Система електропостачання з лінійним електродвигуном

1. Система електропостачання з лінійним електродвигуном, що включає тягову мережу з просторово розподілених, прямокутних за формою котушок, виконаних із прямого та зворотного кабелів, які приєднано на початку мережі до джерела змінного струму, та енергоприймача на транспортному засобі з магнітопроводом, поділеним на парне число секцій з полюсами і обмотками, останні з'єднано між собою та сполучено через випрямляч з накопичувачем енергії, яка відрізняється тим, що введено допоміжну тягову мережу з двох по C2 2 93624 1 3 [Патент України №69964, кл. В60М 7/00 Пристрій для передачі електромагнітної енергії безконтактному електровозу (варіанти) /Півняк Г.Г., Панченко В.І., Рибалко А.Я., Кольцов І.Б. // Бюл. №12, 2006], який містить просторово розподілені, прямокутні за формою котушки, зроблені з прямого та зворотного кабелів тягової мережі таким чином, що сусідні котушки створюють протилежні за напрямом магнітні потоки. Енергоприймач пристрою має магнітопровід, зроблений з окремих секцій з полюсами, на яких розміщено обмотки секцій. Останні, з'єднанні між собою послідовно-зустрічне, утворюють обмотку енергоприймача. Число секцій прийнято парним і не меншим чотирьох, а обмотку енергоприймача з'єднано через випрямляч з ємнісним накопичувачем енергії. Осі котушок мережі і витків обмоток секцій зорієнтовано перпендикулярно напряму руху електровоза. На початку мережі кабелі приєднано до джерела високочастотного струму. Недоліками зазначеного пристрою є недостатня взаємоіндукція обмотки енергоприймача з котушками тягової мережі та необхідність використання обертальних електродвигунів для забезпечення руху транспортного засобу. В основу винаходу поставлено завдання удосконалення системи електропостачання з лінійним електродвигуном, в якій шляхом введення нових елементів та зміною конструкції енергоприймача досягається збільшення взаємоіндукції обмотки енергоприймача з котушками тягової мережі та забезпечується створення механічної рушійної сили без використання обертальних електродвигунів і за рахунок цього спрощується та здешевлюється електрообладнання транспортного засобу. Поставлене завдання вирішується тим, що у відому систему електропостачання з лінійним електродвигуном, що включає тягову мережу з просторово розподілених, прямокутних за формою котушок, зроблених із прямого та зворотного кабелів, які приєднано на початку мережі до джерела змінного струму, та енергоприймача на транспортному засобі з магнітопроводом, поділеним на парне число секцій з полюсами та обмотками; останні з'єднано між собою та сполучено через випрямляч з накопичувачем енергії, згідно з винаходом, введено допоміжну тягову мережу з двох подовжніх кабелів, ввімкнених на початку мережі до джерела постійного струму і з'єднаних між собою в кінці мережі, та магнітопровід мережі з подовжніми (по напряму мережі) та поперечними пазами, причому в подовжніх пазах розміщено кабелі допоміжної тягової мережі, а в поперечних котушки мережі; в полюсах секцій енергоприймача виконано поперечні до напряму мережі пази, а обмотки секцій зроблено з розподілених по довжині полюсів витків, які вкладено у вказані вище пази таким чином, що площини витків зорієнтовано поперек довжини енергоприймача. Крім того, згідно з винаходом, введено блок керування і конденсатор; обмотки секцій енергоприймача поділено на чотири однакові частини, з'єднані між собою за мостовою схемою, першу діагональ якої приєднано через конденсатор до 93624 4 входу випрямляча, а другу - через блок керування до виходу випрямляча. Крім того, згідно з винаходом введено допоміжний накопичувач енергії, сполучений одним полюсом з виходом випрямляча і з можливістю приєднання його другого полюса через блок керування до другої діагоналі мостової схеми або до з'єднаних послідовно-узгоджено обмоток секцій енергоприймача. Сутність винаходу пояснюється рисунком, де на фіг.1 зображено поперечний переріз магнітопроводів тягової мережі та енергоприймача; на фіг.2 - подовжній переріз магнітопроводу тягової мережі з обмоткою змінного струму та магнітопроводу енергоприймача з обмоткою; на фіг.3 - вид знизу на магнітопровід тягової мережі з обмотками; на фіг.4 - енергоприймач (вид зверху); на фіг.5 - електричну схему з'єднань елементів енергоприймача. Система електропостачання з лінійним електродвигуном містить магнітопровід 1 тягової мережі, закріплений на нерухомій опорі 2 (як варіант, стелі гірничої виробки) за допомогою стрижнів 3 (фіг. 1,2,3). У магнітопроводі 1 зроблено два подовжніх пази по всій довжині мережі, в яких закріплено кабелі 4 і 5 допоміжної тягової мережі, та поперечні пази, в які вкладено прямокутні за формулою котушки 6 основної тягової мережі, зроблені шляхом почережного плаского згину та взаємного перетину прямого та зворотного кабелів основної мережі. Кабелі 4 і 5 на початку мережі ввімкнено до джерела постійного струму, а в кінці мережі з'єднано між собою (на фіг. не показано). Котушки 6 основної тягової мережі з'єднано між собою послідовно-зустрічне і ввімкнено на початку мережі до джерела змінного струму (на фіг. не показано). Магнітопровід енергоприймача 7 з боку тягової мережі зроблено з поперечними пазами, в які вкладено витки 8 обмоток секцій таким чином, що площини витків орієнтовано поперек довжини магнітопроводу (витки охоплюють магнітопровід 7 з боку, протилежного пазам) (фіг.2,4). Число секцій енергоприймача