система для передвижения и энергоснабжения тяжелых путевых машин на железнодорожном ходу

Формула изобретения

Система для передвижения и энергоснабжения тяжелых путевых машин на железнодорожном ходу, содержащая тяговую и энергоснабжающую дизельгенераторные установки, размещенные на одном двухсекционном или двух спаренных односекционных тепловозах, регуляторы мощности дизель-генераторных установок, вход одного из которых подключен к первому выходу задатчика мощности энергоснабжения, регулятор возбуждения тягового генератора, сигнальные входы которого соединены с выходами датчиков его тока и напряжения, а задающий вход с выходом задатчика скорости передвижения, регулятор возбуждения энергоснабжающего генератора, сигнальные входы которого подключены к выходам датчиков его тока и напряжения, а задающие входы к выходу задатчика напряжения энергоснабжающего генератора и второму выходу задатчика мощности энергоснабжения, тяговые электродвигатели, связанные с соответствующими колесными парами тепловоза, коллекторно-контакторный узел, снабженный контроллером машиниста и групповыми переключателями и выполненный с возможностью параллельного подключения секционных тяговых электродвигателей к соответствующим генераторам или последовательного подключения тяговых электродвигателей обеих секций к тяговому генератору, отличающаяся тем, что тяговые электродвигатели попарно объединены в группы, групповые переключатели в цепях параллельного подключения тяговых электродвигателей к соответствующим генераторам выполнены в виде силовых диодов, каждый из которых включен между общим выводом соответствующей пары тяговых электродвигателей и одним из выводов соответствующего генератора, а групповой переключатель в цепи последовательного подключения тяговых электродвигателей к тяговому генератору состоит из управляемых тиристорных ключей, включенных между группами тяговых электродвигателей обеих секций тепловоза, и силового диода, включенного в данную цепь со стороны одного из выводов тягового генератора, при этом контроллер машиниста связан с управляющим входом регулятора возбуждения тягового генератора с возможностью изменения полярности напряжения последнего при переключении тяговых электродвигателей с параллельного соединения на последовательное.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к силовому оборудованию двухсекционных тепловозов и может быть использовано для передвижения несамоходных путевых машин на железнодорожном ходу, требующих большого тягового усилия и автоматического поддержания малой скорости при максимальном использовании мощности.

Известна система для передвижения и энергоснабжения тяжелых машин на железнодорожном ходу, содержащая главные генераторы, установленные на двухсекционном тепловозе и сочлененные с дизельными двигателями, тяговые электродвигатели, соединенные с выходными цепями соответствующих генераторов, регуляторы возбуждения генераторов, подключенные к соответствующим датчикам тока и напряжения, а также объединенные регуляторы мощности дизель-генераторных установок (см. Тепловоз 2ТЭ10Б. Руководство по эксплуатации и обслуживанию, М. Транспорт, 1975, с. 165-169).

Недостатком этой системы являются невозможность увеличения тягового усилия тепловоза на малых скоростях движения и отсутствие энергоснабжения рабочих органов путевой машины.

Наиболее близкой из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранная в качестве прототипа система для передвижения и энергоснабжения тяжелых путевых машин на железнодорожном ходу, содержащая тяговую и энергоснабжающую дизель-генераторные установки, размещенные на одном двухсекционном или двух спаренных односекционных тепловозах, регуляторы мощности дизель-генераторных установок, вход одного из которых подключен к первому выходу задатчика мощности энергоснабжения, регулятор возбуждения тягового генератора, сигнальные входы которого соединены с выходами датчиков его тока и напряжения, а задающий вход с выходом задатчика скорости передвижения, регулятор возбуждения энергоснабжающего генератора, сигнальные входы которого подключены к выходам датчика его тока, а задающие входы к выходу задатчика напряжения энергоснабжающего генератора и второму выходу задатчика мощности энергоснабжения, тяговые электродвигатели, связанные с соответствующими колесными парами тепловоза, коллекторно-контакторный узел, снабженный контроллером машиниста и групповыми переключателями и выполненный с возможностью параллельного подключения секционных тяговых электродвигателей к соответствующим генераторам или последовательного подключения тяговых электродвигателей обеих секций к тяговому генератору (см. например, описание изобретения к патенту Российской Федерации N 2003511, кл. B 60 L 11/04, 1993 г.).

Недостатком известного устройства является наличие мощных силовых групповых переключателей, необходимых для изменения режима работы тяговых электродвигателей, которые все в одном случае работают последовательно, а в другом случае все тяговые электродвигатели работаю параллельно, что приводит к неизбежному образованию электрической дуги в контактах или дополнительным мероприятиям по ее исключению и в конечном итоге отрицательно сказывается на общей эксплуатационной надежности.

Сущность заявляемого изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который заключается в повышении надежности работы за счет бесконтактного переключения тяговых электродвигателей из параллельного соединения в последовательное при изменении полярности питающего напряжения тягового генератора.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", т.к. оно не известно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т. к. оно явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых заявленной совокупностью существенных признаков, на достижение указанного технического результата.

Таким образом, предложенное техническое решение соответствует установленным условиям патентоспособности изобретения.

Других известных технических решений аналогичного назначения с подобными существенными признаками заявителем не обнаружено.

На фиг. 1 изображена развернутая схема силовых цепей; на фиг. 2 - функциональная схема цепей управления и регулирования.

