RU2461470C2 - High-speed nonpolluting power-saving safe electric train - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railway transport. Proposed electric train comprises leading car and trailers with traction induction AC motors connected via reduction gearboxes with amounted axles and supplied by contact circuit, and storage batteries with charging devices. Said train is equipped with windmills with diffusion devices with screens. Restricted section of said devices are provided with openings to reduced air pressure generated in electric train motion. Windmill stations are arranged as follows. Two stations are arranged at streamlined leading car front while one to ten windmills are arranged there atop, and one to ten stations are mounted on roof of trailers. Every said windmill is connected via transformer and thyristor inverters with leading car and trailer DC traction motors. Independent voltage inverter is connected with leading car and trailer every traction motor equipped with squirrel-cage rotor and AC fan, or contact circuit is connected via transformer and AC-to-DC thyristor converters with storage batteries. Layer of elastic material is arranged on boggie frame or between pipe flanges and bogie frame.

EFFECT: nonpolluting power-saving train.

3 dwg

Description

Электропоезд высокоскоростной, энергосберегающий, экологически чистый и безопасный для людей относится к области железнодорожного транспорта и предназначен для перевозки людей, техники и различных грузов.The high-speed electric train, energy-saving, environmentally friendly and safe for people belongs to the field of railway transport and is intended for the transportation of people, equipment and various cargoes.

Известен электропоезд, который содержит электролокомотив и электровагоны, к которым контактный провод подводит электрическую энергию постоянного или переменного тока для привода тягового электродвигателя постоянного тока и колесных пар (см. Сидоров Н.И. Как устроен и работает электровоз. - М.: Транспорт, 1974. - 224 с.).Known electric train, which contains an electric locomotive and electric cars, to which the contact wire supplies electric energy of direct or alternating current to drive a traction electric motor of direct current and wheel pairs (see Sidorov N.I. How the electric locomotive is arranged and works. - M .: Transport, 1974 . - 224 p.).

Аналогом является контактно-аккумуляторный электропоезд ЭР2-А6, который содержит электролокомотив, в котором тяговые электродвигатели постоянного тока питаются на электрифицированных участках железной дороги от контактной сети постоянного тока или переменного тока через тиристорные вентили, а на неэлектрифицированных участках железной дороги - от щелочных железоникелевых аккумуляторов, и прицепные вагоны, под кузовом которых размещены аккумуляторные батареи (см. Калинин В.К. и др. Общий курс железных дорог. - М.: Транспорт, 1977. - 388 с. и с 223-224).An analogue is the ER2-A6 contact-accumulator train, which contains an electric locomotive in which DC traction motors are powered on electrified sections of the railway from a direct current or AC contact network through thyristor valves, and on non-electrified sections of the railway, from alkaline nickel-iron batteries, and trailed cars, under the body of which batteries are placed (see Kalinin V.K. et al. General course of railways. - M.: Transport, 1977. - 388 p. and from 2 23-224).

Известен дизель-поезд, который содержит тепловоз с дизель-генераторами, с тяговыми электродвигателями постоянного тока, приводящими во вращение колесные пары тепловоза, и пассажирские или товарные вагоны (см. Михаленко А.А. Дизель типа ДР. - М.: Транспорт, 1990, - 336 с.).Known diesel train, which contains a diesel locomotive with diesel generators, with DC traction motors that rotate the wheelset of the diesel locomotive, and passenger or freight cars (see Mikhalenko AA Diesel type DR. - M .: Transport, 1990 , - 336 p.).

Известен высокоскоростной поезд Velaro, который содержит головной вагон с тяговыми асинхронными двигателями переменного тока, связанный через редуктор с колесными парами, питаемый от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами и сцепные вагоны (см. Высокоскоростной поезд Velaro / A.Липп, Д.Ион, Р.Манглер компания Siemens. - Железные дороги мира - 2009, №1, с.36-50).The Velaro high-speed train is known, which contains a head carriage with AC traction asynchronous motors, connected through a gearbox with wheel pairs, powered from the contact network, batteries with chargers and coupling cars (see Velaro / A high-speed train. Lipp, D. Ion, R. Mangler company Siemens. - Railways of the world - 2009, No. 1, p. 36-50).

