RU2729850C1 - Electric locomotive transmission - Google Patents
Electric locomotive transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729850C1 RU2729850C1 RU2020105527A RU2020105527A RU2729850C1 RU 2729850 C1 RU2729850 C1 RU 2729850C1 RU 2020105527 A RU2020105527 A RU 2020105527A RU 2020105527 A RU2020105527 A RU 2020105527A RU 2729850 C1 RU2729850 C1 RU 2729850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- traction
- rails
- wheelsets
- generator
- armature
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION 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
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
- B60L50/11—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using DC generators and DC motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
- B61C15/08—Preventing wheel slippage
Abstract
Description
Изобретение относится к рельсовым транспортным средствам и непосредственно касается электрических передач тепловозов.The invention relates to rail vehicles and directly relates to electric transmissions of diesel locomotives.
Известна электрическая передача тепловоза, состоящая из тягового генератора, получающего механическую энергию от дизеля и содержащего независимую обмотку возбуждения и якорь, системы возбуждения, которая подключена к независимой обмотке возбуждения и обеспечивает формирование внешней характеристики тягового генератора, тяговых электродвигателей, имеющих прямое электрическое соединение с якорем тягового генератора, колесных пар, механически связанных с тяговыми электродвигателями и установленных на рельсах. При этом в цепи якоря тягового генератора установлено коммутирующее устройство, которое по сигналу управления, формируемому при срыве сцепления колесных пар с рельсами, обеспечивает отключение прямого электрического соединения тяговых электродвигателей с якорем тягового генератора и подключение к якорю последовательно с тяговыми электродвигателями колесных пар через скользящие контакты, что образует цепь для прохождения тока генератора по колесным парам и рельсам. Колесные пары и скользящие контакты снабжены электрической изоляцией от других элементов конструкции тепловоза. [Патент №2314948 РФ. МПК В61С 9/00, В61С 15/08, опубл. 20.01.2008, БИ №2].Known electric transmission of a diesel locomotive, consisting of a traction generator that receives mechanical energy from a diesel engine and contains an independent excitation winding and an armature, an excitation system, which is connected to an independent excitation winding and provides the formation of the external characteristics of the traction generator, traction electric motors having a direct electrical connection with the traction armature generator, wheelsets, mechanically connected to traction motors and mounted on rails. At the same time, a switching device is installed in the traction generator armature circuit, which, according to the control signal generated when the wheel pairs are disengaged from the rails, disconnects the direct electrical connection of the traction motors with the traction generator armature and connects them in series with the traction motors of the wheelsets through sliding contacts to the armature, which forms a circuit for the passage of the generator current along the wheelsets and rails. Wheelsets and sliding contacts are electrically insulated from other elements of the locomotive structure. [Patent No. 2314948 RF. IPC В61С 9/00, В61С 15/08, publ. 01/20/2008, BI No. 2].
К недостаткам указанного технического решения относится то, что при срыве сцепления колесных пар с рельсами производится скачкообразная подача электрического тока в зоны контакта колес с рельсами, вызывающая быстрое увеличение коэффициента сцепления. Это приводит к возникновению пиковых значений касательной силы тяги и угловых ускорений колесных пар, обуславливающих появление дополнительных динамических нагрузок на элементы тягового привода и отрицательное влияние на плавность движения тепловоза.The disadvantages of this technical solution include the fact that when the adhesion of the wheelsets to the rails is disrupted, an abrupt supply of electric current is made to the contact zones of the wheels with the rails, which causes a rapid increase in the coefficient of adhesion. This leads to the emergence of peak values of the tangential traction force and angular acceleration of wheelsets, which cause the appearance of additional dynamic loads on the traction drive elements and a negative effect on the smooth movement of the locomotive.
Техническим результатом изобретения является снижение динамических нагрузок на элементы тягового привода и повышение плавности хода тепловоза путем формирования фронта постепенного нарастания электрического тока, подаваемого в зоны контакта колес с рельсами, при их подключении к якорю тягового генератора.The technical result of the invention is to reduce the dynamic loads on the traction drive elements and increase the smoothness of the locomotive by forming a front of a gradual increase in the electric current supplied to the contact zones of the wheels with the rails, when they are connected to the traction generator armature.