Система для передвижения и энергоснабжения тяжелых путевых машин на железнодорожном ходу содержит установленные на каждой секции двухсекционного или двух спаренных тепловозах главные генераторы 1 и 2 дизель-генераторных установок, первый из которых является тяговым, а второй энергоснабжающим, выходы которых через силовые контакты контакторов 3-8 и 9-14 и силовые диоды 15.5, 15.6, 15.7 и 16.5, 16.6, 16.7 подсоединены к якорям параллельно включаемых тяговых электродвигателей 17-22 и 23-28 обеих секций тепловоза, причем тяговые электродвигатели обеих секций тепловоза попарно объединены в группы для подключения к тяговому 1 и энергоснабжающему 2 генераторам тепловоза.

К выходам тягового 1 и энергоснабжающего 2 генераторов подключены также входы соответствующих датчиков напряжения 29 и 30 и датчиков тока 31 и 32.

Выходы тягового генератора 1 подсоединены последовательно соединенными силовыми полупроводниковыми приборами, в частности, силовым диодом 15.1 и управляющими тиристорными ключами 15.2-15.4 к тяговым электродвигателям 17-22 первой секции и межсекционными кабелями к клеммам 33 и 34 и силовыми полупроводниковыми приборами, в частности, управляющими тиристорными ключами 16.2-16.4 к тяговым электродвигателям 23-28 второй секции в цепи их последовательного подключения, соответственно, на обеих секциях тепловоза и, соответственно, силовыми диодами 15.5-15.7 и 16.5-16.7 к тяговым электродвигателям 17-22 и 23-28 обеих секций в цепи их параллельного подключения. Кроме того, на второй секции тепловоза, работающей в режиме энергоснабжения, выходы энергоснабжающего генератора 2 подключены к тяговым электродвигателям 23-28 этой секции и, соответственно, через соединительный кабель с клеммой 35 и через соединительный кабель с клеммой 36 и силовой диод 16.1 к электродвигателям приводов (условно не показаны) рабочих органов путевой машины.

Схема управления содержит тумблер 37 перевода тепловоза в режим энергоснабжения, при включении которого получают питание промежуточные реле 38 тяговой секции и реле 39 энергоснабжающей секции тепловоза.

Контроллер 40 машиниста одним выходом подключен через размыкающие контакты промежуточного реле 38 к входам привода контакторов 3-8, а через размыкающие контакты промежуточного реле 39 к входам приводов контакторов 9-14. К другим выходам контроллера 40 машиниста подключены входы регулятора 41 мощности дизель-генераторной установки и блока 42 регулирования возбуждения тягового генератора 1, а через размыкающий контакт промежуточного реле 39 - входы объединенного регулятора 43 мощности дизель-генераторной установки и блока 44 регулирования возбуждения энергоснабжающего генератора 2.

Дополнительно входы блоков 42 и 44 через замыкающие контакты промежуточных реле 38 и 39 подключены к контроллеру 40 машиниста, к выходам которых подключены обмотки возбуждения, соответственно тягового 1 и энергоснабжающего 2 генераторов.

При включении замыкающего контакта промежуточного реле 39 получает питание блок 45 задания мощности энергоснабжения, к выходам которого подключены входы объединенного регулятора 43 мощности дизель-генераторной установки и блока 44 регулирования возбуждения энергоснабжающего генератора 2.

К тем другим входам блока 42 регулирования возбуждения тягового генератора 1 и блока 44 регулирования возбуждения энергоснабжающего генератора 2 подключены, соответственно, выходы датчиков напряжения 29 и 30, через размыкающие контакты промежуточных реле 38 и 39 выходы датчиков тока 31 и 32, и через замыкающие контакты промежуточных реле 38 и 39 выходы ручных задатчиков 46 и 47, соответственно, скорости и напряжения энергоснабжения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При подключении путевой машины к системе ведомая секция тепловоза работает в режиме дизель-электростанции, поддерживая независимо от изменения нагрузки, потребляемой путевой машиной, постоянную величину выходного напряжения регламентируемую ручным задатчиком напряжения, при этом в системе автоматического регулирования мощности дизель-генераторной установки отключается канал обратной связи по току нагрузки.

Блок 45 задания мощности энергоснабжения в зависимости от положения переключателя типа путевой машины (не показан) формирует сигналы управления, подаваемые на входы блока 44 регулирования тока возбуждения энергоснабжающего генератора 2 и объединенного регулятора 43 мощности дизель-генераторной установки, при этом напряжение при включении системы возрастает постепенно до минимального рабочего напряжения, необходимого для облегчения запуска электродвигателей потребителя.

Ведущая тяговая секция тепловоза используется для перемещения путевых машин с малой скоростью и большим тяговым усилием, для чего все тяговые электродвигатели тепловоза перегруппируются с параллельного на последовательное соединение, обеспечивая полное использование мощности дизель-генераторной установки в диапазоне малых скоростей. Скорость перемещения задается ручным задатчиком 46, а также положением контроллера 40 машиниста.

Предлагаемая система используется для передвижения несамоходных путевых машин, например, щебнеочистительной машины, требующей большого тягового усилия и автоматического поддержания малой скорости при минимальном использовании мощности дизель-генераторной установки с большим КПД, что не предусматривается заводской схемой двухсекционного тепловоза либо двух спаренных тепловозов, а также позволяет отказаться от использования для питания путевых машин малоэкономичных дизель-электрических агрегатов.

Данная система может быть также использована для питания любых других потребителей постоянного тока соответствующей мощности.

Использование данного изобретения позволяет исключить дорогостоящие мощные силовые механические групповые переключатели и заменить их на полупроводниковые приборы, повысить надежность работы за счет бесконтактного переключения тяговых электродвигателей из параллельного соединения в последовательное путем изменения полярности питающего напряжения тягового генератора, что в целом несомненно повышает долговечность и межремонтный ресурс технологического оборудования.