Пристрій безконтактного електроживлення транспортного засобу

1. Пристрій безконтактного електроживлення транспортного засобу, який містить джерело живлення з формувачем імпульсів, тягову мережу та індуктивно зв'язаний з нею енергоприймач, що виконаний із магнітопроводу і двох обмоток, перша з яких живить електропривід, а друга підключена до конденсатора, утворюючи з ним коливальне коло, який відрізняється тим, що магнітопровід електроприймача виконано з поперечною перемичкою, на якій розміщено другу об 3 25152 колі, і, тому що в коливальне коло в момент дії імпульсу живлення вноситься значний електричний опір при роботі електровоза (при цьому меншає значення струму в колі). І насамкінець, енергія передається з коливального кола до електричного кола обмотки, яка живить тяговий електропривод, тільки на одній визначеній частоті. Інші частотні складові спектру імпульсів живлення спричиняють збільшення втрат енергії і потужності у тяговій мережі і обмотках. В основу пропонованої корисної моделі поставлено зав дання щодо удосконалення пристрою безконтактного електроживлення транспортного засобу, в якому шля хом іншого конструктивного виконання магнітопроводу енергоприймача, другого типу імпульсів живлення тягової мережі та іншого схемного виконання забезпечуються збільшення обсягу накопичуваної енергії та можливості регулювання періоду проходження імпульсів живлення відповідно рівню навантаження транспортного засобу, що дає змогу зробити більш ефективною передачу енергії транспортному засобу з тягової мережі та збільшити коефіцієнт корисної дії пристрою електроживлення. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому пристрої безконтактного електроживлення транспортного засобу, який містить джерело живлення з формувачем імпульсів, тягову мережу та індуктивно зв'язаний з нею енергоприймач, що виконаний із магнітопроводу і двох обмоток, перша з яких живить електропривод, а друга підключена до конденсатора, утворюючи з ним коливальне коло, згідно з корисною моделлю, магнітопровід електроприймача зроблено з поперечною перемичкою, на якій розміщено другу обмотку, а в електричні кола введені перемикач на вході тягової мережі, регульований розмикач на вході першої обмотки, регулятор періоду проходження імпульсів живлення, розрядний резистор та датчик напруги, причому останні включені взаємно паралельно, згаданий перемикач зроблено з можливістю вмикання кола тягової мережі після закінчення дії кожного імпульсу живлення на розрядний резистор та датчик напруги, який підключено до входу регулятора періоду проходження імпульсів живлення, а регульований розмикач зроблено з можливістю підключення першої обмотки до електропривода на час паузи між сусідніми імпульсами живлення. Крім того, імпульси живлення тягової мережі пристрою безконтактного електроживлення сформовані як імпульси струму. На Фіг.1 зображено принципову електричну схему пристрою безконтактного електроживлення, а на Фіг.2 - часові залежності кривих, що огинають амплітуди стр умів в тяговій мережі (а), коливальному колі другої обмотки (б) та першій обмотці енергоприймача (в). Корисна модель (пристрій безконтактного електроживлення транспортного засобу) (Фіг.1) має у своєму складі джерело живлення 1 з формувачем імпульсів струму та регулятором 2 періоду проходження імпульсів струму. Тягову мережу 3 зроблено з двох проводів, прямого та зворотного. На вході тягової мережі 3 включено автоматичний перемикач 4 на два положення. У верхньому по 4 ложенні перемикача 4 тягова мережа 3 приєднана до джерела живлення 1, у нижньому положенні перемикача 4 тягова мережа 3 підключається до паралельно з'єднаних розрядного резистора 5 і датчика напруги 6. Ви хід датчика напруги 6 підключений до входу регулятора 2 періоду проходження імпульсів струму. Енергоприймач, що встановлений на транспортному засобі і який взаємодіє з тяговою мережею, має в своєму складі магнітопровод 7 з поперечною перемичкою 8 та дві обмотки 9 і 12. Перша обмотка 9 розміщена у нижній частині магнітопроводу і з'єднана з тяговим електроприводом 10 транспортного засобу через автоматично регульований вимикач 11; друга обмотка 12 розміщена на перемичці 8 магнітопроводу і підключена через вимикач 14 до конденсатора 13, утворюючи з ним електричне коливальне коло. Імпульси живлення тягової мережі сформовані як амплітудно-модульовані щпульси синусоїдального струму. Крива, що огинає амплітуди імпульсів струму, близька до форми трикутника (Фіг.2, а). Власну частоту коливань коливального кола зроблено такою, що збігається з частотою струму живлення. Стала часу електричного коливального кола в режимі накопичування в ньому енергії зроблена найбільш можливою. Стала часу електричного кола першої обмотки 9 в режимі найбільшого навантаження транспортного засобу зроблена на порядок меншою сталої часу коливального кола в режимі накопичення енергії, наприклад, завдяки вибору відповідного співвідношення числа витків обмоток 9 і 12. В електричних колах тягової мережі 3 та обмотки 9 при роботі пристрою безконтактного електроживлення забезпечено стан резонансу напруг на частоті джерела струму живлення. Пристрій безконтактного електроживлення транспортного засобу працює таким чином. За допомогою перемикача 4 у верхньому положенні (Фіг.1) тягова мережа 3 приєднується до джерела живлення 1 і в її проводи поступають імпульси струму. На інтервалі часу дії імпульсу Ті1 (Фіг.2), вимикач 11 розімкнений. Для забезпечення руху транспортного засобу включають вимикач 14. Завдяки індуктивному зв'язку з тяговою мережею 3 в обмотці 12 збуджена е.