專利名稱：三相交流電車的制作方法
三相交流電車背景技術(shù) 世界上城市公交有軌電車1881年發(fā)明，天津1906年有了我國第一輛有 軌電車。世界無規(guī)電車是由德國西門子發(fā)明，英國1911年首先有了世界上第一輛城市無軌電 車，上海1914年有了我國第一輛無規(guī)電車。城市有軌電車發(fā)明和運行了一百二十多年，城市 無軌電車也發(fā)明和運行近百年，可是城市有軌電車供電系統(tǒng)和無軌電車供電系統(tǒng)至今都還是 沿用著電車發(fā)明初時采用的直流供電體制， 一百年來供體制沒有一點創(chuàng)新，都是采用地上整 流站通過直流輸電線，提供電車動力的直流供電體制。銖路機車有直流供電(地鐵)也有交 流供電(主千線)，現(xiàn)有交流供電的干線電力機車都是采用單相交流供電的，同一發(fā)明人在直 流電機橋全晶閘管調(diào)速裝置(申請?zhí)?0010007811， 4)中提出城市、城際有規(guī)電車和無規(guī) 電車采用二相交流供電的新技術(shù)方案。大家都知道三相交流供電比二相和單相交流更經(jīng)濟， 那為什么不采用三相交流供電呢？發(fā)明人認為當(dāng)時技術(shù)和制造還達不到要求?，F(xiàn)在已具備開 發(fā)、發(fā)展城市和城際專線快速三相供電的公交電車的條件。因此提出本發(fā)明的技術(shù)方案。
城市電車起源于1881年，在車上空只有一條架空滑觸線，用鐵軌道作為電回路。后來有 人想取消電車的鐵軌道，給電車有一定的活動自由度，1911年德國人就發(fā)明了有二條架空滑 觸線的無軌電車，就是沿用至今有二條辨子的城市無軌電車。在無規(guī)電車運行初期，電車的 兩條辨子經(jīng)常脫軌，經(jīng)過數(shù)十年改進提高，現(xiàn)在可以說只要電車司機注意開車就不再會產(chǎn)生 脫規(guī)了。發(fā)明人認為如果將現(xiàn)在有二條辨子的電車放在鐵軌道上行駛就完全可以做到兩
二條辨子不會脫軌，并且將鐵軌道做第三條電回路就可為向移動的電車直接提供更廉價的 三相交流電做動力，就發(fā)明三相交流電供電的有軌電車和輕軌電車。即空中有二條滑觸線， 地面有鐵軌道的，車上有三相交流受電器的"三相交流軌道電車"——帶二條辨子電力拖動 的軌道車，它可用于城市有軌電車、城市輕軌電車、現(xiàn)代膠輪導(dǎo)軌電車、隧道有規(guī)電車，磁 浮電車、城際電車和輕軌。隨著技術(shù)進步和制造技術(shù)的提高，還可再次取消鐵軌道，并將鐵 軌道的電回路移到電車上空，，就又發(fā)明三相交流電供電的三相交流無軌電車。即空中有三條 滑觸線、車上有三相交流受電器的"三相交流無軌電車"——帶三條條辨子的三相交流無規(guī) 電車。它可更廣泛用于城市和城際公共交通，為城市公交和公路電氣化作貢獻。
{三}發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個內(nèi)容是發(fā)明了三相交流供電體制的城市三相交流無軌
電車和三相交流有軌電車(包括輕軌電車)。本發(fā)明的第二個內(nèi)容是發(fā)明了電車上和地面上
都能使用的"直流電機拓撲三相全控橋晶閘管裝置"。
本發(fā)明的三相交流無規(guī)電車系統(tǒng)由三相高壓交流電網(wǎng)(1)、三相高壓降壓變壓器(2)、
三條架空滑觸線(3)、和無軌電車(4)等部分組成，其特征在于三相交流電直接供給三條 架空滑觸線，電車(4)有集電桿受電器從三條架空滑觸線上獲得三相交流電，也稱帶有三條 辨子的三相交流無軌電車。
本發(fā)明的三相交流有軌電車系統(tǒng)由三相高壓電網(wǎng)(1)、三相高壓降壓變壓器(2)、 二條架空滑觸線(3)、.鐵軌(5)和有軌電車(6)等部分組成，其特征在于三相交流電直 接供給二條架空滑觸線(3)和鐵軌(5)，電車(6)通過集電桿受電器和鐵輪獲得三相交流 電，也稱帶有二條辨子的三相交流有規(guī)電車和輕軌電車。
