PL200983B1 - Sposób i urządzenie do wentylacji urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego - Google Patents

Abstract

1. Sposób wentylowania urz adze n elek- trycznych znajduj acych si e na pok ladzie pojaz- du szynowego zasilanego pr adem sta lym, przy czym ka zde ze wspomnianych urz adze n elek- trycznych jest wentylowane za pomoc a odpo- wiedniego wentylatora ch lodz acego napedza- nego przez silnik elektryczny, znamienny tym, ze jako silniki elektryczne (3) stosuje si e silniki asynchroniczne, a ka zdy wentylatorowy silnik elektryczny (3) niezale znie zasila si e trójfazo- wym napi eciem przemiennym poprzez indywi- dualny przekszta ltnik po laczony ze zród lem napi ecia sta lego zasilaj acym pojazd szynowy, przy czym indywidualny przekszta ltnik (4) steru- je si e w funkcji energii zu zywanej przez przypo- rz adkowane mu urz adzenie elektryczne. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wentylacji urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego zasilanego prądem stałym, a w szczególności aparatura przewietrzająca obejmująca przyporządkowane każdemu urządzeniu elektrycznemu wentylatory zasilane przez silnik elektryczny.

Urządzenie wentylacyjne ma zastosowanie w pojazdach szynowych, a takie pojazdy mogą zawierać na pokładzie wiele wentylowanych urządzeń elektrycznych.

Zwykle każdy z elementów mocy w pojeździe trakcyjnym, taki jak transformator, silniki trakcyjne, reostaty hamowania, energoelektroniczne układy mocy, jest indywidualnie chłodzony, każdy za pomocą odpowiedniego wentylatora napędzanego silnikiem elektrycznym, wszystkie te silniki są zasilane energią elektryczną pochodzącą z tego samego przekształtnika, znajdującego się na pokładzie pojazdu, który przekształca napięcie stałe DC dostępne poprzez linię nośną trakcji elektrycznej na pięcie przemienne AC odpowiednie dla pracy urządzeń zasilających.

Jednakże, takie urządzenia wentylacyjne posiadają wadę polegającą na tym, iż wszystkie niezależne wentylatory pracują wspólnie.

Tak więc, w chwili gdy jeden z wentylatorów powinien pracować z pełną mocą w celu schłodzenia przypisanego mu urządzenia elektrycznego, wtedy przekształtnik zasila pozostałe wentylatory pełną mocą, powodując niepotrzebny wzrost ilości zużywanej energii, wytwarzając jednocześnie dodatkowo hałas.

Celem prezentowanego wynalazku jest więc opracowanie sposobu i urządzenia do wentylacji urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego sprawiających, iż pojazd szynowy jest wygodniejszy przez zmniejszenie natężenia hałasu, ponadto zmniejszając ilość energii jaką zużywa ten pojazd.

Zgodnie z wynalazkiem zaproponowano urządzenie do wentylacji urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego, który to pojazd szynowy jest zasilany napięciem stałym czy to bezpośrednio poprzez system przechwytujący połączony do źródła napięcia stałego lub pośrednio przez prostowanie i filtrowanie energii elektrycznej pobieranej przez system przechwytujący połączony z jednofazowym źródłem napięcia przemiennego.

Każde z urządzeń elektrycznych jest wentylowane z wykorzystaniem odpowiedniego wentylatora chłodzącego napędzanego silnikiem elektrycznym.

Urządzenie charakteryzuje się tym, że silniki elektryczne są silnikami asynchronicznymi, a każ dy silnik elektryczny napędzający wentylator jest zasilany trójfazowym prądem przemiennym AC poprzez indywidualny przekształtnik połączony ze źródłem napięcia stałego DC zasilającego pojazd szynowy.

