Номер патенту: 16871

Опубліковано: 15.08.2006

Автор: Калус Костянтин Якович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Пристрій керування електровозом, що включає джерело живлення, до якого підключені асинхронні електродвигуни електровоза, блок керування електродвигунами, що містить щонайменше один перетворюючий елемент і задатчики керуючого сигналу, який відрізняється тим, що джерело живлення є автономним і являє собою акумуляторну батарею, а перетворюючий елемент являє собою безконтактний транзисторний широтно-імпульсний регулятор з можливістю модуляції амплітуди і частоти напруги, яка подається на електродвигуни.

2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що акумуляторна батарея має вихідну напругу від 70 В до 90 В, при цьому до неї підключений перетворювач напруги.

3. Пристрій за п. 1 або п. 2, який відрізняється тим, що акумуляторна батарея виконана кислотною, та має смугу розряду напруги до 16 %.

4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що безконтактний транзисторний широтно-імпульсний регулятор являє собою регулятор фірми Curtis.

5. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що у якості задатчиків керуючого сигналу використовуються задатчик швидкості, задатчик сигналу гальмування і задатчик сигналу напрямку руху.

6. Пристрій за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що блок керування містить автоматичний роз'єднувач з можливістю включення або відключення ділянок електричного кола.

7. Пристрій за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що блок керування містить щонайменше один комутуючий елемент, у якості якого використовується контактор.

8. Пристрій за будь-яким з пп. 1-7, який відрізняється тим, що блок керування містить пристрій відображення інформації, виконаний у виді дисплея.

