Пристрій для передачі електромагнітної енергії безконтактному електровозу (варіанти)

1. Пристрій для передачі електромагнітної енергії безконтактному електровозу, який містить просторово розподілені, з'єднані між собою котушки тягової мережі та енергоприймач, утворений із окремих секцій, витки обмоток яких з'єднані між собою послідовно-зустрічно, який відрізняється тим, що котушки тягової мережі сформовані із прямого та зворотного кабелів мережі, кожна у формі прямокутника, причому по довжині котушки виконані однаковими, а осі котушок і обмоток секцій енергоприймача орієнтовані перпендикулярно напрямку руху електровоза; число секцій енергоприймача прийняте парним, не меншим чотирьох, а витки обмоток сусідніх пар секцій виконані взаємно зміщеними за напрямком руху електровоза на половину довжини котушки мережі. 2. Пристрій для передачі електромагнітної енергії безконтактному електровозу, який містить просто C2 2 69964 1 3 69964 4 секції, в пазах магнітопроводу яких розміщені витенергоприймач з окремими секціями, витки обмоки обмоток у площині, перпендикулярній площині ток яких з'єднані між собою послідовно-зустрічне, котушок тягової мережі. Витки обмоток секцій згідно з винаходом, котушки тягової мережі з'єднані між собою послідовно-зустрічно. сформовані із прямого та зворотного кабелів Недоліками такого пристрою є: 1) недостатня мережі, кожна у формі прямокутника, причому за взаємоіндуктивність між тяговою мережею та обдовжиною усі котушки виконані однаковими, а осі моткою енергоприймача, що пояснюється значною котушок мережі і витки обмоток секцій енергодовжиною магнітних силових ліній; 2) складність приймача орієнтовані перпендикулярно напрямку конструкції тягової мережі; 3) значна висота енерруху електровоза. Число секцій енергоприймача гоприймача із-за необхідності розміщення витків прийнято парним, не меншим чотирьох, а обмотку обмотки секцій в площині, перпендикулярній енергоприймача з'єднано посередництвом випплощині котушок тягової мережі; 4) збільшення рямляча з ємнісним накопичувачем енергії. витрат провідникового матеріалу на міжкотушкові На фіг.1 показано вид зверху на тягову мережу з'єднання у тяговій мережі; 5) недостатнє для зата енергоприймач для першого варіанту пристрою. безпечення безпеки та надійної роботи число На фіг.2 і фіг.3 показані поздовжній та поперечний секцій енергоприймача. перерізи пристрою за першим варіантом. На фіг.4 В основу винаходу поставлено завдання удопоказано вид зверху на тягову мережу та енергосконалення пристрою для передачі приймач для другого варіанту пристрою, на фіг.5 електромагнітної енергії безконтактному електропоздовжній переріз пристрою за другим варіантом. возу, в якому шляхом іншого конструктивного виНа фіг.6 зображено вид зверху на тягову мережу конання тягової мережі і енергоприймача та їх та енергоприймач для третього варіанту приіншого розташування забезпечується збільшення строю. взаємоіндуктивності між тяговою мережею і енерСтрілками на фіг.1, фіг.4, фіг.6 і відповідними гоприймачем при спрощенні конструкції мережі і за значками на фіг.2, фіг.3, фіг.5 позначено відносний рахунок цього забезпечується більш ефективна напрямок струму у тяговій мережі. На фіг.1, фіг.4, передача електромагнітної енергії на електровоз, фіг.6 відповідними значками показано напрямок дії зменшення витрат та підвищення надійності робомагнітного потоку тягової мережі. На фіг.2 і фіг.5 ти електровоза. пунктирними округлими лініями позначено магнітні У першому варіанті поставлене завдання силові лінії потоку від поперечних частин котушок, вирішується тим, що у відомому пристрої для а стрілками позначено напрямок дії магнітного передачі енергії безконтактному електровозу, до потоку від поздовжніх частин котушок мережі. На складу якого входять просторово розподілені, фіг.3 пунктирними округлими лініями показано з'єднані між собою котушки тягової мережі та магнітні силові лінії потоку від поздовжніх частин енергоприймач з окремими секціями, витки обмокотушок мережі. ток яких з'єднані між собою послідовно-зустрічно, Пристрій для передачі електромагнітної згідно з винаходом, котушки тягової мережі енергії безконтактному електровозу за першим сформовані із прямого та зворотного кабелів варіантом має у своєму складі тягову мережу мережі, кожна у формі прямокутника, причому за (фіг.1) із прямокутних котушок 1, що сформовані довжиною усі котушки виконані однаковими, а осі відповідним чином