Тягова мережа для транспорту з безконтактною передачею енергії на електровоз

Тягова мережа для транспорту з безконтактною передачею енергії на електровоз, що включає пару проводів, ввімкнених на початку мережі до джерела струму, а в кінці - з'єднаних між собою, в які через проміжки по довжині мережі ввімкнено конденсатори поздовжні та виконано транспозиції проводів, яка відрізняється тим, що введено друге джерело живлення та механічно сполучену з першою другу пару проводів з ввімкненими в них поздовжніми конденсаторами і з транспозиціями проводів по довжині мережі, в якій проводи ввімкнено до другого джерела струму на початку мережі і залишено розімкненими в її кінці, причому між проводами першої та, окремо, другої пар увімкнено додаткові поперечні конденсатори на ділянках мережі між зонами ввімкнення поздовжніх конденсаторів, а зони транспозиції проводів першої та другої пар взаємно зміщено по довжині мережі. Винахід відноситься до транспортної галузі і може бути використаний в пристроях для передачі електричної енергії на електровоз посередництвом електромагнітного поля. Відома тягова мережа транспорту з безконтактною передачею енергії на електровоз [Розенфельд В.Е, Староскольский Н.А. Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт - М.; Транспорт, 1975. - 208с стор. 85-86] в складі кількох окремих секцій незначної довжини, кожна з двох проводів - прямого та зворотного з ввімкненими в проводи конденсаторами. Кожна з секцій, за допомогою відповідних вимикачів приєднується до джерела високочастотного струму на термін перебування електровоза в межах секції. Недоліками такої тягової мережі є складна конструкція та подвійні витрати провідникового матеріалу. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого є тягова мережа [Транспорт с индуктивной передачей энергии для угольных шахт. Под ред. Г.Г. Пивняка. - М.; Недра, 1990. - 245с, стор. 5] в складі двох (пари) проводів, які на початку мережі підключені до джерела високочастотного струму, а в кінці - з'єднані між собою, причому, в обидва проводи, через проміжки по довжині мережі ввімкнено конденсатори та зроблено по довжині мережі транспозиції проводів. Недоліком зазначеної тягової мережі є зміна амплітуди струму і, відповідно, магнітного потоку по довжині мережі, що зумовлено хвильовими властивостями мережі. Так, при частоті струму f=20кГц, довжина електромагнітної хвилі =с/f=3 108/20000=15000м, де с=3 108м/с - швидкість електромагнітної хвилі у вакуумі. Для короткозамкненої мережі з відносно малими втратами потужності в проводах струм Ix I2 cos x , де I2 90352 (11) UA (19) комплекс струму в кінці мережі; =2 / - коефіцієнт фази хвилі; х - лінійна координата. При довжині тягової мережі l=3000м комплекс струму на почат2 ку мережі I1 I2 cos 3 0,309I2 , тобто, значно 15 менший ніж в кінці мережі і в такому ж співвідношенні зменшується магнітний потік мережі, що знижує працездатність електровозного транспорту. Крім того, в зонах транспозиції проводів мережі, значно зменшується розмір потужності, що передається електровозу. (13) C2 (21) a200805561 (22) 29.04.2008 (24) 26.04.2010 (46) 26.04.2010, Бюл.№ 8, 2010 р. (72) ПІВНЯК ГЕННАДІЙ ГРИГОРОВИЧ, ПАНЧЕНКО ВІКТОР ІВАНОВИЧ, РИБАЛКО АНАТОЛІЙ ЯКОВИЧ, КОЛЬЦОВ ІГОР БОРИСОВИЧ (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ (56) SU 81246, 26.04.1949 UA 80185, 27.08.2007 US 3743795, 03.07.1973 Транспорт с индуктивной передачей энергии для угольных шахт. Под ред. Г.Г. Пивняка. - М.: Недра, 1990. - С. 5 Розенфельд В.Е., Староскольский Н.А. Высокочастотный бесконтактный электрический транспорт М.: Транспорт, 1975. - С. 85-86. 