Известны электроприводы переменного тока с частотным регулированием (Г.Г.Соколовский. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 278 С. Рис. 4.13.Known AC electric drives with frequency regulation (G.G.Sokolovsky. - M.: Publishing Center "Academy", 2006. - 278 C. Fig. 4.13.

Аналогом является ветровой турбогенератор, который содержит турбину, редуктор и электрогенератор (см. Ветроэнергетика / Под ред. Д Де Рензо. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 272 с.).An analogue is a wind turbine generator that contains a turbine, a gearbox, and an electric generator (see Wind Energy / Ed. By D De Renzo. - M.: Energoatomizdat, 1982. - 272 p.).

Из уровня техники известен электропоезд с локомотивом, содержащим аккумуляторы с зарядными устройствами, тяговые электродвигатели постоянного тока, связанные с колесными парами локомотива, и установленный в передней части локомотива ветровой генератор (см. патент GB 1501383 А, опубл. 15.02.1978).The prior art electric train with a locomotive containing batteries with chargers, DC traction motors connected to the wheelsets of the locomotive, and installed in the front of the locomotive wind generator (see patent GB 1501383 A, publ. 15.02.1978).

Из уровня техники известен электропоезд экологически чистый и безопасный для людей и окружающей природы, содержащий головной и прицепной вагоны с тяговыми двигателями, характеризующийся тем, что он снабжен ветровыми турбогенераторами с диффузионными устройствами с сетками, которые установлены в передней части головного вагона и на его крыше и на крыше прицепных вагонов, являющейся более близким аналогом (см заявку RU 2008147775/11 того же заявителя, опубл. 10.06.2010).The prior art electric train is environmentally friendly and safe for people and the environment, containing the head and trailer cars with traction engines, characterized in that it is equipped with wind turbine generators with diffusion devices with grids that are installed in the front of the head car and on its roof and on the roof of trailed wagons, which is a closer analogue (see application RU 2008147775/11 of the same applicant, publ. 10.06.2010).

Недостатками известных электропоездов и дизель-поездов являются:The disadvantages of the known electric trains and diesel trains are:

- при перевозке людей и грузов электропоездами на большие расстояния недостаточно электроэнергии, подаваемой по одним и тем же проводам, поэтому требуется строить на участках железной дороги подстанции;- when transporting people and goods by electric trains over long distances, there is not enough electric power supplied through the same wires, therefore it is required to build substations on the railway sections;

- при сгорании 1 кг дизельного топлива сгорает 1,5 кг кислорода, необходимого для жизни людей, при этом в атмосферу выбрасывается большое количество углекислого газа, дыма и различных вредных веществ, например свинец, которые оказывают вредное влияние на здоровье и продолжительность жизни людей.- when 1 kg of diesel fuel is burned, 1.5 kg of oxygen necessary for human life is burned, while a large amount of carbon dioxide, smoke and various harmful substances, such as lead, are released into the atmosphere, which have a harmful effect on people's health and life expectancy.

Техническим результатом является создание электропоезда высокоскоростного, энергосберегающего, экологически чистого и безопасного для людей.The technical result is the creation of an electric train of high speed, energy-saving, environmentally friendly and safe for people.

