Тяговый электропривод автономного транспортного средства

 

ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА , содержащий синхронный генератор с двумя обмотками на статоре, каждая из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, тяговый двигатель постоянного тока, один вывод обмотки возбуждения которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, связан с одними выводами одной обмОтки статора, а обмотка якоря двигателя связана с тормозным резистором , и контактор, включенный между одним из выводов обмотки якоря и общей точкой соединения катодов другой группы вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен коммутирующими конденсаторами, разделительным и шунтирующими диодами и дополнительными тиристорами, одни из которых включены между одним выводом обмотки возбуждения и одними выводами другой обмотки статора, другие - между другим выводом обмотки возбуждения и одними выводами обмоток статора, третьи дополнительные тиристоры соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора , к общей точке соединения которых в каждой группе подключена одна из обкладок соответствующего коммутирующего конденсатора , другая обкладка которого соединена с другим выводом соответствующей I обмотки генератора, а четвертые дополнительные тиристоры, параллельно которым включены шунтирующие диоды, включены между другим выводом обмотки якоря и выводами обмотки возбуждения, причем группы из третьих дополнительных тиристоров включены между общей точкой соединения катодов одной и другой групп вентилей и другим выводом обмотки якоря, при этом в цепь тормозного резистора включен разделительный диод, а другая группа вентилей выполнена на тиристорах.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) зш В 60 L 11/06

CCP (21) 2951424/24-11 (22) 07.07.80 (46) 23.11.84. Бюл. № 43 (72) А; Г. Андрейченко, В. И. Мирошниченко, И. С. Таловеров и Г. А. Черепахин (71) Производственное объединение «Ворошиловградский тепловозостроительный завод им. Октябрьской революции» (53) 621.366 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 527314, кл. В 60 1. 11/06, 1975. (54) (57) ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

АВТОНОМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий синхронный генератор с.двумя обмотками на статоре, каждая из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, тяговый двигатель постоянного тока, один вывод обмотки возбуждения которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, связан с одними выводами одной обмотки статора, а обмотка якоря двигателя связана с тормозным резистором, и контактор, включенный между одним из выводов обмотки якоря и общей точкой соединения катодов другой группы вентилей, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен коммутирующими конденсаторами, разделительным и шунтирующими диодами и дополнительными тиристорами, одни из которых включены между одним выводом обмотки возбуждения и одними выводами другой обмотки статора, другие — между другим выводом обмотки возбуждения и одними выводами обмоток статора, третьи дополнительные тиристоры соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора, к общей точке соединения которых в каждой группе подключена одна из обкладок соответствующего коммутирующего конденсатора, другая обкладка которого соединена с другим выводом соответствующей обмотки генератора, а четвертые дополнительные тиристоры, параллельно которым включены шунтирующие диоды, включены между другим выводом обмотки якоря и выводами обмотки возбуждения, причем группы из третьих дополнительных тиристоров включены между общей точкой соединения катодов одной и другой групп вентилей и другим выводом обмотки якоря, при этом в цепь тормозного резистора включен разделительный диод, а другая группа вентилей выполнена на тиристорах.

1125144

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на транспортных средствах с автономными источниками питания.

Известен тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор с двумя обмотками на статоре, каждая из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с объединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, тяговый двигатель постоянного тока, один вывод обмотки возбуждения которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, связан с одними выводами одной обмотки статора, а обмотка якоря двигателя связана с тормозным резистором, и контактор, включенный между одним из выводов обмотки якоря и общей точкой соединения катодов другой группы вентилей (1).

Недостатком известного устройства является сложность запуска первичного двигателя, от которого приводится во вращение синхронный генератор, что обуславливает снижение надежности тягового электропривода в целом., Цель изобретения — повышение надежности.

