RU2627439C2 - Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава - Google Patents

Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава Download PDF

Info

Publication number
RU2627439C2
RU2627439C2 RU2015146241A RU2015146241A RU2627439C2 RU 2627439 C2 RU2627439 C2 RU 2627439C2 RU 2015146241 A RU2015146241 A RU 2015146241A RU 2015146241 A RU2015146241 A RU 2015146241A RU 2627439 C2 RU2627439 C2 RU 2627439C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
power supply
contactor
terminal
auxiliary
Prior art date
Application number
RU2015146241A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015146241A (ru
Inventor
Дмитрий Юрьевич Пономаренко
Игорь Владимирович Волков
Владимир Александрович Войтех
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "МЕТОД"
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 "МЕТОД" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "МЕТОД"
Priority to RU2015146241A priority Critical patent/RU2627439C2/ru
Publication of RU2015146241A publication Critical patent/RU2015146241A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2627439C2 publication Critical patent/RU2627439C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00Type of vehicles
    • B60L2200/26Rail vehicles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/10Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers
    • H02M5/14Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using transformers for conversion between circuits of different phase number
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Abstract

Изобретение относится к электропитанию вспомогательного оборудования транспортных средств с электротягой. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит конденсаторы, которые присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд, первому входу блока управления контактором и к первому выходному зажиму системы электропитания. Первые выводы дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой со вторым выводом первого конденсатора и с третьим выходным зажимом системы электропитания. Второй вывод обмотки собственных нужд подключен ко второму входу блока управления контактором, второму выводу второго дросселя, первому выводу управляющей обмотки контактора и ко второму выходному зажиму системы электропитания. Второй конденсатор вторым выводом соединен с первым выводом контакта контактора, второй вывод которого подключен ко второму выводу первого дросселя. Управляющая обмотка контактора подключена вторым выводом к третьему выходу блока управления контактором. Технический результат заключатся в повышении надежности системы электропитания. 1 ил.