Электропоезд, содержащий головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами, отличающийся тем, что он снабжен ветровыми турбогенераторами с диффузионными устройствами с сетками, в суженной части которых выполнены окна для снижения давления воздуха, возникающего при движении электропоезда, с обратных сторон турбин каждой ветровой электростанции, которые установлены 1-2 электростанции в передней части головного вагона, выполненного по радиусу окружности или по обтекаемой для воздуха кривой, и 1-10 электростанций на его крыше и 1-10 электростанций на крыше прицепных вагонов, которые установлены на валах, на каждом валу закреплен маховик и муфта, которая соединена с валом низкой частоты вращения редуктора, вал высокой частоты которого соединен муфтой с валом электрогенератора, расположенного в полости кузова кабины и машиниста головного вагона и на его крыше и на крыше прицепных вагонов на сварных рамах, причем каждый ветровой генератор связан через трансформатор и тиристорные преобразователи с тяговыми электродвигателями постоянного тока головного вагона и прицепных вагонов, с зарядными устройствами и аккумуляторами, расположенными под кузовом головного и прицепных вагонов, с трубчатыми электронагревательными устройствами, расположенными в титанах и в котлах для приготовления кипяченой и горячей воды в тепловой сети, вагонов и с электросетью для освещения вагонов или электрогенератор связан через трансформатор, тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный, аккумуляторами, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, или контактная электрическая сеть и каждый генератор ветровых электростанций головного и прицепных вагонов связаны через трансформатор, тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный, аккумуляторами, с автономным инвертором напряжения, с "системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с нижней стороны рамы каждой тележки болтами или между фланцами и рамой установлен слой упругого материала, вал которого соединен напрямую с левой и с правой стороны с полуосями и с парой колес, муфтой упругой втулочно-пальцевой для компенсации несоосности валов, устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся вибрационной нагрузке и снижения величины перегрузок деталей соединительных узлов, с торцов вала тягового электродвигателя и вала полуосей закреплены болтами цилиндрические пластины, которые предотвращают перемещение муфты вдоль оси валов, между пластинами и торцами валов установлен слой упругого материала для снижения ударных нагрузок или зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями, полуоси колес с левой и правой сторон установлены на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа с опорой с одной стороны на трубу, закрепленную фланцами жестко с нижней стороны к раме тележки или между фланцами трубы и рамой тележки установлен слой упругого материала, а с другой - на буксовой узел.An electric train containing head and trailed cars with traction asynchronous AC motors connected through a gearbox with wheel pairs powered from the contact network, batteries with chargers, characterized in that it is equipped with wind turbine generators with diffusion devices with grids, in the narrowed part of which are made windows to reduce the air pressure arising from the movement of the electric train from the reverse sides of the turbines of each wind power station, which are installed 1-2 power plants in front of the head carriage, made along a radius of a circle or along a curve streamlined for air, and 1-10 power plants on its roof and 1-10 power plants on the roof of trailed cars, which are mounted on shafts, a flywheel and a coupling are fixed on each shaft, which is connected with a low-speed shaft of the gearbox, the high-frequency shaft of which is connected by a clutch to the shaft of an electric generator located in the cavity of the cab body and the driver of the head carriage and on its roof and on the roof of trailers in welded frames, each wind The second generator is connected through a transformer and thyristor converters with direct current traction motors of the head carriage and trailer cars, with chargers and batteries located under the head and trailer car bodies, with tubular electric heating devices located in titanium and in boilers for boiling and hot water in the heating network, wagons and with the electric network for lighting the wagons or the electric generator is connected through a transformer, thyristor converters of direct current, by batteries, with an autonomous voltage inverter, with an AIN control system that operates in inverter mode in a motor mode, with an AVN control system that operates in a rectifier mode, and in a braking mode, an AIN goes into a rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, by inverting the voltage across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous squirrel-cage electric motor with a head fan of alternating current it and trailed wagons, or a contact electric network and each generator of wind farms of the head and trailed wagons are connected through a transformer, thyristor AC / DC converters, batteries, with an autonomous voltage inverter, with an "AIN control system that in the motor mode operates in inverter mode , with the AVN control system, which operates in the rectifier mode, and in the braking mode the AIN switches to the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting voltage the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction induction motor with a squirrel-cage rotor with an AC fan of the head carriage and trailed cars, each DC or AC traction motor is connected by flanges rigidly from the bottom of the frame of each carriage with bolts or between the flanges and the frame a layer of elastic material, the shaft of which is connected directly to the left and right sides with half shafts and with a pair of wheels, an elastic sleeve-finger coupling To compensate for misalignment of the shafts, to eliminate resonance vibrations during periodically changing vibrational loads and to reduce the magnitude of overloads of parts of connecting nodes, cylindrical plates are bolted from the ends of the shaft of the traction motor and the shaft of the axle shafts, which prevent the coupling from moving along the shaft axis, a layer is installed between the plates and the ends of the shafts elastic material to reduce shock loads or a gear coupling with barrel-shaped teeth, the axle shaft of the wheels on the left and right sides is installed on cylindrical roller bearings or tapered roller bearings cassette type support from one side to the pipe flanges are rigidly fixed to the lower side to the bogie frame or between the flanges and the pipe frame of the bogie is mounted a resilient material layer and, on the other - on the pedestal assembly.

