устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей

Формула изобретения

Устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей, содержащее последовательно соединенные первый контактор, якорную обмотку первого тягового электродвигателя постоянного тока, второй контактор, якорную обмотку второго электродвигателя постоянного тока, последовательно соединенные широтно-импульсный прерыватель и обмотку возбуждения первого тягового электродвигателя, обмотку возбуждения второго тягового электродвигателя, подключенную к отрицательному полюсу источника питания и к анодам двух диодов, причем катод первого диода соединен с первым выводом якорной обмотки первого электродвигателя, катод второго диода с первым выводом якорной обмотки второго электродвигателя, второй вывод якорной обмотки первого электродвигателя соединен с анодом тиристора и с анодом третьего диода, катод которого подключен к выводу первого кантактора и положительному полюсу источника питания, четвертый диод, анодом подключенный к второму выводу якорной обмотки второго электродвигателя, пятый диод, анодом подключенный к отрицательному полюсу источника питания, а катодом к выходу широтно-импульсного прерывателя, отличающееся тем, что дополнительно введены четыре контактора, широтно-импульсный прерыватель, шестой диод и резистор, включенный между отрицательным полюсом источника питания и катодом тиристора, шестой диод включен между обмотками возбуждения тяговых электродвигателей, причем анод шестого диода соединен с отрицательным полюсом источника питания через третий контактор, а катод с выходом первого широтно-импульсного прерывателя через четвертый контактор, катод четвертого диода соединен с анодом третьего диода и входом первого широтно-импульсного прерывателя через последовательно соединенные пятый и шестой коннтакторы, общая точка соединения которых подключена к входу второго широтно-импульсного прерывателя, выход которого соединен с выходом первого широтно-импульсного прерывателя, а вход - с вторым выводом якорной обмотки второго электродвигателя.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к тяговому электроприводу и может быть использовано на электрическом транспорте для регулирования скорости тяговых двигателей постоянного тока в режимах тяги и электрического торможения.

Известно устройство для регулирования скорости двигателей постоянного тока, например (авт.св. N 1040583, кл. В 60 L 15/08 заявлено 10.11.84, опубликовано 15.04.87, БИ N 14). Оно содержит две последовательно соединенные якорные обмотки, тиристорно-импульсный преобразователь, к выходу которого подключены параллельно включенные обмотки возбуждения, шунтированные обратными идодами. Якорные обмотки подключаются к сети контактором, между вторым зажимом которого и минусовой клеммой источника питания включен диод рекуперации.

Недостатком данного устройства является постоянное параллельное соединение обмоток возбуждения, что приводит к уменьшению силы тяги в моторном режиме при разгоне тяговых двигателей.

Известно также устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей транспортного средства (авт.св. N 1562171, кл. В 60 L 15/08, заявлено 21.07.87, опубликовано 07.05.90, БИ, N 17). Оно содержит последовательно соединенные первый контакт, якорную обмотку первого тягового двигателя, второй контактор, якорную обмотку второго тягового двигателя, тиристорно-импульсный преобразователь, обмотки возбуждения, шунтированные диодом. Первый контактор и якорные обмотки шунтированы обратным диодом, между анодом которого и клеммой второго контактора, соединенной с якорной обмоткой первого двигателя, включен третий контактор. Между минусом источника питания и концами якорных обмоток, соединенных с первым и вторым контактором соответственно, включены диод и тиристор в обратном по отношению к источнику питания направлении

Недостаток данного устройства состоит в том, что отсутствует возможность ослабления возбуждения тяговых двигателей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство (авт.св. N 1624650, кл. НО 2 Р 5/16, заявлено 27.07.87, опубликовано 30.01.91, БИ N 4 (прототип)), которое содержит последовательно соединенные первый контактор, якорную обмотку первого тягового двигателя, второй контактор, якорную обмотку второго тягового двигателя, тиристор, импульсный преобразователь, обмотки возбуждения первого и второго тяговых двигателей, шунтированные диодом, причем первый контактор и якорная обмотка первого двигателя шунтированы диодом, катод которого соединен с полюсом источника питания и с катодом диода, анодом подключенным к аноду тиристора, а анод к аноду тиристора, катод которого подключен к входу импульсного преобразователя, диоды, включенные между минусом источника питания и точками соединения первого и второго контакторов с якорными обмотками первого и второго двигателей соответственно.

Недостатком устройства, принятого за прототип, является невозможность параллельного соединения якорей и обмоток возбуждения, что снижает начальную скорость рекуперативного торможения, и применения резисторного торможения при отсутствии потребителей рекуперируемой энергии.

В основу настоящего изобретения положена задача создать устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей с увеличенным КПД рекуперации за счет повышения скорости начала торможения. Поставленная задача решается тем, что в устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей, содержащее последовательно соединенные первый контактор, якорную обмотку первого тягового электродвигателя постоянного тока, по следовательно соединенные широтно-импульсный прерыватель и обмотку возбуждения первого тягового электродвигателя, обмотку возбуждения второго тягового электродвигателя, подключенную к отрицательному полюсу источника питания и к анодам двух диодов, причем, катод первого диода соединен с первым выводом якорной обмотки первого электродвигателя, катод второго диода соединен с первым выводом якорной обмотки второго электродвигателя, второй вывод якорной обмотки первого электродвигателя соединен с анодом тиристора и с анодом третьего диода, катод которого подключен к выводу первого контактора и положительному полюсу источника питания, четвертый диод, анодом подключенный к второму выводу якорной обмотки второго электродвигателя, пятый диод, анодом подключенный к отрицательному полюсу источника питания, а катодом к выходу широтно-импульсного прерывателя, дополнительно введены четыре контактора, широтно-импульсный прерыватель, шестой диод и резистор, включенный между отрицательным полюсом источника питания и катодом тиристора, шестой диод включен между обмотками возбуждения тяговых электродвигателей, причем, анод шестого диода соединен с отрицательным полюсом источника питания через третий контактор, а катод с выходом первого широтно-импульсного прерывателя через четвертый контактор, катод четвертого диода соединен с анодом третьего диода и входом первого широтно-импульсного прерывателя через последовательно соединенные пятый и шестой контакторы, общая точка соединения которых подключена к входу второго широтно-импульсного прерывателя, выход которого соединен с выходом первого широтно-импульсного прерывателя. Введение шестого диода и четвертого и третьего контакторов, обеспечивает параллельное соединение обмоток возбуждения, пятый и шестой контакторы и второй широтно-импульсный прерыватель дают возможность реализовывать режимы электрического торможения при параллельном и последовательном соединении якорей и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей соответственно, резистор позволяет осуществлять торможение при повышении напряжения источника питания выше установленного значения.