Цель достигается тем, что тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий синхронный генератор с двумя обмотками на статоре, каждая из которых соединена в звезду и подключена к соответствующей группе вентилей с ооъединенными катодами, одна из которых выполнена на тиристорах, тяговый двигатель постоянного тока, один вывод обмотки возбуждения которого через группу тиристоров, аноды которых объединены, связан с одними выводами одной обмотки статора, а обмотка якоря двигателя связана с тормозным резистором, и контактор, включенный между одним из выводов обмотки якоря и общей точкой соединения катодов другой группы вентилей, снабжен коммутирующими конденсаторами, разделительным и шунтирующими диодами и дополнительными тиристорами, одни из которых включены между одним выводом обмотки возбуждения и одними выводами другой обмотки статора, другие— между другим выводом обмотки возбуждения и одними выводами обмоток статора, третьи дополнительные тиристоры соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора, к общей точке соединения которых в каждой группе подключена одна из обкладок соответствующего коммутирующего конденсатора, другая обкладка котоpQI î соединена с другим выводом соответствующей обмотки генератора, а четвертые дополни гельные тиристоры, параллельно которым включены шунтирующие диоды, включены между другим выводом обмотки якоря и выводами обмотки возбуждения, 5 !

О

ЗО

55 причем группы из третьих дополнительных тиристоров включены между общей точкой соединения катодов одной и другой групп вентилей и другим выводом обмотки якоря, при этом в цепь тормозного резистора включен разделительный диод, а другая группа вентилей выполнена на тиристорах.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема тягового электропривода транспортного средства.

Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговый синхронный генератор 1, вал которого соединен с валом первичного двигателя 2. К статорным трехфазным обмоткам 3 и 4 синхронного генератора через тиристоры 5 — 16 подключены выводы обмотки 17 возбуждения тягового двигателя, а через тиристоры 18 — 23 и контактор 24 — общая точка соединения обмотки якоря 25 тягового двигателя и разделительного диода 26, включенного в цепь тормозного резистора 27. Общая точка соединения тормозного резистора 27 и обмотки 25 якоря тягового двигателя через тиристоры 28 и 29, шунтированные диодами 30 и 31, подключена к выводам обмотки возбуждения.

Коммутирующие тиристоры 32 — 35 соединены в две группы по два включенных последовательно тиристора, к общим точкам соединения которых подключены одни из обкладок коммутирующих конденсаторов 36 и 37, другие обкладки которых соединены с общими точками соединения трехфазных обмоток 3 и 4, к которым через контакторы 38 и 39 подключаются потребители 40 и 41 электроэнергии. Точки 42 и 43 схемы служат для подключения аккумуляторной батареи (не показана).

Тяговый электропривод транспортного средства с первичным двигателем работает следующим образом.

Первичный двигатель 2 приводит во вращение генератор 1 переменного тока, выпрямленным напряжением со статорных трехфазных обмоток 3 и 4 которого запитывается якорная обмотка 25 тягового электродвигателя постоянного тока.

В режиме генераторного запуска первичного двигателя контакторы 24, 38 и 39 отключены. К точке 43 схемы подключается положительный вывод аккумуляторной батареи, к точке 42 — отрицательный. На тиристор 28 (или 29) постоянно подается управление, тиристоры 5 — 7 (или 11 — 13), 21 — 23 совместно с коммутирующими тиристорами

35 и 32 и коммутирующей емкостью 37 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к статорной обмотке 4 синхронного генератора. Тиристоры 8 — 10 (или 14 — 16), 18 — 20 совместно с коммутирующими тиристорами

34 и 33 и коммутирующей емкостью 36 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к

1125144 17, 5 — 7, 4 и 3, 18 — 20, 24, 25, 19, 17, 8 — 10, 3

55 статорной обмотке 3 синхронного генератора.

Системы управления двух трехфазных инверторов тока обеспечивают синхронную коммутацию тиристоров со сдвигом напряжения на одноименных фазах статорных обмоток 3 и 4 генератора на 30 эл. град.

