RU2533767C2

RU2533767C2 - High-speed energy-saving ecologically clean and safe for people electric train

Info

Publication number: RU2533767C2
Application number: RU2012155024/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Семенович Сердечный; Алексей Александрович Сердечный
Original assignee: Александр Семенович Сердечный; Алексей Александрович Сердечный
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-11-20
Also published as: RU2012155024A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railroad transport. Electric train comprises head car and trailer cars with traction induction motors engaged via reduction gear with wheel pairs and accumulators with chargers. Electric train is equipped with electrical generators. Each shaft of electric generator is connected with wheels to actuate rotor of specified electric generator due to wheels-rails friction force. Each electric generator is connected via transformer and thyristor converters with DC traction motors, chargers and accumulators located under body of head and trailer cars, with tubular electric heating devices and with car lighting electrical supply network or with standalone voltage inverter. The standalone voltage inverter is connected with each traction induction motor. Each traction DC or AC motor is rigidly connected by flanges at top or bottom side of each bogie frame by bolts. Stator windings of each electric generator are connected with separate capaciformer banks to accumulate electric energy during braking and transfer accumulated energy of capacitors directly to traction motor windings during electric train take-off and acceleration.

EFFECT: providing energy saving and personnel safety.

4 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 сс. 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 pp. and ss . 223-224).

Известен дизель-поезд, который содержит тепловоз с дизель-генераторами, с тяговыми электродвигателями постоянного тока, приводящими во вращения 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 drive 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 induction 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, Siemens company. - 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 s, Figure 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 на 5-и л.).The prior art electric train with a locomotive containing batteries with chargers, DC traction motors connected to the wheelsets of the locomotive, and a wind generator installed in front of the locomotive (see patent GB 1501383 A, publ. 15.02.1978 on 5th l.).

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 тяговым электродвигателем постоянного и переменного тока, который соединен фланцами жестко с нижней стороны рамы тележки болтами, вал каждого электродвигателя с левой и правой стороны соединен с полуосям и с парой колес, являющегося по мнению экспертизы более близким аналогом (см. Патент RU 2461470, опубл. 10.06.2012 г. Бюл. №26 того же заявителя).The prior art electric train is environmentally friendly and safe for people and the environment, containing the head and trailed cars with traction engines, characterized in that it is equipped with a traction electric motor of direct and alternating current, which is bolted firmly to the flanges of the underside of the carriage frame, each shaft the electric motor on the left and right side is connected to the axle shafts and to a pair of wheels, which, according to the expert opinion, is a closer analogue (see Patent RU 2461470, published on June 10, 2012, Bull. No. 26 of the same applicant )

