UA24829U

UA24829U - Device for power supply of transportation means

Info

Publication number: UA24829U
Application number: UAU200703476U
Authority: UA
Inventors: Hennadii Hryhorovych Pivniak; Viktor Ivanovych Panchenko; Anatolii Yakovych Rybalko; Ihor Borysovych Koltsov
Original assignee: Univ Nat Mining
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2007-07-10

Abstract

A device for non-contact power supply of transportation means within the source of power supply by alternating current and traction network, made from two pairs of elongated along the network, located in parallel, flat bus bars separated between them in each of the pairs by dielectric layer, moreover from one side of network the ends of the bus bars of the first pair are connected with the ends of the bus bars of the second pair, and from other side opposite of network, the end to the bus bar of the first pair is connected with the end of the bus bar of the second pair. Furthermore, the power source is connected to the free ends of the bus bars of the first and second pairs, and capacitors are included between internal bus bars of pairs.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель має відношення до пристроїв системи електропостачання з безконтактним живленням 2 транспортних засобів і може бути використана у вуглевидобувній, гірничорудній промисловості, на залізничному та автомобільному транспорті, а саме там, де застосування пристроїв електропостачання з контактним живленням неможливе.The useful model is related to the devices of the power supply system with non-contact power supply 2 of vehicles and can be used in coal mining, mining industry, railway and road transport, namely where the application of power supply devices with contact power supply is not possible.

Відомий пристрій електропостачання для високочастотного живлення транспортного засобу (РозенфельдA well-known power supply device for high-frequency power supply of a vehicle (Rosenfeld

В.Е., Староскольский Н.А. Вьісокочастотньій бесконтактньій злектрический транспорт. - М.: Транспорт, 1975. - 70. 208 с., С. 78), до складу якого входить тягова мережа, що складена з прямого та зворотного проводів, які виготовлені з окремих мідних ізольованих шин.V.E., Staroskolskyi N.A. High-frequency contactless electric transport. - M.: Transport, 1975. - 70. 208 p., p. 78), which includes a traction network consisting of direct and return wires, which are made of separate copper insulated tires.

Недоліком такого пристрою є значна індуктивність тягової мережі, що потребує високовольтного джерела живлення для одержання потрібного за значенням струму або включення у провід мережі послідовно, через певні проміжки, конденсаторів, що компенсують Її індуктивний опір і забезпечують в ній стан резонансу напруг. 12 Найбільш близьким за технічною суттю до пропоновані корисної моделі є пристрій електропостачання для безконтактного живлення транспортного засобу ІА. с. ЗО Мо 1252202, ВбОМ 7/00 Устройство для злектроснабжения транспортного средства / А.А. Гейзер // 23.08.96. Бюл. Мо 31) у складі джерела живлення змінного струму і тягової мережі, виконаної з двох пар паралельно розташованих шинопроводів, витягнених уздовж тягової мережі і розділених між собою діелектриком, причому один кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем шинопроводу другої пари, а другі, протилежні, кінці шинопроводів, з'єднані відповідно з другими кінцями шинопроводів різних пар і ввімкнені до джерела живлення.The disadvantage of such a device is the significant inductance of the traction network, which requires a high-voltage power source to obtain the required current value or the inclusion of capacitors in the network wire in series, at certain intervals, that compensate for its inductive resistance and provide it with a state of voltage resonance. 12 The closest in terms of technical essence to the proposed useful model is the power supply device for contactless power supply of the AI vehicle. with. ZO Mo 1252202, VbOM 7/00 Device for electric power supply of a vehicle / A.A. Geyser // 23.08.96. Bul. Mo 31) as part of an alternating current power source and a traction network, made of two pairs of parallel busbars, stretched along the traction network and separated from each other by a dielectric, and one end of the busbar of the first pair is connected to the end of the busbar of the second pair, and the second, opposite , the ends of the busbars are connected respectively to the other ends of the busbars of different pairs and connected to the power source.

