локомотив-электростанция
Классы МПК: | B61C5/00 Тепловозы и моторные вагоны с двигателем внутреннего сгорания или газовой турбиной H02J9/08 требующим запуска первичного двигателя |
Автор(ы): | Андрияка В.Н., Курбасов А.С., Киржнер Д.Л., Нестрахов А.С. |
Патентообладатель(и): | Андрияка Владимир Николаевич, Курбасов Александр Севостьянович, Киржнер Давид Львович, Нестрахов Александр Сергеевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
2001-02-27 публикация патента:
10.06.2003 |
Область применения - железнодорожный транспорт, где используются автономные локомотивы, способные обеспечить питание объектов электроэнергией в нештатной ситуации от своей дизель-генераторной установки. Для получения на выходе трехфазного напряжения 380 В, 50 Гц для питания промышленных и других объектов в нештатных ситуациях предлагается переключать две статорные обмотки генератора на последовательное соединение посредством переключателя. Для перехода с режима тяги в режим электростанции локомотив имеет дополнительный переключатель. Использование двух турбокомпрессоров наддува позволяет реализовать полную тяговую мощность тепловоза и повысить его топливную экономичность во всем диапазоне эксплуатационных нагрузок. 2 з.п.ф-лы, 5 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
1. Локомотив-электростанция на базе тепловоза с двигателем внутреннего сгорания, трехфазным генератором с двумя фазными обмотками статора, одноименные фазы которых смещены на 30 эл. град и каждая обмотка выполнена с возможностью подключения к выпрямительной установке для подачи напряжения на тяговые двигатели постоянного тока, отличающаяся тем, что одноименные фазы статорных обмоток генератора выполнены с возможностью последовательного соединения, а генератор снабжен переключателем нагрузки для перехода с режима тяги на режим электростанции. 2. Локомотив-электростанция по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным переключателем, позволяющим осуществлять переключение одноименных фаз статорных обмоток с последовательного соединения на параллельное и обратно. 3. Локомотив-электростанция по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что она снабжена двумя турбокомпрессорами наддува двигателя внутреннего сгорания для повышения топливной экономичности тепловоза.Описание изобретения к патенту
Область применения - железнодорожный транспорт, где требуется автономный локомотив, способный обеспечивать питание от своей дизель-генераторной установки в нештатной ситуации объектов, нуждающихся в источнике электрической мощности с напряжением 380 В, 50 Гц. Для многих ситуаций требуется иметь передвижную электростанцию, при значительной мощности - локомотив-электростанцию. Как правило, такое устройство состоит из автономного локомотива-тепловоза и прицепного вагона, в котором расположена дизель-генераторная установка или преобразовательное устройство, позволяющее иметь на выходе стандартное напряжение 380 В, 50 Гц. Такая энергетическая установка, состоящая из собственно локомотива и преобразовательного устройства в обособленном вагоне, сложна и требует дополнительных затрат, в том числе и по содержанию. Желательно иметь локомотив, генераторная установка которого способна служить источником мощности трехфазного переменного тока частотой 50 Гц и линейным напряжением 380 В. В настоящее время дизельные тепловозы имеют трехфазные генераторы, питающие через выпрямители тяговые двигатели постоянного тока. Оптимальными параметрами дизель-генераторной установки, например для тепловозов 2Э116 и ТЭП70, являются: частота вращения дизеля 1000 об/мин, линейное напряжение 580-600 В при частоте 100 Гц и обмотке статора, выполненной в виде двух обмоток, соединенных в звезду и сдвинутых пространственно на 30 эл. град эл (см.1, стр. 45 рис.22 и стр.192 табл. 11). Этот вариант исполнения дизель-генераторной установки следует принять за прототип. Недостаток ее в том, что такая дизель-генераторная установка без радикального изменения не может быть использована для получения на выходе напряжения 380 В при частоте 50 Гц. При снижении частоты вращения дизеля до 500 об/мин для получения напряжения с частотой 50 Гц линейное напряжение генератора снизится до 290 В. Увеличить его до 380 В за счет увеличения тока возбуждения невозможно из-за насыщенной магнитной характеристики. Создание тепловоза с дизель-генераторной установкой с выходным напряжением 380 В и 50 Гц нерационально по ряду причин:а - большие токи в силовой цепи при заданной мощности;
б - частота 50 Гц может быть получена либо за счет снижения расчетной частоты вращения дизеля и увеличения его габаритов, либо за счет уменьшения числа полюсов генератора, что также приводит к увеличению габаритов генератора из-за увеличения лобовых вылетов статорной обмотки и толщины спинки магнитопровода статора. Предлагается решение, при котором можно получить на выходе генератора трехфазное напряжение 380 В и однофазное напряжение 220 В при частоте 50 Гц за счет переключения обмоток статора и снижения частоты вращения дизеля до 500 об/мин. При этом у трехфазных статорных обмоток, подключенных к выпрямительным установкам параллельно, одноименные фазы соединяются последовательно. Сущность и принцип работы предлагаемого локомотива-электростанции поясняются фиг.1-3. На фиг. 1 приведена электрическая схема прототипа (см.1, рис.22), в которой две статорные обмотки, одноименные фазы которых, например А-х и А"-х", смещены на 30 эл. град для уменьшения пульсаций тока, питают выпрямительную установку ВУ и далее от них тяговые двигатели постоянного тока. На фиг.2 показана измененная схема статорных обмоток, когда одноименные фазы соединены последовательностью, за счет чего можно получить на выходе генератора напряжение 380 В при частоте 50 Гц, подводимое к объектам с промышленной нагрузкой. На фиг.3 показана схема переключателя П1, подающего напряжение от синхронного генератора ГС либо к промышленной нагрузке - режим I - режим электростанции, либо к выпрямителю ВУ - режим II - режим тяги. Поскольку суммарный ток при включении фаз обмоток последовательно снижается в два раза, то в этой же кратности снижается и мощность генератора. Мощность дизеля при снижении частоты вращения до 500 об/мин также снизится в два раза. Однако она остается значительной, поскольку мощность дизель-генераторной установки, например тепловоза 2ТЭ116, составляет 2120



Луков Н. М., Стрекопыв В.В., Рудая К.И. Передачи мощности тепловозов. - М.: Транспорт, 1987, с. 45, 192.
Класс B61C5/00 Тепловозы и моторные вагоны с двигателем внутреннего сгорания или газовой турбиной