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 электрогенераторами, каждый вал электрогенератора головного и прицепных вагонов соединен с колесами и с рельсами железной дороги для привода ротора указанного электрогенератора за счет сил трения колес с рельсами железной дороги при перемещении электропоезда, каждый ветровой электрогенератор 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, которая изготовлена из алюминиевых сплавов, и с электросетью для освещения вагонов, которые изготовлены из алюминиевых или титановых сплавов, 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 автономной системой управления напряжения 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 головного и прицепных вагонов связаны 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, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с верхней или с нижней стороны рамы каждой тележки болтами, вал которого соединен с колесами и с рельсами железной дороги, каждый вал электрогенератора и каждый вал тягового электродвигателя с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя переменного тока и обмотки статора каждого электрогенератора соединены с отдельными блоками конденсаторов напряжения для накопления электрической энергии в периоды выгона и торможения и передачи накопленной энергии конденсаторов напрямую на обмотки тяговых электродвигателей в период трогания с места электропоезда, его разгона, в процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть с пониженным напряжением, обмотки статора электрогенераторов в этот момент автоматически отключаются, блоки конденсаторов соединены с вентилями для зарядки аккумуляторов.An electric train containing head and trailer cars with traction asynchronous electric motors of alternating current connected through a gearbox with wheel pairs powered from the contact network, batteries with chargers, characterized in that it is equipped with electric generators, each shaft of the electric generator of the head and trailer cars is connected to the wheels and with rails of the railway for driving the rotor of the specified generator due to the friction forces of the wheels with the rails of the railway when moving the electric train, each wind the electric generator is connected through a transformer and thyristor converters with direct current traction motors of the head carriage and trailed cars, with chargers and batteries located under the body of the head and trailed cars, with tubular electric heating devices located in titans and in boilers for preparing boiled and hot water in heat network of cars, which is made of aluminum alloys, and with an electric grid for lighting cars, which are made of aluminum and and titanium alloys, or an electric generator is connected through a transformer, thyristor AC to DC converters with batteries, with an autonomous voltage inverter, with an AIN control system that operates in inverter mode in a motor mode, with an autonomous AVN voltage control system that operates in a 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 across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each a traction four-pole squirrel-cage induction electric motor with an AC fan of the head carriage and trailed cars, or a contact electric network and each generator of the head and trailed cars are connected via a transformer, thyristor AC / DC converters with batteries, with an autonomous voltage inverter, with a control system AIN, which in motor mode operates in inverter mode, with an AVN control system that operates in rectifier mode, and in In the braking mode, the AIN enters the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage on the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous electric motor with a squirrel-cage rotor with an AC fan of the head carriage and trailed cars, each DC or AC traction motor connected by flanges rigidly from the upper or lower side of the frame of each truck with bolts, the shaft of which is connected to the wheels and to the rails of iron Orog, each shaft of the electric generator and each shaft of the traction motor on both sides are mounted on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings of cassette type, the stator windings of each asynchronous AC motor and the stator windings of each electric generator are connected to separate blocks of voltage capacitors for accumulating electric energy during periods driving and braking and transferring the stored energy of capacitors directly to the windings of traction motors in the period starting from the place of the electric train, its acceleration, during its movement by rail and into the electric network with a reduced voltage, the stator windings of the electric generators are automatically turned off at this moment, the capacitor blocks are connected to the valves for charging the batteries.

На фиг.1 и фиг.2 показан общий вид электропоезда. На фиг.3 показана электрическая схема преобразования переменного тока в постоянный ток для тягового электродвигателя постоянного тока. На фиг.4 показана структура силовой части преобразователя частоты с выпрямителем для тягового асинхронного электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором.Figure 1 and figure 2 shows a General view of the electric train. Figure 3 shows the electrical circuit for converting alternating current to direct current for a traction DC motor. Figure 4 shows the structure of the power part of the frequency converter with a rectifier for a traction asynchronous AC motor with squirrel-cage rotor.