本發(fā)明的電車調(diào)速可以使用公知的直流電機三相可控整流調(diào)壓調(diào)速、斬波調(diào)速、和交 流電機的變頻交流調(diào)速方案。但是最簡單、最經(jīng)濟實用的是使用本發(fā)明的"直流電機拓撲三 相全控橋晶閘管調(diào)速裝置"，其特征在于它是由9個晶閘管3個或4個整流二極管組成的 拓撲三相全控橋可控整流電路進行調(diào)速，該電路能同時實現(xiàn)調(diào)壓和調(diào)磁兩種速度調(diào)節(jié)。
采用本發(fā)明的"二個集電桿受電器的三相交流膠輪導(dǎo)規(guī)電車"替代天津從德國引進號 稱"最一現(xiàn)代化的導(dǎo)軌電車"。它就具有不須要地面多個整流直流供電站，也不須要直流供電 線，節(jié)省城市建設(shè)整流站地皮、節(jié)省投資和運行維護費用、電車上的空調(diào)等使用交流電的設(shè) 備也不需要DC/AC變換電源，就可提高電能利用率、節(jié)約資金、節(jié)約電能、減少運行成本等 眾多優(yōu)點，就可能成為有中國自主知識產(chǎn)權(quán)，有中國特色世界品牌的更新一代現(xiàn)代化的導(dǎo)軌 電車。這也將是我國引進國外先進設(shè)備和技術(shù)，再創(chuàng)新的一條發(fā)展公交電車之路。在網(wǎng)上報 道杭卅計劃引進德國生產(chǎn)的"現(xiàn)代導(dǎo)軌電車"。我國能否與德國合作，利用德國世界一流的 電車制造技術(shù)，向德國定制要有本發(fā)明知識產(chǎn)權(quán)更新一代的"最現(xiàn)代化三相交流導(dǎo)軌電車"， 使杭州成為世界上第一個擁有最先進的三相交流電車運行的城市是值得思考的。
采用本發(fā)明設(shè)計的"三個集電桿受電器的三相交流無軌電車"來替代現(xiàn)在設(shè)計、建設(shè)的城 市快速公共交通專線，特別是高架或地面封閉式快建專用公交電車線與采用輕軌直流供電體 制相比具有軌操音低、投資少、更節(jié)能環(huán)保的優(yōu)勢，畢城市新一代在城市人口密集區(qū)高架 快速公交線首選的節(jié)能減排投資項目之一，這是因為1)輕軌電車運行時噪音很大，影響市 民生活，而無軌電車噪音很低，從降低城市噪音、節(jié)省資金和減少有害氣排放等方面的優(yōu)勢 都應(yīng)該首先選用本發(fā)明的三相交流無軌電車技術(shù)方案。2)有輕軌都采用直流供電體制，要建 地面整流站和直流供電網(wǎng)，而本發(fā)明的三相交流無規(guī)電車和三相交流輕軌都采用三相交流供 電體制，由高壓變壓器降壓直接給三條滑觸線供三相交流電，就可節(jié)省整流站建設(shè)費、直流 輸電線費和地皮，節(jié)省大靈投資建資金和運行維護費。因此，不采用三相交流無軌技術(shù)方案，
也應(yīng)該采帶有二條辨子的三相交流輕軌。3)輕軌電車上空調(diào)等很多設(shè)備都需要交流供電，因 此輕軌電車上就有多個DC/AC變換器，而采用本發(fā)明的三相交流無軌電車或三相交流輕規(guī)就
可節(jié)省一大筆DC/AC變換器制造和維護資金。因此，城市三相交流無軌電車技術(shù)方案和三相 交流輕軌都要比現(xiàn)有葺流供電的無軌電車、有軌電車、輕軌龜車方案優(yōu)越得多，特別是在城 市密集的區(qū)域，它更節(jié)能、更環(huán)保、更省錢、更受市民歡迎，是政府解決城市公交和解決城 市有害氣體污染和噪音污染的有效途徑之一。
