устройство для электрического торможения электроподвижного состава

Формула изобретения

Устройство для электрического торможения электроподвижного состава, содержащее источник питания, две группы тяговых электродвигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены по перекрестной мостовой схеме, при этом начало обмоток якорей первой группы тяговых электродвигателей соединено с началом обмоток возбуждения второй группы тяговых электродвигателей, тормозной резистор, включенный в диагональ образованного моста, диод и два контактора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены тиристор, резистор рекуперации, два реле тока, реле рекуперации и согласующий блок, при этом конец обмоток якорей первой группы тяговых электродвигателей соединен с анодом диода, катод которого соединен через последовательно включенные первое реле тока, резистор рекуперации и первый контактор с плюсовой клеммой источника питания, первый контактор шунтирован тиристором, анод которого соединен с общим выводом резистора рекуперации и первого контактора, а также с первым выходным выводом согласующего блока, второй выходной вывод которого соединен с управляющим электродом тиристора, а вход - с выходом реле рекуперации, включенным между минусовой и плюсовой клеммами источника питания, последняя из которых соединена с катодом тиристора, между выводом соединения начала обмоток якорей второй группы тяговых электродвигателей с концами обмоток возбуждения второй группы тяговых электродвигателей и минусовой клеммой источника питания подключено второе реле тока, первое реле тока выполнено с возможностью срабатывания при достижении током рекуперации нижнего порогового значения, и его замыкающий контакт включен в цепь катушки первого контактора, второе реле тока выполнено с возможностью выключения режима рекуперативного торможения при увеличении тока рекуперации до верхнего порогового значения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми от сети постоянного напряжения.

Известно устройство, содержащее тяговые электродвигатели постоянного тока, источник питания, тормозной резистор, включенный между точками соединения обмоток якорей и последовательно соединенных обмоток возбуждения первой и второй групп тяговых двигателей, четыре диода, зарядный резистор (RU 6753, B 60 L 7/24, 1998).

Недостатком устройства является недостаточный диапазон скоростей для реализации режима электрического торможения с использованием рекуперации и, как следствие, невысокий коэффициент полезного действия устройства.

Известно устройство для электрического торможения электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых электродвигателей постоянного тока, источник питания, тормозной резистор, включенный между точками соединения обмоток якорей и последовательно соединенных обмоток возбуждения первой и второй групп тяговых двигателей, три диода, два контактора (RU 2077145, кл. B 60 L 7/22, 1997 - прототип).

Недостатком устройства, принятого за прототип, является недостаточный диапазон скоростей для реализации режима электрического торможения с использованием рекуперации и, как следствие, невысокий коэффициент полезного действия устройства.

Задача изобретения - создать устройство, обеспечивающее расширение диапазона скоростей электрического торможения с реализацией режима рекуперации, повышение коэффициента полезного действия и экономию электроэнергии.

Технический результат достигается тем, что в устройство для электрического торможения электроподвижного состава, содержащее источник питания, две группы тяговых электродвигателей постоянного тока, соединенные по перекрестной мостовой схеме, в диагональ моста, образованного обмотками якорей и обмотками возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, включен тормозной резистор, при этом начало обмоток якорей первой группы тяговых электродвигателей постоянного тока соединено с началом обмоток возбуждения второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока, диод, два контактора, в него дополнительно введены тиристор, резистор рекуперации, два реле тока, реле рекуперации и согласующий блок, конец обмоток якорей первой группы тяговых электродвигателей постоянного тока соединен с анодом диода, катод которого соединен через последовательно соединенные первое реле тока, резистор рекуперации, первый контактор с плюсовой клеммой источника питания, первый контактор шунтирован тиристором, анод которого соединен с общим выводом резистора рекуперации и первого контактора, и с выходом согласующего блока, второй выход которого соединен с управляющим электродом тиристора, а вход - с выходом реле рекуперации, включенным между катодом тиристора и минусовой клеммой источника питания, к общему выводу соединения начала обмоток якорей второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока и конца обмоток возбуждения второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока подключено второе реле тока, другой выход которого через второй контактор соединен с минусовой клеммой источника питания.

