ТЯГОВОЕ УСТРОЙСТВО ТРОЛЛЕЙБУСА

Полезная модель относится к области электроснабжения транспортных средств и может быть использована для электропитания постоянным током транспортных средств с резиновыми и другими колесами из электроизоляционных материалов.
Наиболее близким техническим решением является тяговое устройство троллейбуса, содержащее тяговый электродвигатель, соединенный с блоком управления, при этом тяговое устройство троллейбуса, имеющего два штанговых токоприемника, получает питание от контактной сети, содержащей два разнополярных провода (патент РФ №2346830, МПК B60L5/08, 20.02.2009), т.е. тяговое устройство троллейбуса питается постоянным током по двум проводам, один из которых несет положительный потенциал, а второй - отрицательный. Эти два провода протягиваются на всю трассу движения троллейбусов. Трассы движения могут быть от десятков до сотен километров.
Основными недостатками известного тягового устройства троллейбуса, получающего питание от двухпроводной контактной сети, являются большой расход проводникового материала, высокие электрические потери (примерно в два раза) в проводах, обеспечивающих электрическое питание и значительный разброс напряжения на проводах электропитания в зависимости от места нахождения троллейбуса. Это последнее обстоятельство значительно влияет на момент, развиваемый тяговым электродвигателем троллейбуса, а также на изменение тока потребления, следовательно, на электрические потери и нагрев двигателя.
Задачей настоящей полезной модели является снижение нагрева тягового электродвигателя, а также экономия дорогостоящего медного провода контактной сети, снижение электрических потерь в проводах, доставляющих электрическое питание троллейбусам и обеспечение меньшего разброса напряжения на проводе электропитания в зависимости от места нахождения троллейбуса.
Технический результат тем, что тяговое устройство троллейбуса, содержащее тяговый электродвигатель, соединенный с блоком управления, согласно предлагаемой полезной модели, снабжено блоком формирования отрицательного потенциала и выполнено с возможностью питания, посредством одного штангового токоприемника, от однопроводной, имеющей положительный потенциал, контактной сети системы электроснабжения троллейбуса, при этом блок формирования отрицательного потенциала содержит батарею конденсаторов-накопителей положительного потенциала, батарею конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала, аккумуляторную батарею, блок ИЛИ, преобразователь постоянного тока в переменный и преобразователь переменного тока в постоянный, причем положительный вывод батареи конденсаторов-накопителей положительного потенциала подсоединен к штанговому токоприемнику и соединен проводом, несущим положительный потенциал, с началом обмотки тягового электродвигателя, отрицательный вывод батареи конденсаторов-накопителей положительного потенциала соединен проводом, несущим отрицательный потенциал, с концом обмотки тягового электродвигателя и подсоединен к отрицательному выводу батареи конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала, к указанным проводам, несущим положительный и отрицательный потенциалы, подключен преобразователь постоянного тока в переменный, выход которого подключен к преобразователю переменного тока в постоянный, первый выход которого подключен к аккумуляторной батарее, соединенной с первым входом блока ИЛИ, а второй выход - ко второму входу блока ИЛИ, первый выход которого, несущий отрицательный потенциал соединен с отрицательным выводом батареи конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала, а второй выход, несущий положительный потенциал, соединен с положительным выводом батареи конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема предлагаемого тягового устройства троллейбуса.
На чертеже цифрами обозначены:
1 - тяговый электродвигатель;
2 - блок управления;
3 - блок формирования отрицательного потенциала;
4 - штанговый токоприемник;
5 - контактная сеть троллейбуса;
6 - батарея конденсаторов-накопителей положительного потенциала;
7 - батарея конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала;
8 - аккумуляторная батарея;
9 - блок ИЛИ;
10 - преобразователь постоянного тока в переменный;
11 - преобразователь переменного тока в постоянный;
12 - провод, несущий положительный потенциал;
13 - провод, несущий отрицательный потенциал.
Тяговое устройство троллейбуса содержит тяговый электродвигатель 1, соединенный с блоком 2 управления.
Отличием предлагаемого тягового устройства троллейбуса является то, что оно снабжено блоком 3 формирования отрицательного потенциала и выполнено с возможностью питания, посредством одного штангового токоприемника 4, от однопроводной, имеющей положительный потенциал, контактной сети 5 системы электроснабжения троллейбуса.
Блок 3 формирования отрицательного потенциала содержит батарею 6 конденсаторов-накопителей положительного потенциала, батарею 7 конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала, аккумуляторную батарею 8, блок 9 ИЛИ, преобразователь 10 постоянного тока в переменный и преобразователь 11 переменного тока в постоянный.
Положительный вывод батареи 6 конденсаторов-накопителей положительного потенциала подсоединен к штанговому токоприемнику 4 и соединен проводом 12, несущим положительный потенциал, с началом обмотки тягового электродвигателя 1.
Отрицательный вывод батареи 6 конденсаторов-накопителей положительного потенциала соединен проводом 13, несущим отрицательный потенциал, с концом обмотки тягового электродвигателя 1 и подсоединен к отрицательному выводу батареи 7 конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала.
К указанным проводам 12 и 13, несущим соответственно положительный и отрицательный потенциалы, подключен преобразователь 10 постоянного тока в переменный.
Выход преобразователя 10 постоянного тока в переменный подключен к преобразователю 11 переменного тока в постоянный.