На фиг.1 показаны: общий вид электропоезда с ветровыми турбогенераторами, общий вид пассажирского вагона с установленными на его крыше ветровыми турбогенераторами. На фиг.2 показана электрическая схема преобразования переменного тока ветрового турбогенератора в постоянный ток для тягового электродвигателя постоянного тока. На фиг.3 показана структура силовой части преобразователя частоты с выпрямителем для тягового асинхронного короткозамкнутого электродвигателя переменного тока.Figure 1 shows: a general view of an electric train with wind turbine generators, a general view of a passenger car with a wind turbine generator installed on its roof. Figure 2 shows an electrical circuit for converting an alternating current of a wind turbine generator into direct current for a direct current traction electric motor. Figure 3 shows the structure of the power part of the frequency converter with a rectifier for a traction asynchronous squirrel-cage AC motor.

Электропоезд снабжен ветровыми турбогенераторами с диффузионными устройствами 1 с сетками 2, в суженной части которых выполнены окна 3 для снижения давления воздуха, возникающего при движении электропоезда, с обратных сторон турбин 4 каждой ветровой электростанции, которые установлены 1-2 электростанции в передней части головного вагона 5, выполненного по радиусу окружности или по обтекаемой для воздуха кривой, и 1-10 электростанций на его крыше и 1-10 электростанций на крыше прицепных вагонов 6, которые установлены на валах 7, на каждом валу закреплен маховик 8 и муфта, которая соединена с валом низкой частоты вращения редуктора 9, вал высокой частоты которого соединен муфтой с валом электрогенератора 10, расположенного в полости кузова кабины машиниста 11 головного вагона 5 и на его крыше и на крыше прицепных вагонов на сварных рамах, причем каждый ветровой генератор 10 ветровой электростанции связан через трансформатор 12 и тиристорные преобразователи 13 с тяговыми электродвигателями 14 постоянного тока головного вагона 5 и прицепных вагонов 6, с зарядными устройствами и аккумуляторами 15, расположенными под кузовом головного и прицепных вагонов, с трубчатыми электронагревательными устройствами, расположенными в титанах и в котлах для приготовления кипяченой и горячей воды в тепловой сети вагонов, и с электросетью для освещения вагонов, или электрогенератор связан через трансформатор 12, тиристорные преобразователи 13 переменного тока в постоянный, аккумуляторами 15, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН 16, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН 17, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 18, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 14 с вентилятором переменного тока головного вагона 5 и прицепных вагонов 6, или контактная электрическая сеть (на фиг.1 контактная электрическая сеть не показана) и каждый генератор 10 ветровых электростанций головного и прицепных вагонов связаны через трансформатор 12, тиристорные преобразователи 13 переменного тока в постоянный, аккумуляторами 15, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН 16, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН 17, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 18, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 14 с вентилятором переменного тока головного вагона 5 и прицепных вагонов 6, каждый тяговый электродвигатель 14 постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с нижней стороны рамы каждой тележки 19 болтами или между фланцами и рамой установлен слой упругого материала, вал которого соединен напрямую с левой и с правой стороны с полуосями 20 и с парой колес 21, муфтой упругой втулочно-пальцевой 22 для компенсации несоосности валов, устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся вибрационной нагрузке и снижения величины перегрузок деталей соединительных узлов, с торцов вала тягового электродвигателя и вала полуосей закреплены болтами цилиндрические пластины 23, 24, которые предотвращают перемещение муфты вдоль оси валов, между пластинами и торцами валов установлен слой упругого материала 25 для снижения ударных нагрузок или зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями, полуоси колес с левой и правой сторон установлены на цилиндрические роликовые подшипники 26 или на конические роликовые подшипники кассетного типа с опорой с одной стороны на трубу 27, закрепленную фланцами жестко с нижней стороны к раме тележки 19, или между фланцами трубы и рамой тележки установлен слой упругого материала, а с другой - на буксовой узел 28.The electric train is equipped with wind turbine generators with diffusion devices 1 with grids 2, in the narrowed part of which there are windows 3 for reducing the air pressure arising from the movement of the electric train, from the back of the turbines 4 of each wind power station, which are installed 1-2 power plants in front of the head