ВЕНТИЛЬНО-ИНДУКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
VALVE-INDUCTOR ELECTROMECHANICAL CONVERTER

Изобретение относится к электромеханическим преобразователям энергии и может использоваться в транспортных системах, например, в области железнодорожного транспорта для преобразования кинетической энергии отцепа вагонов на сортировочных горках в электрическую энергию.
Известна конструкция устройства (RU 2060187, B61K 7/12, 20.05.1996), которая содержит последовательно расположенные вдоль железнодорожного пути электромагниты, каждый из которых представляет собой соленоидальную сверхпроводящую катушку, помещенную в криостат, расположенный между полюсами, выполненными в виде рельсовых вставок, после немагнитных участков рельсов. Обмотки электромагнитов подключены к источнику питания, в качестве которого используется сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии, через параллельно и последовательно включенные им сверхпроводящие ключи.
Устройство, выполненное по такой схеме, требует значительного изменения инфраструктуры имеющихся рельсовых путей.
Кроме того, использование сверхпроводящих материалов существенно увеличивает стоимость конечного изделия.
Также известна конструкция устройства (RU 2080269, B61K 7/12, 27.05.1997), которая содержит два U-образных магнитопровода из ферромагнитного материала, охватывающих рельсы с нижней и с боковых сторон, катушки из проводникового материала, насаженные на стержни каждого магнитопровода, подвижные балки, размещенные в верхней части магнитопроводов с прикрепленными к ним тормозными шинами и кронштейны с амортизаторами. Каждый из стержней выполнен в виде трех расположенных параллельно элементов, причем катушки насажены на средние элементы стержней, а на крайние элементы стержней, составляющих с установленными и закрепленными в верхней их части немагнитными вставками высоту, равную высоте средних элементов упомянутых стержней, закреплены кронштейны с установленными на них амортизаторами.
Устройство, выполненное по такой схеме, требует участие оператора, который осуществляет включение замедлителя, основываясь на массе и скорости отцепа. Кроме того, осуществляется фрикционное воздействие посредством тормозных шин, что приводит к механическому износу самого устройства и безвозвратные потери на выделение тепла.
Наиболее близкой к заявляемой является конструкция тормозного устройства (RU 2611474, B61K 7/12, 2015.11.10), которая содержит два U-образных магнитопровода из ферромагнитного материала, каждый из которых охватывает ходовые рельсы с нижней и с боковых сторон, электрические обмотки из проводникового материала, расположенные на каждом магнитопроводе, подключенные к источнику электропитания, электрические обмотки выполнены по схеме, распределенной по длине U-образного магнитопровода трехфазной обмотки и уложены в вертикальных пазах, которые выполнены на внутренних боковых сторонах магнитопроводов, причем управляющий вход источника электропитания соединен с первым выходом датчика движения, второй выход которого соединен с входом дополнительного источника электропитания, выходы которого соединены с обмоткой подмагничивающего поля, расположенной на горизонтальной части U-образных магнитопроводов.
Устройства, выполненные по такой схеме, в процессе своей установки требуют дополнительных трудоемких работ по изменению имеющейся инфраструктуры верхнего строения пути. Использование U-образного магнитопровода, который охватывает ходовые рельсы с нижней и с боковых сторон, значительно увеличивает длину магнитной цепи и, соответственно, магнитное сопротивление магнитопровода. Это снижает соотношение тормозного усилия к массе устройства.
Изобретением решается задача упрощения конструкции тормозного устройства, увеличения соотношения тормозного момента к массе устройства.
Поставленная задача решается за счет того, что вентильно-индукторный электромеханический преобразователь, содержащий статор с намотанной на него обмоткой, питаемой от полупроводникового преобразователя, работающего по сигналам от датчика положения колеса согласно изобретению отличается тем, что статор расположен с одной стороны ходового рельса, имеет явнополюсную структуру и не несет на себе дополнительные обмотки подмагничивающего поля, а расположенная на статоре катушка из проводящего материала выполнена сосредоточенной и однофазной.
Изобретение поясняется графически. На фиг. 1 изображена схема вентильно-индукторного электромеханического преобразователя, выполняющего роль тормозного устройства, расположенного с одной стороны колеса отцепа, который содержит статор 1 с намотанной на него катушкой 2, питаемой от полупроводникового преобразователя 3, работающего по сигналу датчика положения 4, который определяет положение колеса 5 относительно оси тормозного устройства.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Для реализации тормозного усилия, в момент времени, когда совпадут оси колеса вагона 5 и статора 1 на обмотку 2 подается питание от полупроводникового преобразователя 3. В этот момент времени индуктивность магнитной цепи, в которую входит статор и колесо, максимальна. Протекающий по обмотке ток создаст магнитный поток, которой замыкается по следующей цепи: статор -воздушный зазор - колесо - воздушный зазор - статор. При дальнейшем движении колеса относительно тормозного устройства индуктивность магнитной цепи уменьшается и создается тормозной момент. В этот период времени вентильно-индукторный электромеханический преобразователь работает в генераторном режиме, колесо вагона выполняет роль ротора, который перемещается в магнитном поле, создаваемом обмоткой статора. В магнитной цепи накапливается энергия, которая после выхода колеса из магнитной цепи, либо гасится на активном сопротивлении, который входит в состав преобразователя, либо накапливается в накопителе, например, в суперконденсаторе, для последующего использования. Переключения осуществляются преобразователем по сигналам датчика положения колеса 4 относительно оси тормозного устройства. Для увеличения тормозного усилия и исключения одностороннего притяжения колеса и тормозного устройства, необходимо расположение тормозных устройств попарно симметрично с внешней стороны обоих ходовых рельсов (фиг. 2). При таком расположении тормозных устройств отсутствует необходимость вносить какие-либо изменение в верхнее строение пути, между рельсами не располагаются конструктивные элементы тормозного устройства, которые могут мешать движению, а меньшая длина и, соответственно, меньшее сопротивление магнитной цепи увеличивает соотношение электромагнитного момента к массе тормозного устройства относительно прототипа.