В этом режиме схема работает следующим образом. В исходном состоянии вал первичного двигателя 2 не вращается. Включением и отключением тиристоров 5 — 10 (или 11—

16), 18 — 23 запитываются статорные обмотки 3 и 4 синхронного генератора 1 током требуемой частоты. При этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигателя 2. После окончания запуска тиристоры 5 — 10 (или

11 — 16), 18 — 23, 32 — 35 выключаются, аккумуляторная батарея отключается от точек

42 и 43 схемы, контакторы 24, 38 и 39 включаются.

В тяговом режиме тиристоры 32 — 35 выключены. На управляющие электроды тиристоров 28 или 29 (в зависимости от направления вращения якорной обмотки 25) подаются управляющие импульсы. В тяговом режиме осуществляется питани6 якорной обмотки 25 тягового электродвигателя по цепям 4, 21 — 23, 24, 25, 29, 17, 5 — 7, 4 и

3, 18 — 20,24,25,29, 17,8 — 10,3 или,в зависимости от направления тока по якорной обмотке 25, по цепям 4, 21 — 23, 24, 25, 28, 17, 11 — 13, 4 и 3, 18 — 20, 24, 25, 28, 17, 14 — 16, 3.

Тяговый электропривод транспортного средства с первичным двигателем позволяет регулировать величину тока тягового двигателя изменением тока возбуждения синхронного генератора и изменением угла управления тиристоров 5 — 16, 18 — 23 с естественной коммутацией в тяговом режиме и искусственной в режиме электрического тормоза. Это позволяет реализовать наиболее рациональный закон распределения токов по цепям тяговых двигателей в тяговом и тормозном режимах в случае многодвигательного привода транспортного средства, а также при работе транспортного средства по системе двух и более единиц.

Ослабление поля якорной обмотки 25 электродвигателя, когда в тяговом режиме включен тиристор 29, осуществляется включением тиристоров 11 — 16, шунтирующих обмотку 17 возбуждения и тиристоры 5 — 10.

Для обеспечения устойчивой работы тиристоров 11 — 16 в зоне наибольшего ослабления поля, когда величина напряжения на обмотке 17 возбуждения будет близка по величине к значению порогового напряжения выключения тиристоров, тиристоры 5 — 10 выключаются, ток обмотки 17 возбуждения, спадая, замкнется в контуре 17, 30, 29, 17, а ток якорной обмотки 25, минуя цепь обмотки 17 возбуждения, замкнется в контурах 4, 21—

23, 24, 25, 29, 11 — 13, 4 и 3, 18 — 20, 24, 25, 29, 14 — 16, 3.

Когда ток в .обмотке 17 возбуждения спадает до необходимой величины, -.иристоры 11 — 16 выключаются, а 5 — 10 включаются, и ток в обмотке 17 возбуждения начинает нарастать. Когда в тяговом режиме в зависимости от направления вращения якоря включен тиристор 28, ослабление поля осуществляется аналогично, включением тиристоров 5 — 10. При этом шунтируется обмотка 17 возбуждения и тиристоры 11 — 16.

Регулирование глубины ослабления поля электродвигателя осуществляется путем изменения угла регулирования тиристоров 510 или 11 — 16, в зависимости от направления тока якорной обмотки 25 электродвигателя.

Выключением тиристоров ослабления поля осуществляется защита от боксования электродвигателя. Выключением тиристоров

5 — 16 также осуществляется защита от бок- сования тягового электродвигателя, при этом ток обмотки 17 возбуждения, в зависимости от направления вращения якоря, замыкаясь в контуре 17, 30, 29, 17 или 17, 31, 28, 17, спадает значительно медленнее, чем ток якорной обмотки, замыкающийся в контуре 25, 27, 26, 25.

Работа схемы в режиме электрического торможения.