car 5 made along the radius of a circle or along a curve streamlined for air, and 1-10 power plants on its roof and 1-10 power plants on the roof of trailed wagons 6, which are mounted on shafts 7, on each shaft the flywheel 8 and the coupling are attached, which is connected to the low-speed shaft of the gearbox 9, the high-frequency shaft of which is connected by the coupling to the shaft of the electric generator 10 located in the cavity of the driver’s cab 11 of the head carriage 5 and on its roof and on the roof of the trailer cars on welded frames, moreover, each wind generator 10 of the wind power station is connected through a transformer 12 and thyristor converters 13 with traction electric motors 14 of the direct current of the head carriage 5 and trailed cars 6, with chargers and a battery frames 15, located under the body of the head and trailed cars, with tubular electric heating devices located in titanium and in boilers for the preparation of boiled and hot water in the heating network of cars, and with the electric network for lighting cars, or the generator is connected via a transformer 12, thyristor converters 13 AC to DC, with batteries 15, with an autonomous voltage inverter, with the AIN 16 control system, which in the motor mode operates in the inverter mode, with the AVN 17 control system which operates in the rectifier mode, and in the braking mode the AIN switches to the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage on the capacitor 18, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous electric motor with a squirrel-cage rotor 14 with an AC fan of the head carriage 5 and trailed cars 6, or a contact electric network (in Fig. 1, a contact electric network is not shown) and each generator 10 of the head and trailer wind power stations the drives are connected through a transformer 12, thyristor converters 13 AC to DC, batteries 15, with an autonomous voltage inverter, with the control system AIN 16, which in the motor mode operates in the inverter mode, with the control system AVN 17, which operates in the rectifier mode, and in braking mode, the AIN goes into rectifier mode, and the AVN operates in inverter mode, inverting the voltage across the capacitor 18, an autonomous voltage inverter is connected to each traction four-pole asynchronous electrode with a squirrel cage rotor 14 with an AC fan of the head carriage 5 and trailed cars 6, each DC or AC traction motor 14 is connected by flanges rigidly from the bottom of the frame of each carriage 19 with bolts or a layer of elastic material is installed between the flanges and the frame, the shaft of which is connected directly on the left and right side with half shafts 20 and with a pair of wheels 21, an elastic sleeve-finger coupling 22 to compensate for misalignment of the shafts, to eliminate resonance vibrations when periodically changing in fractions of the load and reduce the magnitude of the overloads of the parts of the connecting nodes, from the ends of the shaft of the traction motor and the shaft of the semi-axes are bolted cylindrical plates 23, 24, which prevent the coupling from moving along the axis of the shafts, between the plates and the ends of the shafts a layer of elastic material 25 is installed to reduce shock loads or gear a coupling with barrel-shaped teeth, half-axles of the wheels on the left and right sides are mounted on cylindrical roller bearings 26 or on tapered roller bearings of a cassette type with sometimes from one side to the pipe 27, flanges fixedly attached to the lower side to the bogie frame 19 or between the flanges and the pipe frame of the bogie is mounted a resilient material layer and, on the other - on the pedestal assembly 28.

Электропоезд работает следующим образом.The electric train operates as follows.

На электрифицированных участках электродороги тяговые электродвигатели 14 постоянного тока питаются от контактной сети постоянного или переменного тока (на фиг.1 контактная сеть не показана) и от ветровых электрогенераторов 10 переменного тока через трансформатор 12, понижающий силу тока, тиристорные вентили 13, в которых переменный ток преобразуется в постоянный. Вал каждого тягового электродвигателя 14 приводит в движение муфты полуоси 20 и колесные пары 21 головного вагона 5, полуоси 20 и колесные пары 21 прицепных вагонов 6.In the electrified sections of the electric road, DC traction motors 14 are powered from a direct or alternating current contact network (a contact network is not shown in Fig. 1) and from alternating current wind generators 10 through a transformer 12, reducing current, thyristor valves 13, in which alternating current converted to permanent. The shaft of each traction motor 14 drives the coupling of the axle shaft 20 and the wheel pairs 21 of the head carriage 5, the axle shaft 20 and the wheel pair 21 of the trailed cars 6.

