RU2572023C2 - Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе - Google Patents

Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе Download PDF

Info

Publication number
RU2572023C2
RU2572023C2 RU2014120990/11A RU2014120990A RU2572023C2 RU 2572023 C2 RU2572023 C2 RU 2572023C2 RU 2014120990/11 A RU2014120990/11 A RU 2014120990/11A RU 2014120990 A RU2014120990 A RU 2014120990A RU 2572023 C2 RU2572023 C2 RU 2572023C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
asynchronous
rotor
traction
input
stator winding
Prior art date
Application number
RU2014120990/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014120990A (ru
Inventor
Фёдор Андреевич Гельвер
Андрей Андреевич Гельвер
Николай Алексеевич Лазаревский
Валентин Алексеевич Хомяк
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС")
Priority to RU2014120990/11A priority Critical patent/RU2572023C2/ru
Publication of RU2014120990A publication Critical patent/RU2014120990A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2572023C2 publication Critical patent/RU2572023C2/ru

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения. Электрическая передача содержит первичный тепловой двигатель, механически соединенный с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором. Вал тягового асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором соединен с движителем транспортного средства. Статорная обмотка тягового электродвигателя подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты. Роторная обмотка асинхронного генератора подключена ко второму входу преобразователя. Статорная обмотка асинхронного генератора через первый автоматический выключатель соединена со статорной обмоткой тягового электродвигателя. Вход выпрямителя напряжения подключен к роторной обмотке асинхронного генератора. Выход выпрямителя соединен с двумя фазами статорной обмотки асинхронного генератора через двухполюсный автоматический выключатель. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности электрической передачи. 1 ил.