Для обеспечения перехода из режима тяги в режим электрического торможения, тиристоры 5 — 16, 18 — 23 выключаются. При этом ток якорной обмотки 25, спадая, замкнется в контуре 25, 27, 26, 25, а ток обмотки

17 возбуждения, спадая, замкнется в кон туре 17, 30. 29, 17 или 17, 31, 28, 17 в зависимости от направления вращения якоря.

Когда ток обмотки 1? возбуждения станет равным нулю, тиристор 28 или соответственно 29 выключается. Затем включаются тиристоры 18 — 23, 5 — 16, 28 (или 29) таким образом, чтобы направление тока в обмотке 17 возбуждения в режиме тормоза было обратным по отношению к направлению тока в обмотке 17 возбуждения в режиме тяги.

Направление тока якорной обмотки 25 при этом сохраняется прежним. Обмотка 17 возбуждения получает питание от статорных обмоток 3 и 4 генератора по цепям 4, 21 — 23, 24, 25, 28, 17, 11 — 13, 4 и 3, 18 — 20, 24, 25, 28, 17, 14 — 16, 3 или 4, 21 — 23, 24, 25, 29, в зависимости от направления вращения якоря, а когда тяговый электродвигатель возбудится, включением и отключением ти- ристоров 5 — 16, 18 — 23 с помощью емкостей

36 и 37 и коммутирующих тиристоров 32 — 35 током якорной обмотки 25 запитываются статорные обмотки 3 и 4 генератора. При этом генератор работает в двигательном режиме и раскручивает вал первичного двигателя 1, который полностью прекращает потребление топлива.

1125144

BHHHHH Заказ 8406/13 Тираж 656 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ток якорной обмотки 25 замыкается по трем основным контурам. В первом контуре

25, 27, 26, 25 током якорной обмотки нагружается тормозной резистор 27.

Во втором и третьем контурах 25, 29, 17, 5 — 7, 4, 21 — 23, 24, 25 и 25, 29, 17, 8 — 10, 3, 18 — 20, 24, 25 или 25, 28, 17, 11 в 13, 4, 21 — 23, 24, 25 и 25, 28, 17, 14 — 16, 3, 18 — 20, 24, 25 в зависимости от направления вращения якоря, ток якорной обмотки 25 запитывает обмотку 17 возбуждения, обмотки генератора 3 и 4 и потребители 40 и 41.

Электродвигатель в режиме тормоза работает как генератор с самовозбуждением, нагруженный на резистор 27. При этом часть тормозной энергии потребляет обмотка 17 возбуждения, обмотки 3 и 4 тягового генератора и потребители 40 и 41. Это позволяет полностью исключить потребление топлива первичным двигателем в режиме электрического тормоза, что снижает выброс первичным двигателем токсичных веществ в атмосферу, а также позволяет снизить установленную мощность резистора 27.

Величина тормозного усилия регулируется изменением величины тока обмотки 17 возбуждения путем изменения угла регулирования шунтирующих обмотку тиристоров

5 — 10 или 11 — 16 в зависимости от направления вращения якоря. При переходе из режима электрического торможения в режим тяги к первичному двигателю 2 подается топливо и поскольку тяговый генератор раскручивает его вал, происходит запуск первичного двигателя. Затем тиристоры 5 — 16.

18 — 23, 32 — 35 выключаются. Когда ток обмотки 17 возбуждения, замкнувшись в кон. туре 17, 31, 28, 17 или 17, 30, 29, 17, спадет до нуля и тиристор 28 или, соответственно, 29 выключается, тиристоры 18 — 23, 5 — 16, 28 (или 29) включаются таким образом, чтобы направление тока обмотки 17 возбуждения соответствовало режиму тяги.

Использование предлагаемого тягового электропривода позволяет отказаться от до20 полнительных устройств запуска первичного двигателя, дополнительных аппаратов например, реверсора обмотки возбуждения тягового электродвигателя и тормозного переключателя, тем самым повышая надежность устройства в целом.