Urządzenie według wynalazku służące do wentylowania urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego może cechować jedna z poniższych właściwości samodzielnie, lub też w jakiejkolwiek technicznie możliwej kombinacji z pozostałymi: indywidualny przekształtnik jest zintegrowany w podstawie silnika wspomnianego wentylatora, każdy z przekształtników mocy jest sterowany w funkcji zużywanej mocy przez przypisane do niego urządzenie elektryczne, oraz pojazd szynowy jest pojazdem zawierającym urządzenia elektryczne takie jak transformatory, silniki trakcyjne, rezystory nastawne lub jednostki energoelektroniczne.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób wentylacji urządzeń elektrycznych na pokładzie zasilanego prądem stałym pojazdu szynowego, przy czym każde z takich urządzeń jest wentylowane z wykorzystaniem środków odpowiedniego wentylatora chłodzącego napędzanego silnikiem elektrycznym, a sposób charakteryzuje się tym, że każdy silnik elektryczny napędzający wentylator jest niezależnie zasilany trójfazowym napięciem przemiennym AC poprzez środki poszczególnych przekształtników połączonych ze źródłem napięcia stałego DC zasilającego pojazd szynowy, a przekształtnik jest sterowany w funkcji energii zużywanej przez przypisane mu urządzenie elektryczne.

Inną cechą sposobu według wynalazku jest to, że każdy przekształtnik jest także sterowany w taki sposób, aby chł odzenie przyporzą dkowanego mu urzą dzenia elektrycznego był o proporcjonalne do mocy zużywanej przez to urządzenie elektryczne.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w korzystnym przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie widok z boku pojazdu szynowego wyposażonego w urządzenie według wynalazku służące do wentylacji znajdujących się na pokładzie urządzeń elektryczPL 200 983 B1 nych, a fig. 2 przedstawia widok perspektywiczny silnika zasilającego wentylator ze zintegrowanym przekształtnikiem, wykorzystywanego w urządzeniach wentylacyjnych według wynalazku.

Aby uczynić rysunki bardziej przejrzystymi, przedstawiono jedynie elementy, które są niezbędne do zrozumienia wynalazku.

Na figurze 1 przedstawiono napędzany pojazd szynowy, który jest zasilany elektrycznie poprzez pantograf l połączony z linią nośną trakcji elektrycznej dostarczającej stały prąd elektryczny o napięciu 750 V.

Jak przedstawiono na fig. 1, wagon jest wyposażony w urządzenia elektryczne obejmujące silnik trakcyjny, transformator, jednostkę energoelektroniczną oraz reostaty hamujące, a każde z urządzeń elektrycznych zawiera przyporządkowany mu wentylator chłodzący 2 napędzany asynchronicznym silnikiem elektrycznym 3.

Jak przedstawiono na fig. 2, przekształtnik 4 jest zintegrowany na stanowisku każdego asynchronicznego silnika 3, aby transformować stałe napięcie 750 V z liny nośnej na trójfazowe zmiennoprądowe zasilanie asynchronicznego silnika 3. Przekształtnik 4 jest zamocowany przy pomocy śrub na kołnierzu 31 obudowy silnika elektrycznego 3, zapewnia zwartą konstrukcję zespołu obejmującego przekształtnik 4, silnik 3 oraz wentylator 2.

Przekształtnik 4 jest wykonany z tranzystorów IGBT i dostarcza napięcia o modulowanej częstotliwości f, przy stałym współczynniku Uout/fout, aż do punktu pracy znamionowej przy Uout = 545 V dla częstotliwości 50 Hz.

Uzwojenia każdego z silników elektrycznych 3 są zwymiarowane tak, aby mogły pracować w warunkach znamionowych przekształtnika to jest 545 V przy częstotliwości 50 Hz.

Każdy z przekształtników 4 zawiera obwód sterujący odbierający, jako parametr wejściowy, sygnał o prądzie pobieranym przez urządzenie elektryczne, które ma być wentylowane.

Urządzenie wentylacyjne według wynalazku pracuje w następujący sposób.

Gdy dane urządzenie elektryczne pracuje, silnik 3 napędzający wentylator 2 przyporządkowany do wspomnianego urządzenia elektrycznego, jest zasilany prądem przemiennym AC poprzez zintegrowany z nim przekształtnik 4, a wspomniany przekształtnik 4, aby zrealizować schemat proporcjonalnego zasilania silnika 3 tak, aby prędkość obrotowa wentylatora 2 była proporcjonalna do energii zużywanej przez przypisane mu urządzenie elektryczne, wykorzystuje informację o prądzie zużywanym przez przypisane urządzenie elektryczne.