Тягову мережу в зазначеному пристрої можна розглядати як складену з трьох частково суміщених, більш простих за виконанням мереж, ввімкнених до джерела живлення взаємно паралельно. Перша з них, в якій один кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінднем шинопроводу другої пари, є короткозамкненою відносно джерела живлення. Струм у цій мережі має індуктивний характер і створює змінний магнітний потік, необхідний пт) для безконтактної передачі енергії до транспортного засобу. Останні дві мережі, в яких шинопроводи розділені діелектриком, є розімкнутими на кінцях, практично не беруть участі в передачі енергії до транспортного засобу і струм в них має ємнісний характер. Завдяки цьому у зазначеному пристрої електропостачання забезпечується робота джерела живлення при незначних реактивних складових струму. оThe traction network in the specified device can be considered as consisting of three partially combined, simpler networks connected to the power source in parallel with each other. The first of them, in which one end of the busbar of the first pair is connected to the end of the busbar of the second pair, is short-circuited with respect to the power source. The current in this network is inductive in nature and creates an alternating magnetic flux necessary for contactless energy transfer to the vehicle. The last two networks, in which the busbars are separated by a dielectric, are open at the ends, practically do not participate in the transfer of energy to the vehicle, and the current in them is capacitive in nature. Thanks to this, in the indicated power supply device, the operation of the power source is ensured with insignificant reactive components of the current. at

Недоліком зазначеного пристрою є те, що тягова мережа працює практично у стані, близькому до резонансу «С струмів, і з цієї причини ефективність її роботи низька, тобто до транспортного засобу передається енергія при незначній потужності при визначеному рівні напруги живлення. соThe disadvantage of the specified device is that the traction network works practically in a state close to the resonance of the currents, and for this reason, the efficiency of its operation is low, that is, energy is transmitted to the vehicle at a negligible power at a certain level of supply voltage. co

Другим недоліком зазначеного пристрою є неефективне використання провідникового матеріалу, зумовлене «ф тим, що в кожній з пар шинопроводів один з них не використовується для безпосередньої передачі енергії до транспортного засобу. сThe second disadvantage of the specified device is the inefficient use of conductor material due to the fact that in each pair of busbars, one of them is not used for direct energy transfer to the vehicle. with

В основу пропонованої корисної моделі поставлене завдання щодо удосконалення пристрою електропостачання для живлення транспортного засобу, в якому шляхом іншого електричного з'єднання окремих елементів та включення у схему нових елементів забезпечується в тяговій мережі стан резонансу напруг при « порівняно невисоких частотах струму живлення тягової мережі, що дає змогу підвищити ефективність роботи З пристрою електропостачання та зменшити витрати провідникового матеріалу. с Завдання вирішується тим, що у відомому пристрої електропостачання для безконтатктного живленняThe basis of the proposed useful model is the task of improving the power supply device for powering the vehicle, in which, by means of a different electrical connection of individual elements and the inclusion of new elements in the scheme, a state of voltage resonance is ensured in the traction network at "comparatively low frequencies of the power supply current of the traction network, which makes it possible to increase the efficiency of operation of the power supply device and reduce the consumption of conductive material. c The task is solved by the fact that the known device has a power supply for contactless power

Із» транспортного засобу в складі джерела живлення змінним струмом та тягової мережі, виготовленої з двох пар витягнених уздовж мережі, паралельно розташованих, плоских шинопроводів, розділених між собою у кожній з пар шаром діелектрика, причому з одного боку мережі кінці шинопроводів першої пари з'єднані відповідно з кінцями шинопроводів другої пари, а з другого боку мережі кінець шинопроводу першої пари з'єднаний з кінцем о шинопроводу другої пари, згідно з корисною моделлю джерело живлення підключено до вільних кінців «» шинопроводів першої та другої пар, а між внутрішніми шинопроводами пар ввімкнені конденсатори.From" a vehicle consisting of an alternating current power source and a traction network, made of two pairs of flat busbars stretched along the network, located in parallel, separated from each other in each of the pairs by a layer of dielectric, and on one side of the network, the ends of the busbars of the first pair are connected respectively with the ends of the busbars of the second pair, and on the other side of the network the end of the busbar of the first pair is connected to the end o of the busbar of the second pair, according to a useful model, the power source is connected to the free ends "" of the busbars of the first and second pairs, and between the internal busbars of the pairs are switched on capacitors.