Текст

1. Пристрій керування електровозом, що містить джерело живлення, до якого підключені асинхронні електродвигуни електровоза, блок керування електродвигунами, що містить щонайменше один перетворюючий елемент і задатчики керуючого сигналу, який відрізняється тим, що джерело живлення є автономним і являє собою акумуляторну батарею, а перетворюючий елемент являє собою безконтактний транзисторний широтно-імпульсний регулятор з можливістю модуляції амплітуди і частоти напруги, яка подається на електродвигуни. 2. Пристрій за п.°1, який відрізняється тим, що акумуляторна батарея має вихідну напругу від 70В до 90В, при цьому до неї підключений перетворювач напруги. U 2 (19) 1 3 16871 4 ється зміною опору, магнітного потоку або напруги. такі блоки мають складне конструктивне виконанОднак досвід використання даного електродвигуна ня, що обумовлює складність всього пристрою показав, що його застосування веде до зниження керування електровозом, збільшення його габаризагальної ефективності роботи електровоза, що тів і значне підвищення вартості пристрою. обумовлено ненадійністю колекторного вузла, якіВідомий пристрій керування електровозом, рних і полюсних обмоток електродвигуна, що у описаний в патенті України №60932, що включає свою чергу приводить до частих відмов у роботі джерело живлення, до якого підключені електродпристрою керування електровозом. Такий електвигуни електровоза, блок керування електродвиродвигун має високу вартість, а в процесі експлуагунами, що містить щонайменше один перетворютації колектор часто горить. Крім того, електродвиючий елемент і задатчики керуючого сигналу. У гун постійного струму вимагає постійного якості електродвигуна електровоза використовуобслуговування, не може працювати в запиленому ється електродвигун постійного струму. Блок керута агресивному середовищі. Також пристрої керування додатково містить комутуючі елементи, що вання електровозом, обладнані електродвигуном представляють собою реверсивні контактори, за зазначеного типу, не забезпечують достатнього допомогою яких задається напрямок струму в обрівня техніки безпеки, що є вкрай важливим факмотках збудження електродвигуна, а отже і напрятором при експлуатації електровоза в умовах вугімок руху електровоза. Джерелом живлення є акульних шахт. муляторна батарея. Виходячи з вищесказаного, широке застосуОсновним недоліком зазначеної конструкції вання в даний час одержують асинхронні електропристрою керування електровозом є використання двигуни змінного струму, за рахунок застосування електродвигуна постійного струму, застосування яких у пристроях керування електровозом усуваякого приводить до зниження загальної ефективються всі недоліки систем підлеглого регулюванності роботи електровоза, що обумовлено ненаня. Розвиток пристроїв керування електровозом, дійністю такого двигуна, що у свою чергу привообладнаних асинхронним електродвигуном передить до частих відмов у роботі пристрою мінного змінного струму, і витіснення ними інших керування електровозом. Крім того, експлуатація типів пристроїв керування, в першу чергу зв'язазазначеного електродвигуна ускладнена в запилений з неперевершеними експлуатаційними власному та агресивному середовищі, що є вкрай негативостями асинхронного електродвигуна. Такий тивним фактором при експлуатації електровоза в електродвигун може використовуватися в самих умовах вугільних шахт. Також застосування електрізних галузях техніки. Крім того, електродвигун родвигуна постійного струму обумовлює наявність зазначеного типу може працювати в запиленому, додаткових конструктивних елементів у блоці кевибухонебезпечному та агресивному середовищі, рування електродвигунами, що приводить до а також у вакуумі і під водою. Це дозволяє забезускладнення, збільшення габаритів зазначеного печити високі експлуатаційні характеристики приблоку і підвищення його вартості. строю керування електровозом, який включає елеНайбільш близьким аналогом корисної моделі, ктродвигун зазначеного типу, що обумовлює що заявляється, є пристрій керування електровоефективність і надійність його роботи в умовах зом, описаний у патенті РФ №2193814, що вклювугільних шахт. чає джерело живлення, до якого підключені асинхКрім того, асинхронний електродвигун має віронні електродвигуни електровоза, блок керування дносно низьку вартість. Він не має рухомих контаелектродвигунами, що містить щонайменше один ктів, що визначає його високу надійність. Однак перетворюючийелемент і задатчики керуючого основну складність являють собою блоки керувансигналу. У якості перетворюючого елементу виконя асинхронними електродвигунами