Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза

 

Использование: железнодорожный транспорт системы автоматического регулирования тяговых электродвигателей тепловоза, системы автоматического регулирования электропередач приводов постоянного тока. Сущность изобретения: устройство содержит контроллер машиниста, тяговый генератор постоянного тока с блоком управления, реверсор и коммутирующие аппараты тягового электродвигателя тепловоза, установленные в тяговой цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор, и в цепи обмотки возбуждения тягового электродвигателя. Коммутирующие аппараты выполнены на базе полупроводниковых приборов, один из которых представляет собой тиристор, а другие два - диоды. Устройство исключает возникновение динамических нагрузок и ударов в коммутирующих аппаратах. Реализация торможения за счет изменения полярности питающего напряжения тягового генератора упрощает конструкцию и повышает надежность устройства в целом. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам автоматического регулирования работы тяговых электродвигателей тепловозов и может быть найти применение в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока.

Известен электропривод тепловоза, содержащий тяговый генератор, обмотка независимого возбуждения которого соединена одним из выводов с выходом первого регулятора тока, один и другой входы которого соединены соответственно с задатчиком режимов и с выходом блока умножения, подключенного одним ходом к датчику напряжения тягового генератора, а вторым к датчику тока силовой цепи, второй регулятор тока, соединенный управляющим входом с выходом формирователя управляющего сигнала, а также согласующие блоки, первый из которых включен между выходом первого регулятора тока и другим выводом обмотки независимого возбуждения тягового генератора (а.с. СССР N 1079422, кл. B 60 L 11/04, 1982).

Недостатком этого устройства является его неоправданно сложная конструкция.

Известен также электропривод тепловоза, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых связаны с синхронным генератором, узел управления током обмоток возбуждения, преобразователь фазного напряжения и тока и переключатель режима движения тепловоза (а.с. СССР N 1165602, кл. B 60 L 11/04, 1983).

Недостатком устройства является его высокая энергоемкость.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности является выбранное в качестве прототипа устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащее контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения и индивидуальную цепь питания обмотки последовательного возбуждения электродвигателя и реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза (а.с. СССР N 116738, кл. B 60 L 7/04, 1958).

Недостатком устройства являются его высокая стоимость, сравнительно низкая надежность электропневматических контакторов, а также необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала.

Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который заключается в повышении надежности работы за счет исключения возникновения динамических нагрузок в коммутирующих аппаратах, снижения стоимости и изменения полярности питающего напряжения тягового генератора.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащем контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения и индивидуальную цепь питания обмотки последовательного возбуждения электродвигателя и реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза, первый коммутирующий аппарат выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа в режиме тяги электродвигателя и изменения направления тока в обмотке независимого возбуждения генератора и полярности его выходного напряжения при переводе электродвигателя из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения электродвигателя обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор генерируемого электродвигателем тока.

На чертеже изображена принципиальная блок-схема предложенного устройства.

Устройство для бесконтактного управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза содержит контроллер машиниста 1, связанный с тяговым генератором 2 постоянного тока через блок управления 3, тяговый электродвигатель 4 постоянного тока с коммутирующими аппаратами 5, 6 и 7, установленными соответственно в тяговый цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор 8, и в цепи обмотки последовательного возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 постоянного тока, а также предназначенные для изменения направления движения тепловоза контакты 10, 11, 12, 13 реверсора, подключенные к тяговому генератору 2 постоянного тока и тяговому электродвигателю 4 тепловоза.

Первый коммутирующий аппарат 5 выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты 6 и 7 выполнены в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа 5 в режиме тяги тягового электродвигателя 4 тепловоза и изменения направления тока в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2 и полярности его выходного напряжения при переводе тягового электродвигателя 4 из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды 6 и 7 включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор 8 генерируемого электродвигателем тока.

Работа устройства осуществляется следующим образом. От контроллера-машиниста 1 информация о режиме работы (режима езды или торможения) и необходимой мощности тягового электродвигателя 4 тепловоза поступает в блок управления 3. Последний вырабатывает ток в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2. Тиристорный ключ 5 и развязывающие диоды 6 и 7 с тормозным резистором 8 являются элементами коммутации режима работы тягового электродвигателя 4 тепловоза. Реверсор своими контактами 10, 11, 12, 13 переключает полярность тока в обмотке возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 при изменении направления движения тепловоза.

При задании режима езды тепловоза в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2 протекает ток возбуждения и в цепь управления тиристорного ключа 5 поступает управляющее воздействие. Рабочий ток тягового генератора 2 протекает по цепи: полюс якоря 1А1 тягового генератора 2, анод, катод тиристорного ключа 5, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4, контакты реверсов 10 и 11 при движении тепловоза вперед или контакты реверсора 12 и 13 при движении тепловоза назад, полюсы 2F1 и 2F2 обмотки 9 последовательного возбуждения тягового электродвигателя 4, полюс 1В1 якоря тягового генератора 2 тепловоза. Ток в цепи тормозного резистора 8 не протекает.

Таким образом, тяговый электродвигатель 4 тепловоза работает в режиме тяги с последовательным включением обмотки 9 последовательного возбуждения.