Description

Изобретение относится к преобразовательной технике преимущественно транспортного назначения и предназначено, в частности, для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное переменное напряжение для питания трехфазных асинхронных электродвигателей приводов вспомогательных агрегатов электроподвижного состава.
Известна система электропитания вспомогательных двигателей электровоза, содержащая устройство для преобразования однофазного переменного напряжения в трехфазное, использующее вращающийся расщепитель фаз в виде асинхронного трехфазного двигателя с несимметричной обмоткой, работающий без нагрузки на валу (Некрасов О.А. Вспомогательные машины электроподвижного состава переменного тока. М.: Транспорт, 1967, 168 с.). Указанная система электропитания обладает рядом недостатков (пониженный пусковой момент, дополнительные потери холостого хода и др.), основным из которых является сильная зависимость асимметрии трехфазного напряжения, поступающего от системы электропитания на асинхронные двигатели вспомогательных агрегатов, от количества одновременно работающих двигателей и мощности на их валах. Эти недостатки отрицательно сказываются на работе двигателей и приводят к понижению их надежности и частым выходам из строя.
Наиболее близким техническим решением является устройство для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока (Патент на полезную модель RU №109704 от 03.03.2011 г., МПК B60L 9/28), содержащее тяговый трансформатор с сетевой обмоткой и обмоткой собственных нужд и конденсатор, подключенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд, в него дополнительно введены преобразователь однофазного переменного напряжения в однофазное переменное напряжение, находящееся в квадратуре к напряжению обмотки собственных нужд, первый и второй дроссели, при этом преобразователь входными зажимами подключен к первому выводу обмотки собственных нужд непосредственно, а ко второму выводу обмотки собственных нужд - через первый дроссель, и выходными зажимами подключен: одним через второй дроссель со вторым выводом конденсатора и вторым с первым выводом обмотки собственных нужд.
Данное устройство отличает независимость симметрии питающего двигатели трехфазного напряжения от количества двигателей и их нагрузки, а также от колебаний напряжения питающей сети.
Недостатком указанного устройства для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока является наличие силовых активных коммутирующих элементов транзисторов (тиристоров), которые являются элементами, понижающими надежность устройства в целом, а также требующими специальной настройки, соответствующей квалификации обслуживающего персонала и значительного увеличения времени проведения ремонтных работ при замене оборудования. Транзисторы (тиристоры) указанного устройства работают в ключевом режиме и являются источником интенсивных помех для работающей аппаратуры связи и других электронных устройств подвижного состава. Также активные коммутирующие элементы транзисторы (тиристоры), имеющие ограниченный температурный диапазон применения, ухудшают функциональные возможности устройства. Преобразователь, входящий в состав устройства, искажает форму тока и напряжения как на входе, так и на выходе, из-за чего приходится использовать дополнительные фильтры гармоник, что усложняет конструкцию, приводит к увеличению его стоимости и габаритов.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является получение трехфазного переменного напряжения с допустимой по ГОСТ асимметрией, обеспечивающей гарантированный запуск и нормальную работу трехфазных асинхронных двигателей, независимо от числа подключенных к сети двигателей, и допустимого отклонения от номинального напряжения на сетевой обмотке тягового трансформатора, улучшение пусковых характеристик привода (повышения пускового момента), повышение надежности, простоты обслуживания и ремонтопригодности системы при уменьшении потерь электроэнергии.
Технический результат, получаемый при использовании изобретения, выражается в расширении функциональных возможностей за счет расширения рабочего диапазона температуры, улучшения качества выходного питающего напряжения; уменьшении массогабаритных характеристик системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава; упрощении конструкции; уменьшении эксплуатационных затрат и повышении надежности.
Указанный технический результат достигается тем, что система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, содержащая тяговый трансформатор с сетевой обмоткой, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд, первый конденсатор, присоединенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд и первому выходному зажиму системы электропитания, первый и второй дроссели, третий выходной зажим системы электропитания соединен со вторым выводом первого конденсатора, второй вывод обмотки собственных нужд подключен к второму выводу второго дросселя и к второму выходному зажиму системы электропитания, содержит также второй конденсатор, контактор и блок управления контактором, при этом, первый и второй дроссели выполнены на едином магнитопроводе, второй конденсатор первым выводом присоединен к первому выводу обмотки собственных нужд, вторым соединен с первым выводом коммутирующего контакта контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя, первые выводы первого и второго дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой и с третьим выходным зажимом системы электропитания, первый и второй входы блока управления контактором присоединены соответственно к первому и второму выводам обмотки собственных нужд, управляющая обмотка контактора подключена первым выводом - к второму выводу обмотки собственных нужд, а вторым к выходу блока управления контактором.
Расширение функциональных возможностей и повышение надежности подключаемых асинхронных электродвигателей достигается путем повышения качества (угла сдвига фазных напряжений) выходного сетевого питающего напряжения в широком температурном диапазоне во время пуска подключаемых асинхронных электродвигателей за счет использования второго пускового конденсатора, присоединяемого к третьей выходной клемме с помощью контактора через второй дроссель, расположенный на одном сердечнике с первым дросселем, соединенным со второй и третьей выходной клеммой.
На Фиг. 1 представлена схема электрическая принципиальная системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава.
Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава содержит тяговый трансформатор 1 (см. Фиг. 1) с сетевой обмоткой 2, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд 3, блок управления контактором 4, контактор 5 с управляющим контактом 6, первый дроссель 8 (L2) и второй дроссель 7 (L1), выполненные на едином магнитопроводе 9, первый конденсатор 10 (С1) и второй конденсатор 11 (С2). Первый и второй конденсаторы 10 и 11 присоединены первыми выводами к первому выводу обмотки собственных нужд 3, первому входу блока управления контактором 4 и к первому выходному зажиму системы электропитания U1. Первые выводы первого 8 и второго 7 дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой со вторым выводом первого конденсатора 10 (С1) и с третьим выходным зажимом системы электропитания U3. Второй вывод обмотки собственных нужд 3 подключен к второму входу блока управления контактором 4, второму выводу второго дросселя 7, первому выводу управляющей обмотки контактора 5 и к второму выходному зажиму системы электропитания U2. Второй конденсатор 11 (С2) вторым выводом соединен с первым выводом коммутирующего контакта 6 контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя 8 (L2). Управляющая обмотка контактора 5 подключена вторым выводом к третьему выходу блока управления контактором 4.
Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава работает следующим образом.
При включенной сетевой обмотке 2 на выводах 1 и 2 обмотки собственных нужд 3 появляется однофазное напряжение U1-U2. Первым обычно всегда включается двигатель привода компрессора, как наиболее сложной из всех для приводов собственных нужд (и с наибольшим пусковым моментом) нагрузки. Одновременно от блока управления контактором 4 запитывается катушка 5 пускового контактора и его контакт 6 замыкают цепь последовательно включенных обмоток дросселя 7 и 8 и пускового конденсатора 11 (С2). Индуктивности обмоток L1 и L2 дросселей 7 и 8, коэффициент магнитной связи между ними и емкости конденсаторов 10 (С1) и 11 (С2) выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось равенство по величине линейных напряжений между выводами U1-U2 (напряжение обмотки собственных нужд), U1-U3 и U3-U2 и угол сдвига фаз между ними 120°, т.е. симметрию подаваемого на электродвигатель компрессора трехфазного напряжения. Под действием этого напряжения электродвигатель начинает форсированно вращаться, развивая максимально возможный электромагнитный момент. Через некоторое фиксированное время, когда электродвигатель достигает примерно 80% от номинальных оборотов, от блока управления контактором 4 подается команда на размыкание контактов 6. При этом отключается пусковой конденсатор 11 (С2), а ток в цепи обмотки дросселя 7 и конденсатора 10 (С1) достигает такой величины, что обеспечивается режим с наименьшей асимметрией трехфазных напряжений, не превышающей допустимой, и двигатель компрессора достигает номинальных оборотов.
После этого появляется возможность последовательного запуска остальных электродвигателей (вентиляторов и др.), причем с каждым дополнительным двигателем асимметрия трехфазных напряжений уменьшается, достигая минимума при максимальном их количестве, на которое рассчитана система по мощности.
В режиме максимальной нагрузки, когда работают все двигатели системы, подключены только два элемента - конденсатор 10 (С1) и дроссель 7 (L1), потери электроэнергии в которых существенно меньше, чем статические и динамические потери в полупроводниковых элементах и фильтрах преобразователя прототипа и его системе управления. Устойчивость заявляемой модели также выше, поскольку при изменении нагрузки нет необходимости регулировать токи (напряжения) его элементов, как это приходится делать в устройстве прототипа.
Заявляемая система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава может быть изготовлена в условиях серийного производства с использованием стандартного оборудования.
Изобретение прошло испытания в Испытательном Центре электрических машин и бытовых приборов ПАО «НИПТИЭМ» (г. Владимир) и показало соответствие заявляемым характеристикам (Протокол №7.14.12.652). При пусках трехфазного электродвигателя AH32254L4 мощностью 55 кВт при однофазном входном напряжении питания системы был зарегистрирован пусковой момент электродвигателя, равный 560 Нм.
Использование второго пускового конденсатора, присоединяемого к третьей выходной клемме с помощью контактора, управляемого от блока управления контактором, через второй дроссель, расположенный на одном сердечнике с первым дросселем, соединенным со второй и третьей выходными клеммами, повышает качество (выравнивает угол сдвига между фазными напряжениями и амплитуду фазных напряжений) выходного сетевого питающего напряжения в широком температурном диапазоне, повышает пусковой момент электродвигателей, упрощает конструкцию и техническое обслуживание системы электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, а также повышает надежность подключаемых асинхронных электродвигателей.

