з другого, протилежного боку мережі, кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем шинопроводу другої пари, який відрізняється тим, що джерело живлення підключено до вільних кінців шинопроводів першої та другої пар, а між внутрішніми шинопроводами пар включені конденсатори. Винахід має відношення до пристроїв електропостачання з безконтактним живленням транспортних засобів і може бути використаний у вуглевидобувній, гірничорудній промисловості на залізничному та автомобільному транспорті, а саме там, де застосування пристроїв електропостачання з контактним живленням неможливе. Відомий пристрій електропостачання для високочастотного живлення транспортного засобу [Розенфельд В.Е., Староскольский Н.А. Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт. - Μ.: Транспорт, 1975. - 208с., стр.78], до складу якого входить тягова мережа, що складена з прямого та зворотного проводів, які виготовлені з окремих мідних ізольованих шин. Недоліком такого пристрою є значна індуктивність тягової мережі, що потребує високовольтного джерела живлення для одержання потрібного за значенням струму, або включення у провід мережі послідовно, через певні проміжки, конденсаторів, що компенсують її індуктивний опір і забезпечують в ній стан резонансу напруг. Найбільш близьким за технічною суттю до пропонованого винаходу є пристрій електропостачання для безконтактного живлення транспортного засобу [А.с. SU №1252202, В60М7/00 Устройство для электроснабжения транспортного средства / А.А.Гейзер // 23.08.96. Бюл. №31] у складі джерела живлення змінного струму і тягової мережі, виконаної з двох пар паралельно розташованих шинопроводів, витягнених вздовж тягової мережі і розділених між собою діелектриком, причому один кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем шинопроводу другої пари, а другі, протилежні, кінці шинопроводів, з'єднані відповідно з другими кінцями шинопроводів різних пар і ввімкнені до джерела живлення. Тягову мережу в зазначеному пристрої можна розглядати як складену з трьох частково суміщених, більш простих за виконанням мереж, ввімкнених до джерела живлення взаємно паралельно. Перша з них, в якій один кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем шинопроводу другої пари, є короткозамкненою відносно джерела живлення. Струм у цій мережі має індуктивний характер і створює змінний магнітний потік, необхідний для безконтактної передачі енергії до транспортного засобу. Останні дві мережі, в яких шинопроводи розділені діелектриком, є розімкнутими на кінцях, практично не беруть участі в передачі ене (19) UA (11) 80185 (13) C2 (21) a200508904 (22) 20.09.2005 (24) 27.08.2007 (46) 27.08.2007, Бюл. № 13, 2007 р. (72) Півняк Геннадій Григорович, Панченко Віктор Іванович, Рибалко Анатолій Якович, Кольцов Ігор Борисович (73) Національний гірничий університет (56) UA 60309 C2, 15.10.2003 SU 84619 A1, 01.01.1950 SU 1252202 A1, B60M7/00, 23.08.1986 JP 8308150, 22.11.1996 JP 8308151, 22.11.1996 JP 8308152, 22.11.1996 US 2002/0093310 A1, 18.07.2002 Транспорт с индуктивной передачей энергии для угольных шахт/Г.Г. Пивняк, И.П. Ремизов, 3 ргії до транспортного засобу і струм в них має ємнісний характер. Завдяки цьому у зазначеному пристрої електропостачання забезпечується робота джерела живлення при незначних реактивних складових струму. Недоліком зазначеного пристрою є те, що тягова мережа працює практично у стані, близькому до резонансу струмів, і з цієї причини ефективність її роботи низька, тобто до транспортного засобу передається енергія при незначній потужності при визначеному рівні напруги живлення. Другим недоліком зазначеного пристрою є неефективне використання провідникового матеріалу, зумовлене тим, що в кожній з пар шинопроводів один з них не використовується для безпосередньої передачі енергії до транспортного засобу. В основу винаходу поставлене завдання щодо удосконалення пристрою електропостачання для живлення транспортного засобу, в якому шляхом іншого електричного з'єднання окремих елементів та включення у схему нових елементів забезпечується в тяговій мережі стан резонансу напруг при порівняно невисоких частотах струму живлення тягової мережі, що дає змогу підвищити ефективність роботи пристрою електропостачання та зменшити