способ питания электротранспортных средств и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ питания электротранспортных средств, предусматривающий подачу электрической энергии от источника электрической энергии через высокочастотный преобразователь и контактную сеть над каждой полосой движения к индивидуальным токоприемникам транспортных средств, отличающийся тем, что электрическую энергию высокочастотного преобразователя подают на высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов, полученные в генераторе электрические заряды перемещают в резонансном режиме с помощью электрического поля генератора через контактную однопроводную сеть и токоприемники к каждому электротранспортному средству, а обратное преобразование энергии электрического поля свободных зарядов в электрическую энергию переменного тока осуществляют путем подачи напряжения однопроводной линии на вход приемно-согласующего устройства.

2. Устройство питания электротранспортных средств, содержащее источник электрической энергии, к которому присоединен высокочастотный преобразователь, контактную сеть над каждой полосой движения и соединенные с ней индивидуальные токоприемники электротранспортных средств, отличающееся тем, что между высокочастотным преобразователем и контактной сетью установлен электрически соединенный с ними монополярный высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов, а каждое электротранспортное средство содержит преобразовательное устройство для преобразования энергии электрического поля свободных зарядов в постоянный ток или переменный ток необходимой частоты.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что участки контактной сети, установленные параллельно над каждой полосой движения в прямом и обратном направлении движения электротранспортного средства и находящиеся на одинаковом удалении от монополярного высоковольтного электростатического генератора электрических зарядов, имеют одинаковый потенциал и напряженность электрического поля и соединены эквипотенциальными электропроводящими перемычками, а высоковольтные электростатические генераторы электрических зарядов установлены вдоль контактной сети на расстоянии 10 - 100 км друг от друга.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что эквипотенциальные перемычки между однопроводными линиями контактной сети установлены под углом к этим линиям.

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что монополярный высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов выполнен в виде моновибратора Теслы с резонансной частотой 1 - 50 кГц.

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что токоприемники электротранспортных средств имеют телескопические механизмы для из выдвижения в вертикальном и горизонтальном направлении.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что преобразовательное устройство для преобразования энергии электрического поля свободных зарядов в переменный ток необходимой частоты установлено на каждом электротранспортном средстве и содержит приемно-согласующее устройство, у которого один вывод первичной обмотки присоединен к токоприемнику, а второй вывод изолирован, вторичная обмотка соединена через диодный блок, преобразователь постоянного тока в переменный и блок управления с вентильным электродвигателем электротранспортного средства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам электроснабжения электрического транспорта и может быть использовано для электропитания троллейбусов, электромобилей, электропогрузчиков, трамваев, электротракторов, электровозов и других электротранспортных средств.

Известен способ питания рельсового электротранспортного средства, например, трамвая и электропоезда, предусматривающий передачу электрической энергии по однопроводной контактной сети через токосъемник на транспортные средства, преобразование электрической энергии сети до заданных значений и подачи ее на тяговые электродвигатели (а.с. СССР N 1729843, МКИ 6 B 60 L 9/08, 1992 БИ N 16). Недостатком данного способа электроснабжения рельсового транспортного средства является большая металлоемкость устройства необходимого для осуществления способа, состоящего из двухпроводной токопроводящей линии, содержащей контактный провод и металлический рельс.

Другим недостатком является невозможность использования данного способа для питания нерельсового электротранспорта, например электромобиля или троллейбуса.

Известен способ питания электротранспортного средства путем подачи электрической энергии через двухпроводную контактную сеть, штанговые троллейные токоприемники на тяговые электродвигатели (а.с. СССР N 1440767 МКИ 6 B 60 L 5/34, БИ N 441,1988).