і, відповідно, число обмоток цих секцій прийняте парним і кратним чотирьом. Витки 8 у кожній секції з'єднано між собою послідовноузгоджено. На фіг.2,5 зображено чотири секції з обмотками, початок і кінець яких позначено відповідно буквами n1-k1, n2-к2, n3 – к3 і n4 -к4. Обмотки секції поділено на чотири однакові частини (на фіг.2,4 кожна частина складається з однієї обмотки), які сполучено між собою за мостовою схемою (фіг.2,5). Вихідну (першу) діагональ мостової схеми (вузли k1-n2 і к4-n3) приєднано через конденсатор 9 до входу випрямляча 10. Конденсатор 9 забезпечує у вхідному контурі випрямляча стан резонансу напруг та унеможливлює проходження постійного струму до входу випрямляча. До виходу випрямляча 10 ввімкнено накопичувач енергії 11, який забезпечує рух транспортного засобу при несприятливому місцеположенні енергоприймача відносно котушок 6 тягової мережі. Посередництвом перемикача 12 (положення "а" ) та блоку керування 13 вихід випрямляча 10 сполучено з вхідною (дру 5 гою) діагоналлю (вузли n1- n4 і к2- к3) мостової схеми (фіг.5). У положенні "б" перемикача 12 з вхідною (другою) діагоналлю мостової схеми через блок керування 13 з'єднується допоміжний накопичувач енергії 14 (фіг.5). Магнітопроводи тягової мережі та енергоприймача розділено повітряним проміжком. Енергоприймач з магнітопроводом 7 та обмотками секцій з витків 8 закріплено на транспортному засобі 15. Пропонована система електропостачання з лінійним електродвигуном постійного струму працює таким чином. Після ввімкнення допоміжної тягової мережі до джерела живлення постійного струму в ній виникає сталий магнітний потік Ф1, дві силові лінії якого показано на фіг. 1 пунктирними лініями. Ввімкнення живлення змінним струмом котушок 6 основної тягової мережі викликає появу в магнітопроводі 1 тягової мережі і в навколишньому середовищі змінного магнітного потоку Ф2, причому у сусідніх котушках магнітні потоки протилежні за фазою. На фіг.2 пунктирними лініями показано окремі силові лінії потоку Ф2, а стрілками - напрями магнітних потоків котушок у певний момент часу. Силові лінії потоку Ф2 проходять у вертикальних площинах, паралельних кабелям 4 і 5 і, отже, взаємодія цього потоку з допоміжною тяговою мережею нездійснима. Потік Ф2 пронизує витки 8 обмоток секцій в енергоприймачі, що викликає появу в них змінних електрорушійних сил (е.р.с). На фіг.5 суцільними стрілками показано напрями дії е.р.с. в обмотках секцій і позначено, відповідно, E1, Е2, Е3, і Е4. Е.р.с. вихідної (першої) діагоналі мостової схеми посередництвом випрямляча 10 викликає появу на його виході постійного струму, який забезпечує (в першу чергу) заряджання накопичувача енергії 11 та живлення (через блок керування 13) вхідної (другої) діагоналі мостової схеми. На фіг.5 пунктирними лініями показано напрями перебігу постійного струму в мостовій схемі. Зіставлення напрямів дії е.р.с. E1–Е4 (i відповідно змінного струму) і напрямів перебігу постійного струму в обмотках секцій, з'єднаних за мостовою схемою, (фіг.5) показує, що на відміну від змінного струму, постійний струм має однаковий напрям у всіх витках 8 обмоток секцій. Взаємодія вказаного постійного струму зі сталим магнітним потоком Ф1 допоміжної тягової 93624 6 мережі викличе появу механічних зусиль, які забезпечать рух транспортного засобу. Зміну напрямку руху транспортного засобу роблять перемиканням вузлів n1-n4 і к2-к3 мостової схеми на протилежні виводи випрямляча 10, тобто n1-n4 перемикають з '+' на "-", а к2 - к3 - з "-" на "+" (фіг.5). При потребі гальмування транспортного засобу перемикач 12 переводять у положення "б". При цьому, витки 8 обмоток секцій енергоприймача перетинають силові лінії потоку Ф1 допоміжної тягової мережі, що викличе появу в них уніполярної е.р.с. Остання спричинює струм в обмотках секцій, зворотний за напрямом до вказаного на фіг.5 пунктирними лініями. Як результат взаємодії вказаного струму з магнітним потоком Ф1 виникає гальмівне зусилля. Електрична енергія, яка генерується при гальмуванні, забезпечить заряджання допоміжного накопичувача енергії 14 і може бути використана, як варіант, у пускових режимах транспортного засобу. Для збільшення гальмівного зусилля мостова схема роз'єднується, обмотки секцій енергоприймача з'єднують між собою послідовноузгоджено і сполучують через блок керування 13 та перемикач 12 з накопичувачем енергії 14. Введення магнітопроводу в тяговій мережі дає змогу збільшити взаємоіндукцію обмоток секцій енергоприймача транспортного засобу з котушками тягової мережі, що приведе до зменшення втрат потужності в мережі. Введення допоміжної тягової мережі з двох кабелів, ввімкнених до джерела живлення постійного струму, та виконання обмоток секцій енергоприймача з розподіленими на його довжині витками, що охоплюють магнітопровід енергоприймача, дозволить отримати тягове зусилля без використання обертальних електродвигунів, що спрощує конструкцію транспортного засобу та зменшує витрати матеріалів. З'єднання обмоток секцій енергоприймача за мостовою схемою дає змогу сумістити функції енергоприймача і електродвигуна, що дозволить зменшити габарити електрообладнання та витрати матеріалів. Введення допоміжного накопичувача енергії дозволить ефективно використати енергію гальмування транспортного засобу. 7 93624 8 9 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 93624 Підписне 10 Тираж 23 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