Благодаря тому, что в устройство введены новые элементы и появились новые связи, расширяется диапазон скоростей электрического торможения с использованием рекуперации.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

В соответствии с чертежом и согласно формуле изобретения устройство для электрического торможения электроподвижного состава, содержащее источник питания 1, две группы тяговых электродвигателей постоянного тока, соединенные по перекрестной мостовой схеме, в диагональ моста, образованного обмотками якорей 2, 3, 4, 5 и обмотками возбуждения 6, 7, 8, 9 тяговых электродвигателей постоянного тока, включен тормозной резистор 10, при этом начало обмоток якорей 2, 3 первой группы тяговых электродвигателей постоянного тока соединено с началом обмоток возбуждения 8, 9 второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока, конец обмоток якорей 2, 3 первой группы тяговых электродвигателей постоянного тока соединен с анодом диода 11, катод которого соединен через последовательно соединенные первое реле тока 12, резистор рекуперации 13, первый контактор 14 с плюсовой клеммой источника питания 1, первый контактор 14 шунтирован тиристором 15, анод которого соединен с общим выводом резистора рекуперации 13 и первого контактора 14, и с выходом согласующего блока 16 (например, контакт реле и резистор), второй выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 15, а вход - с выходом реле рекуперации 17, включенным между катодом тиристора 15 и минусовой клеммой источника питания 1, к общему выводу соединения начала обмоток якорей 4, 5 второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока и конца обмоток возбуждения 8, 9 второй группы тяговых электродвигателей постоянного тока подключено второе реле тока 18, другой выход которого через второй контактор 19 соединен с минусовой клеммой источника питания 1.

Устройство работает следующим образом. В режиме торможения тяговые двигатели соединены по перекрестной мостовой схеме. В диагональ моста образованного обмотками якорей и обмотками возбуждения включен тормозной резистор 10. По нему протекает суммарный ток обмоток якорей обеих групп тяговых двигателей. Ток якорных обмоток 2, 3 тяговых двигателей первой группы протекает по обмоткам возбуждения 8, 9 тяговых двигателей второй группы, а в контуре цепи, содержащем обмотки возбуждения 6, 7 тяговых двигателей первой группы, протекает ток якорных обмоток 4, 5 тяговых двигателей второй группы. Перекрестное соединение обмоток тяговых двигателей в режиме электрического торможения обеспечивает электрическую устойчивость схемы.

Для реализации режима рекуперативного торможения включаются контактор 19 и тиристор 15, при достижении током рекуперации порогового значения срабатывает реле 12 и замыкает свои контакты в цепи катушки контактора 14, контактор включается и шунтирует тиристор 15. Ток рекуперации протекает через контактор 14, а тиристор 15 закрывается. При снижении тока рекуперации до порогового значения реле 12 выключает контактор 14 и включается тиристор 15. В случае отсутствия напряжения в источнике питания на управляющий электрод тиристора 15 не подаются сигналы управления, так как реле 17 переходит в невозбужденное состояние и размыкает свою блокировку в цепи управления тиристора 15. При увеличении тока рекуперации до порогового значения срабатывает реле 18 и выключает режим рекуперативного торможения.

Резистор рекуперации Rp 13 необходим для согласования напряжения генерируемого тяговыми двигателями в режиме торможения и источника питания. При Rp=0 ток рекуперации будет определяться сопротивлением тормозного резистора Rт и потенциальными условиями на аноде и катоде диода 11; при Rp=Rт, ток рекуперации уменьшится в два раза, значение сопротивления Rp оказывает влияние на величину тока рекуперации в большей степени, чем напряжение источника питания; при Rp<Rт ток рекуперации зависит от величины напряжения источника питания; при Rp= ток рекуперации равен нулю.

При отключении режима рекуперации устройство работает в режиме реостатного торможения.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает поддержание заданного тока торможения в тяговых двигателях при изменении напряжения в источнике питания и скорости движения, и соответственно изменение тока рекуперации в широком диапазоне (от нижнего до верхнего порога токовых реле), и повышение коэффициента полезного действия.