електровоза. ристовується інвертор, що перетворює напругу Існує два основних принципи, за якими здійснюпостійного струму в трифазну напругу змінного ється робота блоку керування асинхронним електструму, що подається на асинхронний електродвиродвигуном. До першого типу відносяться блоки гун. Джерелом живлення є джерело постійного керування, робота яких заснована на принципі струму. скалярного керування, основною задачею зазнаОсновним недоліком описаного аналога є зачених блоків є формування фазних напруг на осстосування стандартного зовнішнього джерела нові заданих значень частоти та амплітуди, одерпостійного струму, оскільки використання такого жуваних шляхом широтно-імпульсної модуляції. джерела живлення не забезпечує необхідний ріДо другого типу відносяться блоки керування, ровень безпеки при експлуатації електровоза в умобота яких заснована на принципі векторного керувах вугільних шахт, що обумовлено безліччю факвання, що забезпечують характеристики асинхторів. Зокрема велику складність являє собою ронного електродвигуна змінного струму, близькі прокладання зазначеної електричної шини в просдо характеристик електродвигуна постійного струторі шахти. Також з огляду на той факт, що електму. Зазначений ефект досягається за рахунок порична шина знаходиться під напругою, при випадділу каналів регулювання потокозчеплення і швидковому контакті працівників шахти з електричною кості обертання електродвигуна. При застосуванні шиною можуть виникнути серйозні травми, що зазначених блоків керування використовується також може привести до летального наслідку. Крім векторне представлення фізичних величин. Однак того, блок керування електродвигунами зазначетакі блоки керування мають досить високу вартість ного пристрою має складну конструкцію і досить і їх застосування найчастіше обумовлено недоставеликі габарити, що обумовлено використанням тньою точністю роботи конструктивних елементів, для забезпечення роботи блоку поєднання принщо входять до складу блоку керування. Крім того, ципів скалярного і векторного керування. Таке по 5 16871 6 єднання принципів керування обумовлене тим, що залежність роботи пристрою керування електродеякі конструктивні елементи блоку керування возом від зовнішніх джерел живлення, викориселектродвигунами мають невелику точність спратання яких ускладнено і небезпечно в умовах вугіцьовування у той час, коли до блоку керування льних шахт. висуваються високі вимоги у зв'язку з забезпеченПереважним є використання акумуляторної ням необхідної якості та точності регулювання батареї з вихідною напругою від 70В до 90В, при швидкості руху електровозу. В даному випадку цьому до неї підключений перетворювач напруги, поєднання принципів керування приводить до знащо перетворює вихідну напругу батареї до необчного ускладнення конструкції та принципу роботи хідного рівня для забезпечення живлення задатчиблоку керування, що також обумовлює і значне ків керуючого сигналу, тим самим забезпечуючи підвищення його вартості, яке веде до підвищення здійснення процесу керування електродвигунами вартості пристрою в цілому. електровоза. Використання акумуляторної батареї Задачею даної корисної моделі є створення з вихідною напругою нижче 70В не дозволяє затакого пристрою керування електровозом, що за безпечити достатню тягову потужність асинхронрахунок використання автономного джерела живних електродвигунів, що у свою чергу приводить лення, а також за рахунок простоти та ефективнодо неможливості використання електровоза в умості конструктивного виконання дозволить забезпевах вугільних шахт. Використання акумуляторної чити високий рівень безпеки і надійності при батареї з вихідною напругою більше 90В прямо експлуатації електровоза в умовах вугільних шахт, зв'язано зі збільшенням маси і габаритів джерела широкий діапазон зміни швидкості руху електровоживлення, оскільки обумовлює установку додаткоза, а також простоту процесу керування електрових послідовно з'єднаних акумуляторів, що у свою возом. чергу приводить до збільшення маси і габаритів Поставлена задача вирішується тим, що приусього пристрою керування електровозом. стрій керування електровозом включає джерело Доцільним є виконання кислотної акумуляторживлення, до якого підключені асинхронні електної батареї, яка має смугу розряду напруги родвигуни електровоза, блок керування електроддо 16%. вигунами, що містить щонайменше один перетвоУ якості перетворюючого елементу доцільним рюючий елемент і задатчики керуючого сигналу, є використання безконтактного транзисторного при цьому джерело живлення є автономним і явширотно-імпульсного регулятора з