ТЯГОВЫЙ СТАТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Полезная модель относится к области силовой электроники, в частности, к тяговому статическому преобразователю частоты.
Тяговые статические преобразователи частоты предназначены для преобразования переменного или постоянного напряжения в переменное напряжение другой частоты и/или амплитуды, которое может быть подано, например, на приводной двигатель рельсового транспортного средства или на другие электроприемники этого транспортного средства. Также с помощью статического преобразователя частоты возможно получать постоянное напряжение, которым может заряжаться, например, аккумуляторная батарея рельсового транспортного средства. На статический преобразователь частоты питание может поступать, например, от контактной сети или от генератора внутри рельсового транспортного средства, приводимого в действие дизельным двигателем.
В зависимости от типа и принципа действия тягового статического преобразователя частоты последний может располагаться на крыше, под полом или внутри машинного отделения рельсового транспортного средства.
Как правило, тяговый статический преобразователь частоты содержит корпус, в котором размещены разные компоненты преобразователя и который выполнен, как правило, из сварных или склепанных между собой и закрепленных на раме алюминиевых и/или стальных листов.
В таком корпусе могут располагаться, например, тяжеловесные и легковесные компоненты, такие, как катушки индуктивности и трансформаторы, а также более легкие компоненты, такие, как модули силовых полупроводниковых приборов и управляющие компоненты. Управляющие компоненты могут содержать, например, платы с нанесенными на них интегральными схемами и реле, размещенные в отдельных управляющих корпусах для защиты от электромагнитных полей помех. Также в корпусе статического преобразователя частоты содержатся дополнительные пассивные компоненты и соединительные кабели.
Обычно компоненты тягового статического преобразователя частоты размещают в корпусе относительно компактно с тем, чтобы они занимали по возможности мало места в рельсовом транспортном средстве. В целях экономии затрат необходимо, чтобы время технического обслуживания рельсового транспортного средства было по возможности непродолжительным. Этому способствует также короткое время технического обслуживания тягового статического преобразователя частоты. Однако компактная компоновка может затруднить доступ к определенным компонентам и вызвать большие затраты времени на проведение технического обслуживания.
Задачей полезной модели является создание малогабаритного тягового статического преобразователя частоты, который может технически обслуживаться просто и быстро.
Данная задача решается посредством настоящей полезной модели, охарактеризованной признаками независимого пункта формулы полезной модели. Другие варианты выполнения полезной модели раскрыты в зависимых пунктах формулы и в описании.
Полезная модель относится к тяговому статическому преобразователю частоты для рельсового транспортного средства, например, электровоза или трамвая.
Согласно варианту выполнения полезной модели тяговый статический преобразователь частоты содержит прямоугольный корпус из рамы и закрепленных на ней листов, при этом рама содержит множество прямоугольных рамных элементов, соединенных между собой рамными, расположенными в продольном направлении элементами, при этом средний прямоугольный рамный элемент несет на себе, например, переборку, разделяющую корпус на первое и второе отделения, множество модулей силовых полупроводниковых приборов, расположенных во втором отделении, и поворотную, размещенную в первом отделении раму, которая может выдвигаться из первого отделения поворотом вокруг вертикальной оси и на которой расположены управляющие компоненты для модулей силовых полупроводниковых приборов.
Тяговый статический преобразователь частоты имеет прямоугольный корпус, размер которого в продольном направлении превышает, по меньшей мере, в три раза его ширину и/или высоту. Также корпус может быть выполнен с шириной, превышающей его высоту. В целом корпус рассчитан на его закрепление под полом рельсового транспортного средства.
Корпус выполнен, например, из четырех прямоугольных рамных элементов, соединенных между собой посредством дополнительных рамных элементов с образованием основной конструкции в виде клетки. Прямоугольный рамный элемент может состоять из четырех, соединенных по углам угловых профилей. Другие рамные элементы также могут быть угловыми профилями, соединенными по своим углам с прямоугольными рамными элементами.