На чертеже представлена схема устройства для регулирования скорости тяговых электродвигателей.

Устройство содержит последовательно соединенные первый контактор 1, якорную обмотку 2 первого тягового электродвигателя, второй контактор 3, якорную обмотку 4 второго тягового электродвигателя, широтно-импульсный прерыватель 5, обмотку возбуждения 6 первого электродвигателя, диод 7 обмотку возбуждения 8 второго электродвигателя, которые подключены к источнику питания 9. Обмотки возбуждения шунтированы обратным диодом 10. Каждая из обмоток возбуждения 6 и 8 с диодом 7 может быть шунтирована контакторами 11 и 12 соответственно. Контактор 1 с якорной обмоткой 2 и контактор 3 с якорной обмоткой 4 шунтированы обратными диодами 13 и 14. Параллельно широтно-импульсному прерывателю 5 через контактор 15 подключен широтно-импульсный прерыватель 16, вход которого может подключаться к общей точке соединения якорной обмотки 2 и контактора 3 через контактор 17. Между минусом источника питания 9 и точками соединения контактора 1 и якорной обмотки 2 включен диод 18, контактора 3 и якорной обмотки 4 диод 19, диодов 13 и 14 последовательно соединенные тиристор 20 и резистор 21.

Устройство для регулирования скорости тяговых электродвигателей работает следующим образом.

В моторном режиме при замкнутых контакторах 1, 3, 15 осуществляется регулирование напряжения широтно-импульсным методом с помощью преобразователей 5, 16. Если включен преобразователь 5(16), ток протекает по цепи: источник питания 9 контактор 1 якорная обмотка 2 контактор 3 якорная обмотка 4 преобразователь 5 (15, 16) обмотка возбуждения 6 диод 7 обмотка возбуждения 8. После выключения преобразователя образуются две цепи: якорная обмотка 2 контактор 3 якорная обмотка 4 диод 4 диод 13 контактор 1 и обмотка возбуждения 8 диод 10. Для ослабления возбуждения тяговых двигателей после выхода на автоматическую характеристику включаются контакторы 11, 12, в результате чего обмотки возбуждения соединяются параллельно.

Режим электрического (рекуперативного) торможения начинается с высоких значений скоростей движения при разомкнутых контакторах 1, 3, 15, замкнутых

11,12, 17 и реверсированных якорных обмотках. После включения преобразователя 5 образуется контур самовозбуждения второго тягового двигателя: обмотка якоря 4 преобразователь 5 обмотка возбуждения 6, 8 через контакторы 12, 11, соединенные параллельно диод 19. Преобразователь 5 включается ток протекает по цепи: якорь 4 диод 14 диод 13 источник питания 9 диод 19. Далее включается преобразователь 16 и закорачивается первый тяговый двигатель по цепи: якорная обмотка 2 контактор 17 преобразователь 16 обмотка возбуждения 6, 8 и контакторы 12, 11 соответственно диод 18. После выключения преобразователя 16 ток рекуперации протекает по контуру: якорная обмотка 2 диод 13 источник питания 9 диод 18. В обоих случаях ток возбуждения при выключенных преобразователях замыкается через диод 10, протекая по контакторам 11, 12. По мере снижения скорости уменьшается ЭДС вращения, поэтому производятся следующие операции:

размыкаются контакторы 11, 12, обмотки возбуждения соединяются последовательно и двигатели переводятся на нормальное возбуждение, при выключенном преобразователе 16 ток возбуждения протекает по контуру: обмотка возбуждения 6 диод 7 обмотка возбуждения 8 диод 10;

замыкается контактор 3, размыкается контактор 17, якорные обмотки включаются последовательно, при включении преобразователя 5 образуется контур самовозбуждения: якорь 2 контактор 3 якорь 4 преобразователь 5 обмотка возбуждения 6 диод 7 обмотка возбуждения 8 диод 18. После выключения преобразователя ток рекуперации течет по цепи: якорь 4 диод 14 диод 13 - источник 9 диод 18 якорь 2 контактор 3. Ток обмоток возбуждения протекает через диод 10;

для снижения токовой нагрузки полупроводниковых приборов включается контактор 15, обеспечивая поочередную работу двух преобразователей 5 и 16. В том случае, если в режиме рекуперации будет отсутствовать потребитель, то напряжение на входе будет возрастать и при его определенной величине включается (например по сигналу датчика, контролирующего напряжение на конденсаторе входного фильтра) тиристор 20, часть энергии расходуется на резисторе 21. Включение дополнительны контакторов широтно-импульсного прерывателя дает возможность включать обмотки якорей и возбуждения параллельно и последовательно, что повышает начальную максимальную допустимую скорость рекуперативного торможения, в результате чего возрастает КПД рекуперации.