采用本發(fā)明設(shè)計的"二集電桿受電器的三相交流輕軌電車"與現(xiàn)有"單集電桿受電器的直 流供電輕規(guī)電車"相比較，除上述三個優(yōu)點第一點不存在之外，其第二、第二點的優(yōu)點都存 在，前者雖多一條滑觸線，但它的電流可減少l， 35倍，在相同電壓下，電車上600伏交流 三相整流電壓為810伏，比600伏直流電壓高1， 35倍。單相600伏交流供電，車上整流電 壓最高為540伏，僅有三相供電整流電壓的66,6% 。因此新設(shè)計和建設(shè)的城市專用線有軌電 車和輕軌電車，就沒有理由不釆三相交流供電體制的有軌電車和輕軌電車。 , 大家都知道三相供電比單相經(jīng)濟和電能損耗小，輯供龜功率大，現(xiàn)在生產(chǎn)技術(shù)條件完 全可以滿足三相交流供電的電車系統(tǒng)制造技術(shù)的條件下，就沒有理由不在城市快速公交專線 中的有規(guī)電車和無軌電車上使用三相交流供電體制。我國和世界的電車都經(jīng)歷過由建設(shè)…拆 除-恢復(fù)再建設(shè)的過程。電車是世界公認的零排放、高效、節(jié)能的綠色公共交通，在恢復(fù)再 建過程中一定要有所創(chuàng)新，現(xiàn)在武漢、合肥等城市都在建設(shè)或者計劃建設(shè)城市電車和輕軌等 專用快速公交線。本發(fā)明就可提供既能節(jié)、省投資，又能減少運行費更節(jié)能環(huán)保的新一代發(fā) 展電車事業(yè)的創(chuàng)新思路和新技術(shù)方案。給百年電車更新和發(fā)展，以及輕軌電車發(fā)展提供三相 交流供電新技術(shù)方案.。
本發(fā)明的三相交流電車具有電路系統(tǒng)簡單、運行可靠、投資和運行費用低等優(yōu)點，是 城市電氣化公共交通，特別是城市快速公交專線電車具有很大的發(fā)展前景，它可用于城市電 車、輕軌電車、現(xiàn)代導(dǎo)軌電車、城市無軌電車、隧道電車、地鐵等專線。本發(fā)明是一個城市 節(jié)能減排、減少城市噪音、政府投資、政府關(guān)心市民健康的公益性投資項目，具有很大經(jīng)濟 效益和社會效益的集成技術(shù)創(chuàng)新技術(shù)方案的發(fā)明。通過


就可以進一步了解本發(fā)明的 目的，以及本發(fā)明的特征與優(yōu)點等。

附圖l是本發(fā)明三相交流電車系統(tǒng)方框圖，附圖2是本發(fā)明在電車內(nèi)安 裝本發(fā)明的"直流電機拓撲三相全控橋晶閘管調(diào)速裝置"電路原理圖。
附圖l(a)和(b)分別示出三相交流無軌電車和三相交流有軌電車的系統(tǒng)方框圖，它由三相 高壓電網(wǎng)(l)、經(jīng)降壓變壓器(2)降壓的三相交流電，直接供給三條架空滑觸線(3),或者供給 二條架空滑觸線(3)和鐵軌(5)，在無規(guī)電車上通過三相集電桿受電器，在有軌電車初輕軌 電車二條集電桿受電器'和鐵軌可獲得三相交流電。電車內(nèi)的電機選用直流串激電機進行調(diào)速 時，可選用現(xiàn)有多數(shù)無軌電車上使用的600伏串激直流電機，此時高壓降壓變壓器(2)只要提 供三相約480伏交流，車上經(jīng)三相可控整流就可獲得0~600伏直流電壓。為減少線損和提高 效率可選用750伏串激直流電機，或1000伏串激直流電機，此時高壓降壓變壓器(2)的三相 次級輸出電壓改為560伏，或750伏左右三相交流供電。應(yīng)該特別指出的是本發(fā)明的電車調(diào) 速方案可以采用任何公知的直流電機的調(diào)速方案和三相交流電機的調(diào)速方案，但是本發(fā)明附 圖2的"直流電機拓撲三相全控橋晶閘管調(diào)速裝置"是最簡單、最經(jīng)濟實用的技術(shù)調(diào)速方案。 [五]具體實施方式
附圖2是實施本發(fā)明，在三相交流電車內(nèi)安裝本發(fā)明的"直流電機 三相晶閘管調(diào)速裝置"的電路原理圖，它是最簡單、最經(jīng)濟實用的技術(shù)實施方案。由附圖2可 知它僅用9個晶閘管3或4個整流二極管和觸發(fā)控制電路就能實現(xiàn)串激直流電機的調(diào)壓和 調(diào)磁兩種方調(diào)速，其調(diào)壓調(diào)速和再生止動由晶閘管V1 V6觸發(fā)控制角控制.，調(diào)磁調(diào)速由晶 閘管V7 V9觸發(fā)角控制調(diào)節(jié)。再生止動時不接二極管D4。它與現(xiàn)有電車上采用的直流電機 斬波調(diào)壓調(diào)速和交流電機變頻調(diào)速相比成本要低、可靠性好、維修方便。三相全控橋晶閘管 直流電機調(diào)速和再生止動技術(shù)很熟，因此實施本發(fā)明也很容易實現(xiàn)。
