МАНЕВРОВЫЙ ТЕПЛОВОЗ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, в частности, к маневровым тепловозам с электрическим приводом вспомогательных нагрузок.
Известны маневровые локомотивы компании Boise Locomotive, бывший Morrison Knudsen/MK Rail Company типа MP1500D, GP28M, GP39M, которые имеют комбинированную систему привода вспомогательных нагрузок дизеля и локомотива. Часть вспомогательных нагрузок имеет механический привод от вала дизеля через распределительный редуктор: как вентиляторы охлаждения тяговых электродвигателей, дополнительный генератор переменного тока, вспомогательный генератор, а другая часть имеет электрический привод переменного тока, электродвигатели которого получают питание от дополнительного генератора: как компрессор, вентиляторы охлаждения радиатора холодильника дизеля [The Car and Locomotive Cyclopedia of American Practices, sixth edition, под ред. William W. Kratville, 1997 г., «Simmons-Boardman Books, Inc, Omaha, Nebraska, стр.450, 451, 453].
Недостатком маневровых локомотивов является необходимость в работе дизеля на режимах холостого хода и режимах низкой нагрузки при отстое маневровых локомотивов для получения электроэнергии и низкий диапазон регулирования режимов работы вспомогательного оборудования.
Маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок, содержащий дизель, тяговый генератор, электродвигатели вспомогательных нагрузок: компрессора, вентилятора холодильника дизеля, вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, питающихся от генератора вспомогательных нагрузок, цепи управления, заряда аккумуляторной батареи и обмоток возбуждения генераторов, питающихся от вспомогательного генератора, причем генератор для привода вспомогательных нагрузок и питания цепей управления, заряда батареи и обмоток возбуждения тягового и вспомогательных генераторов выполнен единым в виде вспомогательного генератора переменного трехфазного тока, к которому подсоединены: через статический преобразователь электродвигатели компрессора и дополнительного вентилятора холодильника дизеля, цепи управления и заряда аккумуляторной батареи и дополнительно через регулятор тока обмотка возбуждения вспомогательного генератора, через инвертор напряжения и автоматический выключатель электродвигатель основного вентилятора холодильника дизеля, непосредственно через автоматические выключатели электродвигатели вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, через трехфазный выпрямитель и свой регулятор тока обмотка возбуждения тягового генератора, при этом регуляторы тока обмоток возбуждения тягового и вспомогательного генераторов соединены с микропроцессорным блоком для управления токами возбуждения. [Патент РФ №88326, МПК В61С 5/00, опубл. 10.11.2009., БИ №31, авторы: Бабков Ю.В. и др. «Маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок»].
Недостатком маневрового тепловоза с электрическим приводом вспомогательных нагрузок является необходимость в работе дизеля на режимах холостого хода и режимах низкой нагрузки при отстое маневровых локомотивов для получения электроэнергии и низкий диапазон регулирования режимов работы вспомогательного оборудования. Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа. Техническим результатом является обеспечение электроэнергией маневрового тепловоза при его отстое и повышение диапазона регулирования режимов работы вспомогательного оборудования тепловоза.
Технический результат достигается тем, что на маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок, содержащий штатный дизель, главный генератор с регулятором тока и трехфазным неуправляемым выпрямителем обмотки возбуждения, статический преобразователь, устройство заряда аккумуляторных батарей, устройство питания цепей управления, электродвигатель привода тормозного компрессора, электродвигатели привода основного и дополнительного вентиляторов охлаждения дизеля, электродвигатели привода вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, микропроцессорный блок и автоматические выключатели, дополнительно установлены вспомогательный малоразмерный и маломощный дизель с генератором переменного трехфазного тока и регулятором тока обмотки возбуждения, выпрямитель, электродвигатель привода масляного насоса, электродвигатель привода маслопрокачивающего насоса, электродвигатель привода основного водяного насоса, электродвигатель привода вспомогательного водяного насоса, электродвигатель привода топливоподкачивающего насоса, электродвигатель привода жалюзи холодильника, электродвигатель привода вентилятора калорифера, электродвигатель привода топливных форсунок, электродвигатель привода топливных насосов высокого давления, электродвигатель привода клапанного механизма, электродвигатель привода центробежного нагнетателя, десять статических преобразователей и восемь автоматических выключателей, причем устройство заряда аккумуляторных батарей и устройство питания цепей управления соединены через выпрямитель с генератором вспомогательного дизеля, все электродвигатели выполнены по схеме трехфазного переменного тока и через статические преобразователи и автоматические выключатели соединены с генератором вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля, а электродвигатель привода топливных форсунок, электродвигатель привода топливных насосов высокого давления, электродвигатель привода клапанного механизма дизеля и электродвигатель привода центробежного нагнетателя соединены с микропроцессорным блоком.
Размещение на маневровом тепловозе вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля с генератором переменного трехфазного тока, позволяет питать электроэнергией энергооборудование и электрические системы тепловоза от вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля с генератором, что повышает надежность работы энергооборудования тепловоза и надежность работы дизеля, за счет отсутствия дополнительных нагрузок на дизель.
Вспомогательный малоразмерный и маломощный дизель с генератором обеспечивают электропитание тепловоза при заглушенном дизеле, поддержание предпусковой его температуры, обеспечивают работу компрессора, заряда аккумуляторных батарей и электро-, пневмоаппаратуры тепловоза, а также дизель с генератором обеспечивают работу топливной аппаратуры дизеля и привода газораспределительного механизма, а подключение их к микропроцессорному блоку позволяет обеспечить плавную регулировку топливной аппаратуры по режимам работы дизеля и оптимизировать фазы газораспределения.
