RU2533361C2

RU2533361C2 - High-speed energy-saving ecologically clean and safe for people electric train

Info

Publication number: RU2533361C2
Application number: RU2012133805/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Семенович Сердечный; Алексей Александрович Сердечный
Original assignee: Александр Семенович Сердечный; Алексей Александрович Сердечный
Priority date: 2012-08-07
Filing date: 2012-08-07
Publication date: 2014-11-20
Also published as: RU2012133805A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to railroad transport. Electric train comprises head car and trailers with traction induction AC motors engaged via reduction gear with wheel pairs. The electric train is powered by overhead contact system, contains accumulators with chargers. It is equipped with wind turbine generators. Flywheel is placed on frame in the cavity of differential gear with grids. Every wind electric generator is connected via transformer and thyristor inverters with traction motors of head car and trailer cars equipped with chargers and accumulators mounted under bodies of head car and trailer cars.

EFFECT: lower energy consumption.

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 goods.

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 железо-никелевых 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 battery 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 iron-nickel 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 p. 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 s.)

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 p. 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 A, опубл. 15.02.1978 на 5-ти 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 5 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 ветровыми турбогенераторами с дифференциальными устройствами с сетками, которые установлены в передней части головного вагона и на его крыше и на крыше прицепных вагонов, являющегося по мнению экспертизы более близким аналогом (см. заявку RU 2008147775/11 того же заявителя, опубл. 10.06.2010 на 4-х стр.).The prior art electric train, 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 wind turbine generators with differential devices with grids that are installed in front of the head car and on its roof and on the roof of trailed wagons, which, according to the expert opinion, is a closer analogue (see application RU 2008147775/11 of the same applicant, published on 06/10/2010 on 4 pages).

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 свинца, 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 дифференциальными устройствами с сетками, каждый генератор, одной или двух ветровых электростанций, на валу которого установлены 1-5 турбин или 1-5 турбин с двух сторон, или с одной стороны 1-5 турбин, а с другой - маховик, расположен на раме в полости дифференциального устройства с сетками, которые установлены 1-2 электростанции в передней части кузова головного вагона, и 1-10 электростанций на его крыше и 1-10 электростанций на крыше прицепных вагонов, каждый генератор, одной или двух ветровых электростанций, на валу которого установлены 1-5 турбин или 1-5 турбин с двух сторон, или с одной стороны 1-5 турбин, а с другой - маховик, расположен на раме в полости дифференциального устройства с сетками, 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 ветровых электростанций 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 стороны рамы каждой тележки болтами, вал которого соединен с карданным валом или с муфтой упругой втулочно-пальцевой для компенсации несоосности валов, устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся вибрационной нагрузке и снижения величины перегрузок деталей соединительных узлов, или с зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями, оси колес с левой и правой сторон установлены на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники кассетного типа, каждый одноступенчатый редуктор, корпус которого установлен на оси колесных пар на роликовых подшипниках качения, и на указанной оси колесной пары установлено зубчатое колесо с прямыми или с косыми или с шевронными эвольветными или с круглыми зубьями, которое соединено с вал-шестерней, установленного на шариковых или роликовых подшипниках качения через карданный вал или втулочно-пальцевую или зубчатую муфту с зубьями бочкообразной формы и с тяговым электродвигателем, корпус редуктора с нижней и боковых сторон расположен в п-образной полимерной полости, выполненной из износостойкого материала, например тефлона, и в п-образной полости стального кронштейна, закрепленного к раме с верхней стороны тележки болтами или в п-образной полости рамы тележки для предотвращения поперечного его перемещения, а со стороны вал-шестерни, с верхней, указанный корпус редуктора установлен с опорой на слой полимерного материала и п-образный кронштейн, который закреплен к раме тележки с верхней стороны для предотвращения углового его перемещения.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 differential devices with grids, each generator, one or two wind farms, on the shaft of which there are 1-5 turbines or 1-5 turbines installed on both sides, or 1-5 turbines on one side and a flywheel on the other side, located on the frame in the cavity a power device with grids that are installed 1-2 power plants in the front of the head car body, and 1-10 power plants on its roof and 1-10 power plants on the roof of trailed cars, each generator, one or two wind power plants, on the shaft of which 1 -5 turbines or 1-5 turbines on both sides, or 1-5 turbines on one side and a flywheel on the other side, located on the frame in the cavity of the differential device with grids, each wind generator is connected through a transformer and thyristor converters from the traction and DC 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 the preparation of boiled and hot water in the heating network of cars, which is made of aluminum alloys, and with the electric network for lighting cars, which are made of aluminum or titanium alloys, or the electric generator is connected through a transformer, thyristor AC generators in direct current, 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 an AIN braking mode, switches to a rectifier mode and the AVN operates in the inverter mode, inverting the voltage across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each traction four-pole asynchronous motor with a squirrel-cage rotor m with an AC fan of the head carriage and trailed cars, or a contact electric network and each generator of wind power stations of the head carriage 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 the motor mode operates in the inverter mode, with the AVN control system that operates in the rectifier mode, and in the braking mode the AIN switches to the rectifier mode, and A N operates in the inverter mode, inverting the voltage across the capacitor, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole asynchronous traction motor with a squirrel-cage rotor with an AC fan of the head carriage and trailer cars, each DC or AC traction motor is connected by flanges rigidly from the upper side of the frame of each truck bolts, the shaft of which is connected to the driveshaft or with an elastic sleeve-finger coupling to compensate for misalignment of the shafts, eliminate p of resonance vibrations with a periodically changing vibrational load and a decrease in the magnitude of overloads of parts of connecting nodes, or with a gear clutch with barrel-shaped teeth, the axles of the wheels on the left and right sides are mounted on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings of a cassette type, each one-stage gearbox, the housing of which is installed on the axis of the wheelset on roller bearings, and on the specified axis of the wheelset mounted gear with straight or with oblique or with chevron volvoltaic or with round teeth, which is connected to a gear shaft mounted on ball or roller bearings through a cardan shaft or sleeve-finger or gear clutch with barrel-shaped teeth and with a traction motor, the gear housing on the bottom and sides is located in shaped polymer cavity made of wear-resistant material, such as Teflon, and in the u-shaped cavity of the steel bracket, bolted to the frame from the top of the trolley or in the u-shaped cavity of the trolley frame To prevent its transverse movement, and from the pinion shaft, with the upper, said gear case is mounted on a support layer of a polymeric material and an n-shaped bracket which is fixed to the frame of the trolley from the upper side to prevent its angular movement.