Рассмотрим работу электропоезда на неэлектрофицированных участках железной дороги.Consider the operation of the electric train on non-electrified sections of the railway.

В первоначальный момент работы электропоезда машинист освобождает тормозные колодки колес и ручным или ножным потенциометрическим пультом управления или автоматическим пультом управления (на фиг.1 потенциометрический и автоматический пульты управления не показаны) соединяет аккумуляторы 15 с каждым тяговым асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 14 переменного тока. За счет электрического тока электромагнитные силы приводят во вращение ротор каждого тягового асинхронного электродвигателя 14 и его вал, муфты 22, полуоси 20 и пару колес 21, для перемещения электропоезда назад контактным переключателем меняются полюса обмоток тягового асинхронного электродвигателя переменного тока.At the initial moment of operation of the electric train, the driver releases the brake pads of the wheels and connects the batteries 15 to each traction asynchronous electric motor with a squirrel-cage rotor 14 of an alternating current with a manual or foot potentiometric control panel or an automatic control panel (not shown in Fig. 1 potentiometric and automatic control panels). Due to the electric current, electromagnetic forces rotate the rotor of each traction induction electric motor 14 and its shaft, couplings 22, half shafts 20 and a pair of wheels 21, to move the electric train backwards, the poles of the windings of the traction asynchronous AC electric motor are changed by a contact switch.

По мере увеличения скорости движения электропоезда скорость и давление воздушного потока на лопасти турбины 4 ветровых электростанций увеличивается. От давления воздушного потока начинают вращаться турбины 4, валы 7, маховик 8, муфты, валы редукторов 9 и валы электрогенераторов 10.As the speed of the electric train increases, the speed and pressure of the air flow on the blades of the turbine 4 of the wind power plants increases. From the pressure of the air flow, turbines 4, shafts 7, flywheel 8, couplings, gear shafts 9 and electric generator shafts 10 begin to rotate.

Электрический ток с переменным напряжением от электрогенераторов подается на трансформатор 12 для понижения переменного тока, тиристорные диоды 13 для преобразования его в постоянный ток, на зарядные устройства и аккумуляторы 15, на автономный инвертор напряжения с системой управления АИН 16, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, и с системой управления АВН 17, которая работает в режиме выпрямителя, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 18. От аккумуляторов и электрогенераторов с тиристорными вентилями постоянный ток подается на потенциометрический пульт управления или на автоматический пульт управления и каждый тяговый асинхронный электродвигатель 14.Electric current with alternating voltage from the generators is supplied to a transformer 12 to reduce the alternating current, thyristor diodes 13 to convert it to direct current, to chargers and batteries 15, to a stand-alone voltage inverter with an AIN control system 16, which in motor mode operates in the mode inverter, and with the AVN 17 control system, which operates in the rectifier mode, and in the braking mode, the AIN switches to the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage to ensatore 18. From accumulators and generators with thyristor valves direct current supplied to the potentiometric remote control or an automatic control unit and each asynchronous traction motor 14.

С этого момента времени электропоезд переходит на автономный режим питания тягового асинхронного электродвигателя переменного тока от аккумуляторов и ветровых электростанций.From this moment in time, the electric train switches to an autonomous mode of supplying a traction asynchronous AC electric motor from batteries and wind farms.