Для достижения указанного технического результата в электрической передаче тепловоза, состоящей из тягового генератора, получающего механическую энергию от дизеля и содержащего независимую обмотку возбуждения и якорь, системы возбуждения, подключенной к независимой обмотке возбуждения и обеспечивающей формирование внешней характеристики тягового генератора, тяговых электродвигателей, имеющих прямое электрическое соединение с якорем тягового генератора, колесных пар, механически связанных с тяговыми электродвигателями и установленных на рельсах, при этом в цепи якоря тягового генератора установлено коммутирующее устройство, которое по сигналу управления, формируемому при срыве сцепления колесных пар с рельсами, обеспечивает отключение прямого электрического соединения тяговых электродвигателей с якорем тягового генератора и подключение к якорю тягового генератора последовательно с тяговыми электродвигателями колесных пар через скользящие контакты, что образует цепь для прохождения тока генератора по колесным парам и рельсам, а колесные пары и скользящие контакты имеют электрическую изоляцию от других элементов конструкции тепловоза, в цепь для прохождения тока тягового генератора по колесным парам и рельсам включен индуктивный элемент, который обеспечивает формирование фронта постепенного нарастания электрического тока в контактах колес с рельсами при подключении колесных пар к якорю тягового генератора.To achieve the specified technical result in the electric transmission of a diesel locomotive, consisting of a traction generator that receives mechanical energy from a diesel engine and contains an independent excitation winding and an armature, an excitation system connected to an independent excitation winding and providing the formation of an external characteristic of a traction generator, traction electric motors with direct electric connection with the armature of the traction generator, wheelsets, mechanically connected to traction motors and installed on the rails, while a switching device is installed in the armature circuit of the traction generator, which, according to the control signal generated when the wheelsets are disengaged from the rails, disconnects the direct electrical connection of the traction electric motors with a traction generator armature and connection to the traction generator armature in series with the traction electric motors of wheelsets through sliding contacts, which forms a circuit for the passage of current generator along wheelsets and rails, and the wheelsets and sliding contacts are electrically isolated from other elements of the locomotive structure, an inductive element is included in the circuit for the current of the traction generator along the wheelsets and rails, which ensures the formation of a front of a gradual increase in electric current at the contacts of the wheels with rails when the wheelsets are connected to the traction generator armature.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The essence of the invention is illustrated by drawings:
- на фиг. 1 схематически показана электрическая передача тепловоза;- in Fig. 1 schematically shows the electric transmission of a diesel locomotive;
- на фиг. 2 приведены временные диаграммы касательной силы тяги и угловых ускорений колесных пар при подаче электрического тока в зоны контакта колес с рельсами скачком;- in Fig. 2 shows the time diagrams of the tangential traction force and angular acceleration of wheelsets when an electric current is applied to the contact zones of the wheels with the rails in a jump;
- на фиг. 3 приведена временная диаграмма нарастания электрического тока в контактах колес с рельсами при включении в силовую цепь индуктивного элемента;- in Fig. 3 shows the time diagram of the increase in the electric current in the contacts of the wheels with the rails when the inductive element is connected to the power circuit;
- на фиг. 4 приведена временная диаграмма касательной силы тяги при нарастании коэффициента сцепления по линейной зависимости.- in Fig. 4 shows a time diagram of the tangential traction force with an increase in the adhesion coefficient along a linear relationship.