還要特別指出的是本發(fā)明的三相交流供電體制的電車還可用于公路用電車、工礦電車等 場合。本發(fā)明的直流電機拓撲三相全控橋電路和晶閘管調(diào)速裝置同樣適用于軋鋼機等地面設(shè) 備的串激直流電機的調(diào)速系統(tǒng)，它們也是屬于本發(fā)明專禾j"權(quán)的保護范圍。
從以上實施例就可清楚看到本發(fā)明的方案最主要的特征是采用三相交流供電體制，將三 相交流電直接引入移動的各類電力拖動的電車車箱內(nèi)，它包括有軌電車、輕軌電車、無軌電 車，地鐵等移動車上使用三相交流電直接或變換后間接拖動的各類電車；電車內(nèi)采用9個晶 閘管和3或4個整流二極管組成的"直流電機拓撲三相全控橋晶閘管調(diào)速裝置"調(diào)速的電車 車箱。本發(fā)明的三相交流電車具有更節(jié)錢、更節(jié)能和環(huán)保、有很大經(jīng)濟和社會效益。
權(quán)利要求
1、一種三相交流電車，它由三相高壓電網(wǎng)(1)、三相降壓變壓器(2)、滑觸網(wǎng)(3)和電車(4)、(6)等部分組成，其特征在于三相交流電直供電車的滑觸網(wǎng)(含有規(guī)電車的鐵軌)，電車通過受電器獲得三相交流電做電車的動力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求L所述的電車是三相交流有軌電車，其特征在于電車上空架有二條滑觸線，鐵軌道和二條滑觸線上通有三相交流電，電車通過二個集電桿受電器和鐵軌獲得三 相交流電源。
3、 根據(jù)權(quán)利要電l所述的電車是三相交流無軌電車，其特征在于電車上空架有三條 滑觸線，滑觸線上通有三相交流電，電車通過三個集電桿受電器獲得三相交流電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的三相交流電車，其特征在于電車上有AC/DC變換的三相晶閘管直流電機調(diào)速裝置調(diào)節(jié)電車速度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的三相晶閘管直流電機調(diào)速裝置，其特征在于調(diào)速裝—罨是采用9個晶閘管和3個或4個整流二極管和觸發(fā)控制電路組成的拓撲三相全控橋電路。
6， 根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的三相交流電車，其特征在于電車上有AC/DC，DC/AC 三相交流電機變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)電車速度。
全文摘要
三相交流電車發(fā)明屬于公共交通城市電車，涉及城市電車的供電體制，它采用三相交流直供電車滑觸網(wǎng)軌的供電體制。它由三相高壓電網(wǎng)、經(jīng)降壓變壓器、供給電車三條滑觸線；或二條滑觸線和鐵軌道三相交流電。三相無軌電車通過車箱頂上的三個集電桿獲得三相交流電拖動電車。三相有軌電車通過車箱頂上二個集電桿和車下方的鐵輪獲得三相交流電拖動電車。移動電車車箱內(nèi)安裝有；“直流電機拓撲三相全控橋晶閘管調(diào)速裝置”調(diào)節(jié)電車運行速度。本發(fā)明供電體制與現(xiàn)有供電體制相比具有節(jié)省投資和運行費用，節(jié)省整流站地皮和直流輸電線。系統(tǒng)簡單、運行可靠、更節(jié)能和環(huán)保。可廣泛用于現(xiàn)代導(dǎo)軌電車、輕軌電車、城市和城際快速專用通道中的有軌和無軌電車。
文檔編號B60L9/00GK101348081SQ20081013762
公開日2009年1月21日 申請日期2008年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日
發(fā)明者龔秋聲 申請人:龔秋聲