Выполнение электродвигателей привода вспомогательных нагрузок по схеме переменного трехфазного тока позволяет уменьшить массогабаритные характеристики привода вспомогательных нагрузок.
Соединение электродвигателей привода вспомогательных нагрузок с генератором переменного трехфазного тока через статический преобразователь позволяет регулировать частоту вращения электродвигателей привода вспомогательных нагрузок и регулировать режимы работы вспомогательного оборудования тепловоза.
Постановка на тепловоз в цепь заряда аккумуляторных батарей и в цепь управления тепловоза выпрямителя обеспечивает электропитание этих цепей постоянным током.
На фиг 1. - схема электропривода оборудования маневрового тепловоза с электрическим приводом вспомогательных нагрузок.
Маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок содержит штатный дизель 1 с главным генератором 2 с регулятором тока 3 и трехфазным неуправляемым выпрямителем 4 обмотки возбуждения, вспомогательный малоразмерный и маломощный дизель 5 с генератором 6 и регулятором тока 7 обмотки возбуждения, статические преобразователи 8, выпрямитель 9, устройство заряда аккумуляторной батареи 10, устройство питания цепей управления 11, электродвигатель привода тормозного компрессора 12, электродвигатель привода масляного насоса 13, электродвигатель привода маслопрокачивающего насоса 14, электродвигатель привода основного водяного насоса 15, электродвигатель привода вспомогательного водяного насоса 16, электродвигатель привода топливоподкачивающего насоса 17, электродвигатель привода жалюзи холодильника 18, электродвигатель привода основного вентилятора охлаждения дизеля 19, электродвигатель привода дополнительного вентилятора охлаждения дизеля 20, электродвигатели привода вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей 21, электродвигатель привода вентилятора калорифера 22, автоматические выключатели 23, микропроцессорный блок 24, электродвигатель привода топливных форсунок 25, электродвигатель привода топливных насосов высокого давления 26, электродвигатель привода клапанного механизма 27 дизеля, электродвигатель привода центробежного нагнетателя 28.
Маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок работает следующим образом.
При запуске вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля 5 обмотка возбуждения его генератора 6 получает питание от аккумуляторной батареи через регулятор тока 7, который поддерживает постоянную амплитуду напряжения.
Перед запуском штатного дизеля 1 все его системы получают питание от генератора 6 трехфазного тока вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля 5.
Регуляторы тока 3 и 7 возбуждения обмоток возбуждения главного генератора 2 и генератора 6 вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля 5 соединены с микропроцессорным блоком 24 для управлении я токами возбуждения.
Во время запуска штатного дизеля 1 генератор 6 вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля 5 подает питание на обмотку возбуждения главного генератора 2 штатного дизеля 1 через трехфазный неуправляемый выпрямитель 4. Затем форсунки штатного дизеля подают топливо в цилиндры по команде микропроцессорного блока 24.
При работе штатного дизеля 1 микропроцессорный блок 24 управляет работой электродвигателем привода топливных форсунок 25, электродвигателем привода топливных насосов высокого давления 26, электродвигателем привода клапанного механизма 27 и электродвигателем привода центробежного нагнетателя 28. При изменении режима работы штатного дизеля 1 микропроцессорный блок 24 изменяет режимы работы топливной аппаратуры высокого давления и системы воздухоснабжения дизелем 1, при этом микропроцессорный блок 24 изменяет угол опережения подачи топлива при изменении режимов работы дизеля.
При работающим штатном дизеле вспомогательный малоразмерный и маломощный дизель 5 с генератором 6 трехфазного переменного тока питает электродвигатели привода вспомогательных нагрузок тепловоза, при этом постоянная амплитуда напряжения поддерживается регулятором тока 7.
Генератор 5 малоразмерного вспомогательного дизеля 5, соединен через статические преобразователи 8 и автоматические выключатели 23 с электродвигателем привода тормозного компрессора 12, электродвигателем привода масляного насоса 13, электродвигателем привода маслопрокачивающего насоса 14, электродвигателем привода основного водяного насоса 15, электродвигателем привода вспомогательного водяного насоса 16, электродвигателем привода топливоподкачивающего насоса 17, электродвигателем привода жалюзи холодильника 18, электродвигателем привода основного вентилятора охлаждения дизеля 19, электродвигателем привода дополнительного вентилятора охлаждения дизеля 20 и электродвигателями привода вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей 21.
При изменении режимов работы штатного дизеля 1 при необходимости статические преобразователи 8 изменяет режимы работы привода вспомогательных нагрузок, при этом напряжение на входе в статические преобразователи 8 остается неизменным, а на выходе из него изменяется, что приводит к изменению частоты вращения асинхронных электродвигателей вспомогательных нагрузок.
Управлением статическими преобразователями осуществляют микропроцессорным блоком 24, что позволяет добиться очень высокой скорости регулирования частоты вращения электродвигателя.
Устройство заряда аккумуляторных батарей 10 и электродвигатель питания цепей управления 11 соединены с генератором 6 вспомогательного малоразмерного и маломощного дизеля 5 через выпрямитель 9, который выпрямляет трехфазный переменный ток в однофазный постоянный ток и им питает цепи 11 управления тепловозом и устройство заряда аккумуляторных батарей 10.
При заглушенном штатном дизеле 1 вспомогательный малоразмерный и маломощный дизель 5 работает на прогрев систем штатного дизеля 1, на привод его водяных и масляных насосов, тормозного компрессора, а также на питание цепей управления тепловозом и зарядку аккумуляторных батарей.
Предлагаемый маневровый тепловоз с электрическим приводом вспомогательных нагрузок обеспечивает снижение расхода топлива на 5-15%, повышает ресурс работы оборудования тепловоза на 10-20% и обеспечивает электроэнергией тепловоз при заглушенном дизеле.