Автономный тяговый электропривод

 

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано в тяговых электроприводах большегрузных автосамосвалов. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей и повышение надежности. Для этого в тяговом электроприводе, содержащем силовые полупроводниковые мосты 1, 2, подключенные к гальванически независимым обмоткам 3, 4 тягового синхронного генератора, механически связанного с валом теплового двигателя (на схеме не показан), двигатели постоянного тока с обмотками 7, 8 возбуждения, введен тиристор 10, включенный между нулевой точкой обмотки 3 генератора и анодной группой соответствующего полупроводникового моста 1. Параллельно одному из управляемых полупроводниковых мостов подключены тормозной резистор 11 с отсекающим диодом 12 и встречно-параллельно включенные тиристоры 13 с якорной обмоткой электродвигателя 6, последовательно подключенной к плюсовой клемме управляемого моста 2, а другой тормозной резистор 14 с отсекающим диодом 15 и шунтирующим их тиристором 16 подключены между обмотками 5, 6 якорей электродвигателей параллельно обмоткам 7, 8 возбуждения с шунтирующим тиристорным полумостом 9 и управляемому мосту 1, соединенными между собой последовательно, причем между точкой соединения последовательных обмоток 7, 8 и точкой соединения обмотки 5 якоря электродвигателя с анодной группой тиристоров силового моста 1 встречно-параллельно подключены добавочные тиристоры 17. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 60 L II/06, 3 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4713124/!1 (22) 03.07.89 (46) 07.08.91. Бюл. № 29 (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кранового и тягового электрооборудования (72) Г А., Шипаев, Ю. М. Андреев и В. В. Селиверстов (53) 621.355 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1564016, 26,01.89 (54) АВТОНОМНЪ|Й ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к транспорту и может быть использовано в тяговых электроприводах большегрузных автосамосвалов. Целью изобретения является уменьшение массогабаритных показателей и повышение надежности. Для этого в тяговом электроприводе, содержащем силовые полупроводниковые мосты 1, 2, подключенные к гальванически независимым обмоткам 3, 4 тягового синхронного генератора, механически связанного с валом теплового двигате„„SU„„1668175 А 1 ля (на схеме не показан), двигатели постоянного тока с обмотками 7, 8 возбуждения, введен тиристор 10, включенный между нулевой точкой обмотки 3 генератора и анодной группой соответствующего полупроводникового моста I. Параллельно одному из управляемых полупроводниковых мостов подключены тормозной резистор 11 с отсекающим диодом 12 и встречно-параллельно включенные тиристоры 13 с якорной обмоткой 6 электродвигателя, последовательно подключенной к плюсовой клемме управляемого моста 2, а другой тормозной резистор 14 с отсекающим диодом 15 и шунтирующим их тиристором 16 подключены между обмотками 5, 6 якорей электродвигателей параллельно обмоткам 7, 8 возбуждения с шунтирующим тиристорным полумостом 9 и управляемому мосту 1, соединенными между собой последовательно, причем между точкой соединения последовательных обмоток 7, 8 и точкой соединения обмотки 5 якоря электродвигателя с анодной группой тиристоров силового моста 1 встречнопараллельно подключены добавочные тиристоры 17. 1 ил.

1668175

Изобретение оти<кится к тяговому 3 IpK гpOflpHBO 3 < lf мож<. T 6blTb частности, на большегрузных карьерных сач< к вала х.

I1c1b 33:3О6рсте)333я i меньшение массо- 5 г;36аритных пока:штелей и 33овь(33>е>(ис надеж>нкт и.

11(3 черте ке иредсганлс и;3 иринциииа,>ьная схема антс>нс>чного I ягового э IOKTpo33 Р и но.33. 10

Полупрс>в»цинковые мо "Tbl и 2 3>с>дключены к независимым трехфазным с>6л(о(кс(ч 8 и 4 синхронного генератора, ириНО,(ИМС>(О IIO ВРЗЩЕ33ИЕ 3С(333»33Ь>Л1 ДВИГ я корс и

15 эЛЕKTPO;LB(Л OHI(НОГО тОК3 И ИХ

7 if 8 33осл(.;30333Те. iь>(ого

6(>K. IIHH (i>33(fe< Гно с Il».1 33 рс>но;(никоны л1 и чол ачи I и 2 o6)pптур.