Электрическая передача содержит (фиг. 1) тяговый генератор 1 с независимой обмоткой возбуждения 2 и якорем 3, получающий механическую энергию от дизеля (на фиг. не показан), систему возбуждения 4, подключенную к независимой обмотке возбуждения 2, тяговые электродвигатели 5, имеющие прямое электрическое соединение с якорем 3 тягового генератора 1, колесные пары 6, механически связанные с тяговыми электродвигателями 5 и установленные на рельсах 7.The electric transmission contains (Fig. 1) a traction generator 1 with an independent excitation winding 2 and an
Колесные пары 6 через скользящие контакты 8 подключены коммутирующим устройством 9 к цепи якоря 3 тягового генератора 1 последовательно с тяговыми электродвигателями 5. Кроме того, коммутирующее устройство 9 содержит канал для отключения прямого электрического соединения тяговых электродвигателей 5 с якорем 3 тягового генератора 1. В цепь колесных пар 6 включен индуктивный элемент 10.
В качестве примера на фиг. 1 приведена схема электрической передачи тепловоза на постоянном токе с двумя ведущими колесными парами. В случае применения электрических передач на переменно-постоянном или переменном токе колесные пары аналогично включаются в цепь якоря тягового генератора на выходе выпрямительной установки. При большем числе ведущих колесных пар схема также не имеет принципиальных отличий.By way of example, in FIG. 1 shows a diagram of a direct current electric transmission of a diesel locomotive with two driving wheelsets. In the case of using electric transmissions with alternating-direct or alternating current, the wheelsets are similarly included in the armature circuit of the traction generator at the output of the rectifier unit. With a larger number of driving wheelsets, the scheme also has no fundamental differences.
Электрическая передача работает следующим образом.Electric transmission works as follows.
Тяговый генератор 1 (фиг. 1) получает механическую энергию вращения от дизеля. При этом независимая обмотка возбуждения 2 тягового генератора 1 подключена к системе возбуждения 4, которая обеспечивает формирование внешней характеристики тягового генератора 1. От якоря 3 тягового генератора 1 поступает ток питания на тяговые электродвигатели 5, что создает вращающий момент тяговых электродвигателей 5, передаваемый далее через механические связи (тяговые редукторы - на фиг. не показаны) соответственно колесным парам 6. Колесные пары 6 установлены на рельсах 7 и образуют с последними пары трения, формирующие силу тяги Fк тепловоза, зависящую от коэффициента сцепления у/ колес локомотива с рельсами.Traction generator 1 (Fig. 1) receives mechanical rotational energy from a diesel engine. In this case, the independent excitation winding 2 of the traction generator 1 is connected to the
Срыв сцепления колесных пар с рельсами приводит к режиму боксования колесных пар и снижению силы тяги Fк. В этом случае по сигналу ручного или автоматического управления коммутирующее устройство 9 производит отключение прямого электрического соединения тяговых электродвигателей 5 с якорем 3 и подключение к якорю 3 последовательно с тяговыми электродвигателями 5 колесных пар 6 через скользящие контакты 8. При этом образуется цепь для прохождения тока генератора IГ по колесным парам 6 и рельсам 7 через зоны их контакта, что обеспечивает соответствующее увеличение коэффициента сцепления Ψ и, следовательно, силы тяги Fк тепловоза.Failure of the adhesion of the wheelsets to the rails leads to the skidding mode of the wheelsets and a decrease in the traction force F к . In this case, on a signal of manual or automatic control, the
Переключение силовой цепи с невысокой индуктивностью вызывает скачкообразную подачу электрического тока в зоны контакта колес с рельсами. Это приводит к быстрому увеличению коэффициента сцепления, которое способствует возникновению пиковых значений касательной силы тяги Fк и угловых ускорений колесных пар ε (фиг. 2), обуславливающих появление дополнительных динамических нагрузок на элементы тягового привода и отрицательное влияние на плавность движения тепловоза [1].Switching the power circuit with low inductance causes an abrupt supply of electric current to the contact zones of the wheels with the rails. This leads to a rapid increase in the coefficient of adhesion, which contributes to the emergence of peak values of the tangential traction force F k and angular acceleration of wheelsets ε (Fig. 2), causing additional dynamic loads on the traction drive elements and a negative effect on the smoothness of the locomotive movement [1].