Description

Изобретение относится к тяговому электрическому приводу автономного транспортного средства, построенному по системе генератор-двигатель на переменном токе и может быть использовано в качестве устройства регулирования тяги, упора, мощности и скорости транспортного средства без применения промежуточных преобразователей и устройств переключения в силовом канале передачи мощности между тяговыми генератором и электродвигателем.
Известно устройство электрической передачи мощности переменного тока (МПК B60L 11/08, патент RU 2225301 С2, заявка: 2002108683/11, 08.04.2002, Луков Н.М., Космодамианский А.С., Николаев Е.В. Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства), содержащее тепловой первичный двигатель, асинхронный генератор с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, преобразователь частоты и синхронный возбудитель с регулятором напряжения. Технический результат такой конструкции обеспечивает работу электрической передачи тягового транспортного средства по системе генератор-двигатель на переменном токе. Недостатками известного устройства являются сложная система возбуждения асинхронного генератора переменного тока и использование непосредственного преобразователя частоты, имеющего большое число силовых модулей, а также невозможность осуществить реверс тягового электродвигателя без реверсирования первичного теплового двигателя. При создании такой системы возникают проблемы конструктивного характера, вызванные необходимостью использования первичного двигателя с двумя выходными валами, а так же размещением дополнительного синхронного возбудителя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство электрической передачи мощности переменного тока (МПК B60L 11/08, В63Н 23/24, патент RU 2509002 С2, заявка: 2012112610/11, 30.03.2012, Лазаревский Н.А., Хомяк В.А., Самосейко В.Ф., Гельвер Ф.А., Гагаринов И.В. Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе), содержащее тепловой первичный двигатель, асинхронный генератор с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, обратимый статический преобразователь частоты. Известная система электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе позволяет повысить энергетическую эффективность, надежность устройства и улучшить массогабаритные характеристики всей энергоустановки. Недостатком известного устройства являются невозможность осуществить реверс тягового электродвигателя без реверсирования первичного теплового двигателя или перемены двух фаз питающего напряжения тягового электродвигателя.
Предлагаемая система электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе помимо выполнения требований эксплуатационного характера позволяет реализовать реверс тягового электропривода. К достоинствам предлагаемой энергосистемы также можно отнести повышение живучести и, как следствие, надежности электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе.
Описанные преимущества достигаются тем, что в схему электрической передачи мощности тягового транспортного средства на переменном токе добавлен управляемый выпрямитель напряжения и два автоматических выключателя с новыми связями, позволяющие реализовать различные режимы питания тягового электропривода.
Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе, принципиальная схема которой представлена на чертеже, состоит из первичного теплового двигателя 1, механически соединенного с валом асинхронного генератора 2 переменного тока с фазным ротором, тягового асинхронного электродвигателя 3 с короткозамкнутым ротором, вал которого соединен с движителем транспортного средства 4. Статорная обмотка тягового асинхронного электродвигателя 3 подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты 5, второй вход которого соединен с роторной обмоткой асинхронного генератора 2 переменного тока с фазным ротором. Электрическая передача мощности тягового транспортного средства содержит управляемый выпрямитель напряжения 6 и два автоматических выключателя 7, 8, причем статорная обмотка асинхронного генератора 2 переменного тока через первый автоматический выключатель 7 соединена со статорной обмоткой тягового асинхронного электродвигателя 3. Вход выпрямителя напряжения 6 подключен к роторной обмотке асинхронного генератора 2 переменного тока с фазным ротором, а выход выпрямителя напряжения 6 через двухполюсный автоматический выключатель 8 соединен с двумя фазами статорной обмотки асинхронного генератора 2 переменного тока с фазным ротором.
Предлагаемая электрическая передача может работать в двух режимах работы: режиме полного хода и режиме работы с обеспечением частых реверсов (например, швартовном) или режиме хода с небольшой скоростью. Более подробно рассмотрим каждый из режимов.
Режим полного хода характеризуется питанием тягового асинхронного электродвигателя 3 от асинхронного генератора 2 по системе генератор - двигатель. В данном режиме работы автоматический выключатель 7 замкнут, а автоматический выключатель 8 разомкнут. Асинхронный генератор с фазным ротором 2 работает в синхронном режиме и возбуждается со стороны ротора посредством обратимого статического преобразователя частоты 5 переменным напряжением изменяемой частоты. При изменений действующего значения и частоты напряжения, подводимого к ротору, будет происходить изменение действующего значения и частоты напряжения на статорной обмотке асинхронного генератора 2, что приведет к изменению частоты и уровня питающего напряжения статорной обмотки тягового электродвигателя 3 и, как следствие, к регулированию частоты вращения тягового электродвигателя 3 и приводимого им во вращение движителя 4 (например, винта). Обратимый статический преобразователь частоты 5 согласует напряжения роторной и статорной цепи асинхронного генератора 2. Связь частот вращения магнитных полей, создаваемых обмотками ротора и статора, и частоты вращения ротора асинхронного генератора 2 может быть записана согласно
Figure 00000001
,
где ωc - частота вращения поля (частота напряжения) обмотки статора,
ωв - механическая частота вращения ротора,
p - число пар полюсов электрической машины,
ωp - частота вращения поля (частота напряжения) обмотки ротора.
Исходя из данного соотношения видно, что для регулирования частоты напряжения статора генератора 2 можно изменять частоту вращения ротора асинхронного генератора посредством теплового первичного двигателя 1 или регулировать частоту и направление вращения поля обмотки ротора относительно направления вращения вала генератора 2. Для обеспечения оптимального режима работы первичного теплового двигателя 1 можно регулировать его частоту вращения в необходимом диапазоне вне зависимости от требуемой частоты выходного напряжения асинхронного генератора 2.
Для пуска всей энергетической установки и первоначального возбуждения генераторной системы 1, 2, 5 обратимый статический преобразователь частоты 5 должен содержать, как и в прототипе предлагаемого устройства, химический источник постоянного тока. В режиме полного хода мощность, передаваемая через обратимый статический преобразователь частоты 5, зависит от глубины регулирования частоты напряжения обмотки статора относительно
Figure 00000002
и характера нагрузки тягового электропривода.
Режим работы с обеспечением частых реверсов (например, швартовый) или режим хода с небольшой скоростью характеризуется питанием тягового асинхронного электродвигателя 3 от роторной обмотки асинхронного генератора 2, через обратимый статический преобразователь частоты 5. При этом асинхронный генератор 2 работает в синхронном режиме и возбуждается со стороны статора посредством выпрямителя напряжения 6 постоянным напряжением. При этом управляемый выпрямитель напряжения 6 получает питание с роторной обмотки асинхронного генератора 2. В данном режиме работы автоматический выключатель 7 разомкнут, а автоматический выключатель 8 замкнут.Асинхронный генератор 2 работает как синхронная машина в генераторном режиме с обмоткой возбуждения (индуктором), расположенной на статоре. Индуктор состоит из двух последовательно соединенных статорных обмоток фаз. Обмотка якоря расположена на роторе и с нее снимается силовое переменное напряжение, частота которого определяется согласно
Figure 00000002
, а уровень напряжения определяется уровнем напряжения обмотки возбуждения. Регулирование частоты вращения и реверс тягового асинхронного электродвигателя 3 осуществляется посредством обратимого статического преобразователя частоты 5. Мощность на валу тягового асинхронного электродвигателя 3 в данном режиме ограничена мощностью обратимого статического преобразователя частоты 5 и мощностью роторной обмотки асинхронного генератора 2. Данный режим работы может быть использован для обеспечения частых реверсов либо для движения транспортного средства с небольшой скоростью.
Преимуществом данной энергетической установки является повышение энергетической эффективности, увеличение живучести, а следовательно, и повышение надежности всей электроэнергетической системы.
Следует отметить, что управляемый выпрямитель напряжения имеет установленную мощность, не превышающую 10% от мощности роторной обмотки асинхронного генератора, а следовательно, коммутационная способность двухполюсного автоматического выключателя также должна быть рассчитана на эту мощность. К достоинствам предлагаемой электроэнергетической системы можно отнести возможность осуществления реверса тягового электродвигателя, а также простоту организации системы возбуждения.
Таким образом, предлагаемая электрическая передача мощности позволяет существенно упростить конструкцию, расширить функциональные возможности электрической передачи мощности, улучшить массогабаритные характеристики, повысить эффективность и надежность работы электрической передачи мощности транспортного средства.