Электропоезд снабжен электрогенераторами 1, каждый вал 2 электрогенератора головного 3 и прицепных вагонов 4 соединен с колесами 5 и с рельсами 6 железной дороги для привода ротора указанного электрогенератора за счет сил трения колес с рельсами железной дороги при перемещении электропоезда, каждый электрогенератор 1 связан через трансформатор 7 и тиристорные преобразователи 8 с тяговыми электродвигателями 9 постоянного тока головного вагона 3 и прицепных вагонов 4, с зарядными устройствами и аккумуляторами 10, 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, которая изготовлена из алюминиевых сплавов, и с электросетью для освещения вагонов, которые изготовлены из алюминиевых или титановых сплавов, или электрогенератор 1 связан через трансформатор 7, тиристорные преобразователи 8 переменного тока в постоянный с аккумуляторами 10, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН 11, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с автономной системой управления напряжения АВН 12, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 13, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем 9 с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона 3 и прицепных вагонов 4, или контактная электрическая сеть 14 и каждый генератор 1 головного и прицепных вагонов связаны через трансформатор 7, тиристорные преобразователи 8 переменного тока в постоянный с аккумуляторами 10, с автономным инвертором напряжения, с системой управления АИН 11, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, с системой управления ABH 12, которая работает в выпрямительном режиме, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 13, автономный инвертор напряжения соединен с каждым тяговым четырехполюсным асинхронным электродвигателем 9 с короткозамкнутым ротором с вентилятором переменного тока головного вагона 3 и прицепных вагонов 4, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с верхней или с нижней стороны рамы каждой тележки 15 болтами, вал 16 которого соединен с колесами 5 и с рельсами 6 железной дороги, каждый вал 2 электрогенератора 1 и каждый вал 16 тягового электродвигателя 9 с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники 17, 18 кассетного типа, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя 9 переменного тока и обмотки статора каждого электрогенератора 1 соединены с отдельными блоками конденсаторов напряжения 19 для накопления электрической энергии в периоды выгона и торможения и передачи накопленной энергии конденсаторов напрямую на обмотки тяговых электродвигателей в период трогания с места электропоезда, его разгоне, в процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть 14 с пониженным напряжением, обмотки статора электрогенераторов в этот момент автоматически отключаются, блоки конденсаторов 19 соединены с вентилями 8 для зарядки аккумуляторов 10.The electric train is equipped with electric generators 1, each shaft 2 of the electric generator of head 3 and trailed cars 4 is connected to the wheels 5 and to the rails 6 of the railway to drive the rotor of the specified electric generator due to the friction forces of the wheels with the rails of the railway when moving the electric train, each electric generator 1 is connected through a transformer 7 and thyristor converters 8 with traction DC electric motors 9 of the head carriage 3 and trailed cars 4, with chargers and batteries 10 located under the body trailers and trailers, with tubular electric heating devices located in titans and boilers for the preparation of boiled and hot water in the heating network of cars, which is made of aluminum alloys, and with an electrical network for lighting cars, which are made of aluminum or titanium alloys, or an electric generator 1 is connected through a transformer 7, thyristor converters 8 AC to DC with batteries 10, with an autonomous voltage inverter, with the control system AIN 11, which in the motor Nom mode operates in inverter mode, with an autonomous voltage control system AVN 12, which operates in rectifier mode, and in braking mode, AIN switches to rectifier mode, and AVN operates in inverter mode, inverting voltage across capacitor 13, an autonomous voltage inverter is connected to each traction four-pole asynchronous electric motor 9 with a squirrel-cage rotor with an AC fan of the head carriage 3 and trailed cars 4, or a contact electric network 14 and each generator 1 of the head and trailer cars are connected through a transformer 7, thyristor converters 8 AC to DC with batteries 10, with an autonomous voltage inverter, with the control system AIN 11, which in the motor mode operates in the inverter mode, with the control system ABH 12, which operates in the rectifier mode , and in the braking mode the AIN goes into rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage across the capacitor 13, an autonomous voltage inverter is connected to each traction four-pole asynchron with a squirrel-cage rotor motor 9 with an AC fan of the head carriage 3 and trailed cars 4, each traction DC or AC motor is flanged rigidly from the upper or lower side of the frame of each carriage by 15 bolts, the shaft 16 of which is connected to the wheels 5 and to the rails 6 of the railway, each shaft 2 of the electric generator 1 and each shaft 16 of the traction motor 9 is mounted on two sides on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings 17, 18 of a cassette type, the stator windings of each asynchronous AC motor 9 and the stator windings of each generator 1 are connected to separate blocks of voltage capacitors 19 for the accumulation of electrical energy during periods of braking and braking and the transfer of the stored energy of the capacitors directly to the windings of the traction motors during pulling away from the train, its acceleration, during its movement by rail and into the electric network 14 with a reduced voltage, the stator windings of the electric generators at this moment a -automatic switched off, capacitor banks 19 are connected to the valves 8, 10 for charging.

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

На электрифицированных участках электродороги тяговые электродвигатели 9 постоянного тока питаются от контактной сети 14 постоянного или переменного тока и от электрогенераторов 1 переменного тока через трансформатор 7, понижающий силу тока, тиристорные вентили 8, в которых переменный ток преобразуется в постоянный. Вал 16 каждого тягового электродвигателя 9 приводит во вращение колеса 5.In the electrified sections of the electric road, direct current traction motors 9 are powered from a direct or alternating current contact network 14 and from alternating current generators 1 through a transformer 7, which reduces the amperage, thyristor valves 8, in which the alternating current is converted to direct current. The shaft 16 of each traction motor 9 drives the wheel 5.