Первый выход преобразователя 11 переменного тока в постоянный подключен к аккумуляторной батарее 8.
Аккумуляторная батарея 8 соединена с первым входом блока 9 ИЛИ.
Второй выход преобразователя 11 переменного тока в постоянный подключен ко второму входу блока 9 ИЛИ.
Первый выход блока 9 ИЛИ, несущий отрицательный потенциал соединен с отрицательным выводом батареи 7 конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала.
Второй выход блока 9 ИЛИ, несущий положительный потенциал, соединен с положительным выводом батареи 7 конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала.
В проводе контактной сети 5 всегда присутствует положительный потенциал. К проводу контактной сети 5 подключается штанговый токоприемник 4. Через штанговый токоприемник 4 по проводу 12 положительный потенциал поступает на начало обмотки тягового электродвигателя 1.
Отрицательный потенциал, формируемый в самом тяговом устройстве троллейбуса блоком 3 формирования отрицательного потенциала, по проводу 13 поступает к концу обмотки тягового электродвигателя 1.
Поступлением положительного и отрицательного потенциалов, соответственно на начало и конец обмотки тягового электродвигателя 1, обеспечивается нормальное питание электродвигателя 1 тягового устройства троллейбуса.
Таким образом, составные элементы тягового устройства троллейбуса выполняют следующие функции:
блок 1 - тяговый электродвигатель троллейбуса, который питается положительным потенциалом от однопроводной контактной сети 5 через штанговый токоприемник 4 троллейбуса, при этом положительный потенциал поступает на вход блока 6, подключенного к началу обмотки тягового двигателя, и отрицательным потенциалом, который формируется блоком 7 и проходит через блок 6;
блок 2 - блок управления троллейбусом и его движением;
блок 3 - блок формирования отрицательного потенциала;
блок 4 - один штанговый токоприемник (устройство для съема положительного потенциала электрического тока с однопроводной контактной сети);
блок 5 - однопроводная, имеющая положительный потенциал, контактная сеть системы электроснабжения троллейбуса;
блок 6 - батарея конденсаторов-накопителей положительного потенциала, передаваемого по однопроводной, имеющей положительный потенциал, контактной сети 5 системы электроснабжения троллейбуса;
блок 7 - батарея конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала - формирует отрицательный потенциал в самом тяговом устройстве троллейбуса;
блок 8 - аккумуляторная батарея - источник постоянного тока в троллейбусе;
блок 9 - блок ИЛИ - блок поступающих постоянных токов или с блока 8 (аккумуляторной батареи), или с блока 11 (преобразователя переменного тока в постоянный);
блок 10 - преобразователь постоянного тока в переменный, который питает потребителей электроэнергии в самом троллейбусе (они на чертеже условно не показаны) и имеет выход, подключенный к входу блока 11 (преобразователя переменного тока в постоянный);
блок 11 - преобразователь переменного тока в постоянный, который преобразует переменный ток на постоянные токи двух значений: первый выход предназначен для зарядки аккумуляторной батареи (блок 8), а второй выход подключен к входу блока 9 - блока ИЛИ постоянных токов.
Работа предлагаемого тягового устройства троллейбуса осуществляется следующим образом.
Через штанговый токоприемник 4 положительный потенциал поступает на обкладки конденсаторов блока 6 (батарея конденсаторов-накопителей положительного потенциала) и по проводу 12 одновременно поступает на начало обмотки тягового двигателя 1. Обкладки конденсаторов блока 6, несущие отрицательный потенциал, с помощью провода 13 подключаются к концу обмотки тягового двигателя 1. К проводам 12 и 13, несущим соответственно положительный и отрицательный потенциалы, подключается блок 10 (преобразователь постоянного тока в переменный ток). Выход блока 10 подключается к входу блока 11 - преобразователя переменного тока в постоянный ток.
Блок 11 имеет два выхода: первый выход подключается к входу блока 8 (аккумуляторной батарее), а второй выход - к входу блока 9 ИЛИ.
Выход блока 8 (аккумуляторная батарея) подключается к входу блока 9 ИЛИ.
Первый выход блока 9 ИЛИ, несущий отрицательный потенциал, подключается к обкладкам конденсатора блока 7 (блока конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала).
Этот отрицательный потенциал подключается к обкладкам конденсаторов блока 6 с отрицательным потенциалом, который с помощью провода 13 подключается к блоку 10 (преобразователю постоянного тока в переменный, а также к концу обмотки тягового электродвигателя 1.
Второй выход блока 9 ИЛИ, несущий положительный потенциал, подключается к обкладкам конденсаторов блока 7 (блока конденсаторов-формирователей отрицательного потенциала).
В формировании отрицательного потенциала и в питании отрицательным потенциалом тягового электродвигателя 1 участвуют как блок 8 (аккумуляторная батарея)), так и блок 11, преобразующий переменное напряжение в постоянное, что обеспечивает повышенную надежность питания тягового электродвигателя 1.
Таким образом, технический результат достигается введением в тяговое устройство троллейбуса блока формирования отрицательного потенциала и выполнением тягового устройства с возможностью питания, посредством одного штангового токоприемника, от однопроводной, имеющей положительный потенциал, контактной сети системы электроснабжения троллейбуса, что позволило обеспечить нормальное питание тягового электродвигателя, снизить его нагрев и исключить один провод питания, несущий отрицательный потенциал.