Использование серийно выпускаемых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором переменного тока позволяет упростить его сборку и снизить стоимость изготовления, он обладает высокой надежностью и простотой его конструкции, связанной с отсутствием щеток и контактных колец, по сравнению со сборкой электродвигателя постоянного тока, а использование структурной силовой части преобразователя частоты с выпрямителем позволяет управлять ручным или ножным потенциометром или автоматической системой управления частотой вращения тяговым асинхронным электродвигателем переменного тока, точно так же, как и управление постоянным током электродвигателя постоянного тока.The use of commercially available asynchronous motors with a squirrel-cage rotor of an alternating current allows to simplify its assembly and reduce the manufacturing cost, it has high reliability and simplicity of its design, associated with the absence of brushes and slip rings, in comparison with the assembly of a direct current motor, and the use of the structural power part of the converter frequency with a rectifier allows you to control a manual or foot potentiometer or automatic speed control system I have a traction asynchronous AC motor, just like controlling the direct current of a DC motor.

При передаче крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя постоянного или переменного тока напрямую через муфты, полуоси и колеса позволяет развивать скорость электропоезда при частоте вращения вала асинхронного электродвигателя 3000 об/мин и диаметре колеса 950 мм до 540 км/час, а при передаче крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя через муфту, вал-шестерню, зубчатое колесо, ось пары колес и колесную пару при указанной частоте вращения, диаметре колеса и передаточном числе зубчатой пары колес, равной трем, позволяет развивать скорость электропоезда до 180 км/час.When transmitting torque from the shaft of each traction electric motor of direct or alternating current directly through couplings, half shafts and wheels, it allows you to develop the speed of the electric train at a rotational speed of the shaft of the asynchronous electric motor of 3000 rpm and a wheel diameter of 950 mm to 540 km / h, and when transmitting torque from the shaft of each traction motor through the coupling, pinion shaft, gear, axle of a pair of wheels and a pair of wheels at a specified speed, wheel diameter and gear ratio of the gear pair of wheels equal to three , Allows a speed of an electric to 180 km / h.

Для изменения направления движения электропоезда каждый головной вагон с ветровым турбогенератором и каждый вагон с ветровыми турбогенераторами поворачивается на специально оборудованных поворотных площадках или электропоезд перемещается по железнодорожному пути, выполненному по радиусу окружности или по кривой дуге (на фиг.1 поворотные площадки и железнодорожный путь, выполненный по радиусу окружности или по дуге, не показаны).To change the direction of movement of the electric train, each head carriage with a wind turbogenerator and each carriage with wind turbogenerators turns on specially equipped turning platforms or the electric train moves along a railway made along a radius of a circle or along a curved arc (Fig. 1 turning platforms and a railway track made along the radius of a circle or along an arc, not shown).

Использование электрической энергии ветровых электростанций позволяет сохранить кислород на планете Земля и создать идеальные условия для людей и гарантировать им здоровье и жизнь.The use of electric energy from wind farms allows you to save oxygen on planet Earth and create ideal conditions for people and guarantee them health and life.

Claims (1)