Рассмотрим работу электропоезда на неэлектрифицированных участках железной дороги.Consider the operation of an 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 контактным переключателем, или автоматическим пультом управления (на фиг.1 контактный переключатель, потенциометрический и автоматический пульты управления не показаны) соединяет аккумуляторы 10 и отдельные блоки конденсаторов напряжений 19 с каждым тяговым асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором 9 переменного тока. За счет электрического тока электромагнитные силы приводят во вращение ротор каждого тягового асинхронного электродвигателя 9, вал 16 и колеса 5, которые приводят в движение головной вагон и прицепные вагоны, для перемещения электропоезда назад контактным переключателем меняются полюса обмоток статора тягового асинхронного электродвигателя переменного тока.At the initial moment of operation of the electric train, the driver releases the brake pads of the wheels with a manual or foot potentiometric control panel, or a contact switch, or an automatic control panel (in figure 1, the contact switch, potentiometric and automatic control panels are not shown) connects the batteries 10 and the individual voltage capacitor banks 19 with each traction induction motor with squirrel-cage rotor 9 of alternating current. Due to the electric current, electromagnetic forces rotate the rotor of each traction asynchronous electric motor 9, shaft 16 and wheels 5, which drive the head carriage and trailed cars, the poles of the stator windings of the traction asynchronous AC electric motor change backward by a contact switch.

По мере увеличения скорости движения электропоезда частота вращения ротора электрогенератора увеличивается.As the speed of the electric train increases, the rotational speed of the rotor of the electric generator increases.

Электрический ток с переменным напряжением от электрогенераторов подается на трансформатор 7 для понижения переменного тока, тиристорные вентили 8 - для преобразования его в постоянный ток, на зарядные устройства и аккумуляторы 10, на автономный инвертор напряжения с системой управления АИН 11, которая в двигательном режиме работает в режиме инвертора, и с системой управления АВН 12, которая работает в режиме выпрямителя, а в режиме торможения АИН переходит в выпрямительный режим, а АВН работает в режиме инвертора, инвертируя напряжение на конденсаторе 13. От аккумуляторов и электрогенераторов с тиристорными вентилями постоянный ток подается на потенциометрический пульт управления, или на автоматический пульт управления, или на контактный переключатель и каждый тяговый асинхронный электродвигатель 9.Electric current with alternating voltage from the generators is supplied to a transformer 7 to reduce the alternating current, thyristor valves 8 to convert it to direct current, to chargers and batteries 10, to a stand-alone voltage inverter with an AIN control system 11, which in motor mode operates in inverter mode, and with the AVN 12 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 ndensatore 13. From accumulators and generators with thyristor valves direct current supplied to the potentiometric control panel, or an automatic control, or a control pin on switch and each asynchronous traction motor 9.

С этого момента времени электропоезд переходит на автономный режим питания тягового асинхронного электродвигателя переменного тока от аккумуляторов, электрогенераторов и отдельных блоков конденсаторов.From this moment in time, the electric train switches to an autonomous mode of supplying a traction asynchronous AC electric motor from batteries, electric generators, and individual capacitor units.

Автономный режим тягового электродвигателя постоянного и переменного токов требует подзарядки аккумуляторов.Autonomous mode of traction electric motor of direct and alternating currents requires recharging the batteries.

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 также, 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 compared to the assembly of a DC motor, and the use of the structural power part of the frequency converter with a rectifier allows you to control a manual or foot potentiometer or automatic speed control system traction asynchronous AC motor, just as the constant current control DC motor.

Передача крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя постоянного или переменного тока напрямую через колеса позволяет развивать скорость электропоезда при частоте вращения вала асинхронного электродвигателя 3000 об/мин, диаметре колеса 950 мм до 540 км/час.The transmission of torque from the shaft of each traction electric motor of direct or alternating current directly through the wheels allows you to develop the speed of the electric train at a rotational speed of the shaft of the induction motor of 3000 rpm, a wheel diameter of 950 mm to 540 km / h.

Для изменения направления движения электропоезда меняются полюса обмоток статора электродвигателя.To change the direction of movement of the electric train, the poles of the stator windings of the electric motor are changed.

Передача крутящего момента от вала электродвигателя напрямую на колеса головного и прицепных вагонов позволяет увеличить кпд электродвигателя, стоимость изготовления привода и продлить срок работы электропоезда без ремонта, а использование инерционных сил вагонов позволяет сгладить механические потери кпд электрогенератора, работающего за счет сил трения колес с железной дорогой.The transmission of torque from the motor shaft directly to the wheels of the head and trailed cars allows increasing the efficiency of the electric motor, the manufacturing cost of the drive and extending the life of the train without repair, and the use of inertial forces of the cars makes it possible to smooth the mechanical losses of the efficiency of the electric generator, which is driven by the friction forces of the wheels with the railway .