можливістю ляє собою акумуляторну батарею, а перетворююмодуляції амплітуди і частоти напруги, яка подачий елемент являє собою безконтактний транзисється на електродвигуни. Безконтактний транзисторний широтно-імпульсний регулятор з торний широтно-імпульсний регулятор забезпечує можливістю модуляції амплітуди і частоти напруги, в залежності від амплітуди вихідного електричного яка подається на електродвигуни. Таке конструксигналу, що змінюється за рахунок процесу широтивне виконання пристрою керування електровотно-імпульсної модуляції, зміну амплітуди і частозом дозволяє забезпечити широкий діапазон зміни ти напруги, яка подається на електродвигуни, чим швидкості руху електровоза. забезпечується регулювання швидкості і моменту Застосування асинхронного електродвигуна в обертання електродвигуна. Таким чином, здійснюпристрої керування електровозом дозволяє забезється перетворення напруги постійного струму в печити за рахунок високих експлуатаційних властрифазну змінну напругу змінюваної частоти та тивостей електродвигуна зазначеного типу надійну амплітуди, що керує електродвигуном. Процес роботу пристрою керування електровозом, оскільширотно-імпульсної модуляції полягає в тому, що ки асинхронні електродвигуни мають високий ріімпульсно здійснюється подача до обмоток асинхвень надійності експлуатації в умовах запиленого, ронного електродвигуна напруги кола постійного вибухонебезпечного та агресивного навколишньоструму таким чином, що ефект виявляється пракго середовища, що дозволяє забезпечити високий тично еквівалентний прикладанню синусоїдальної рівень безпеки і надійності при експлуатації електнапруги необхідної частоти та амплітуди. Широтровоза в умовах вугільних шахт. Крім того, викорино-імпульсна модуляція характеризується періостання асинхронного електродвигуна дозволяє дом модуляції, всередині якого вивід обмоток елездійснити оптимізацію технологічних процесів і ктродвигунів підключається по черзі, до підвищити продуктивність праці, а також знизити позитивного і негативного полюсів кола постійного енергоспоживання і невиробничі витрати сировини струму. Тривалість цих станів всередині періоду і матеріалів, що у свою чергу дозволяє забезпечиширотно-імпульсної модуляції змінюються за сити високу економічну ефективність використання нусоїдальним законом. При високих тактових часзазначеного пристрою керування електровозом. тотах широтно-імпульсної модуляції в обмотках Доцільне використання автономного джерела електродвигунів, унаслідок їх фільтруючих властиживлення, що являє собою акумуляторну батавостей, протікають синусоїдальні струми. Їх амплірею. Використання акумуляторної батареї, дозвотуда і частота визначаються відповідними парамеляє забезпечити високий рівень безпеки експлуатрами модулюючої функції. Подібне керування тації електровоза в умовах вугільних шахт, забезпечує високий коефіцієнт корисної дії безконоскільки дозволяє запобігти випадковому контакту тактного транзисторного широтно-імпульсного робітників із джерелом живлення, тим самим, зарегулятора, що у свою чергу забезпечує широкий побігаючи виникненню травм і різних позаштатних діапазон зміни швидкості електродвигунів, а отже і ситуацій. Крім того, використання автономного швидкості руху електровоза, контроль за роботою джерела живлення також обумовлює простоту електродвигунів у різних режимах їх роботи, а такерування електровозом, оскільки забезпечує некож при виникненні аварійних ситуацій, що обумо 7 16871 8 влює високий рівень безпеки і надійності при ексзадатчик сигналу гальмування 10, задатчик сигнаплуатації електровоза в умовах вугільних шахт. лу напрямку руху 12 і пристрій відображення інфоПереважним є використання безконтактних рмації 11, виконаний у виді дисплея. транзисторних широтно-імпульсних регуляторів Пристрій керування електровозом працює в фірми Curtis. Регулятори зазначеної фірми забезтакий спосіб. Оператор повертає ключ «Впередпечують плавний розподіл енергії, гнучкість і просНазад» на пульті керування електровозом, при тоту керування асинхронними електродвигунами, цьому здійснюється включення контакторів 6. Замінімальну кількість кабелю і проводу, що підклюдатчик сигналу напрямку руху 12 і задатчик величаються, також забезпечується широкий діапазон чини швидкості 9 формують керуючий сигнал при зміни швидкості руху електровоза, простоту прокутовому переміщенні рукоятки керування, що поцесу керування електровозом, а також високий дається на безконтактні транзисторні широтнорівень безпеки і надійності при експлуатації електімпульсні регулятори 7 і 8, які у свою чергу за доровоза в умовах вугільних