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 электродвигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором.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 AC motor with squirrel-cage rotor.

Электропоезд снабжен ветровыми турбогенераторами с дифференциальными устройствами 1 с сетками 2, каждый генератор 3 одной или двух ветровых электростанций, на валу которого установлены 1-5 турбин или 1-5 турбин 4 с двух сторон, или с одной стороны 1-5 турбин, а с другой - маховик, расположен на раме в полости дифференциального устройства 1 с сетками 5, которые установлены 1-2 электростанции в передней части кузова головного вагона 5, и 1-10 электростанций на его крыше и 1-10 электростанций на крыше прицепных вагонов 6, каждый генератор 3 одной или двух ветровых электростанций, на валу которого установлены 1-5 турбин или 1-5 турбин 4 с двух сторон, или с одной стороны 1-5 турбин, а с другой - маховик, расположен на раме в полости дифференциального устройства 1 с сетками 5, каждый ветровой электрогенератор 3 связан через трансформатор 7 и тиристорные преобразователи 8 с тяговыми электродвигателями 9 постоянного тока головного вагона 5 и прицепных вагонов 6, 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 3 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 5 и прицепных вагонов 6, или контактная электрическая сеть 14 и каждый генератор 3 ветровых электростанций головного 5 и прицепных вагонов 6 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 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 5 и прицепных вагонов 6, каждый тяговый электродвигатель постоянного или переменного тока соединен фланцами жестко с верхней стороны рамы каждой тележки 15 болтами, вал которого соединен с карданным валом 16 или с муфтой упругой втулочно-пальцевой для компенсации несоосности валов, устранения резонансных колебаний при периодически изменяющейся вибрационной нагрузке и снижения величины перегрузок деталей соединительных узлов, или с зубчатой муфтой с бочкообразными зубьями, оси 17 колес с левой и правой сторон установлены на цилиндрические роликовые подшипники или на конические роликовые подшипники 18 кассетного типа, каждый одноступенчатый редуктор 19, корпус которого установлен на оси 17 колесных пар 20 на роликовых подшипниках качения и на указанной оси колесной пары установлено зубчатое колесо 21 с прямыми или с косыми или с шевронными эвольветными или с круглыми зубьями, которое соединено с вал-шестерней 22, установленного на шариковых или роликовых подшипниках качения через карданный вал 16 или втулочно-пальцевую или зубчатую муфту с зубьями бочкообразной формы и с тяговым электродвигателем, корпус редуктора с нижней и боковых сторон расположен в п-образной полимерной полости 23, выполненной из износостойкого материала, например тефлона, и в п-образной полости стального кронштейна 24, закрепленного к раме с верхней стороны тележки 15 болтами или в п-образной полости рамы тележки для предотвращения поперечного его перемещения, а со стороны вал-шестерни 22, с верхней - указанный корпус редуктора установлен с опорой на слой полимерного материала 25 и п-образный кронштейн 26, который закреплен к раме тележки с верхней стороны для предотвращения углового его перемещения.The electric train is equipped with wind turbine generators with differential devices 1 with grids 2, each generator 3 of one or two wind power plants, on the shaft of which there are 1-5 turbines or 1-5 turbines 4 from two sides, or 1-5 turbines from one side, and from the other is a flywheel, located on the frame in the cavity of the differential device 1 with grids 5, which are installed 1-2 power plants in the front of the head carriage 5, and 1-10 power plants on its roof and 1-10 power plants on the roof of trailed cars 6, each generator 3 of one or two ve power plants, on the shaft of which there are 1-5 turbines or 1-5 turbines 4 on both sides, or 1-5 turbines on the one side and a flywheel on the other side, located on the frame in the cavity of the differential device 1 with grids 5, each wind an electric generator 3 is connected