На Фіг1 зображена принципова електрична схема пропонованого пристрою електропостачання для бо живлення транспортного засобу, а на Фіг.2 - поперечний переріз однієї пари шинопроводів тягової мережі. ка 20 Пристрій електропостачання для живлення транспортного засобу має у своєму складі джерело живлення змінним струмом 1 (Фіг.1) та тягову мережу з двох пар 2 і 3, витягнених уздовж мережі паралельно розташованих с плоских шинопроводів 4, 5 і б, 7 шириною в (Фіг.2). Шинопроводи 4, 5 (пара 2) розділені між собою шаром діелектрика 8 (Фіг.2) товщиною А так само, як і шинопроводи 6, 7 (пара 3). З одного боку мережі (зверху наFig. 1 shows the basic electrical diagram of the proposed power supply device for powering the vehicle, and Fig. 2 shows a cross-section of one pair of busbars of the traction network. ka 20 The power supply device for powering the vehicle includes an alternating current power source 1 (Fig. 1) and a traction network consisting of two pairs 2 and 3, stretched along the network of parallel flat bus conductors 4, 5 and b, 7 with a width of ( Fig. 2). Busbars 4, 5 (pair 2) are separated from each other by a dielectric layer 8 (Fig. 2) with a thickness of A in the same way as busbars 6, 7 (pair 3). On one side of the network (from above on

Фіг.1) кінці шинопроводів 4 і 5 пари 2 з'єднані відповідно з кінцями шинопроводів 7 і б пари 3. З другого 29 боку мережі (знизу на Фіг.1) кінець шинопроводу 4 пари 2 з'єднаний з кінцем шинопроводу 6 пари 3. До вільних с кінців шинопроводів 5 і 7 (знизу на Фіг.1) підключено джерело живлення змінним струмом 1.Fig. 1) the ends of bus ducts 4 and 5 of pair 2 are connected, respectively, to the ends of bus ducts 7 and b of pair 3. On the second 29 side of the network (from below in Fig. 1), the end of bus duct 4 of pair 2 is connected to the end of bus duct 6 of pair 3 AC power source 1 is connected to the free ends of busbars 5 and 7 (from below in Fig. 1).

Між внутрішніми шинопроводами 5 і б ввімкнені конденсатори 9. Конденсатори мають однакову ємність і розподілені рівномірно уздовж тягової мережі.Capacitors 9 are connected between internal busbars 5 and b. The capacitors have the same capacity and are distributed evenly along the traction network.

Тягову мережу в пропонованому пристрої електропостачання можна розглядати як виконану з двох витків 60 плоских шинопроводів, де між витками утворюється розподілена за довжиною електрична ємність.The traction network in the proposed power supply device can be considered as made of two turns of 60 flat busbars, where an electric capacity distributed along the length is formed between the turns.

Корисна модель (пристрій електропостачання для живлення транспортного засобу) працює таким чином.A utility model (an electrical supply device to power a vehicle) works like this.