р.с. і тому з'явиться струм на частоті власних коливань електричного коливального кола. Часова залежність кривої, що огинає амплітуди стр уму в коливальному колі, показана на Фіг.2,б. Тривалість Ті1 імпульсу стр уму приймають приблизно рівною сталій часу коливального кола в режимі накопичення енергії. В момент часу закінчення дії імпульсу стр уму автоматично вмикається вимикач 11. При цьому в обмотці 9 під дією е.р.с, яка наводиться в ній магнітним потоком струму коливального кола (між обмотками 9 і 11 має місце значна взаємоіндуктивність) виникає змінний струм, що живить електропривод 10 транспортного засобу на інтервалі часу Ті2. Часова залежність кривої, що огинає амплітуди струму в електричному колі обмотки 9 показана на Фіг.2,в. В кінці дії імпульсу стр уму в тяговій мережі 3 перемикач 4 автоматично переводиться у нижнє 5 25152 положення (Фіг.1). При цьому тягова мережа 3 вмикається на розрядний резистор 5, що забезпечує швидке згасання власних коливань струму в тяговій мережі (за час, менший тривалості Ті2). В тяговій мережі 3 індукується е.р.с. в основному магнітним потоком струму в коливальному колі. Коли, завдяки внесеному активному опору від обмотки 9 в коливальне коло, струм у ньому зменшується практично до нуля і вимикач 11 розриває електричне коло обмотки 9, зникає індукована е.р.с. у тяговій мережі. Від датчика напруги 6 на вхід регулятора 2 поступає сигнал, який дає команду на початок формування наступного імпульсу струму в тяговій мережі. Тривалість Ті2 розрядного імпульсу струм у в коливальному колі залежить від рівня навантаження транспортного засобу. Зі збільшенням навантаження зростає активний опір, що вноситься у коливальне коло від обмотки 9, яка живить електропривод 10. Це зменшує сталу часу коливального кола і струм в ньому згасає швидше. Сума інтервалів часу Ті1+Ті 2 є періодом Т проходження імпульсів струму в тяговій мережі. У пропонованому пристрої завдяки зворотному зв'язку посередництвом виникнення е.р.с. в тягової мережі від струму в коливальному колі обмотки 12 забезпечено регулювання періоду проходження імпульсів струму в тяговій мережі для електроживлення відповідно рівню навантаження транспортного засобу. Це дає змогу уникнути зайвих втрат енергії у тяговій мережі при малих навантаженнях транспортного засобу. Вибором параметрів електричного коливального кола забезпечують в ньому коливальний характер процесу розрядки при найбільшому рівні навантаження транспортного засобу, а також виконання умови Ті2 ³ 10T0, де Т0 - період частоти струму джерела живлення тягової мережі. Амплітуду І m стр уму в коливальному колі в кінці дії зарядного імпульсу живлення визначають, виходячи з виразу: LI2 m = R (T + T ) = RT, (1) i1 i2 2 де L- індуктивність обмотки 12 енергоприймача; 6 Р - потужність навантаження транспортного засобу., Амплітуда модуляції струму в тяговій мережі прийнята сталою, тому амплітуда стр уму І m у коливальному колі не може перевищувати визначеного значення. Це значення розраховують згідно виразу (1) для найбільш вірогідного навантаження транспортного засобу. При зміні навантаження відносно вказаного рівня буде відповідно змінюватись тривалість Тi2 процесу розрядки коливального кола згідно (1) і період Т проходження імпульсів струму в тяговій мережі. Введення у конструкцію магнітопроводу енергоприймача поперечної перемички 8 створює для обмоток 9 та 12 замкнене магнітне коло, завдяки чому, по-перше, збільшується, порівняно з відомою конструкцією, індуктивність обмотки 12 і відповідно обсяг накопичуваної енергії в коливальному колі. По-друге, забезпечується значна взаємоіндуктивність між обмотками 9 та 12, що дає змогу передати електроприводу 10 більшу потужність. Розділ у часі процесів накопичування енергії в коливальному колі обмотки 12 та передачі її електроприводу 10 посередництвом обмотки 9 робить ці процеси більш регульованими та ефективними порівняно з відомим технічним рішенням. Застосування для живлення тягової мережі імпульсів у вигляді амплітудно-модульного синусоїдального струму дає змогу збільшити, порівняно з відомою конструкцією, ефективність передачі енергії транспортному засобу завдяки тому, що на частоті струму джерела живлення результуючі електричні опори коливального кола, електричних кіл тягової мережі 3 та обмотки 9, яка живить електропривод 10, мінімальні. Енергія у пропонованому пристрої безконтактного живлення передається від тягової мережі до коливального кола і далі до електричного кола живлення електропривода транспортного засобу на частоті струму джерела живлення тягової мережі, що зменшує втрати енергії в обмотках енергоприймача порівняно з відомою конструкцією і забезпечую передачу енергії з більшою потужністю. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 25152 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601