Отдельные блоки конденсаторов напряжений за счет накопленной электрической энергии в периоды выгона и торможения электропоезда снижают расход электрической энергии сети и аккумуляторов в период трогания с места электропоезда, его разгона и в процессе его перемещения по железной дороге, увеличивая при этом кпд и пробег электропоезда при работе его от аккумуляторов.Separate blocks of voltage capacitors due to the accumulated electric energy during periods of driving and braking of an electric train reduce the consumption of electric energy of the network and batteries during starting from the place of the electric train, its acceleration and in the process of moving it by rail, increasing the efficiency and mileage of the electric train when it is running from batteries.

Claims

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 электрогенераторами, каждый вал электрогенератора головного и прицепных вагонов соединен с колесами и с рельсами железной дороги для привода ротора указанного электрогенератора за счет сил трения колес с рельсами железной дороги при перемещении электропоезда, каждый ветровой электрогенератор 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, которая изготовлена из алюминиевых сплавов, и с электросетью для освещения вагонов, которые изготовлены из алюминиевых или титановых сплавов, 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 автономной системой управления напряжения 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 головного и прицепных вагонов связаны 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, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с верхней или с нижней стороны рамы каждой тележки болтами, вал которого соединен с колесами и с рельсами железной дороги, каждый вал электрогенератора и каждый вал тягового электродвигателя с двух сторон установлен на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа, обмотки статора каждого асинхронного электродвигателя переменного тока и обмотки статора каждого электрогенератора соединены с отдельными блоками конденсаторов напряжения для накопления электрической энергии в периоды выгона и торможения и передачи накопленной энергии конденсаторов напрямую на обмотки тяговых электродвигателей в период трогания с места электропоезда, его разгона, в процессе его перемещения по железной дороге и в электрическую сеть с пониженным напряжением, обмотки статора электрогенераторов в этот момент автоматически отключаются, блоки конденсаторов соединены с вентилями для зарядки аккумуляторов. An electric train containing head and trailer cars with traction asynchronous electric motors of alternating current connected through a gearbox with wheel pairs powered from the contact network, batteries with chargers, characterized in that it is equipped with electric generators, each shaft of the electric generator of the head and trailer cars is connected to the wheels and with rails of the railway for driving the rotor of the specified generator due to the friction forces of the wheels with the rails of the railway when moving the electric train, each wind the electric generator is connected through a transformer and thyristor converters with direct current traction motors of the head carriage and trailed cars, with chargers and batteries located under the body of the head and trailed cars, with tubular electric heating devices located in titans and in boilers for preparing boiled and hot water in heat network of cars, which is made of aluminum alloys, and with an electric grid for lighting cars, which are made of aluminum and and titanium alloys, or an electric generator is connected through a transformer, thyristor AC to DC converters with batteries, with an autonomous voltage inverter, with an AIN control system that operates in inverter mode in a motor mode, with an autonomous AVN voltage control system that operates in a 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 across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each a traction four-pole squirrel-cage induction electric motor with an AC fan of the head carriage and trailed cars, or a contact electric network and each generator of the head and trailed cars are connected via a transformer, thyristor AC / DC converters with batteries, with an autonomous voltage inverter, with a control system AIN, which in motor mode operates in inverter mode, with an AVN control system that operates in rectifier mode, and in In the braking mode, the AIN enters the rectifier mode, and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage on the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous electric motor with a squirrel-cage rotor with an AC fan of the head carriage and trailed cars, each DC or AC traction motor connected by flanges rigidly from the upper or lower side of the frame of each truck with bolts, the shaft of which is connected to the wheels and to the rails of iron Orog, each shaft of the electric generator and each shaft of the traction motor on both sides are mounted on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings of cassette type, the stator windings of each asynchronous AC motor and the stator windings of each electric generator are connected to separate blocks of voltage capacitors for accumulating electric energy during periods driving and braking and transferring the stored energy of capacitors directly to the windings of traction motors in the period starting from the place of the electric train, its acceleration, during its movement by rail and into the electric network with a reduced voltage, the stator windings of the electric generators are automatically turned off at this moment, the capacitor blocks are connected to the valves for charging the batteries.