through a transformer 7 and thyristor converters 8 with traction electric motors 9 of the direct current of the head carriage 5 and trailed cars 6, with chargers and batteries 10 located under the body of the head and trailed cars, with tubular electric heating devices devices located in titans and in boilers for the preparation of boiled and hot water in the heating network of wagons, which is made of aluminum alloys, and with the electrical network for lighting wagons, which are made of aluminum or titanium alloys, or the electric generator 3 is connected through a transformer 7, thyristor converters 8 AC to DC, with 10 batteries, with an autonomous voltage inverter, with the AIN 11 control system, which in motor mode operates in inverter mode, with an autonomous system voltage AVN 12, which operates in the rectifier mode, and in the braking mode the AIN switches to 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 asynchronous motor 9 with a short-circuited rotor with a fan alternating current of the head carriage 5 and trailed cars 6, or the contact electric network 14 and each generator 3 of wind power plants of the head 5 and trailed cars 6 are connected through a transformer ator 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 AVN 12, which operates in the rectifier mode, and in the mode AIN braking switches to rectifier mode, and the AVN operates in inverter mode, inverting the voltage across the capacitor 13, an autonomous voltage inverter is connected to each four-pole traction asynchronous motor 9 with a short circuit with a rotor with an AC fan of the head carriage 5 and trailed cars 6, each DC or AC traction motor is connected by flanges rigidly from the upper side of the frame of each carriage 15 by bolts, the shaft of which is connected to the cardan shaft 16 or to an elastic sleeve-finger coupling to compensate for misalignment shafts, eliminating resonant vibrations with periodically changing vibrational load and reducing the magnitude of overloads of parts of the connecting nodes, or with a gear clutch with barrel-shaped teeth, axis 17 the wheels on the left and right sides are mounted on cylindrical roller bearings or on tapered roller bearings 18 of a cassette type, each one-stage gearbox 19, the casing of which is mounted on the axis 17 of the wheel pairs 20 on the roller bearings and on the specified axis of the wheelset there is a gear wheel 21 with straight or with oblique or with chevron evolute or with round teeth, which is connected to the gear shaft 22 mounted on ball or roller bearings through the driveshaft 16 or sleeve pin or a gear clutch with barrel-shaped teeth and with a traction motor, the gear housing on the bottom and sides is located in a u-shaped polymer cavity 23 made of wear-resistant material, such as Teflon, and in a u-shaped cavity of a steel bracket 24, mounted to a frame with the upper side of the trolley 15 with bolts or in the p-shaped cavity of the frame of the trolley to prevent its transverse movement, and on the side of the pinion shaft 22, from the top, the specified gear housing is mounted with support on a layer of polymer material 25 and p-rev different bracket 26, which is fixed to the frame of the truck from the upper side to prevent its angular movement.

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 ветровых электрогенераторов 3 переменного тока через трансформатор 7, понижающий силу тока, тиристорные вентили 8, в которых переменный ток преобразуется в постоянный. Вал каждого тягового электродвигателя 9 приводит во вращение карданный вал 16 или упругую втулочно-пальцевую муфту или зубчатую муфту, вал-шестерню 22, зубчатое колесо 21, ось 17 колесной пары и колеса 20.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 wind generators 3 through a transformer 7 that reduces current, thyristor valves 8, in which the alternating current is converted to direct current. The shaft of each traction motor 9 rotates the driveshaft 16 or an elastic sleeve-finger coupling or gear coupling, pinion shaft 22, gear 21, axle 17 of the wheelset and wheels 20.