По меньшей мере часть прямоугольных отверстий основной конструкции из рамных элементов может быть закрыта клепаными или сварными листами.
Благодаря раме и листам тяговый статический преобразователь частоты обладает высокой стойкостью к вибрациям и толчкам. Также тяговый статический преобразователь частоты может быть собран простым способом, повышающим его качество изготовления и возможность технического обслуживания.
У среднего прямоугольного рамного элемента соответствующее отверстие может закрываться переборкой (например, дополнительным листом), вследствие чего внутри корпуса образуются два отделения. Во втором отделении расположены модули силовых полупроводниковых приборов, которые могут образовывать выпрямитель и инвертор. В первом отделении размещена поворотная рама, содержащая управляющие элементы, в частности, для силовых полупроводниковых приборов инвертора. Благодаря расположению управляющих элементов в первом отделении раздельно от модулей силовых полупроводниковых приборов, хорошо экранируются по отношению к управляющим компонентам создаваемые силовыми полупроводниковыми приборами поля помех.
Согласно варианту выполнения полезной модели поворотная рама закреплена на среднем прямоугольном рамном элементе, например, на рамном элементе, несущем также переборку. В рабочем положении поворотная рама может закрывать прямоугольное отверстие основной конструкции из рамных элементов и/или находиться в нем. Управляющие элементы могут располагаться на внешней стороне поворотной рамы.
Согласно другому варианту выполнения полезной модели первое отделение образовано двумя смежными прямоугольными рамными элементами. Первое отделение, объем которого может быть меньше объема второго отделения, может быть образовано только одним участком основной конструкции. При этом участок основной конструкции состоит из двух последовательно расположенных или смежных прямоугольных рамных элементов.
Согласно еще одному варианту выполнения полезной модели второе отделение образовано тремя прямоугольными рамными элементами. Это отделение может быть образовано двумя участками основной конструкции.
Согласно варианту выполнения полезной модели второе отделение имеет большую длину, чем первое. Однако это отделение может содержать между двумя ограничивающими прямоугольными рамными элементами дополнительный рамный элемент, благодаря чему расположенные в продольном направлении рамные элементы второго отделения Являются более короткими, чем те же элементы первого отделения.
Согласно другому варианту выполнения полезной модели тяговый статический преобразователь частоты дополнительно содержит боковые крышки, закрепленные на двух смежных прямоугольных рамных элементах и двух продольно расположенных рамных элементах. Эти крышки могут быть соединены с рамой, например, болтами и удаляться после их отвинчивания. Также и эти крышки могут быть изготовлены из листового металла. Другие стенки статического преобразователя частоты могут соединяться с рамой прочно (неразъемно).
Согласно следующему варианту выполнения полезной модели доступ в первое отделение обеспечивается через боковую крышку. За этой крышкой также может располагаться поворотная рама.
Согласно варианту выполнения полезной модели внутреннее пространство первого отделения закрыто поворотной рамой и боковой крышкой. Внутреннее пространство доступно после удаления боковой крышки и выдвижения наружу поворотной рамы.
Согласно варианту выполнения полезной модели второе отделение доступно через две боковых крышки. Например, каждая крышка может перекрывать одно образованное рамными элементами отверстие. После удаления крышек становятся доступными модули силовых полупроводниковых приборов во втором отделении и могут быть технически обслужены и/или заменены. Модуль тягового статического преобразователя частоты может быть заменен в течение менее 30 минут, что существенно сокращает продолжительность технического обслуживания.
Согласно варианту выполнения полезной модели прямоугольные рамные элементы снабжены по боковым концам крепежными проушинами, посредством которых тяговый статический преобразователь частоты может закрепляться к полу рельсового транспортного средства. Тяговый статический преобразователь частоты может быть установлен под полом рельсового транспортного средства. Посредством крепежных проушин он может быть болтами закреплен на рельсовом транспортном средстве.