Недостатком данного способа является большой расход проводникового материала. Другим недостатком является низкая надежность работы троллейного токоприемника, особенно при движении с большой скоростью и при изменении направления и рядности движения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ питания электротехнических устройств и устройство для его осуществления с использованием генератора переменного напряжения путем подачи напряжения генератора на низковольтную обмотку высокочастотного трансформаторного преобразователя. Одну из входных клемм питаемого устройства присоединяют к одному из выводов высоковольтной обмотки высокочастотного трансформаторного преобразователя, и изменением частоты генератора добиваются установления резонансных колебаний в образованной электрической цепи. Режим резонансных колебаний дает возможность использовать проводники малого сечения без потери электрической энергии на их нагрев и осуществить питание потребителей по незамкнутой электрической цепи (Заявка N 95104930/09 от 27.12.96). Недостатком известного способа является невозможность его использования для питания электротранспортных средств.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа питания электротранспортных средств с резиновыми и другими колесами из электроизоляционных материалов и устройство для его осуществления, характеризующееся высокой надежностью и малыми потерями и обеспечивающего высокую маневренность электротранспортного средства при многополосном (многорядном) движении.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность питания электротранспортных средств с резиновыми и другими колесами при многорядном движении электротранспортных средств по автостраде.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что подачу питания к однопроводной контактной сети, расположенной над каждой полосой (рядом) движения электротранспортного средства, осуществляют путем подключения указанной контактной сети через определенное расстояние к выводу одного или нескольких высоковольтных высокочастотных электростатических генераторов свободных электрических зарядов, генерации и перемещения этих электрических зарядов и связанной с ними энергии электрического поля в резонансном режиме через контактную сеть и токоприемники, к электротранспортному средству, и обратного преобразования энергии электрического поля свободных зарядов в энергию электрического переменного тока, которую используют для электропривода транспортного средства.

Устройство, реализующее данный способ, представляет собой источник электрической энергии, высокочастотный преобразователь, монополярный высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов соединенный с однопроводной контактной сетью, состоящей из множества параллельных проводов, установленных над каждой полосой движения автострады и электротранспортных средств с выдвигающимися токоприемниками, каждые из которых имеет приемносогласующее устройство, диодный блок, преобразователь постоянного тока в переменный, соединенный с блоком управления и вентильным электродвигателем электротранспортного средства. Сущность предлагаемого способа питания электротранспортных средств и устройство для его осуществления поясняется фиг. 1, 2, 3. На фиг. 1 изображена общая схема устройства, реализующего заявленный способ питания электротранспортных средств.

На фиг. 2 схема подачи электрической энергии к контактной сети. На фиг. 3 схема питания электротранспортного средства от однопроводной линии контактной сети.

Устройство содержит один или несколько источников электрической энергии 1, который через высокочастотный преобразователь 2 и монополярный высоковольтный электростатический генератор электростатических зарядов 3 подключен к контактной сети 4 состоящей из множества однопроводных линий 5, расположенных над каждым рядом автострады в двух направлениях 6 и 7 и соединенных параллельно с помощью электрических перемычек 8, 9.

Токоприемник 10 с телескопическим приводом 11 соединен с контактной сетью 4 и вентильным электродвигателем 16 электротранспортного средства через приемно-согласующее устройство 12, диодный блок 13, преобразователь постоянного тока в переменный 14 и блок управления 15.

Два выхода приемно-согласующего устройства 12 соединены с двумя входами диодного блока 13, два выхода которого соединены с преобразователем постоянного тока в переменный 14, выходы которого соединены с блоком управления 15, который в свою очередь соединен с вентильным электродвигателем 16.

Монополярный высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов 3 выполнен в виде моновибратора Теслы с резонансной частотой 1 - 50 Кгц и состоит из высоковольтной 17 и низковольтной 18 обмоток, намотанных на общий сердечник 19, причем низковольтная обмотка 18 присоединена к высокочастотному преобразователю 2. Один вывод высоковольтной обмотки 17 изолирован, а другой присоединен к контактной сети 4.

Способ реализуется следующим образом.

К источнику электрической энергии 1 через высокочастотный преобразователь 2 присоединяют монополярный высоковольтный электростатический генератор электрических зарядов 3, создающий однонаправленный поток электрических зарядов через однопроводную контактную сеть 4, соединенную перемычками 8, 9 по направлениям 6, 7 к токоприемнику 10 с телескопическим приводом 11.

В приемно-согласующем устройстве 12, диодном блоке 13 и преобразователе постоянного тока в переменный 14 происходит обратное преобразование электрической энергии свободных электрических зарядов в электрическую энергию переменного тока для питания через блок управления 15 электродвигателя 16 транспортного средства.

Использование предлагаемого способа и устройства питания электротранспортного средства обеспечивает повышение эффективности, надежности работы, увеличение срока службы, уменьшение потерь энергии и обеспечение многорядного движения электротранспортных средств по автостраде.

Путем подачи высокого напряжения однопроводной линии на высоковольтный вход приемно-согласующего устройства, а низкое напряжение с двух выходов приемно-согласующего устройства после преобразования постоянного тока в переменный подают на блок управления электротранспортными средствами.