Для снижения динамических нагрузок на элементы тягового привода и повышение плавности хода тепловоза в цепь колесных пар включен индуктивный элемент 10, который обеспечивает формирование фронта постепенного нарастания электрического тока в контактах колес с рельсами при подключении колесных пар к якорю тягового генератора (фиг. 3). В этом случае сила тока возрастает от начального значения I=0 до значения тока тягового генератора I=IГ в соответствии с известной формулой [2]To reduce the dynamic loads on the traction drive elements and increase the smoothness of the locomotive, an
- постоянная времени цепи, зависящая от индуктивности L и активного сопротивления R цепи и определяющая время нарастания фронта тока tф (фиг. 3). - the time constant of the circuit, depending on the inductance L and the active resistance R of the circuit and determining the rise time of the current front t f (Fig. 3).
Таким образом, фронт нарастания тока, сформированный при включении в цепь колесных пар индуктивного элемента 10, обеспечивает постепенное увеличение коэффициента Ψ до максимального значения и, как следствие, получение касательной силы тяги и угловых ускорений колесных пар без пиковых значений.Thus, the front of the current rise, formed when the
Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом заключается в том, что в цепь колесных пар электрической передачи включен индуктивный элемент, который обеспечивает формирование фронта постепенного нарастания электрического тока в контактах колес с рельсами при подключении колесных пар к якорю тягового генератора. Это позволит получить касательную силу тяги и угловые ускорения колесных пар без пиковых значений, что обуславливает снижение динамических нагрузок на элементы тягового привода и повышение плавности хода тепловоза.The technical and economic efficiency of the invention in comparison with the prototype lies in the fact that an inductive element is included in the chain of wheel pairs of an electric transmission, which provides the formation of a front of a gradual increase in electric current at the contacts of the wheels with rails when the wheel pairs are connected to the armature of the traction generator. This will allow obtaining tangential traction force and angular acceleration of wheelsets without peak values, which leads to a decrease in dynamic loads on traction drive elements and an increase in the smoothness of the locomotive.
С целью определения влияния коэффициента сцепления с постепенно нарастающим фронтом при подаче тока в зоны контакта колес с рельсами на динамические нагрузки, действующие в системе тягового привода, были проведены эксперименты методом компьютерного моделирования [1]. В отличие от скачкообразного фронта нарастания коэффициента, вызывающего пиковые значения касательной силы тяги и угловых ускорений колесных пар (фиг. 2), в процессе экспериментов коэффициент сцепления увеличивался по линейной зависимости.In order to determine the influence of the coefficient of adhesion with a gradually increasing front when the current is applied to the contact zones of the wheels with the rails on the dynamic loads acting in the traction drive system, experiments were carried out using the method of computer simulation [1]. In contrast to the abrupt front of the growth of the coefficient, which causes the peak values of the tangential traction force and angular acceleration of the wheelsets (Fig. 2), in the course of the experiments the coefficient of adhesion increased linearly.
Результаты исследований показали, что такое формирование фронта нарастания коэффициента Ψ позволяет устранить дополнительные возмущающие воздействия на тяговый привод (фиг. 4).The research results showed that such a formation of the front of the growth of the coefficient Ψ makes it possible to eliminate additional disturbing effects on the traction drive (Fig. 4).
Источники информацииSources of information
1. Ивахин, А.И. Исследования динамических процессов в тяговом приводе тепловоза при управляемом повышении сцеплении колес с рельсами / А.И. Ивахин, А.Г. Галичев // Тяжелое машиностроение. - 2016. - №5. - С. 27-31.1. Ivakhin, A.I. Research of dynamic processes in the traction drive of a diesel locomotive with a controlled increase in wheel-rail adhesion. Ivakhin, A.G. Galichev // Heavy Engineering. - 2016. - No. 5. - S. 27-31.