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 контактным переключателем автоматическим пультом управления (на фиг.1 контактный переключатель, потенциометрический и автоматический пульты управления не показаны) соединяет аккумуляторы 10 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 каждого тягового электродвигателя приводит во вращение карданный вал 18, вал-шестерню 22, зубчатое колесо 21, ось 17 колесной пары и колеса 20, которые приводят в движение головной вагон и прицепные вагоны, 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 10 with each squirrel-cage traction induction electric motor with a manual or foot potentiometric control panel or contact switch with an automatic control panel (Fig. 1 contact switch, potentiometric and automatic control panels are not shown) 9 alternating current. Due to the electric current, electromagnetic forces drive the rotor of each traction induction motor 9, the shaft of each traction motor drives the driveshaft 18, pinion shaft 22, gear 21, the axle 17 of the wheelset and wheels 20, which drive the head carriage and trailed wagons, to move the electric train backward by a contact switch, the poles of the windings of the traction asynchronous AC motor change.

По мере увеличения скорости движения электропоезда скорость и давление воздушного потока на лопасти турбин 4 ветровых электростанций увеличивается. От давления воздушного потока начинают вращаться турбины 4 и валы электрогенераторов 3.As the speed of the electric train increases, the speed and pressure of the air flow on the turbine blades of 4 wind farms increases. From the pressure of the air flow, the turbines 4 and the shafts of the electric generators 3 begin to rotate.

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 the mode inverter, 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 condenser 13. From accumulators and generators with thyristor valves direct current supplied to the potentiometric remote control or an automatic control unit or by a contact switch, and each asynchronous traction motor 9.

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 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 electric motor in the same way as the DC control DC motor.

При передаче крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя постоянного или переменного тока через карданный вал, вал-шестерню, зубчатое колесо, ось и колеса позволяет развивать скорость электропоезда при частоте вращения вала асинхронного электродвигателя 3000 об/мин, диаметре колеса 950 мм и передаточном отношении зубчатой передачи, равной единице, до 540 км/час, а при передаче крутящего момента от вала каждого тягового электродвигателя через карданный вал, 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 through a cardan shaft, pinion shaft, gear wheel, axle and wheels, it 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 and gear ratio gear transmission equal to one, up to 540 km / h, and when transmitting torque from the shaft of each traction motor through a cardan shaft, pinion shaft, gear, axle of a pair of wheels and a pair of wheels constant frequency of rotation, wheel diameter and transmission ratio of a gear pair of wheels, three equal, 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).

При высокой скорости электропоезда на бесполезное лобовое сопротивление воздуха расходуется большое количество электроэнергии от общей электрической сети и от аккумулятора, которые разряжаются и требуют их зарядки от обычной розетки напряжением в 220 Вт в течение 6 часов.At a high speed of an electric train, a large amount of electric power is consumed from a common electrical network and from a battery, which are discharged and require their charging from a regular 220-volt outlet for 6 hours.

Турбогенераторы ветровых электростанций позволяют преобразовать лобовое сопротивление воздуха, а следовательно, снизить расходы электрической энергии аккумуляторов и увеличить пробег электропоезда за счет беспрерывной их подзарядки, а использование инерционных сил электропоезда позволяет сгладить дополнительный расход механической энергии ветровых электростанций и повысить их кпд, 2-5 турбин, установленные на валу генератора, позволяют увеличить крутящий момент на валу, мощность генератора и кпд.Turbine generators of wind power plants allow you to convert the drag of air, and therefore, reduce the cost of electric energy of batteries and increase the mileage of the electric train by continuously charging them, and the use of inertial forces of the electric train allows you to smooth out the additional consumption of mechanical energy of wind power plants and increase their efficiency, 2-5 turbines, mounted on the shaft of the generator, can increase the torque on the shaft, the power of the generator and efficiency.

Использование электрической энергии ветровых электростанций позволяет уменьшить расход электроэнергии, сохранить кислород на планете земля и создать идеальные условия для людей и гарантировать им здоровье и жизнь, а использование карданных валов между тяговыми электродвигателями и редукторами позволяет увеличить срок их работы без ремонта.The use of electric energy from wind farms reduces energy consumption, saves oxygen on planet earth and creates ideal conditions for people and guarantees their health and life, and the use of cardan shafts between traction motors and gearboxes allows to increase their life without repair.

Claims

An electric train containing head and trailed cars with traction asynchronous electric motors of alternating current connected through a gearbox with wheel pairs powered from the contact network, batteries with chargers, wind turbogenerators with differential devices with grids that are installed in front of the head of the head carriage, and its roof, and on the roof of trailed wagons, characterized in that 1-5 turbines or 1-5 turbines are installed on the shaft of each electric generator on two sides, or 1-5 turbines on one side and, on the other hand, a flywheel, which is located on the frame in the cavity of the differential device.