Змінний електричний струм від джерела живлення 1 тече в з'єднаних послідовно між собою шинопроводах 5, 6, 4 і 7 тягової мережі та утворює в ній змінний магнітний потік. Останній взаємодіє з обмоткою енергоприймача транспортного засобу, в якій індукується електрорушійна сила для живлення тягових електродвигунів. Для бо передачі енергії з найбільшою потужністю до транспортного засобу в колі тягової мережі необхідно забезпечити стан резонансу напруг на відносно низький (5...10КкГЦ) частоті. У тяговій мережі відомої конструкції для звичайних довжин мережі 2...4км резонанс напруг має місце на проміжку частот відповідно 75...37,5КкГц, що не є прийнятним для живлення засобів транспорту з точки зору безпеки та технічної реалізації.The alternating electric current from the power source 1 flows in the serially connected bus lines 5, 6, 4 and 7 of the traction network and forms an alternating magnetic flux in it. The latter interacts with the winding of the energy receiver of the vehicle, in which the electromotive force is induced to power the traction electric motors. For the transmission of energy with the greatest power to the vehicle in the circuit of the traction network, it is necessary to ensure a state of voltage resonance at a relatively low (5...10 kHz) frequency. In the traction network of a known design for normal network lengths of 2...4 km, voltage resonance occurs in the frequency range of 75...37.5 kHz, respectively, which is not acceptable for powering vehicles from the point of view of safety and technical implementation.

У пропонованій схемі між з'єднаними шинопроводами 5, 6, 4 і 7 (Фіг.1) створюється розподілена поздовжня ємність. Включення конденсаторів 9 між внутрішніми 5 і 6 шинопроводами мережі побільшує поперечну ємність тягової мережі. Дія цих двох чинників дає змогу значно (у декілька разів) знизити рівень частоти, на якій має місце резонанс напруг. У конкретному пристрої електропостачання вимушена частота струму живлення є заданою. Забезпечення в електричному колі тягової мережі стану резонансу напруг на частоті джерела 7/0 живлення у пропонованому пристрої електропостачання здійснюється вибором розміру ємності конденсаторів 9, ширини шинопроводів, товщини шару діелектрика між ними та типу діелектрика.In the proposed scheme, a distributed longitudinal capacity is created between the connected busbars 5, 6, 4 and 7 (Fig. 1). The inclusion of capacitors 9 between the internal 5 and 6 busbars of the network increases the transverse capacity of the traction network. The action of these two factors makes it possible to significantly (several times) reduce the frequency level at which voltage resonance occurs. In a specific power supply device, the forced frequency of the supply current is given. Ensuring in the electric circuit of the traction network a state of voltage resonance at the frequency of the 7/0 power source in the proposed power supply device is carried out by choosing the size of the capacity of the capacitors 9, the width of the busbars, the thickness of the dielectric layer between them and the type of dielectric.

Порівняно з відомим технічним рішенням у тяговій мережі пропонованого пристрою електропостачання забезпечено значне зменшення частот власних коливань, що дає змогу одержати в ній стан резонансу напруг на відносно низькій частоті струму від джерела живлення і завдяки цьому передати рухомому транспортному засобу енергію з найбільшою потужністю. Крім того, у пропонованому пристрої електропостачання всі шинопроводи кола тягової мережі беруть участь в передачі енергії дотранспортного засобу, що підвищує ефективність його роботи порівняно з відомою конструкцією, та зменшує витрати провідникового матеріалу.Compared to the known technical solution, the traction network of the proposed power supply device provides a significant reduction in the frequency of self-oscillations, which makes it possible to obtain a resonance state of voltages at a relatively low frequency of the current from the power source and, thanks to this, to transmit energy to the moving vehicle with the greatest power. In addition, in the proposed power supply device, all busbars of the traction network circuit participate in the transmission of energy to the vehicle, which increases the efficiency of its operation compared to the known design, and reduces the consumption of conductor material.

Claims

The formula of the invention Power supply device for non-contact power supply of a vehicle consisting of an alternating current power source and a traction network made of two pairs, stretched along the network, parallel arranged, flat bus conductors, separated from each other in each of the pairs by a layer of dielectric, and on one side of the network the ends busbars of the first pair are connected to the ends of the busbars of the second pair, and on the second, opposite side of the network, the end of the busbar of the first pair is connected to the end of the busbar of the second pair, which differs in that - the power source is connected to the free ends of the busbars of the first and second pairs , and capacitors are included between the internal bus lines of the pairs. (o) s (ee) « s

- and? име) щ» (ee) име) 3e) 60 b5