Claims (1)

  1. Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава, содержащая тяговый трансформатор с сетевой обмоткой, подключенной к питающей сети, и обмоткой собственных нужд, первый конденсатор, присоединенный первым выводом к первому выводу обмотки собственных нужд и первому выходному зажиму системы электропитания, первый и второй дроссели, третий выходной зажим системы электропитания соединен со вторым выводом первого конденсатора, второй вывод обмотки собственных нужд подключен к второму выводу второго дросселя и к второму выходному зажиму системы электропитания, отличающаяся тем, что она содержит второй конденсатор, контактор и блок управления контактором, при этом первый и второй дроссели выполнены на едином магнитопроводе, второй конденсатор первым выводом присоединен к первому выводу обмотки собственных нужд, вторым соединен с первым выводом коммутирующего контакта контактора, второй вывод которого подключен к второму выводу первого дросселя, первые выводы первого и второго дросселей, образуя их встречное включение, соединены между собой и с третьим выходным зажимом системы электропитания, первый и второй входы блока управления контактором присоединены соответственно к первому и второму выводам обмотки собственных нужд, управляющая обмотка контактора подключена первым выводом к второму выводу обмотки собственных нужд, а вторым - к выходу блока управления контактором.
RU2015146241A 2015-10-28 2015-10-28 Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава RU2627439C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015146241A RU2627439C2 (ru) 2015-10-28 2015-10-28 Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015146241A RU2627439C2 (ru) 2015-10-28 2015-10-28 Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015146241A RU2015146241A (ru) 2017-05-04
RU2627439C2 true RU2627439C2 (ru) 2017-08-08

