Система електропостачання з монорейкою

1. Система електропостачання з монорейкою, що містить основну тягову мережу з поздовжніх кабелів та лінійний тяговий електродвигун з трифазною обмоткою статора, розміщеною в поперечних пазах магнітопроводу і індуктивно зв'язаною з тяговою мережею за допомогою енергоприймача, до обмотки якого послідовно приєднано випрямляч та інвертор з блоком керування, яка відрізня C2 2 95534 1 3 тягового лінійного двигуна, багатофазна обмотка статора якого зв'язана з високочастотною тяговою лінією посередництвом енергоприймача та перетворювачів частоти і числа фаз. Енергоприймач виконано на прикріпленому з нижньої сторони статора допоміжному осерді з виступами, на яких розміщено двосекційну обмотку, індуктивно зв'язану з тяговою лінією. Кабелі останньої розміщено під допоміжним осердям на двох П-подібних опорах, прикріплених до монорейки. Недоліками зазначеного пристрою є: 1) значні витрати феромагнітного матеріалу із-за виконання окремими магнітопроводів лінійного тягового двигуна та енергоприймача; 2) слабкий індуктивний зв'язок обмотки енергоприймача з кабелями тягової лінії; 3) низька ефективність роботи тягового двигуна в асинхронному виконанні; 4) неможливість використання енергії гальмування транспортного засобу. В основу винаходу поставлена задача удосконалення системи електропостачання з монорейкою, в якій шляхом зміни конструкції магнітопроводу лінійного електродвигуна та введенням нових елементів забезпечується зменшення витрат феромагнітного матеріалу та більш ефективна робота тягового двигуна і за рахунок цього зменшуються втрати потужності та збільшується коефіцієнт корисної дії системи електропостачання. Поставлена задача вирішується тим, що у відому систему електропостачання з монорейкою, що містить тягову мережу з поздовжніх кабелів та лінійний тяговий двигун з трифазною обмоткою, розміщеною в пазах магнітопроводу і індуктивно зв'язаною з тяговою мережею за допомогою енергоприймача, до обмотки якого послідовно приєднано випрямляч та інвертор з блоком керування, згідно з винаходом, введено допоміжну тягову мережу та магнітопровід, що закріплений з нижньої сторони монорейки, при цьому допоміжна мережа виконана з окремих котушок, сполучених між собою послідовно-зустрічно і з'єднаних з джерелом постійного струму, а магнітопровід має два поздовжні (по напряму монорейки) та поперечні пази, причому в поздовжніх пазах розміщено кабелі тягової мережі, що з'єднані з джерелом змінного струму, а в поперечних - сторони котушок допоміжної тягової мережі, при цьому магнітопровід статора лінійного тягового електродвигуна доповнено з торців по ширині двома поздовжніми пазами, в яких та крайніх (по довжині) поперечних пазах розміщено обмотку енергоприймача. Крім того, згідно з винаходом, введено датчик струму обмотки статора та датчики місцеположення фаз цієї обмотки відносно котушок допоміжної тягової мережі, причому виходи всіх датчиків приєднано до блока керування інвертором. Також, згідно з винаходом, введено накопичувач енергії та перемикач, вхід якого приєднано до випрямляча та накопичувача енергії, а вихід - до інвертора, який виконаний реверсивним. Суть винаходу пояснюється рисунком, де на фіг. 1 зображено поперечний переріз магнітопроводів тягової мережі та лінійного електродвигуна з обмотками; на фіг. 2 - вид знизу на магнітопровід тягової мережі з кабелями та котушками; на фіг. 3 95534 4 - поздовжній горизонтальний переріз магнітопроводу лінійного електродвигуна; на фіг. 4 - поздовжній вертикальний переріз магнітопроводів тягової мережі та лінійного електродвигуна з обмотками; на фіг. 5 - електричну схему з'єднань елементів кола тягового електродвигуна. Система електропостачання з монорейкою містить магнітопровід 1, прикріплений до монорейки 2 з її нижньої сторони (фіг. 1,2). У магнітопроводі 1 виконано два поздовжніх пази, в яких закріплено кабелі 3 і 4 основної тягової мережі, а також поперечні пази, в які вкладено сторони котушок 5 допоміжної тягової мережі. Кабелі 3 і 4 на початку мережі ввімкнено до джерела змінного струму, а в кінці - з'єднано між собою (на фіг. не показано). Котушки 5 сполучено між собою послідовно зустрічно і таким чином, що магнітні потоки, створювані сусідніми котушками, протилежні за напрямом. На початку мережі котушки 5 приєднано до джерела постійного струму (на фіг. не показано). Монорейку 2 (фіг. 1) прикріплено до стелі 6 гірничої виробки. Лінійний тяговий електродвигун виконано з магнітопроводом 7, в якому виконано два поздовжніх (по напряму монорейки) та кілька поперечних пазів (фіг. 1,3). У поздовжні та у крайні (по довжині) поперечні пази вмонтовано обмотку 8 енергоприймача, а в усі поперечні пази вкладено котушки 9 обмотки статора 10, які з'єднано між собою, як варіант, за трифазною схемою "зірка" (фіг. 5). На фіг. 3 показано, як варіант, сполучення котушок 9 однієї з фаз