із прямого 2 та зворотного 3 котушок мережі і витків обмоток секцій енергокабелів мережі. Довжина bk, усіх котушок однакоприймача орієнтовані перпендикулярно напрямку ва. Котушки мережі можуть бути одновитковими і руху електровоза. Число секцій енергоприймача багатовитковими. На фіг.1 показано одновиткові прийнято парним, не меншим чотирьох, а витки котушки. обмоток сусідніх пар секцій взаємно зміщено по Енергоприймач (фіг.1, низ; фіг.2) по довжині напрямку руху електровоза на половину довжини складається з двох пар 4 і 5 секцій, кожна з яких котушки мережі. має магнітопровід 6, зроблений з фериту. В пазах У другому варіанті поставлене завдання 7 магнітопроводів секцій розміщені витки обмоток вирішується тим, що у відомому пристрої для 8, причому витки обмоток сусідніх секцій з'єднані передачі енергії безконтактному електровозу, до між собою послідовно-зустрічне (на фіг.1, фіг.4, складу якого входять просторово розподілені, фіг.6 показано по одному витку обмоток секцій). з'єднані між собою котушки тягової мережі та З'єднані між собою обмотки секцій складають обенергоприймач з окремими секціями, витки обмомотку енергоприймача. ток яких з'єднані між собою послідовно-зустрічно, Осі котушок тягової мережі і осі витків обмоток згідно з винаходом, котушки тягової мережі секцій енергоприймача орієнтовані взаємно парасформовані із прямого і зворотного кабелів лельно і перпендикулярно напрямку руху електромережі, кожна у формі прямокутника, причому воза. довжина котушок уздовж мережі виконана різною, Пари 4 і 5 секцій енергоприймача (фіг.1 і фіг.2) а осі котушок мережі і витків обмоток секцій мають суміщені магнітопроводи 6, що взаємно орієнтовані перпендикулярно напрямку руху елекзміщені за напрямом руху електровоза таким читровоза. Число секцій енергоприймача прийнято ном, щоб забезпечити зміщення витків обмоток парним, не меншим чотирьох. пар секцій на половину довжини bk котушки тягової У третьому варіанті поставлене завдання мережі. вирішується тим, що у відомому пристрої для Магнітопроводи 6 пар 4 і 5 секцій енергоприйпередачі енергії безконтактному електровозу, до мача (фіг.2 і фіг.3) обладнані полюсними наконечскладу якого входять просторово розподілені, никами 9, що сприяють збільшенню магнітного з'єднані між собою котушки тягової мережі та потоку, охоплюючого витки обмоток секцій. 5 69964 6 Поздовжні та поперечні розміри котушок Завдяки послідовно-зустрічному з'єднанню витків тягової мережі зроблено такими, що співпадають обмоток усіх секцій ЕРС на виході енергоприймача із відстанями між серединою щілин 10 залишається незмінною по амплітуді при будьмагнітопроводів 6. якому положенні енергоприймача відносно тягової Пристрій для передачі електромагнітної мережі. У другому варіанті пристрою при енергії за другим варіантом має у своєму складі взаємному положенні котушок тягової мережі і тягову мережу (фіг.4) із прямокутних котушок 1, секцій енергоприймача, зображеному на фіг.4 і довжину bk яких зроблено змінною. На фіг.4 покафіг.5, витки обмоток перших двох секцій пронизує зано одновиткові котушки, довжина bk яких уздовж максимально можливий магнітний потік і тому в мережі різна, співвідношення довжин сусідніх коних виникає відповідна ЕРС. В той же час витки тушок складає 1,5. обмоток останніх двох секцій пронизують два одЕнергоприймач (фіг.4 і фіг.5) по довжині накових магнітних потоки, протилежні за напрямскладається з чотирьох секцій, що мають ком. Тому у витках цих секцій сумарна ЕРС близьсуміщений магнітопровід 6. В пазах 7 ка до нуля. магнітопроводу 6 розміщені витки 8 обмоток При руху електровоза магнітний потік, що секцій. Зміщення сусідніх пар секцій відсутнє. пронизує витки обмоток перших двох секцій (фіг.4 і Поздовжні сторони котушок 1 мережі орієнтовані фіг.5) зменшується. В той же час збільшується по серединах відповідних щілин 10 магнітопроводу магнітний потік, що пронизує витки обмоток 6. Осі котушок тягової мережі і осі витків обмоток останніх двох секцій енергоприймача. При цьому секцій енергоприймача орієнтовані перпендикусумарна ЕРС на виході енергоприймача дещо лярно напрямку руху електровоза. змінюється за рівнем, але ніколи не досягає нуля Пристрій для передачі електромагнітної (при показаному на фіг.1 співвідношенні довжин енергії за третім варіантом має у своєму складі сторін котушок мінімальне значення ЕРС складає тягову мережу (фіг.6) з прямокутних котушок 1, 0,6 від максимального). довжини яких