RU177156U1 - Электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями - Google Patents

Abstract

Полезная модель направлена на повышение защищенности тягового оборудования электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями от бросков токов и напряжений, эксплуатационной надежности и безотказности электровоза.Указанный технический результат достигается тем, что в электровозе постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями, состоящем из одной или более идентичных секций, каждая из которых содержащая тележки с интегрированным в них тяговым приводом с асинхронными электродвигателями, кузов, внутри которого размещены тяговые преобразователи, быстродействующий выключатель, электрическая аппаратура, силовые цепи и цепи управления и система защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений, включающей по сетевому индуктивно-емкостному фильтру в цепи каждого тягового преобразователя и ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника, а на крыше кузова - токоприемники, при этом ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника также расположен на крыше кузова, между быстродействующим выключателем и тяговыми преобразователями в цепях тяговых преобразователей параллельно к дросселям сетевых фильтров дополнительно подключен ограничитель коммутационных перенапряжений. При этом ограничитель коммутационных перенапряжений в цепях тяговых преобразователей размещен в машинном отделении секции электровоза, в защитной оболочке. Функцию защитной оболочки выполняет один из шкафов машинного отделения секции электровоза.

Description

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к защите тягового оборудования электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями от бросков токов и напряжений.

Известен электровоз постоянного тока с асинхронными двигателями (патент на полезную модель электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями 107113 RU, зарегистрированный 10.08.11, заявка 2011107671/11 от 28.02.2011). Электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями состоит из двух секций. Каждая секция содержит раму, на которую установлены кузов и кабина управления. В состав каждой секции также входят две двухосные тележки, система охлаждения тяговых электродвигателей, состоящая из мотор-вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей каждой тележки, кабельный канал с проводами и кабелями, обеспечивающими электрическое соединение силовых съемных шкафов, выполненный под центральным проходом, токоприемники, быстродействующий выключатель и ограничитель перенапряжений в цепи токоприемника, расположенный на крыше секции. При этом в двухосные тележки электровоза интегрирован тяговый привод с асинхронными электродвигателями, в кузове размещены два тяговых преобразователя, сетевые фильтры, съемные шкафы силовой высоковольтной и низковольтной аппаратур, трансформатор собственных нужд, применены блоки тормозных резисторов с системой воздушного охлаждения. Тяговые преобразователи размещены по обе стороны от рабочего прохода, над которым выполнен низковольтный канал для соединения цепей управления съемных шкафов силовой и низковольтной аппаратур с пультом управления. Сетевые фильтры включены в цепь каждого тягового преобразователя. Сетевой фильтр создает помехоподавляющий контур для защиты от гармоник тока тягового преобразователя. Расположен каждый сетевой фильтр между соответствующим тяговым преобразователем и быстродействующим выключателем. Быстродействующий выключатель разделяет цепи токоприемника и тяговых преобразователей. Сетевой фильтр является индуктивно-емкостным и состоит из дросселя сетевого фильтра и конденсатора. Каждый дроссель сетевого фильтра состоит из двух реакторов, соединенных последовательно со средней точкой и представляет собой отдельное устройство. Конденсатор включен в среднюю ветвь сетевого фильтра и расположен внутри соответствующего тягового преобразователя. Тяговый преобразователь служит для преобразования напряжения 3 кВ постоянного тока в трехфазное переменное напряжение регулируемой амплитуды и частоты, при этом специальной защиты для тяговых двигателей не требуется. Каждый тяговый преобразователь включает два инвертора каждый для своего тягового электродвигателя и дополнительный инвертор для преобразователя собственных нужд (ПСН), к которому, в свою очередь, подключаются двигатели вспомогательных машин. Ограничитель перенапряжений в цепи токоприемника служит для защиты от грозовых и коммутационных напряжений в контактной сети. Ограничитель перенапряжений в цепи токоприемника и сетевые фильтры образуют систему защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений.