О6чотки 7 и 8 иоз6уж,(ения элс ктро 13331I;3 I ñëåé IffyffTffp<>1333(bf тиристорныч иолумос- 2г) г >м 9. Между нулевой точкой о6ч(>гки 8 инхронного гснератора и анодной группой и<> (у33ронод((икового молл включен тирис. <>р 10. Параллельно чосту 2 ш>дклк)чены (>рчозной резистор 11 с отсекающим диодоч 12 и встречно-3)араллельные тиристоры I:3 с обмоткой 6 якоря, г(одключснной л 33л>осоной клемме мо;та 2. НТороН торчозной резистор 14 с отсекающич диодом !5 и 333(IITиp) loIцич их тири Tоpoм 16 310 дклю I(ны ч«жду обмоткачи 5 и 6 якорей э.ц ктродиигателеи параллельно последонаTåëüíûì о6чоткач 7 и 8 возбуждения с тиристорным иолучосToч 9 к иолуироводниковочу м<кту !. Между точкой соединения обчоТоК 7 и 8 3)о )бужден>(я и точкой соедине ния обмотки 5 якоря э.feêòðo,ff)Hã

< (35 тиристоры 7.

:3г>ект ро при вод р;36отас т следую щи м о6разоч.

В тяГОНОЛ1 рс ЖИМЕ ИО,ШЮтСя ИЛ(иуЛЬСЫ управления на 3>олу((ровод>(ико()ь(е чс)сты 4Q и 2. Токи н обмотках 5 и 6 якорей электродвигателей и 3) О6чотках 7 и 8 3>ослешвательного 3)оз6уждения, включенных и<>следователь)н>-поочередно с чостами 1 и 2 в замкнутый контур, одинаковы, следовательно, и чол(с нты элсктродвигателсй рс(в((ы >ц- 45 занисичо от дор<>жных reëof33333 и профиля трассы. Такич о6разом осущестнля TcH электрический дифференциал нагрузок чотор колес. Тяговые x(fp3êòåðHOTHKH электроиривода формируются изменениеч напряжения генератора с помощью регулирования я 3)ол у()ро 3)од>33(ко()ь(х мостов 1 и 2. Ослабление магнитного поля электродиигателсй осуществляется плавным изченениеч угла управления полумосT3 (1, шунтирующего о6мотки 7 и 8 возбуждения. . сля изченения направления движения транспортного средства подаются ичиульсы у(>ранле(33(я на мост 2, тиристор 16, иолучост 9 и тиристор 10. 06мотки 5 и 6 НКорей электродвигателей соединяются через тиристор 16 последовательно и получают питание через моста 2 от трехфазной обмотки 4 генератора. Регулирование напрякения обмоток якорей осуществляет я тиристорным регулятором возбуждения синхронного генератора. Обмотки 7 и 8 послед»нательного возбуждения электродвигателе и 3(олучают питание через полумост 9 и тири Top 10 от второй трехфазной обмотки 3

I снератора. Ток в обмотках возбуждения ченяеT свое на(>равление.,движение тран«иортного средства изменяется на противоиолож ное направление. Ток возбуждения э.ie кгродвигателей регулируется изменением уf.13 и тиристорного иолумоста 9.

IlpH иереноде электро(>ривода из тяго()ог<> рсжима в электрическое торможение сничак)гся импульсы у((раиле>3ия со всех тиристорон и, и<клс спадания тока в контуре 10

33(,(я. подаются выпрямительные импульсы (правления на тиристорный регулятор воз6у кдения. на трехфазный иолумост 9 и тирНеТор 10, а и>(вертор((ые импульсы управления — на мост 2.