При задании режима торможения тепловоза от контроллера машиниста 1 блок управления 3 изменяет полярность и величину тока возбуждения IC на противоположную, что приводит к переключению режима работы тягового электродвигателя 4 езда-торможение. В этом случае цепь протекания рабочего тока тягового генератора 2 тепловоза следующая: полюс 1В1 якоря тягового генератора 2, контакты реверсора 12 и 13 при движении тепловоза назад, полюсы 2F2 и 2F1 обмотки 9 последовательного возбуждения тягового электродвигателя 4, анод, катод развязывающего диода 7, полюс 1A1 тягового генератора 2 тепловоза. При этом обеспечивается независимое возбуждение тягового электродвигателя 4, вращение по инерции ротора которого приводит к образованию напряжения на якоре тягового электродвигателя 4 и протеканию тормозного тока по цепи: полюс 2В1 якоря тягового электродвигателя 4, тормозной резистор 8, анод, катод развязывающего диода 6, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4 тепловоза.

При перемене полярности питающего напряжения тягового генератора 2 тиристорный ключ 5 запирается из-за отсутствия управляющего воздействия блока управления 3 и тем самым препятствует короткому замыканию якоря тягового электродвигателя 4 тепловоза. В этом случае тяговый электродвигатель 4 тепловоза работает в режиме электродинамического торможения с независимым возбуждением до полной остановки тепловоза или до момента отключения возбуждения.

В описанном устройстве за счет переключения полярности напряжения тягового генератора 2 режим работы тяговых электродвигателей тепловоза при езде осуществляется с последовательным возбуждением обмоток, а при торможении с независимым возбуждением и переключение режимов работы осуществляется согласованной работой всех коммутирующих аппаратов бесконтактным путем.

Применение данного изобретения по сравнению с известными устройствами упрощает схему управления, что обуславливается исключением применения мощных силовых электропневматических контакторов, при этом также исключаются электродинамические удары в схеме за счет обеспечения плавного изменения питающего напряжения, что, несомненно, повышает общую эксплуатационную надежность устройства в целом.

Формула изобретения

Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащее контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения электродвигателя, реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза, отличающееся тем, что первый коммутирующий аппарат выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа в режиме тяги электродвигателя и изменения направления тока в обмотке независимого возбуждения генератора и полярности его выходного напряжения при переводе электродвигателя из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения электродвигателя обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор генерируемого электродвигателем тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматического регулирования дизель-генераторных установок транспортных средств

Изобретение относится к области электрооборудования транспортных средств и предназначено для тепловозов, которые оборудованы электропередачей и работают в маневровом режиме

Изобретение относится к техническим средствам регулирования силы тяги маневренных тепловозов, к тяговым свойствам которых в зоне ограничения силы тяги по сцеплению предъявляются повышенные требования

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано при построении колесных и гусеничных машин

Изобретение относится к системам тягового электропривода постоянного тока аккумуляторных электромобилей

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве источника энергии для электропривода

Изобретение относится к области транспорта и направлено на усовершенствование автоматических систем регулирования напряжения тяговых генераторов в электрических передачах транспортных средств

Изобретение относится к области автоматического регулирования электрических передач мощности транспортных средств (тепловозы, большегрузные автомобили)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к силовому оборудованию двухсекционных тепловозов и может быть использовано для передвижения несамоходных путевых машин на железнодорожном ходу, требующих большого тягового усилия и автоматического поддержания малой скорости при максимальном использовании мощности

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от собственных источников энергоснабжения, например тепловозов, гибридных локомотивов, самоходных путевых машин с двигателями постоянного тока. В тяговом электроприводе транспортного средства содержатся источник электроснабжения, не менее одного тягового электродвигателя постоянного тока, преобразователь напряжения, представляющий собой электрический мост, плечи которого образованы шестью транзисторами, шунтированными шестью обратными диодами. Причем обмотка якоря тягового электродвигателя включена между средними точками двух смежных плеч моста, содержащими по два транзистора, а обмотка возбуждения тягового электродвигателя - между выводами выходной диагонали моста. Источник электроснабжения выполнен в виде дизель-генераторной установки, состоящей из дизеля и тягового генератора постоянного тока. Причем тяговый электропривод снабжен восьмым транзистором и тормозным резистором, соединенным последовательно и шунтирующим разделительный диод. Катод дополнительного диода подключен к общей точке соединения положительного вывода накопителя энергии и анода восьмого обратного диода, а общая точка соединения анода разделительного диода и эмиттера восьмого транзистора подключена к положительному выводу тягового генератора постоянного тока. Технический результат заключается в повышении энергосберегающих свойств тягового электропривода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств с электротягой, в частности к электрическим тяговым системам с питанием от собственных источников энергоснабжения, и касается защиты тяговых электродвигателей постоянного тока локомотивов. Cпоcоб защиты тяговых электродвигателей постоянного тока локомотива заключается в том, что измеряют напряжение тягового генератора локомотива, определяют частоту вращения тяговых электродвигателей постоянного тока, измеряют токи якорей и обмоток возбуждения всех тяговых электродвигателей, выделяют из измеренных значений токов якорей и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей минимальные значения, определяют по величинам минимального тока якорей и минимального тока обмоток возбуждения тяговых электродвигателей величину минимального магнитного потока. По величинам измеренного напряжения тягового генератора, определенного значения минимального магнитного потока и измеренного значения минимального тока якоря тягового электродвигателя постоянного тока вычисляют максимальную частоту вращения вала тягового электродвигателя с минимальным током якоря, сравнивают с величиной максимально допустимой частоты вращения тяговых электродвигателей постоянного тока и, в случае ее превышения, отключают тяговые электродвигатели постоянного тока от тягового генератора. Технический результат заключается в повышении надежности системы защиты тяговых электродвигателей. 1 ил.
Наверх