витрати провідникового матеріалу. Завдання вирішується тим, що у відомому пристрої електропостачання для безконтатктного живлення транспортного засобу в складі джерела живлення змінним струмом та тягової мережі, виготовленої з двох пар витягнених вздовж мережі, паралельно розташованих, плоских шинопроводів, розділених між собою у кожній з пар шаром діелектрика, причому з одного боку мережі кінці шинопроводів першої пари з'єднані відповідно з кінцями шинопроводів другої пари, а з другого боку мережі кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем шинопроводу другої пари, згідно з винаходом джерело живлення підключено до вільних кінців шинопроводів першої та другої пар, а між внутрішніми шинопроводами пар включені конденсатори. На Фіг.1 зображена принципова електрична схема пропонованого пристрою електропостачання для живлення транспортного засобу, а на Фіг.2 поперечний переріз однієї пари шинопроводів тягової мережі. Пристрій електропостачання для живлення транспортного засобу має у своєму складі джерело живлення змінним струмом 1 (Фіг.1) та тягову мережу з двох пар 2 і 3, витягнених вздовж мереж і паралельно розташованих плоских шинопроводів 4, 5 і 6, 7 шириною в (Фіг.2). Шинопроводи 4, 5 (пара 2) розділені між собою шаром діелектрика 8 (Фіг.2) товщиною D так само, як і шинопроводи 6, 7 (пара 3). З одного боку мережі (зверху на Фіг.1) кінці шинопроводів 4 і 5 пари 2 з'єднані відповідно з кінцями шинопроводів 7 і 6 пари 3. З другого боку 80185 4 мережі (знизу на Фіг.1 кінець шинопроводу 4 пари 2 з'єднаний з кінцем шинопроводу 6 пари 3. До вільних кінців 5 і 7 шинопроводів (знизу на Фіг.1) підключено джерело живлення змінним струмом 1. Між внутрішніми шинопроводами 5 і 6 включені конденсатори 9. Конденсатори мають однакову ємність і розподілені рівномірно вздовж тягової мережі. Тягову мережу в пропонованому пристрої електропостачання можна розглядати як виконану з двох витків плоских шинопроводів, де між витками утворюється розподілена за довжиною електрична ємність. Пристрій електропостачання для живлення транспортного засобу працює таким чином. Змінний електричний струм від джерела живлення 1 тече послідовно з'єднаними між собою шинопроводами 5, 6, 4 і 7 тягової мережі та утворює в ній змінний магнітний потік. Останній взаємодіє з обмоткою енергоприймача транспортного засобу, в якій індукується електрорушійна сила для живлення тягових електродвигунів. Для передачі енергії з найбільшою потужністю до транспортного засобу в колі тягової мережі необхідно забезпечити стан резонансу напруг на відносно низький (5...10кГц) частоті. У тяговій мережі пристрою-прототипу для звичайних довжин мережі 2-4км резонанс напруг має місце на проміжку частот відповідно 75...З7,5кГц, що не є прийнятним для живлення засобів транспорту з точки зору безпеки та технічної реалізації. У пропонованій схемі між з'єднаними шинопроводами 5, 6, 4 і 7 (Фіг.1) створюється розподілена поздовжня ємність. Включення конденсаторів 9 між внутрішніми 5 і 6 шинопроводами мережі побільшує поперечну ємність тягової мережі. Дія цих двох чинників дає змогу значно (у декілька разів) знизити рівень частоти, на якій має місце резонанс напруг. У конкретному пристрої електропостачання вимушена частота струму живлення є заданою. Забезпечення в електричному колі тягової мережі стану резонансу напруг на частоті джерела живлення у пропонованому пристрої електропостачання здійснюється вибором розміру ємності конденсаторів 9, ширини шинопроводів, товщини шару діелектрика між ними та типу діелектрика. Порівняно з прототипом у тяговій мережі пропонованого пристрою електропостачання забезпечено значне зменшення частот власних коливань, що дає змогу одержати в ній стан резонансу напруг на відносно низькій частоті струму від джерела живлення і завдяки цьому передати рухомому транспортному засобу енергію з найбільшою потужністю. Крім того, у пропонованому пристрої електропостачання всі шинопроводи кола тягової мережі беруть участь в передачі енергії до транспортного засобу, що підвищує ефективність його роботи порівняно з прототипом, та зменшуються витрати провідникового матеріалу. 5 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 80185 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601