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 підклю C2 1 3 79862 льсами сталої тривалості, то зі збільшенням навантаження електровоза повинна зростати амплітуда імпульсів струму живлення, а це неможливо по зазначеному чиннику в пункті по-перше. По-третє, в коливальному колі пристрою електроживлення накопиченої енергії недостатньо для сталого живлення електровоза, тому, що ця обмотка енергоприймача розміщена на розімкненому магнітному 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, що 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 винаходу поставлено завдання щодо удосконалення пристрою безконтактного електроживлення транспортного засобу, в якому шляхом 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 індуктивне 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 винаходом, 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 та розрядний резистор і датчик напруги, що включені взаємно паралельно, причому згаданий перемикач зроблено з можливістю включення кола тягової мережі після закінчення дії кожного імпульсу живлення на розрядний резистор з датчиком напруги, де останній 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 обгинають амплітуди струмів в тяговій мережі (а), коливальному колі другої обмотки (б) та першій обмотці енергоприймача (б). 4 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 положенні перемикача 4 тягова мережа 3 приєднана до джерела живлення 1, у нижньому положенні перемикача 4 тяговая мережа З 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, зроблено із магнітопроводу 7 з поперечною перемичкою 8 та двох обмоток 9 і 12. Перша обмотка 9 розміщена у нижньому закнутому колі магнітопроводу і з єднана з тяговим електроприводом 10 транспортного засобу через автоматично регульований розмикач 11, друга обмотка 12 розміщена на перемичці 8 магнітопроводу і підключена через вмикач 14 до конденсатора 13, утворюючи з ним коливальне коло. Імпульси живлення тягової мережі сформовані як амплітудно-модульовані імпульси 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 вимушеною частотою стр уму живлення. Стала часу 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 вимушеній 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 у тягову мережу поступають імпульси струму. На інтервалі часу дії імпульсу Тi1 (Фіг.2), розмикач 11 розімкнутий. Для руху транспортного засобу включають вмикач 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 коливального кола. Часова залежність кривої, що огинає амплітуди струму в коливальному колі, показана на Фіг.2,6. Тривалість Ti1 імпульсу струм у приймають приблизно рівною сталій часу коливального кола в режимі накопичення енергії. В момент часу закінчення дії імпульсу стр уму автоматично вмикається розмикач 11. При цьому в обмотці 9 під дією е.р.с., яка наводиться в ній магнітним потоком струму в коливальному колі (між обмотками 9 і 11 має місце 5 79862 велика взаємоіндуктивність) виникає змінний струм, що живить електропривод 10 транспортного засобу на інтервалі часу Ti2. Часова залежність кривої, що огинає амплітуди стр уму 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 положення (Фіг.1). При цьому тягова мережа 3 включається на розрядний резистор 5, що забезпечує швидке згасання власних коливань струму в тяговій мережі (за час, менший тривалості Тi2). 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 розмикач 11 розриває електричне коло обмотки 9, щезає 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 Тi2 розрядного імпульсу струм у в коливальному колі залежить від рівня навантаження транспортного засобу. Із збільшенням навантаження наростає 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. С ума інтервалів часу Тi1+Тi2 є періодом Т проходження імпульсів струму в тяговій мережі. У пропонованому пристрої безконтактного живлення 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 зменшити втрати енергії у тяговій мережі при малих навантаженнях транспортного засобу. Вибором параметрів коливального кола забезпечують в ньому коливальність процесу розрядки при найбільшому рівні навантаження транспортного засобу, а також виконання умови Тi2>10 T0, де T0 – період вимушеної частоти струм у джерела живлення тягової мережі. Амплітуду I m стр уму в коливальному колі в кінці дії зарядного імпульсу живлення визначають, виходячи з виразу: 6 2 LIm (1) = P(Ti1 + Ti2 ) = PT , 2 де L- індуктивність обмотки 12 енергоприймача; Р-потужність навантаження транспортного засобу. Амплітуда модуляції струму в тяговій мережі прийнята сталою, тому амплітуда стр уму I 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 та12 замкнене магнітне коло, завдяки чому, по-перше, збільшується, порівняно з прототипом, індуктивність обмотки 12 і відповідно обсяг накопичуваної енергії в коливальному колі. Подруге, забезпечується велика взаємоіндуктивність між обмотками 9 та 12, що дає змогу передати електроприводу 10 енергію з більшою потужністю. Розділ у часі процесів накопичування енергії в коливальному колі обмотки 12 та передачі її електроприводу 10 робить ці процеси більш регульованими порівняно з прототипом та ефективними. Застосування для живлення тягової мережі імпульсів у вигляді амплітудно-модульного синусоїдального струму дає змогу збільшити, порівняно з прототипом, ефективність передачі енергії транспортному засобу завдяки тому, що на вимушеній 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 вимушеній частоті струму джерела живлення тягової мережі, що зменшує втрати енергії в елементах порівняно з прототипом і забезпечую передачу енергії з більшою потужністю. 7 Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 79862 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