Недостатком известного электровоза с данной системой защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений является отдаленное от сетевых фильтров и тяговых преобразователей расположение ограничителя перенапряжений, что значительно снижает защитный эффект. Но наибольшую опасность для сетевого фильтра и тяговых преобразователей представляет ЭДС самоиндукции в дросселе сетевого фильтра при выключении быстродействующего выключателя, которая может привести к пробою изоляции и выходу из строя дорогостоящей сложной электрической аппаратуры, таких как дроссели сетевого фильтра и тяговые преобразователи, а также тяговых электродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности к заявленной полезной модели является электровоз постоянного тока с коллекторными тяговыми электродвигателями (патент на полезную модель электровоза 165059 RU, зарегистрированный 12.09.16, заявка 2016103735/11 от 04.02.2016). Электровоз состоит из двух и более идентичных секций. Каждая секция содержит кузов, тележки с коллекторными тяговыми электродвигателями, силовые линии питания тяговых электродвигателей, блоки электрических аппаратов, обеспечивающие управление питанием тяговых электродвигателей, и систему защиты тяговых электродвигателей от бросков тока и напряжения, включающую сглаживающие реакторы и ограничители грозовых перенапряжений. При этом цепи питания тяговых электродвигателей дополнительно оснащены ограничителями коммутационных перенапряжений.

Недостатком известного электровоза является узкая специализация дополнительного ограничителя перенапряжений по защите от бросков токов только тяговых электродвигателей и отдаленное расположение ограничителя перенапряжений на крыше секции от силового электрического оборудования, расположенного в кузове секции электровоза.

Техническим результатом, достигаемым с помощью заявленной полезной модели, является повышение защищенности тягового оборудования электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями от бросков токов и напряжений, эксплуатационной надежности и безотказности электровоза.

Технический результат достигается тем, что в электровозе постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями, состоящем из одной или более идентичных секций, каждая из которых содержащая тележки с интегрированным в них тяговым приводом с асинхронными электродвигателями, кузов, внутри которого размещены тяговые преобразователи, быстродействующий выключатель, электрическая аппаратура, силовые цепи и цепи управления и система защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений, включающая по сетевому индуктивно-емкостному фильтру в цепи каждого тягового преобразователя и ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника, а на крыше кузова - токоприемники, при этом ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника также расположен на крыше кузова, между быстродействующим выключателем и тяговыми преобразователями в цепях тяговых преобразователей параллельно к дросселям сетевых фильтров дополнительно подключен ограничитель коммутационных перенапряжений. При этом ограничитель коммутационных перенапряжений в цепях тяговых преобразователей размещен в машинном отделении секции электровоза, в защитной оболочке. Функцию защитной оболочки выполняет один из шкафов машинного отделения секции электровоза.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг. 1 - изображен общий вид электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями;

на фиг. 2 - изображен аксонометрический вид на расположение внутрикузовного и крышевого оборудования в секции электровоза постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями;

на фиг. 3 - представлен выносной вид А на фиг. 1 с расположением ограничителя коммутационных перенапряжений в шкафу быстродействующего выключателя;

на фиг. 4 - изображен фрагмент силовой схемы с подключением ограничителя коммутационных перенапряжений к цепи тяговых преобразователей.

В связи с тем, что графическое изображение фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.

Заявленную полезную модель осуществляют следующим образом. Внутри кузова 1 каждой секции 2 электровоза 3 размещают по обе стороны от рабочего прохода 4 тяговые преобразователи 5.1 и 5.2 (фиг. 4 - PWR), быстродействующий выключатель 6 (фиг. 4 - QF1) в шкафу 7, электрическую аппаратуру 8, силовые цепи 9 (на фигурах не показано), и цепи управления 10 (на фигурах не показано), сетевые индуктивно-емкостные фильтры 11.1 и 11.2 системы защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений 12. Сетевые индуктивно-емкостные фильтры 11.1 и 11.2 состоят из дросселей сетевых фильтров 13.1 и 13.2 (на фиг. 4 - L3 и L4), соответственно, и конденсаторов CNF (фиг. 4). Конденсаторы CNF введены в состав тяговых преобразователей 5.1 и 5.2. Каждый из дросселей сетевого фильтра 13.1 и 13.2 состоит из двух реакторов, соединенных последовательно со средней точкой (фиг. 4). Конденсаторы CNF включены в средние ветви дросселей сетевых фильтров 13.1 и 13.2. Тяговые преобразователи 5.1 и 5.2 служат для преобразования напряжения 3 кВ постоянного тока в трехфазное переменное напряжение регулируемой амплитуды и частоты. На крыше 14 кузова 1 секции 2 электровоза 3 размещены токоприемники 15.1 и 15.2 (фиг. 4 - ХА1 и ХА2) и ограничитель перенапряжений 16 (фиг. 4 - FV1). В силовые цепи 9 входят цепь токоприемников 17 и цепи тяговых преобразователей 18 (фиг. 4). Между этими цепями расположен быстродействующий выключатель 6. Ограничитель перенапряжения 16 введен в цепи токоприемников 17. После быстродействующего выключателя 6 к цепям тяговых преобразователей 18 параллельно к дросселям сетевых фильтров 13.1 и 13.2 дополнительно подключен ограничитель коммутационных перенапряжений 19 (фиг. 4 - FV2). Ограничитель коммутационных перенапряжений 19 идентичен ограничителю перенапряжений 16 и размещен в шкафу 7 быстродействующего выключателя 6. Кузов 1 установлен на тележки 20.1 и 20.2 с интегрированными в них тяговым приводом с асинхронными двигателями 21.1 и 21.2.