шахт. помогою здійснення процесу широтно-імпульсної У якості задатчика керуючого сигналу викорисмодуляції задають напрямок струму в обмотках товуються задатчик швидкості, задатчик сигналу асинхронних двигунів 3 і 4 і тим самим задають гальмування і задатчик сигналу напрямку руху. напрямок руху електровоза. Електричний сигнал Зазначені конструктивні елементи блоку керуванзадатчика величини швидкості руху 9 коливається ня дозволяють здійснювати формування керуючов межах від 0 до 5В, що відповідає повній зупинці го сигналу, що у свою чергу дозволяє здійснювати або максимальній швидкості електродвигунів. В керування асинхронними електродвигунами шлязалежності від амплітуди і частоти напруги, що хом подачі електричного сигналу безпосередньо змінюються за рахунок широтно-імпульсної модуна безконтактні транзисторні широтно-імпульсні ляції, здійснюється зміна величини напруги і струрегулятори, і це дозволяє забезпечити простоту му, за рахунок чого здійснюється регулювання процесу керування електродвигунами, а отже і швидкості і моменту асинхронних двигунів 3 і 4. електровозом в цілому. При переведенні рукоятки в напрямок, зворотний Блок керування електродвигунами містить авруху, тобто в режим гальмування, включають затоматичний роз'єднувач, що являє собою електридатчик сигналу гальмування 10, електричний сигчний апарат для включення або відключення ділянал якого коливається у межах від 0 до 5В, що нок електричного кола. відповідає початку і кінцю процесу гальмування. Блок керування містить щонайменше один коЕлектричний сигнал, сформований задатчиком мутуючий елемент, у якості якого використовуєтьсигналу гальмування 10, подається на безконтактся контактор, за допомогою якого здійснюється ні транзисторні широтно-імпульсні регулятори 7 і подача напруги з джерела живлення на безконтак8, за допомогою яких здійснюється зменшення тні транзисторні широтно-імпульсні регулятори, силового полю електродвигунів 3 і 4, що привочим забезпечується можливість їх функціонування, дить до їх зупинки. Цей процес відбувається за а отже здійснення процесу керування асинхронрахунок широтно-імпульсної модуляції, яка здійсними електродвигунами. нюється за допомогою безконтактних транзисторБлок керування містить пристрій відображення них широтно-імпульсних регуляторів 7 і 8, що заінформації, виконаний у виді дисплея. Наявність безпечує зміну амплітуди напруги і струму, а також дисплея забезпечує контроль за параметрами змінює полярність цих величин. Після повної зупиелектродвигуна, безконтактних транзисторних нки системи оператор повертає рукоятку керуванширотно-імпульсних регуляторів шляхом виведення в нейтральне положення, при цьому здійснюня інформації про їх стан на дисплей, що також ється розблокування безконтактних транзисторних дозволяє забезпечити високий рівень безпеки і широтно-імпульсних регуляторів 7 і 8, і пристрій надійності при експлуатації електровоза, оскільки керування в такий спосіб приводиться у готовність виведена інформація дозволяє запобігти виникдо нового циклу руху. Для поновлення руху операненню аварійних ситуацій. тор ключем вибирає напрямок руху електровоза. Корисна модель пояснюється нижче за допоТаким чином, корисна модель, що заявляєтьмогою фігури, на якій схематично представлений ся, представляє собою пристрій керування електпристрій керування електровозом. ровозом, що за рахунок використання автономного Пристрій керування електровозом містить джерела живлення, а також за рахунок простоти та джерело живлення, що представляє собою акумуефективності конструктивного виконання дозволяторну батарею 1 і перетворювач напруги 2, асилить забезпечити високий рівень безпеки і надійнхронні електродвигуни 3 і 4, а також блок керуності при експлуатації електровоза в умовах вугівання, що містить автоматичний роз'єднувач 5, льних шахт, широкий діапазон зміни швидкості контактори 6, безконтактні транзисторні широтноруху електровоза, а також простоту процесу керуімпульсні регулятори 7 і 8, задатчик швидкості 9, вання електровозом. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 16871 Підписне 10 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Control unit of electric locomotive

Автори англійською

Kalus Kostiantyn Yakovych

Назва патенту російською

Устройство управления электровозом

Автори російською

Калус Константин Яковлевич

МПК / Мітки

МПК: B60L 15/20

Мітки: електровозом, пристрій, керування

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/5-16871-pristrijj-keruvannya-elektrovozom.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій керування електровозом</a>

Подібні патенти