Ток н обмотках 7 и 8 возбуждения ченяеT сf)oc направление, электродвигатели

3>среходят H генераторный режим работы с отдачс и вырабатываемой энергии через отсекак>щис диоды 15 и 12 в тормозные ре<исторы 14 и II. Часть энергии поступает (срез чост 2, работак>(ций в и)(верторном режиче, н обмотки 4 генератора. Тяговый ((нератор переходит н двигательный режим

p;i6oTbi, за6ирая на < (6я нагрузку теплового днигателя. (. уменьшением нагрузки г< If.fi>f)oãо двигателя умень>иается и расход

3»33)333333 Регулирование л(ощности, отданаем<>й в тяговый генератор, осуществляется с

Ii» 3(>Il1bIo изменения угла инвертирования (3.

11(>iiðÿ êeíèå генератора, достаточное для иннс ртирования тока, уста>(авливается с ffoчощью регулирования ток3 возбуждения I(нс р;)тора. Форчиров(3333(е торл(озных х3рактеpi3eT«K ос угцествляетс я е иочощью регулирон;)ння тока в<>збу кдения тиристорныч иолумостом 9 в обмотках 7 и 8. (. уменьшениеч скорости движе>(ия самосн;3.33 регулируемый ток возбуждения в обмотках 7 и 8 начинает увеличиваться и при оир(деленной частотс нращения тяговых э. (ект родни гателей дскт ига ет предел ьно до33хстичого значения. (. этого момента ocyii3eeгнляется 3)лавное расширение диапазона

iiifTeIfeHHffoIo торможения. Тормозной ток в

<ачкнуточ контуре поддерживается постоянныч с помощью регулирования угла инв«ртирования (1 моста 2, который шунтирует торчозной резистор 11 с отсекающим дио;loM l2. Ток в тормозном резисторе с уменьшением скорости движения самосвала при постоянстве тока возбуждения в обмотках 7 и 8 3(ланно уменьшается, а ток, протекающий

>и) чосту 2, плавно увеличивается при постоянст(3е чощности, потребляемой синхрон1668175

55 ным генератором. Такое регулирование 0(. уществляется до определенной скор<>сти IHHжения самосвала, когда ток в обмоткаv якорей электродвигателей остается постоянным и мощность, потребляемая генератороч, не изменяется. Дальнейшее снижение скорости может привести к снижению эффективности торчожения из-за снижения суммарноп напряжения тяговых электролвигателей. I loэчому при данной скорости движения сниMдЮтс я ИМПУЛЬСЫ уПраВЛЕНИя С ПОЛуМОСта 9 и (иристора 10 и подаются импульсы управл< ния на тиристор !6, который шунтирует торч«)ной ðñ :)истор !4 с отсекающич диодом 15. Как только ток в контурс падает ло <) l3)lffnln уровня, полаются импуль ы

< правления нд получост 9 и тирисгор 10. (. f«>Mom> регул (рования тока возбуждения в обмотках 7 и 8 полумостом 9 ток в обчотK3N 5 и 6 якорей поддерживается постоян(ыч, 3 с помошьк) регулирования углы мошность, отддвдечая H I(нератор, полдсрживдет<-я и H1ìåHI (OH. Дdëüícéfnåc с ниженис

cê0p0< ти дни жс ния c3MocBd.l3 HpHBO;iH Г к увеличению тока возбуждсния iO пречельно допустимого . начения при ffocTOHHOTHC тока в Обмо ах 5 и 6 якОреи элс ) ГрОлвигд I (..1ей мощ, )сти, потребляечой генера гс>ром. (.

31< го момента плавное регулирондние скорости самс«вала осуществлястся при поддержании постоянства тока во)бу к,(ения в Обчотках 7 и 8 тока HKnp(é элеKlролвигдге.>сй, отдаваемой MnffiftncTH в <)бмотку 4 синхр<)нного генератора. Плавное регулирование интенсивности торможения осу ц(ествляется

ë0 скорости лвижеиия 2 — 3 км, ч с отбором на грузки на B3лу тепловогn двигателя, > С С эКО НО МИ(И ТЭПЛИ Ва, Д1 я Г>01 НОГО нтанова самосвала угол регулирования инв< рторного тока увеличивается, нагрузка на валу теплового двигате.)я уве.(ичивается, (енератор 4 вырабатывает энергию, KQTopdH.