Family

ID=58698296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015146241A RU2627439C2 (ru) 2015-10-28 2015-10-28 Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2627439C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719040C1 (ru) * 2019-02-18 2020-04-16 Максим Юрьевич Кейно Устройство стабилизации напряжения в системе питания асинхронных вспомогательных машин электровозов переменного тока

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173269C2 (ru) * 1998-09-25 2001-09-10 Московский государственный университет путей сообщения Устройство для электропитания и регулирования вспомогательных машин электровозов переменного тока
RU106999U1 (ru) * 2011-03-16 2011-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные Системы Транспорта" (ООО "ПСТ") Система симметрирования трехфазного напряжения асинхронных вспомогательных двигателей электроподвижного состава
RU109704U1 (ru) * 2011-03-03 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) Устройство для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока
CN102582465A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 西南交通大学 一种保持再生过电分相中间直流电压稳定的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2173269C2 (ru) * 1998-09-25 2001-09-10 Московский государственный университет путей сообщения Устройство для электропитания и регулирования вспомогательных машин электровозов переменного тока
RU109704U1 (ru) * 2011-03-03 2011-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) Устройство для расщепления фаз на электроподвижном составе переменного тока
RU106999U1 (ru) * 2011-03-16 2011-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Перспективные Системы Транспорта" (ООО "ПСТ") Система симметрирования трехфазного напряжения асинхронных вспомогательных двигателей электроподвижного состава
CN102582465A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 西南交通大学 一种保持再生过电分相中间直流电压稳定的方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2719040C1 (ru) * 2019-02-18 2020-04-16 Максим Юрьевич Кейно Устройство стабилизации напряжения в системе питания асинхронных вспомогательных машин электровозов переменного тока

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015146241A (ru) 2017-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ruviaro et al. Analysis and test results of a brushless doubly fed induction machine with rotary transformer
US20160156291A1 (en) Bidirectional High Frequency Variable Speed Drive for CHP (Combined Heating and Power) and Flywheel Applications
CN102175956B (zh) 超高压变压器长时感应耐压试验装置
Barati et al. Generalized vector model for the brushless doubly-fed machine with a nested-loop rotor
Dimitrovski et al. Applications of saturable-core reactors (SCR) in power systems
CN101404472A (zh) 三相整流桥组成的中低压和高压电机软起动器
RU2627439C2 (ru) Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава
Saeed et al. Partitioned stator doubly-fed brushless reluctance machine for wind generating systems
CN100468908C (zh) 旋转电磁型统一潮流控制装置
Saeed et al. Design and analysis of dual Rotor Multi-Tooth Flux Switching machine for wind power generation
RU164134U1 (ru) Система электропитания вспомогательных асинхронных электродвигателей электроподвижного состава
Khan et al. Development and performance analysis of a two-phase induction motor in the frame and core of a single-phase induction motor
US11201558B2 (en) Operating circuit for coupling a synchronous machine with a voltage network and method for operating it
MX2011013279A (es) Motor monofasico de corriente alterna, de doble velocidad.
CN110311413A (zh) 一种适用于多变流器驱动的多绕组同步电机对系统
Campeanu et al. Two speed single phase induction motor with electronically controlled capacitance
Obe et al. Analysis of a polyphase synchronous reluctance motor with two identical stator windings
CN203871944U (zh) 一种带有附加电感线圈的电动机
RU37441U1 (ru) АСИНХРОННАЯ КОМПЕНСИРОВАННАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ МАШИНА (АКЭМ) С ПОСТОЯННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МОЩНОСТИ COS φ=1
Prasad et al. Rotor Side control of high power slip ring induction motor using single thyristor
CN211530763U (zh) 一种接入火力发电厂高压厂用电系统的背压发电机组
MX2013015277A (es) Arrancador para motores trifásicos usando devanados en paralelo y capacitores.
CN212695930U (zh) 一种单相电机离心控制装置
CN208739030U (zh) 一种带式输送机低频直驱中高压变频器
RU2633961C1 (ru) Устройство симметрирования напряжения сети при обрыве двух любых фаз