Согласно варианту выполнения полезной модели в первом отделении расположены вентилятор, разъединитель, нагревательная система, схема соединений для предварительной зарядки и/или измерительный преобразователь. В первом отделении могут содержаться вспомогательные элементы тягового статического преобразователя частоты.
Внутренний вентилятор служит для охлаждения воздуха внутри статического преобразователя частоты. Однако модули силовых полупроводниковых приборов могут дополнительно охлаждаться посредством жидкостного охлаждения.
С помощью измерительных преобразователей напряжения и тока (преобразователей); управляющие компоненты на поворотной раме могут производить необходимые для управления измерения.
Посредством нагревательной системы, содержащей также нагревательный контур, статический преобразователь частоты может прогреваться при запуске и запускаться при низких температурах окружающей среды.
С помощью разъединителя статический преобразователь частоты может отключаться от своего источника напряжения.
Схема соединений для предварительной зарядки служит для зарядки промежуточного контура, т.е. конденсаторов промежуточного контура.
Согласно варианту выполнения полезной модели во втором отделении размещены конденсаторы для промежуточного контура. Во втором отделении могут содержаться модули силовых полупроводниковых приборов и конденсаторы промежуточного контура. Конденсаторы промежуточного контура могут быть параллельно соединены между собой горизонтальными и/или вертикальными шинами.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг. 1А - вид в перспективе тягового статического преобразователя частоты согласно варианту выполнения;
фиг. 1В - вид в перспективе тягового статического преобразователя частоты согласно другому варианту выполнения;
фиг. 2А - тяговый статический преобразователь частоты по фиг. 1 при рассмотрении в другом направлении;
фиг. 2В - тяговый статический преобразователь частоты по фиг. 1В при рассмотрении в другом направлении;
фиг. 3А - тяговый статический преобразователь частоты по фиг. 1А при рассмотрении в другом направлении;
фиг. 3В - тяговый статический преобразователь частоты по фиг. 1В при рассмотрении в другом направлении.
На фиг. 1А показан тяговый статический преобразователь 10 частоты, содержащий корпус 12, выполненный из клепаных и/или сварных листов 14 специальной формы, закрепленных на совместной раме 16.
Рама 16 содержит прямоугольные рамные элементы 18a, 18b, 18c, 18d, собранные из соответственно четырех угловых профилей, соединенных друг с другом по своим концам. Рамные элементы 18a, 18b, 18c, 18d соединены между собой на углах дополнительными, расположенными в продольном направлении рамными элементами 20. Рамные элементы 20 также могут быть угловыми профилями.
Рама 16 образует основную конструкцию, в которой листы 14 закреплены в качестве стенок, дна и крышки тягового статического преобразователя 10 частоты, и с помощью которой тяговый статический преобразователь 10 частоты может крепиться к полу рельсового транспортного средства. Для этого каждый из рамных элементов 18a, 18b, 18c, 18d содержит по своим обоим верхним углам соответственно две крепежных проушины 22, посредством которых тяговый статический преобразователь 10 частоты может быть соединен болтами с рельсовым транспортным средством. При этом крепежные проушины 22 расположены в боковом направлении относительно рамных элементов 18a, 18b, 18c, 18d.
Средний рамный элемент 18b содержит переборку 24 (она также может быть выполнена из листового металла), посредством которой внутренняя часть тягового статического преобразователя 10 частоты разделяется на первое 26a и второе 26b отделения.
На одной стороне тяговый статический преобразователь 10 частот содержит не стенки (неразъемно закрепленные), а содержит крышки 28, которые могут быть легко (например, путем отвинчивания) отсоединены от рамы 16. На фиг. 1 крышка 28 для первого отделения 26a не показана. Второе отделение 26b содержит две крышки 28.