Claims (1)

  1. Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе, содержащая первичный тепловой двигатель, механически соединенный с валом асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором, тяговый асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, вал которого соединен с движителем транспортного средства, статорная обмотка тягового асинхронного электродвигателя подключена к первому входу обратимого статического преобразователя частоты, второй вход которого соединен с роторной обмоткой асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором, отличающаяся тем, что электрическая передача мощности тягового транспортного средства содержит управляемый выпрямитель напряжения и два автоматических выключателя, причем статорная обмотка асинхронного генератора переменного тока через первый автоматический выключатель соединена со статорной обмоткой тягового асинхронного электродвигателя, вход выпрямителя напряжения подключен к роторной обмотке асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором, а выход выпрямителя напряжения через двухполюсный автоматический выключатель соединен с двумя фазами статорной обмотки асинхронного генератора переменного тока с фазным ротором.
RU2014120990/11A 2014-05-23 2014-05-23 Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе RU2572023C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120990/11A RU2572023C2 (ru) 2014-05-23 2014-05-23 Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014120990/11A RU2572023C2 (ru) 2014-05-23 2014-05-23 Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014120990A RU2014120990A (ru) 2015-11-27
RU2572023C2 true RU2572023C2 (ru) 2015-12-27

Family

ID=54753425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014120990/11A RU2572023C2 (ru) 2014-05-23 2014-05-23 Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2572023C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640378C2 (ru) * 2016-03-09 2017-12-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0122445B1 (de) * 1983-03-23 1989-06-28 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Kontinuierliche Bordnetzversorgung aus dem Fahrnetz bei Drehstrom-Schiffsantrieben variabler Frequenz und Teilumrichter
WO2001026962A1 (en) * 1999-10-11 2001-04-19 Norpakt Ltd. As Electrical propulsion system
RU2225301C2 (ru) * 2002-04-08 2004-03-10 Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства
RU2003111085A (ru) * 2003-04-17 2004-10-20 Волжска государственна академи водного транспорта (RU) Способ управления гребной (тяговой) энергоустановкой судна (тепловоза) и устройство для его осуществления
RU2012112610A (ru) * 2012-03-30 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0122445B1 (de) * 1983-03-23 1989-06-28 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Kontinuierliche Bordnetzversorgung aus dem Fahrnetz bei Drehstrom-Schiffsantrieben variabler Frequenz und Teilumrichter
WO2001026962A1 (en) * 1999-10-11 2001-04-19 Norpakt Ltd. As Electrical propulsion system
RU2225301C2 (ru) * 2002-04-08 2004-03-10 Российский государственный открытый технический университет путей сообщения Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства
RU2003111085A (ru) * 2003-04-17 2004-10-20 Волжска государственна академи водного транспорта (RU) Способ управления гребной (тяговой) энергоустановкой судна (тепловоза) и устройство для его осуществления
RU2012112610A (ru) * 2012-03-30 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Судовые электротехнические системы" (ООО "НПЦ "СЭС") Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2640378C2 (ru) * 2016-03-09 2017-12-28 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014120990A (ru) 2015-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7227338B2 (en) Fixed frequency electrical generation system with induction coupler and use thereof in an aircraft
US8581425B2 (en) Systems and methods involving electrical start and power generation
EP2001121A2 (en) Engine start system with quadrature AC excitation
RU2509002C2 (ru) Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе
CN108880363A (zh) 三级式无刷同步电机异步起动控制方法及系统
WO2009014459A1 (en) An electric generator
KR101854723B1 (ko) 이중 여자 마그네틱 기어드 전동기
US10059166B2 (en) Assembly comprising a generator and electric motors, for a vehicle cooling or air-conditioning system
RU2572023C2 (ru) Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе
RU2640378C2 (ru) Электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе
RU2332773C1 (ru) Автономный бесконтактный синхронный генератор
RU2571846C1 (ru) Единая электрическая передача мощности тягового транспортного средства на переменном токе
RU2573576C2 (ru) Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна
RU150254U1 (ru) Устройство электропитания постоянным током автономного транспортного судна
RU2010106801A (ru) Система управления скоростью
RU2272351C1 (ru) Синхронный двигатель
RU2790609C1 (ru) Электрическая дизель-генераторная станция для перегона горных машин
EP2595309B1 (en) Systems and methods involving electrical start and power generation
RU2271600C1 (ru) Синхронный двигатель
RU2285328C1 (ru) Устройство для регулирования производительности вентилятора электровоза переменного тока
RU2285329C1 (ru) Устройство для регулирования частоты вращения вентилятора электровоза переменного тока
RU55224U1 (ru) Асинхронный двигатель для безредукторного электропривода
RU2002108683A (ru) Электрическая передача мощности переменного тока тягового транспортного средства
SU425292A1 (ru) Двухдвигательный асинхронный электропривод
RU126225U1 (ru) Автономный источник питания стабильной частоты

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170524