Газотурбовоз с передачей переменнопеременного тока

Газотурбовоз с передачей переменнопеременного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) 3аявлено 030677 (21) 2491954/27-11 с присоединением заявки Ио— (23) Приоритет— (51)М. Кл.2

В 61 С 5/00

Госуаарстюйнннн ноинтФТ

СССР по аман нзобретеннй н открытнй (53) УДК 6 25 . 2 82-84 3., .6:621,83:62-83 (088. 8) Опубликовано 2509.79. Бюллетень Н9 35

Дата опубликования описания 2509.79 (72) Авторы

ИЗОфрЕТЕНИЯ K).М. Милованов, В.Е. Верхогляд и A.Ì. Агранович (71) Заявитель

f .(54) ГАЗОТУРБОВОЗ С ПЕРЕДАЧЕЙ ПЕРЕМЕННО- /

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1 2

Изобретение относитсн к желевнодо лина гавотурбиннни дивгателей, и рожному транспорту и касается конст- . асинхронные тяговые двигатели, подрукции локомотивов с пере) ачей пере- ключенные к выходу тягового синхронменно-переменного тока. ного генератора (2).

Известен тепловоз с передачей пе- Однако наличие у данного газотурременно-переменного тока, содержащий бовоэа вспомогательного синхронного синхронный генератор с двумя отдель- .генератора и специального преобразоными статорными обмотками, питание вателя усложняет всю электропередачу независимой обмотки возбуждения кото - io и снижает ее надежность. рого осуществлено через управляемый Цель изобретения - улучшение пусвыпрямитель, систему автоматического ковых свойств, надежности и эконо регулирования, поддерживающую напря- мичности силовой установки. жение синхронного генератора так, Для этого система регулирования чтобы в процессе трогания,тепловоза силовой установки снабжена блоком с места реализовался заданный момент 1 сравнения мощностей тягового синхрондизеля, и асинхронные тяговые двига- ного генератора и газотурбинного двители, подключенные к выходу синхрон- гателя, а один из газотурбинных двиного генератора (1). гателсй - дополнительным блоком регуОднако такая система управления лирования подачи топлива, к входу кослажна по конструкции. торого подключен выход блока сравнеИзвестен также газотурбовоз с пе- ния мощностей, а его выход подключен редачей переменно-переменного тока, к регулятору подачи топлива первого содержащий силовую установку, сос- газотурбинного двигателя. тоящую из двух газотурбинных двига- На фиг. 1 приведена схема предлателей, присоединенного к их валам гаемого газотурбовоэа с передачей тягового синхронного генератора, сис- переменно-переменного тока1 на фиг. тему регулирования силовой установ- 2. — зависимость мощности на валу гаки, включающую в себя устройства ре- зотурбинного двигателя Ne в функции гулирования возбуждения тягового ., частоты вращения п т; на фиг. 3 синхронного генератора и подачи топ- З0 зависимость суммы мощностей первого

68б918 и второго газотурбинных двигателей в зависимости от частоты вращения и„ при работе системы регулирования; на фиг. 4 — зависимость суммы мощностей второго (основного) и первого дополнительного. газотурбинных двигателей, в случае, когда оба они имеют одинаковый характер зависимости 1 от частоты вращения и„,; на фиг. 5 и 6 характеристики КПД т1 — первого (дой полнительного} и 1 - второго (основ- () ного) газотурбинного двигателя.

Роторы основного газотурбинного . двигателя 1 и дополнительного газотурбинного двигателя 2 соединены с ротором тягового синхронного генератора 3, выход .которого подключен к тяговым асинхронным двигателям 4 и к входу датчика 5 напряжения системы регу..лирования силовой установки, включающей усилитель б, соединенный с выходами датчика 5 напряжения, датчика 7 частоты вращения основного газотурбинного двигателя 1, задатчика мощности 8, а его выход подключен к входам регулятора возбуждения 9 тягового синхронного генератора 3, при этом выход эадатчика мощности 8 соединен с входами регулятора 10 и усилителя 11, Вход усилителя 11 соединен с выходом датчика 12 мощности, подключен- ЗО ного к выходу тягового синхронного генератора 3, а его выход соединен с входом регулятора 13 подачи топлива дополнительного газотурбинного двигателя 2. 35

При трогании локомотива с места работают оба газотурбинных двигателя 1 и, 2, и приводят во вращение тяговый синхронный генератор 3, питающий асинхронные двигатели 4. Таким образом, в момент трогания локомотива.с места мощность, а, следовательно, и вращающий момент на валу тягового синхронного генератора 3, представляют собой сумму составляющих от двух газотурбинных двигателей.

Этим достигается повышение пускового момента и соответственно силы тяги локомотива в режиме трогания.

Применение в качестве дополнительного газотурбинного двигателя 2 установки с более высоким КПД в режиме низких частот вращения, по сравнению с.,основным газотурбинным двигателем, приводит к общему повышению

КПД сйловой установки локомотива, в зоне низких скоростей движения.

При этом регулирование тяговой электропередачи происходит следующим образом. Сигналы по напряжению от датчика 5 и по частоте вращения основ- 60 ного газотурбинного двигателя от датчика 7 поступают в усилитель б, где происходит формирование закона регулирования напряжения на тяговых пвигателях в функции частоты ()=Ч О!, б5 и сравнение его с сигналом уставки от задатчика мощности 8. Сигнал рассогласования поступает к регулятору возбуждения 9 тягового генератора.

На вход блока регулятора 10 подачи топлива поступают сигналы от датчика 7 частоты вращения основного гаэотурбиннного двигателя и От задатчика мощности 8. Таким образом в зависимости от нагрузки и заданной позиции мощности происходит регулирование возбуждения тягового генератора и подачи топлива в основной газотурбинный двигатель 1.