3 В основу винаходу поставлене завдання удосконалення тягової мережі для транспорту з безконтактною передачею енергії на електровоз, в якій шляхом введення нових елементів та іншої їх взаємодії з відомими елементами усувається вплив хвильових властивостей тягової мережі на розмір амплітуди магнітного потоку її струму по довжині та негативний вплив транспозиції проводів мережі на взаємоіндуктивність її з обмоткою енерго-приймача і, за рахунок цього, забезпечується більш ефективна робота електровозного транспорту. Поставлене завдання вирішується тим, що у відому тягову мережу з парою проводів, які на початку мережі підключені до джерела струму, а в кінці - з'єднані між собою, і в які через проміжки по довжині мережі ввімкнено конденсатори (поздовжні) та зроблено транспозиції проводів, згідно з винаходом, введено друге джерело струму та механічно сполучену з першою, другу пару проводів з ввімкненими в них поздовжніми конденсаторами і з транспозиціями проводів по довжині мережі, в якій проводи ввімкнено до другого джерела струму на початку мережі і залишено розімкненими в її кінці, причому між проводами першої та, окремо, другої пар увімкнено додаткові (поперечні) конденсатори на ділянках мережі між зонами ввімкнення поздовжніх конденсаторів, а зони транспозицій проводів першої та другої пар взаємно зміщено по довжині мережі. На кресленні зображено схему пропонованої тягової мережі. Тягова мережа має в своєму складі дві пари проводів: першу - з проводами 1 і 2, другу - з проводами 3 і 4, причому проводи 1, 3 і 2, 4 розміщено поруч і механічно сполучено між собою. Проводи 1 і 2 на початку мережі підключено до першого джерела високочастотного струму 5, а в кінці - з'єднано між собою. Проводи 3 і 4 також на початку мережі підключено до другого джерела високочастотного струму 6 і залишено розімкненими в кінці мережі. Пара проводів 1 і 2 являє собою довгу лінію в стані короткого замикання, пара проводів 3 і 4 являє собою довгу лінію в стані неробочого (холостого) ходу. Джерела високочастотного струму 5 і 6 розраховані на створення синусоїдного за формою струму однакової частоти і можуть бути зроблені, наприклад, у вигляді триобмоткового трансформатора з системою стабілізації амплітуди струмів. У проводи 1 і 2, 3 і 4 по довжині мережі, через проміжки, ввімкнено конденсатори 7 і 8 (поздовжні), так, що окремі групи конденсаторів у чотирьох проводах мережі розміщено на однаковій відстані від початку мережі. Між проводами 1, 2 першої пари і між проводами 3, 4 другої пари ввімкнено додаткові конденсатори 9 і 10 (поперечні), відповідно, на ділянках мережі між зонами ввімкнення поздовжніх конденсаторів і , приблизно, в середині цих ділянок. Ємності конденсаторів 7 і 8, як варіант, вибрано однаковими, так само, як і конденсаторів 9 і 10. Розмір напруги на вході пари проводів 1, 2 (Фіг.) зроблено таким, що забезпечує в кінці мережі визначений струм I2 , а розмір напруги на вході 90352 4 пари проводів 3, 4 - таким, що забезпечує в кінці мережі напругу U2 I2 Zc , де Zc - характеристичний опір лінії з парою проводів 3 і 4. По довжині мережі зроблено кілька транспозицій проводів 1, 2 першої пари і проводів 3, 4 другої пари, причому центри зон транспозицій (на Фіг. позначено як O1 і O2 для однієї із транспозицій) взаємно зміщено по довжині мережі. Кожну пару проводів мережі з ввімкненими в них поздовжніми та поперечними конденсаторами подамо, як однорідні ланцюгові схеми з n послідовно з'єднаними чотириполюсниками, кожний у вигляді, наприклад, П-подібної симетричної ланки. Пропонована тягова мережа працює таким чином. Після введення в дію джерел високочастотного струму 5 і 6 в проводах 1 і 2 першої пари виникає змінний струм, комплексне значення якого на вході і-ого чотириполюсника має вид: ІКі=І2сhГі, де I2 - комплексне значення струму в кінці схеми (мережі); Г=А+jB - передаточна стала однієї ланки; А - коефіцієнт згасання амплітуди струму; В - фазовий коефіцієнт; i-1,2,3...- порядковий номер чотириполюсника, рахуючи з кінця мережі. Одночасно, в проводах 3 і 4 другої пари виникає змінний струм, комплексне значення якого на вході r-ого чотириполюсника відповідної однорідної ланцюгової схеми визначається співвідношенням IXr=(U2shГr)/Zс, де U2 - комплексне значення напруги між проводами 3 і 4 в кінці схеми (мережі); Zc - комплексне значення характеристичного опору ланцюгової схеми, причому для схеми з Пподібними ланками Zc Z / Y 4 ZY , де - Z=R+jX - комплексний поздовжній опір ланки; Y=G+jB комплексна поперечна провідність ланки. Параметри схеми забезпечують такими, що R