PL209760B1 - Układ napędowy pojazdu trakcyjnego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ napędowy pojazdu trakcyjnego silnikami elektrycznymi.

Napęd pojazdu trakcyjnego: tramwaju, pociągu metra, pociągu kolejowego i trolejbusu jest zwykle wielosilnikowy, najczęściej 4-ro silnikowy. Napęd jest rozłożony wzdłuż pojazdu, jeden silnik napędza jedną oś.

Znane są układy napędowe pojazdu trakcyjnego silnikami szeregowymi prądu stałego. Napędy te charakteryzują się niską sprawnością i dużą awaryjnością w szczególności w zimie. Awaryjność silników jest związana z komutatorem mechanicznym i aparatem szczotkowym. W nowych konstrukcjach pojazdów trakcyjnych są stosowane napędy silnikami indukcyjnymi klatkowymi. Napęd ten składa się z falownika o modulacji szerokości impulsów (MSI) i silników indukcyjnych klatkowych. Napęd ten jest bardziej niezawodny od napędu prądu stałego, a sprawność jest jego wyższa. W napędach tych nie można odzyskiwać pełnej energii hamowania, gdyż przy małych prędkościach silniki nie wzbudzają się do napięcia, które umożliwia pracę inwertorową falownika, tzn. nie wymusza przepływu energii od silnika do sieci trakcyjnej. Także sprawność silników indukcyjnych jest niższa w porównaniu do silników wzbudzanych magnesami trwałymi.

Z opisu patentowego nr US 5221880 znany jest ukł ad napędowy pojazdu trakcyjnego, gdzie napęd główny stanowią silniki bezszczotkowe wzbudzane magnesami trwałymi zasilane z własnych komutatorów energoelektronicznych.

Układ napędowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że między komutatorami energoelektronicznymi zabudowany jest przełącznik, przy czym przełącznik w czasie jazdy pojazdu trakcyjnego przełącza układ szeregowy w układ równoległy i odwrotnie.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia schemat układu napędowego.

Układ jest dwusilnikowy M1, M2. W przypadku większej liczby silników (4 lub 6) układ napędowy jest powielany dwa lub trzy razy. Przedstawiony układ napędowy składa się z dwóch identycznych silników elektrycznych bezszczotkowych M1, M2 wzbudzanych magnesami trwałymi NdFeB, zasilanych z własnych komutatorów energoelektronicznych K1, K2. Trójpasmowe uzwojenie stojana silnika M1 jest połączone z komutatorem energoelektronicznym K1, który jest sterowany z układu sterującego S1. Do układu sterującego jest podawany sygnał z enkodera N1 kąta położenia wirnika silnika M1 względem osi pasma jego uzwojenia oraz sygnał z nastawnika jazdy V pojazdu trakcyjnego.

Układ połączenia silnika M2 z komutatorem K2 i układem sterującym S2 jest identyczny. Układ napędowy M1-K1 plus M2-K2 jest przyłączany do sieci trakcyjnej U-0 wyłącznikem W. Między komutatorem K1 i komutatorem K2 jest zabudowany przełącznik P, który umożliwia przełączanie układy komutatorów K1, K2 z zasilania szeregowego w równoległy i odwrotnie. Przełączenie jest automatyczne sygnałem z nastawnika jazdy V podawanym na przełącznik P. Przy prędkościach jazdy od zera do około połowy prędkości maksymalnej pojazdu komutatory K1, K2 są połączone szeregowo, odpowiada to regulacji napięcia na silnikach od zera do 0,5 U, gdzie U jest napięciem sieci trakcyjnej. Następnie przełącznikiem P komutatory K1, K2 są włączane w układ równoległy. W tym układzie połączeń pojazd trakcyjny może poruszać się z prędkością większą od połowy prędkości maksymalnej. Prędkość pojazdu trakcyjnego może być mierzona, a jej sygnał podawany do nastawnika jazdy V lub może być obliczany w układzie mikroprocesorowym sterownika S1 z sygnału enkodera N1.

Silniki bezszczotkowe M1, M2 wzbudzane magnesami trwałymi NdFeB, mają najwyższą sprawność ze wszystkich znanych typów maszyn elektrycznych, zastosowanie ich do napędu pojazdu trakcyjnego pozwala uzyskać napęd o najwyższej sprawności. Ponadto silniki M1, M2 są zawsze wzbudzone, co umożliwia ich pracę hamulcową z odzyskiem energii w całym zakresie prędkości jazdy pojazdu trakcyjnego. Komutatory energoelektroniczne K1, K2 nie zużywają się w czasie pracy, tym samym są bardziej niezawodne w stosunku do komutatorów mechanicznych w obecnie stosowanych silnikach prądu stałego, mają także od nich wyższą sprawność.

Claims (1)

1. Układ napędowy pojazdu trakcyjnego składający się silników elektrycznych bezszczotkowych wzbudzanych magnesami trwałymi NdFeB zasilanych z własnych komutatorów, znamienny tym, że między komutatorem energoelektronicznym (K1) i komutatorem energoelektronicznym (K2) zabudowany jest przełącznik (P), przy czym przełącznik (P) w czasie jazdy pojazdu trakcyjnego przełącza układ szeregowy w układ równoległy i odwrotnie.