На обоих продольных концах тягового статического преобразователя 10 частоты дополнительно закреплены насадки 30, содержащие электрические присоединительные элементы (например, для многофазного питающего и/или многофазного выходного напряжения).
На рамном элементе 18b закреплена поворотная рама 32, которая может выдвигаться наружу из первого отделения 26a поворотом вокруг вертикальной оси. На внешней стороне поворотной рамы 32 размещены управляющие компоненты 34 тягового статического преобразователя 10 частоты. В рабочем состоянии поворотная рама 32 располагается в отверстии первого отделения 26a. В изображенном положении для проведения технического обслуживания поворотная рама выведена наружу, при этом открывается доступ к компонентам внутри первого отделения 26a.
В первом отделении 26a могут находиться внутренний вентилятор 36 для охлаждения воздуха, разъединитель 38 для отключения тягового статического преобразователя 10 частоты от источника питания, нагревательная система 40, схема 41 соединений для предварительной зарядки и несколько измерительных преобразователей 42 для измерения силы и напряжения тока.
На фиг. 2А показан другой вариант выполнения тягового статического преобразователя 10 частоты, который имеет по существу подобный корпус 12, но внутри него находятся разные компоненты. Как видно из фиг. 1В, также иначе могут быть расположены, например, присоединительные элементы на насадках 30.
Как показано на фиг. 1А, 2А и 3А, тяговый статический преобразователь 10 частоты содержит трехуровневый статический преобразователь частоты, тот же преобразователь на фиг. 1B, 2В и 3В - двухуровневый статический преобразователь частоты.
Как видно из фиг. 2А и 2В, во втором отделении 26b отсутствуют крышки 23. Внутри второго отделения 26b расположены модули 44 силовых полупроводниковых приборов для выпрямителя и инвертора, соединенные между собой через промежуточный контур постоянного напряжения. Силовые полупроводниковые приборы инвертора могут управляться управляющими компонентами 34. Конденсаторы 45 для промежуточного контура расположены за модулями 44 силовых полупроводниковых приборов во втором отделении 26b.
На фиг. 3А и 3В показано, что корпус 12 может содержать дополнительные присоединительные элементы, расположенные напротив крышек. Управляющие присоединительные элементы 46 для соединения с основным управляющим блоком рельсового транспортного средства расположены на боковой стенке первого отделения 26a.
Присоединительные элементы 48 для наружной системы жидкостного охлаждения расположены на боковых стенках второго отделения 26b. Через присоединительные элементы 48 охлаждающая жидкость может насосом подаваться к модулям 44 силовых полупроводниковых приборов.
Под присоединительными элементами 48 на боковых стенках могут быть предусмотрены крышки 50, через которые при техническом обслуживании обеспечивается доступ к датчикам давления.
Дополнительно необходимо отметить, что слово «содержащий» не исключает другие элементы или шаги, а слово «одна» или «один» - множество. Также следует указать, что признаки или шаги, описанные со ссылкой на один из приведенных выше примеров выполнения, могут также применяться в комбинации с другими признаками или шагами других приведенных выше примеров выполнения. Позиции в формуле полезной модели не следует считать ограничением.
Перечень позиций
10
тяговый статический преобразователь частоты
12
корпус
14
лист
16
рама
18a
прямоугольный рамный элемент
18b
прямоугольный рамный элемент
18c
прямоугольный рамный элемент
18d
прямоугольный рамный элемент
20
рамный элемент
22
крепежная проушина
24
переборка
26a
первое отделение
26b
второе отделение
28
крышка
30
насадка с присоединительными элементами
32
поворотная рама
34
управляющие компоненты
36
вентилятор
38
разъединитель
40
нагревательная система
41
схема соединений для предварительной зарядки
42
измерительный преобразователь
44
модуль силовых полупроводниковых приборов
45
конденсатор
46
управляющий присоединительный элемент
48
присоединительный элемент для хладагента
50
крышка для проведения технического обслуживания