< умчируясь с энергией тяговых электролвигателей, поллержив )ет ток якорей электродвигателей постоянныч с помощью систечы управления, переводя силовой мост 2 из инверторного режимы в выпрямительный. Как только скорость самосвала становится равной ну If(), лается команда на включени >

< гояночных гидрочеханических торчозов.

Таким образом, при минимальных затраТ3х T0fIëHâ0ýHåргетических показателях теплового двигателя осуществляется f:ë3âíûé fIIcк сачосва ld с широким диапазоном регулирования скорости вплоть до полного остановд.

В замкнуTnì силовом контуре при движении самосвала «Вперед» общий ток якорей эЛЕКтрОдВИГатЕЛЕЙ НаЧИНаЕт СНИжатЬСя ПрИ буксовании одного из ведугцих мотор-колес.

Тяговый чочент также начинает ученьшаться и самосвал может остановиться.

Для защиты от буксования мотор-колес при движении самосвала «Вперед» в бесконтактном электропри воде прс дусмотрена цеf10>fh3 и < встречно-пдрдл lc.lf>ff() нк.lN)Hcннь)х тиристорон 17. Как только р;) <н<)«TH:.>Д(. электроднигд гелей лостигнс T (о(>устичого уровня, определяечого чиничдльныч р;)диусоч поворота самосвд.13, сничдются импульсы управления с регу IHTnpll 80<бхж.i(IIHя синхронного генератора с силовых M<)cTOH и 2, полумоста 9 и тиристора 10. После сп, дания тока в замкнутом контуре л<) HI, IH и;<чк3 импульсов управчения кратк<)вреч HHO flnлается на тиристоры 17 и лается разрепгсние на подачу импульсов управления )гд силовые мосты 1 и 2 и нд тиристорный рсгулятор возбуждения синхронного генер.)тора

Б зависимости от буксующего колеса олин из тиристоров 17 цепи защиты включается и замкнутый силовой KQHT)ð распдла Tcÿ нд лвд индивидуальных контура 1 5 177 — 1 и 2 6 — 8- 17 2. В каждом контуре тяговый электродвигатель со своей обмотhoH возбуждения получают питание от H(. зависимого источника. Противобуксовочные свойства электропривода улучшаются, так как уменьшение момента на одном моторколссе не приводит к уменьшению момента на другом. По цепи тиристоров 1(llpoтекает разность контурных токов. Послс прекращения буксования одного нз мотор-колес на прямолинейном участке пути ток в защитной цепи тиристоров 17 становится рднныч ну.ffo и соответствующий тиристор здкрывдетс я. Тяговый электроприво.i вновь пс рехоЛит в режим работы электрического дифференциала.

Для встречно-параллельных THpHcT()pd 13 в ключа к>тся пачкой импульсов управления при электрическом торчожении, когда одно из мотор-колес теряет сцепление с дорожfIO 1OTHOM H p3dH0 Tf> >Д(. эчс. КТрплвигателей становится больше заданногn .<Идчения, определяемого минимальным радиусом поворота. При включении олного из тиристоров 13 замкнутый силовой контур

5 — l I 12 — 6 14 15 — 5 распадается )сд лвд индивидуальных контура 5 — 13 — 14

15 - 5 и 6 -13 — 11- 12 — 6. В каждом контуре якорь электродвигателя подключен к индивидуальному тормозному резистору. Ilpoтивоюзовые свойства электропривода улучшаются, так как уменьшение тормозного чомеíTà на одном мотор-колеiе не приво jит к уменьшению момента на лруп>м. По зачкнутой цепи протекает разность контурных токов. После прекращения юза мотор-колеса на прямолинейном участкс пути ток н защитной цепи тиристоров 13 становится равным нулю и соответствующий тиристор 13 закрывается. Тяговый электропривод вновь переходит в режич работы электрического дифференциала.