для створення обмоткою статора при живленні її трифазним змінним струмом чотириполюсного магнітного поля на відрізку, відповідного довжині магнітопроводу 7 (  - полюсна поділка). Відстані h між осями поперечних пазів у магнітопроводі 1 тягової мережі виконано близькими до розміру  (фіг. 2-4). Магнітопровід 7 з обмотками 8 і 10 розміщено у корпусі 11 (фіг. 1) транспортного засобу, який у своїй верхній частині сполучено з вальцьовим візком 12. Останній виконано з можливістю переміщення по монорейці 2. Між магнітопроводами 1 і 7 передбачено повітряний проміжок  (фіг. 1, 4). Ширину поперечних пазів у магнітопроводі 1 вибрано не меншою 10, що виключає шунтування магнітного потоку котушок 5 допоміжної тягової мережі. В електричне коло обмотки 8 енергоприймача ввімкнено конденсатори 13, які забезпечують в ньому стан резонансу напруг. Виводи обмотки 8 через конденсатор 13 приєднано до входу випрямляча 14, вихід якого сполучено з реверсивним інвертором 15 за допомогою перемикача 16 (фіг. 5, положення "а"). У положенні "б" перемикача 16 з інвертором 15 з'єднується накопичувач енергії 17 (фіг. 5). До інвертора 15 з протилежного боку приєднано трифазну обмотку 10 лінійного електродвигуна. У провід живлення однієї з фаз обмотки 10 ввімкнено датчик струму 18, вихід якого з'єднано з одним із входів блока керування 19 інвертором. Також до блока керування 19 приєднано виводи датчиків 20, 21 і 22 місцеположення фаз обмотки статора відносно котушок 5 допоміжної тягової мережі. Датчики 20, 21 і 22 закріплено у 5 відповідних пазах магнітопроводу 7 (на фіг. не показано). Пропонована система електропостачання з монорейкою працює таким чином. Після сполучення кабелів 3 і 4 тягової мережі з джерелом змінного струму виникає змінний магнітний потік Ф1, який виходить з центральної частини магнітопроводу 1, далі через повітряний проміжок  входить в магнітопровід 7, з якого через повітряні проміжки виходить у бокові частини магнітопроводу 1. Силові лінії вказаного магнітного потоку (пунктирні лінії на фіг. 1) знаходяться у площинах, перпендикулярних напряму кабелів 3 і 4 мережі. Магнітний потік Ф1, пронизує витки обмотки 8 енергоприймача та котушки 9 трифазної обмотки статора і викликає в них відповідні електрорушійні сили (е.р.с). Завдяки ввімкненню котушок 9 по схемі "зірка", наведена е.р.с. не викликає в них струму. Після сполучення нерухомих котушок 5 із джерелом постійного струму в них виникає сталий магнітний потік Ф2 (фіг. 4) і по довжині мережі створюється нерухоме у просторі магнітне поле з перемінною полярністю полюсів (фіг. 2). Силові магнітні лінії вказаного поля знаходяться у вертикальних площинах, паралельних кабелям 3,4 тягової мережі. В режимі двигуна змінна е.р.с, що виникає в обмотці 8 енергоприймача, випрямляється випрямлячем 14 і надходить через перемикач 16 у положенні "а" до входу інвертора 15, який ввімкнено у прямому напрямку, тобто в режимі інвертора. Інвертор 15 за допомогою блока керування 19, на входи якого подаються сигнали від датчика струму 18 і датчиків місцеположення 20-22, створює трифазний змінний струм, що живить обмотку 10 статора електродвигуна. При цьому, в магнітопроводі 7 виникає біжуче магнітне поле, взаємодія якого зі 95534 6 сталим нерухомим магнітним полем допоміжної тягової мережі створює механічну силу. Ця сила діє на магнітопровід 7 і через нього на корпус 11 транспортного засобу, що викликає рух останнього відносно монорейки 2. За принципом дії тяговий електродвигун є вентильним на основі синхронного електродвигуна. При потребі гальмування транспортного засобу інвертор 15 переводять в режим керованого випрямляча, до виходу якого за допомогою вимикача 16 у положенні "б" приєднують накопичувач енергії 17. Магнітний потік котушок 5 допоміжної тягової мережі перетинає витки обмотки 10 статора і викликає появу в ній трифазної змінної е.р.с. За допомогою інвертора 15 в режимі керованого випрямляча ця е.р.с. випрямляється і забезпечує заряджання накопичувача енергії. Тяговий електродвигун у цьому випадку працює в режимі генератора, створюючи відповідне гальмівне зусилля. Введення в систему електропостачання магнітопроводу тягової мережі дозволяє збільшити її взаємоіндукцію з обмоткою енергоприймача, що приведе до зменшення струму в кабелях мережі і втрат потужності в них. Суміщення магнітопроводів енергоприймача та тягового електродвигуна забезпечує спрощення конструкції елементів транспортної системи та зменшення витрат магнітного матеріалу. Введення допоміжної тягової мережі та живлення її постійним струмом робить тяговий двигун вентильним, а не асинхронним, як у прототипі, що забезпечує кращі експлуатаційні характеристики та дає змогу ефективно використовувати енергію від гальмування транспортних засобів. 7 95534 8 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 95534 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