При превышении предельно допусти- .мой частоты вращения газотурбинного двигателя по сигналу от датчика 7 происходит снижение подачи топлива в основной газотурбинный двигатель 1.

Для регулирования дополнительного газотурбинного двигателя 2 применен усилитель 11.

На вход усилителя 11 поступают сигналы от датчика мощности 12 тягового синхронного генератора и задатчика мощности 8.

В диапазоне низких частот вращения, когда сигнал от эадатчика мощности 8 превышает сигнал от датчика мощности 12, выходной сигнал усилителя 11, воздействуя на вход регулятора 13 подачи топлива дополнительноro газотурбинного двигателя, обеспечивает подачу топлива, соответствующую установленной задатчиком 8 позиции контролера-машиниста.

По мере разгона основного газотурбинного двигателя его мощность растет и разность сигналов на входе усилителя 11 от датчика 12 и задатчика 8 снижается, вызывая снижение подачи топлива в дополнительный газотурбинный двигатель 2.

Таким образом, по мере разгона локомотива, когда мощность основного газотурбинного двигателя, например, двигателя 1 растет, подача топлива н дополнительный газотурбинный двигатель, например, двигатель 2, начинает снижаться, следовательно, мощность основного газотурбинного двигателя растет, а дополнительного снижается так, что сумма мощностей оболх газотурбинных двигателей представляет собой примерно постоянную величину, соответствующую номинальной мощности основного газотурбинного двигателя Ne„.

При достиженйи основным газотурбинным двигателем номинальной мощности подача топлива в дополнительный газотурбинный двигатель прекращается и он работает вхолостую, обеспечивая охлаждающим воздухом тяговые электрические машины и систему охлаждения основного газотурбинного двигателя.

На фиг. 2 приведены характеристики мощности Ne одного из газотурбин686918 ных двигателей в функции частоты вращения ntr для различных значений позиций мощности гаэотурбовоза: 1,0 Ne;

0,75 Ме, 0,5 1)е, 0,25 11е.

Работа на каждой иэ этих позиций характеризуется заданной величиной 5 подачи топлива в газотурбинный двигатель.

На фиг. 3 приведена характеристика мощности KNe на валу тягового гене:,ратора в зависимости от частоты вращения газотурбинного двигателя п, которая представляет собой сумму мощностей, развиваемых основным газотурбинным двигателем 1,0 Ne и дополнительньи газотурбинным двигателем. Здесь до частоты вращения и< используются мощности обоих газотурбинных двигателей по характеристикам 1,0 Ne=cp(n > ) . В диапазоне частот вращения n, — n мощность основного газотурбинного двигателя изменяется по характеристике 1,0 Ne=

= ay(ntt), а подача топлива в допол-! нительный газотурбинный двигатель снижается, что приводит к его ра боте по частичным характеристикам 25 мощности: 0,75 Ne> 0,25 Ne и т.д., так что ZNe = Ne + Ne> = const = Ne<

В точке и прекращается подача топлива в дополнительный газотурбинный двигатель и работает только ос- 30 новной. При этом,. как видно из фиг.

4, гаэотурбинные двигатели могут быть подобраны так, что дополнительный газотурбинный двигатель работает с максимальным КПП т1, l точке пЗ, в диапазоне низких частот вращения, а основной — с максимальным КПЦ в точке п4, в диапазоне высоких скоростей, Суммарный .::.-П такого газотурбовоза в диапазоне частот враще- О ния от пуска до п2 (когда работают оба газотурбинных двигателя) выше, чем когда применены однотипные гаэотурбинные двигатели с максимальным

КПд . в точке п (cM. фиг. 4) .

Кроме улучшения пусковых характеристик гаэотурбовоза и его экономичности, применение двух газотурбинных двигателей, приводящих во вращение один тяговый синхронный генератор, позволяет в аварийном режиме (в случае выхода из строя одного из газотурбинных двигателей) продолжать движение локомотива с исправным гаэотурбиннык двигателем, что повышает надежность локомотива.

Таким образом, применение на газотурбовозе с электропередачей переменного тока, в которой тяговый синхронный генератор непосредственно питает асинхронные тяговые двигатели, дополнительного газотурбинного двигателя с системой регулирования позволяет повысить пусковую силу тяги, экономичность и надежность локомотива.

Формула изобретения

Гаэотурбовоз с передачей переменно-переменного тока, содержащий силовую установку, состоящую из двух газотурбинных двигателей, присоединенного к их валам тягового синхронного генератора, систему регулирования силовой установки, включающую в себя устройства регулирования возбуждения тягового синхронного генератора и подачи топлива газотурбинных двигателей, и асинхронные тяговые двигатели, подключенные к выходу тягового синхронного генератора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения пусковых свойств, надежности и экономичности, система регулирования силовой установки снабжена блоком сравнения мощностей тягового синхронного генератора и газотурбинного двигателя, а один из газотурбинных двигателей — дополнительным блоком регулирования подачи топлива, к входу которого подключен выход блока сравнения мощностей, а его выход подключен к регулятору подачи топлива первого газотурбинного двигателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Обзор"Электрические передачи современных тепловозов, НИИинформтяжмаш, 1976, с. 28-35, рис. 12.

2. Патент Великобритании Р 1210116, кл. Н 2 А, опублик. 1965 (прототип).

686918 п а n+

Фиа4

><е е.Ф фааб

Редактор Н. Коэлова

Составитель A . .Егоров. Техред С.огай Корректор М.Шарсаж, 3ак аз 561 7/1 5 Тираж 590 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР.по делам иэобретений и открытий

1130,35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4