bk виконані однаковими. ЕнергоУ третьому варіанті пропонованого пристрою у приймач (фіг.6) складається по довжині з чотирьох початковий момент часу, коли осі котушок 1 секцій, що мають суміщений магнітопровід 6. Виттягової мережі і осі витків 8 обмоток секцій енергоки 8 обмоток секцій розміщені у пазах 7 приймача (фіг.6) співпадають, обмотки секцій магнітопроводу 6. Зміщення сусідніх пар секцій пронизує максимально можливий магнітний потік. магнітопроводу відсутнє. Поздовжні та поперечні На виході обмотки енергоприймача, що розміри котушок тягової мережі зроблено такими, складається з обмоток окремих секцій, виникає що співпадають із відстанями між серединою відповідна ЕРС, що зумовлює накопичення щілин 10 магнітопроводу 6. електричної енергії в ємнісному накопичувачі, Витки обмоток секцій енергоприймача з'єднані встановленому на електровозі. При накопиченні між собою послідовно-зустрічне і утворюють обенергії, достатньої для роботи двигунів, електромотку енергоприймача, що з'єднана через випвоз починає рухатись. При зміщенні електровоза рямляч з ємнісним накопичувачем енергії. Енергія відносно початкового положення на половину шиз останнього живить двигуни електровоза. рини котушок мережі, витки обмоток кожної секції Пристрій для передачі електромагнітної енергоприймача пронизують два однакових за енергії (перший варіант) працює таким чином. рівнем і протилежних за напрямком магнітних поПри увімкненні тягової мережі до джерела токи. ЕРС на виході обмотки енергоприймача у змінного струму високої частоти в кожній з її котуцьому випадку близька до нуля, але електровоз шок виникає змінний магнітний потік, причому у буде рухатися завдяки енергії, накопиченої в консусідніх котушках просторова орієнтація потоку у денсаторах накопичувача. кожний момент часу взаємно протилежна. При подальшому руху електровоза змінюється Магнітний потік кожної котушки мережі охоплює положення витків обмотки секцій енергоприймача через полюсні наконечники 9 та решту відносно котушок тягової мережі і на виході обмотмагнітопроводу 6 витки 8 обмоток секцій енергоки енергоприймача знову виникає ЕРС, що живить приймача і викликає в них електрорушійну силу накопичувач. Таким чином, забезпечується безпе(ЕРС). Напрямок дії ЕРС сусідніх секцій протилежрервний рух електровоза. ний, що зумовлено орієнтацією магнітного потоку Завдяки орієнтації вісей котушок тягової котушок мережі, тому для одержання мережі і витків обмоток секцій енергоприймача арифметичної суми ЕРС секції, їх обмотки перпендикулярно напрямку руху електровоза з'єднують послідовно-зустрічно. зменшується довжина магнітних силових ліній поПри взаємному положенні котушок тягової тока взаємоіндукції тягової мережі, що приводить мережі і секцій енергоприймача, зображеному на до збільшення взаємної індуктивності останньої з фіг.1, фіг.2 і фіг.3, витки обмоток 8 пари 4 секцій обмотками секцій енергоприймача і зменшення пронизує максимальний магнітний потік і в них висоти енергоприймача порівняно з прототипом. виникає відповідна ЕРС. При цьому витки обмоток Створення котушок тягової мережі прямокутпари 5 секцій знаходяться в зоні дії протилежних ними, відповідним чином сформованих з прямого за напрямком магнітних потоків, тому ЕРС, що в та зворотного кабелів мережі, спрощує них виникає, близька до нуля. конструкцію котушок і процес їх виготовлення, а При руху електровоза магнітний потік, що також виключає витрати провідникового матеріалу пронизує витки обмоток пари 4 секцій, на міжкотушкові з'єднання. Крім того, пропонована зменшується. Одночасно збільшується магнітний конструкція тягової мережі у випадку багатовиткопотік, що пронизує витки обмоток пари 5 секцій. 7 69964 8 вих котушок дає змогу з'єднувати витки котушок рахунок дії більшої кількості поперечних сторін послідовно або паралельно. котушок мережі. Також при цьому зменшується Вибір числа секцій енергоприймача парним ЕРС, яка виникає у сторонніх контурах, що зменшує пульсацію рівня ЕРС в обмотці енергопідвищує рівень безпеки безконтактного електроприймача. воза. Крім того, зростає надійність роботи елекЗавдяки тому, що енергоприймач має у своєму тровоза, тому що при пошкодженні будь-якої секції складі не менше чотирьох секцій, збільшується працездатність електровоза забезпечить решта його взаємоіндуктивність з тяговою мережею за секцій енергоприймача. Комп’ютерна верстка М. Клюкін 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