Тяговые преобразователи 5.1 и 5.2 обеспечивают стабильное питание потребителей, в том числе интегрированный в тележки 20.1 и 20.2 тяговый привод с асинхронными двигателями 21.1 и 21.2. Поэтому тяговые асинхронные двигатели 21.1 и 21.2 в специальной индивидуальной защите от бросков токов и напряжений не нуждаются. Но в такой защите нуждаются тяговые преобразователи 5.1 и 5.2. Защиту от бросков токов осуществляют сетевые фильтры 11.1 и 11.2. Из-за удаленного доступа ограничитель перенапряжений 16 не может защитить сетевые фильтры 11.1 и 11.2 и тяговые преобразователи 5.1 и 5.2 от коммутационных перенапряжений. Особенно опасны перенапряжения, возникающие при выключении быстродействующего выключателя 6, вызванные с возникновением ЭДС самоиндукции в дросселях сетевых фильтров 13.1 и 13.2. Защиту от вышеуказанных коммутационных перенапряжений дросселей сетевых фильтров 13.1 и 13.2, тяговых преобразователей 5.1 и 5.2 и другого электрического оборудования, расположенного за быстродействующим выключателем 6, обеспечивает ограничитель перенапряжения 19, размещенный в шкафу 7. Размещение ограничителя перенапряжений 19 в шкафу 7 понижает вероятность механического разрушения от случайных грубых воздействий обслуживающего персонала и повышает взрывозащищенность электрической аппаратуры 8. Сопротивление ограничителя перенапряжений 19 нелинейно. Защитное действие ограничителя обусловлено тем, что при появлении опасного для оборудования перенапряжения, вследствие высокой нелинейности резисторов через ограничитель протекает значительный импульсный ток, в результате чего величина перенапряжения снижается до уровня, безопасного для изоляции защищаемого электрооборудования.

Claims (3)

1. Электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями, состоящий из нескольких идентичных секций, каждая из которых содержащая тележки с интегрированным в них тяговым приводом с асинхронными электродвигателями, кузов, внутри которого размещены тяговые преобразователи, быстродействующий выключатель, электрическая аппаратура, силовые цепи и цепи управления и система защиты электрооборудования от бросков токов и напряжений, включающая в своем составе по сетевому индуктивно-емкостному фильтру в цепи каждого тягового преобразователя и ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника, а на крыше кузова - токоприемники, при этом ограничитель грозовых и коммутационных перенапряжений в цепи токоприемника также расположен на крыше кузова, отличающийся тем, что между быстродействующим выключателем и тяговыми преобразователями в цепях тяговых преобразователей параллельно к дросселям сетевых фильтров дополнительно подключен ограничитель коммутационных перенапряжений.

2. Электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями по п. 1, отличающийся тем, что ограничитель коммутационных перенапряжений в цепях тяговых преобразователей размещен в машинном отделении секции электровоза, в защитной оболочке.

3. Электровоз постоянного тока с асинхронными тяговыми двигателями по п. 2, отличающийся тем, что функцию защитной оболочки ограничителя коммутационных перенапряжений в цепях тяговых преобразователей выполняет один из шкафов машинного отделения секции электровоза.

Images