Электропоезд, содержащий головной и прицепные вагоны с тяговыми асинхронными электродвигателями переменного тока, связанными через редуктор с колесными парами, питаемыми от контактной сети, аккумуляторы с зарядными устройствами, отличающийся тем, что он снабжен ветровыми турбогенераторами с диффузионными устройствами с сетками, в суженной части которых выполнены окна для снижения давления воздуха, возникающего при движении электропоезда, с обратных сторон турбин каждой ветровой электростанции, которые установлены 1-2 электростанции в передней части головного вагона, выполненного по радиусу окружности или по обтекаемой для воздуха кривой, и 1-10 электростанций на его крыше и 1-10 электростанций на крыше прицепных вагонов, причем электростанции установлены на валах, на каждом валу закреплен маховик и муфта, которая соединена с валом низкой частоты вращения редуктора, вал высокой частоты которого соединен муфтой с валом электрогенератора, расположенного в полости кузова кабины и машиниста головного вагона и на его крыше и на крыше прицепных вагонов на сварных рамах, причем каждый ветровой генератор связан через трансформатор и тиристорные преобразователи с тяговыми электродвигателями постоянного тока головного вагона и прицепных вагонов, с зарядными устройствами и аккумуляторами, расположенными под кузовом головного и прицепных вагонов, с трубчатыми электронагревательными устройствами, расположенными в титанах и в котлах для приготовления кипяченой и горячей воды в тепловой сети вагонов, и с электросетью для освещения вагонов, или электрогенератор связан через трансформатор, тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный с аккумуляторами, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, или контактная электрическая сеть и каждый генератор ветровых электростанций головного и прицепных вагонов связаны через трансформатор, тиристорные преобразователи переменного тока в постоянный аккумуляторами, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления АВН, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, с вентилятором переменного тока головного вагона и прицепных вагонов, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с нижней стороны рамы каждой тележки болтами, или между фланцами и рамой установлен слой упругого материала, вал каждого электродвигателя соединен с левой и правой стороны с полуосями и с парой колес муфтой упругой, втулочно-пальцевой, для компенсации несоосности валов, устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся вибрационной нагрузке и снижения величины перегрузок деталей соединительных узлов, с торцов вала тягового электродвигателя и вала полуосей закреплены болтами цилиндрические пластины, которые предотвращают перемещение муфты вдоль оси валов, между пластинами и торцами валов установлен слой упругого материала для снижения ударных нагрузок или зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями, полуоси колес с левой и правой сторон установлены на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа с опорой с одной стороны на трубу, закрепленную фланцами жестко с нижней стороны к раме тележки и/или между фланцами трубы и рамой тележки установлен слой упругого материала, а с другой - на буксовой узел. An electric train containing head and trailed cars with traction asynchronous AC motors connected through a gearbox with wheel pairs powered from the contact network, batteries with chargers, characterized in that it is equipped with wind turbine generators with diffusion devices with grids, in the narrowed part of which are made windows to reduce the air pressure arising from the movement of the electric train from the reverse sides of the turbines of each wind power station, which are installed 1-2 power plants in the front part of the head carriage, made along a radius of a circle or along a curve streamlined for air, and 1-10 power plants on its roof and 1-10 power plants on the roof of trailed cars, with power plants mounted on shafts, a flywheel and a coupling fixed to each shaft, which connected to the shaft of the low frequency of rotation of the gearbox, the shaft of the high frequency of which is connected by a coupling to the shaft of the generator located in the cavity of the cab body and the driver of the head carriage and on its roof and on the roof of trailers in welded frames, m each wind generator is connected through a transformer and thyristor converters with DC traction motors of the head carriage and trailed cars, with chargers and batteries located under the head and trailer cars, with tubular electric heating devices located in titanium and in boilers for boiling and hot water in the heating network of cars, and with the electric network for lighting cars, or the generator is connected through a transformer, thyristor converters AC power at constant voltage with batteries, with an autonomous voltage inverter, with an AIN control system that operates in an inverter mode in a motor mode, with an AVN control system that operates in a rectifier mode, and in an AIN braking mode, it switches to a rectifier mode, and an AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous motor with a squirrel-cage rotor, with an AC fan the eyes of the head carriage and trailed cars, or the contact electrical network and each generator of wind power plants of the head and trailed cars are connected through a transformer, thyristor AC / DC converters with batteries, with an autonomous voltage inverter, with an AIN control system, which in motor mode operates in inverter mode , with the AVN control system, which operates in the rectifier mode, and in the braking mode, the AIN switches to the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, and by turning the voltage across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction induction motor with a squirrel-cage rotor, with an AC fan of the head carriage and trailed cars, each DC or AC traction motor is connected by flanges rigidly from the bottom of the frame of each carriage by bolts, or between the flanges and a layer of elastic material is installed, the shaft of each electric motor is connected on the left and right sides with half shafts and with a pair of wheels with a coupling spherical, sleeve-finger, to compensate for misalignment of the shafts, to eliminate resonance vibrations with periodically changing vibrational load and to reduce the magnitude of overloads of parts of connecting nodes, cylindrical plates are bolted from the ends of the shaft of the traction motor and the shaft of the axle shafts, which prevent the coupling from moving along the shaft axis, between the plates and the ends of the shafts installed a layer of elastic material to reduce shock loads or a gear clutch with barrel-shaped teeth, the axle of the wheels on the left, etc. on both sides are mounted on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings of a cassette type, supported on one side by a pipe fixed by flanges rigidly from the underside to the cart frame and / or between the pipe flanges and the cart frame a layer of elastic material is installed, and on the other - axle box knot.

Images