Если одно из мотор-колес при движении

«Назад» начинает буксовать, то подается команäà на снятие ичпульсов управления с регулятора возбуждения тягового генерато1668175

Формула изобретения

15

30 (.остави>ель Il. Кенарис

Рсаакг<>1> tl 1>обкова Г<хред Л Кравчук Корректор <1. 11атай

1;> к;« )<>15 тира к312 11оанисное

Hl l l ll1l 1 1 f I <>< i.(<ð«< в(нн<н <> « >(»» (—,> ff<> и н>бр< тениим и <>тири<таил< при ГКНТ СССР

I 1 >l) 1Д>, Л1«« «;., ж 3,, Ра1 н<ск;<и наб, а 4 5

ill><>II асf I«нн > II > l »<анскнн « áàáèí; f< II>», г У кг<>род. у.1. Гагарина, Io;lltèêoíoãо моста 1, встречно-параллельны«тиристоры 13 и регулятор Возбуждения синхронного генератора. Г!Осле

Включения всех тиристоров образуется три силовых контура протекания токов: 9 -- I кат — 5- !3 -9, 2 -6 13--2, 3--10--7 8

9 — 3. 1lосле пр«краш«ния буксования выключаются тиристоры 13, катодная группа моста 1 и включается тиристор 16.

Пр«длагаемый бесконтактный тяговый э.>«ктропривод имеет су(ц«ств«нно«преиму1ц«ство перед эл(ктроприводами с ре. «йнокоптакторной аппаратурой по своему быстро1«йствию. («)бств«нно«время срабатывания (закрывания) на один два порядка выше. чел1 у эл«ктропривода с релейно-контакторI«>It аппаратурой, и, что очень важно для противопожарнои безопасности, процесс оТключ«ния протекает б«з дугогашения. Такое быстрод«йстви« lloзволяет защищать тяговое

>1(ктрооборлдовани«при аварийных ситуациях I() «го ныхо.>а из строя.

В ыс()кос бы<. Гро.l(иств и(. Об«сn(»ни Ва(т(: я г(. м, Iï> эл«ктромагнитная энергия, запас«ни(1я В «11.1(>ном >(()>IT<< p«, 1 а сится В торчозпых резисторах 11 и !4 при снятии импульсов управл«ния «о нс«.; тирист<)ров и подач«инв«рторных Itмпу.>ьсов на силоной мост 2.

Таким образом, пр«длага«мый б«сконтактный тяговый эл(ктр<шриво (в сравнении с и:<В«ст>>ым ил(««т м(ньшую л(ассу, габариты и высокую над«жп<>сть за счет исключения рел«йно-контактной аппаратуры, уменыпенlIo(. нотр«бл«ни«т<>или ва тепловым дви гагелем, лучшие противобуксовочные и противоюзовы« свойства при работе транспортного средства в условиях ограниченного сцепления, высокое быстродействие коммутационных элементов, позволяющее защищать тяговое электрооборудование при аварийных ситуациях до его выхода из строя.

Автономный тяговый электропривод, содержащий приводимый во вращение от перВичного двигателя синхронный генератор, дн«независимые трехфазные обмотки которого подключены к входам двух полупроводниковых мостов, электродвигатели постоянного тока, обмотки якорей которых и обмотки последовательного возбуждения включены последовательно в выходные цепи по I > пр()води икОВых мостОВ В замкнутый контур, и тормозные резисторы с отсекающими диодами, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массогабаритных показателей и повышения надежности, он снабжен первым тиристором, включенным между нулевой точкой обмотки генератора и минусовой клеммой первого полупроводникового моста, двумя парами встречно-параллельно включенных тиристоров, тиристорным полумостом, шунтирующим обмотки возбуждения, napaë.«льно второму полупроводниковому мосту подключена первая цепь из тормозного резистора и отсекающего диода, и вторым тири«тором, шунтирующим вторую цепь из тормозного резистора и отсекающего диода, подкл ючен ную между об мотка ми якорей электродвигателей параллельно обмоткам возбужд«ния, причем две пары встречно-napaëл«л ьно включенных тиристоров подсоединены одной клеммой к точке соединения обмотки якоря с минусовой клеммой второго

1«)лупроводникового моста, а другой клеммой и об<ц«й точке обмоток возбуждения и точи(со«динения обмотки возбуждения и обмо>ки якоря соответственно.