2. Нейман, Л.Р. Теоретические основы электротехники: В 2-х т. учебник для Вузов. Том 1 / Л.Р. Нейман, К.С. Демирчян. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 536 с., С. 326-332.2. Neumann, L.R. Theoretical foundations of electrical engineering: In 2 volumes. Textbook for universities. Volume 1 / L.R. Neumann, K.S. Demirchyan. - L .: Energoizdat, 1981 .-- 536 p., S. 326-332.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105527A RU2729850C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Electric locomotive transmission |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020105527A RU2729850C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Electric locomotive transmission |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2729850C1 true RU2729850C1 (en) | 2020-08-12 |
Family
ID=72086118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020105527A RU2729850C1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Electric locomotive transmission |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2729850C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221671U1 (en) * | 2023-07-11 | 2023-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") | DEVICE FOR INCREASING traction between a diesel locomotive wheel pair and rails |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0847116A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-16 | Hitachi Ltd | Adhesion force controller for railway train |
RU2281216C1 (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-10 | ФГУП "192 Центральный завод железнодорожной техники" | Device to increase wheel-rail adhesion of locomotive driving wheels |
RU2314948C1 (en) * | 2006-05-22 | 2008-01-20 | Александр Иванович Ивахин | Diesel locomotive electric transmission |
RU2405696C1 (en) * | 2009-08-27 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (ОАО "ВНИКТИ") | Device to increase adhesion between locomotive wheels and rails |
-
2020
- 2020-02-06 RU RU2020105527A patent/RU2729850C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0847116A (en) * | 1994-07-28 | 1996-02-16 | Hitachi Ltd | Adhesion force controller for railway train |
RU2281216C1 (en) * | 2005-02-14 | 2006-08-10 | ФГУП "192 Центральный завод железнодорожной техники" | Device to increase wheel-rail adhesion of locomotive driving wheels |
RU2314948C1 (en) * | 2006-05-22 | 2008-01-20 | Александр Иванович Ивахин | Diesel locomotive electric transmission |
RU2405696C1 (en) * | 2009-08-27 | 2010-12-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава" (ОАО "ВНИКТИ") | Device to increase adhesion between locomotive wheels and rails |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU221671U1 (en) * | 2023-07-11 | 2023-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева" (ФГБОУ ВО "ОГУ имени И.С. Тургенева") | DEVICE FOR INCREASING traction between a diesel locomotive wheel pair and rails |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101434205B (en) | Double-ended inverter system with isolated neutral topology | |
CN105383274A (en) | Vehicle driving system and control method thereof | |
CN104967361A (en) | Electromagnetic no-bearing doubly salient motor and control method | |
CN104904105A (en) | Two-phase two-column linear pulse motor propulsion system | |
RU2729850C1 (en) | Electric locomotive transmission | |
RU2405696C1 (en) | Device to increase adhesion between locomotive wheels and rails | |
US2436341A (en) | Slip-indicating system for electrically propelled locomotives | |
KR101498888B1 (en) | Position detecting device for two-phase and two-row linear motor propulsion system | |
RU2314948C1 (en) | Diesel locomotive electric transmission | |
CN104118333B (en) | A kind of magnetic-levitation train line inductance electromotor pull strength method for improving | |
RU2730723C1 (en) | Electric locomotive transmission | |
RU2735297C1 (en) | Electric locomotive transmission | |
Cao et al. | Research on Electromagnetic Characteristics of Linear Synchronous Motor for High-Speed Maglev Train Based on Field-Circuit Coupling | |
RU2467899C1 (en) | Diesel locomotive electric transmission | |
CN111106732B (en) | Linear motor and primary winding thereof | |
US2372145A (en) | Locomotive control system | |
RU2691904C1 (en) | Method of controlling power efficiency of a locomotive | |
RU161339U1 (en) | DEVICE FOR PREVENTING A LOCOMOTIVE TOWING | |
RU2735165C1 (en) | Electric locomotive transmission | |
RU2450941C1 (en) | Traction dc drive | |
RU2692288C1 (en) | Autonomous vehicle traction electric drive | |
RU2475378C1 (en) | Device for adjusting electric train speed, using regenerative power and eliminating train wheels slippage | |
RU2344952C1 (en) | Locomotive electric brake | |
Shardlow et al. | DC motor control | |
RU161336U1 (en) | DEVICE FOR PREVENTING LOCOMOTIVE BOXING |