Takie urządzenie wentylacyjne wraz z silnikiem asynchronicznym napędzającym wentylator posiada zaletę polegającą na tym, iż ich czas życia oraz niezawodność są większe niż urządzeń z silnikami prądu stałego, nie wymagają przy tym wielu czynności obsługowych.

Ponadto, obecność zintegrowanego przekształtnika przy każdym z silników zasilających wentylator pozwala na indywidualne zróżnicowanie mocy, przy jakiej pracuje każdy z nich, w funkcji energii elektrycznej zużywanej przez urządzenia elektryczne, a więc ciepła wydzielanego przez wspomniane urządzenia elektryczne.

Tak więc, urządzenie wentylacyjne według wynalazku pozwala na wentylacje każdego z urządzeń elektrycznych w funkcji zapotrzebowania danego urządzenia na chłodzenie, przez to pozwala znacznie obniżyć zużycie energii.

Ponadto, przez wprowadzenie indywidualnego sterowania wentylatorami urządzeń elektrycznych, urządzenie wentylacyjne i sposób wentylowania według wynalazku posiadają także tę cechę, iż pozwalają na ograniczenie czasu pracy wentylatorów, a więc redukują emisję hałasu generowanego przez wspomniane wentylatory, a więc stwarzają większy komfort podróżowania pasażerom.

Claims (6)

1. Sposób wentylowania urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego zasilanego prądem stałym, przy czym każde ze wspomnianych urządzeń elektrycznych jest wentylowane za pomocą odpowiedniego wentylatora chłodzącego napędzanego przez silnik elektryczny, znamienny tym, że jako silniki elektryczne (3) stosuje się silniki asynchroniczne, a każdy wentylatorowy silnik elektryczny (3) niezależnie zasila się trójfazowym napięciem przemiennym poprzez indywidualny przekształtnik połączony ze źródłem napięcia stałego zasilającym pojazd szynowy, przy czym indywidualny przekształtnik (4) steruje się w funkcji energii zużywanej przez przyporządkowane mu urządzenie elektryczne.

PL 200 983 B1

2. Sposób wentylowania według zastrz. 1, znamienny tym, że każdy z przekształtników steruje się tak, że chłodzenie przyporządkowanego do niego urządzenia elektrycznego jest proporcjonalne do energii elektrycznej zużywanej przez urządzenie elektryczne.

3. Urządzenie do wentylacji urządzeń elektrycznych znajdujących się na pokładzie pojazdu szynowego, który to pojazd szynowy jest zasilany prądem o napięciu stałym DC bezpośrednio poprzez system przechwytujący dołączony do źródła napięcia stałego lub pośrednio przez prostowanie i filtrowanie energii elektrycznej pobieranej przez system przechwytujący połączony z jednofazowym źródłem napięcia przemiennego AC, a każde z urządzeń elektrycznych jest wentylowane z wykorzystaniem przyporządkowanego mu wentylatora chłodzącego napędzanego przez silnik elektryczny, znamienne tym, że silniki elektryczne (3) są silnikami asynchronicznymi, a każdy z wentylatorowych silników elektrycznych (3) jest zasilany trójfazowym prądem przemiennym AC poprzez indywidualny przekształtnik (4) połączony ze źródłem napięcia stałego DC zasilającego pojazd szynowy.

4. Urządzenie wentylacyjne według zastrz. 3, znamienne tym, że indywidualny przekształtnik (4) jest zintegrowany w podstawie silnika wentylatora (2).

5. Urządzenie wentylacyjne według zastrz. 4, znamienne tym, że każdy przekształtnik zasilający wentylator jest sterowany w funkcji energii zużywanej przez przyporządkowane mu urządzenie elektryczne.

6. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że pojazd szynowy jest pojazdem zawierającym urządzenia elektryczne, takie jak transformatory, silniki trakcyjne, reostaty hamowania oraz jednostki energoelektroniczne.