Тяговый электропривод транспортного средства


 


Владельцы патента RU 2421349:

Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") (RU)

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в тяговом электроприводе рельсовых транспортных средств, в частности, для тягового электропривода тепловозов с двумя и более дизель-генераторными установками. В тяговом электроприводе транспортного средства содержатся тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу двух последовательно соединенных регулируемых тиристорных выпрямителей. Параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей через контакторы включены блоки резисторов. При этом входы управления контакторов и входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера, к выходу каждого регулируемого тиристорного выпрямителя в обратном направлении включены диоды, а силовые входы регулируемых тиристорных выпрямителей подключены к отдельным трехфазным генераторам переменного напряжения, механически связанным с тепловыми двигателями. Входы управления тепловых двигателей и входы возбуждения трехфазных генераторов подключены к соответствующим выходам контроллера. Технический результат заключается в повышении надежности и экономичности работы в широком диапазоне скоростей вращения. 1 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в тяговом электроприводе рельсовых транспортных средств, в частности, для тягового электропривода тепловозов с двумя и более дизель-генераторными установками.

Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтировки, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы тока возбуждения (В.Д. Тулупов. «Эффективность электроподвижного состава с импульсным управлением». Железнодорожный транспорт, 1994 г., с. 49-50, рис.6).

К недостаткам известного тягового электропривода следует отнести невысокую надежность из-за наличия большого количества контакторной аппаратуры и относительной сложности средств регулирования скорости подвижного состава.

Известен тяговый электропривод, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к регулируемому тиристорному выпрямителю, на силовой вход которого подается трехфазное напряжение с двух параллельно включенных тяговых генераторов переменного напряжения, являющихся составными частями двух автономных дизель-генераторных установок. (Установка тягово-энергетическая ТЭУ-400, ТУ 8670-268-00210795-96, 44.00.00.000ТО, Калуга, 1996 г., информация с сайта Калужского машиностроительного завода www.kalugaputmash.ru).

Недостатками известного тягового электропривода являются сложность управления дизель-генераторными установками из-за необходимости точной синхронизации их работы для обеспечения надежной параллельной работы тяговых генераторов переменного напряжения.

Наиболее близким к заявленному изобретению является тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, тяговые электродвигатели подключены к выходу двух регулируемых тиристорных выпрямителей, входы которых предназначены для подключения трехфазного переменного напряжения, а их выходы соединены последовательно и являются выходом преобразователя напряжения.

Параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включены регуляторы токов возбуждения, выполненные каждый в виде блока резисторов, который подключен к обмотке возбуждения тягового электродвигателя через контактор. Через второй контактор параллельно блоку резисторов включен шунтирующий элемент. Цепи управления контакторов и входы управления тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера (RU 2309057 С2, B60L 9/08, 23.12.2005).

Известный тяговый электропривод, принятый за прототип, обладает широкими функциональными возможностями, однако использование его на маневровых тепловозах экономически нецелесообразно из-за недостатка, связанного с низкой экономичностью тягового электропривода при работе тепловоза в широком диапазоне скоростей движения и нагрузок, особенно в зоне малых скоростей движения и при малых нагрузках.

Технический результат заключается в повышении надежности работы тягового электропривода, в повышении экономичности работы тягового электропривода при работе в широком диапазоне скоростей движения и нагрузок.

Технический результат достигается тем, что в тяговом электроприводе транспортного средства, содержащем тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу двух последовательно соединенных регулируемых тиристорных выпрямителей, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей через контакторы включены блоки резисторов, при этом входы управления контакторов и входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера, к выходу каждого регулируемого тиристорного выпрямителя в обратном направлении включены диоды, а силовые входы регулируемых тиристорных выпрямителей подключены к отдельным трехфазным генераторам переменного напряжения, механически связанными с тепловыми двигателями, входы управления тепловых двигателей и входы возбуждения трехфазных генераторов подключены к соответствующим выходам контроллера.

На чертеже представлена схема тягового электропривода транспортного средства.

Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели 1 и 2 постоянного тока последовательного возбуждения. На чертеже показаны два тяговых электродвигателя, в общем виде число двигателей равно числу движущих колесных пар транспортного средства. Тяговые электродвигатели 1 и 2 постоянного тока последовательного возбуждения подключены к выходу двух последовательно соединенных регулируемых тиристорных выпрямителей 3 и 4, параллельно обмоткам возбуждения 5 и 6 тяговых электродвигателей 1 и 2 через контакторы 7 и 8 включены блоки резисторов 9 и 10, при этом входы управления контакторов 7 и 8 и входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей 3 и 4 подключены к соответствующим выходам контроллера 11, к выходу каждого регулируемого тиристорного выпрямителя 3 и 4 в обратном направлении включены диоды 12 и 13, а силовые входы каждого регулируемого тиристорного выпрямителя 3 и 4 подключены к отдельным трехфазным генераторам переменного напряжения 14 и 15, механически связанными с тепловыми двигателями 16 и 17, при этом входы управления тепловых двигателей 16 и 17 и входы возбуждения трехфазных генераторов 14 и 15 подключены к соответствующим выходам контроллера 11.

Тяговый электропривод транспортного средства действует следующим образом.

Тяговые электродвигатели 1 и 2 постоянного тока последовательного возбуждения, в общем виде число тяговых электродвигателей равно числу движущих осей транспортного средства, получают питание от двух последовательно соединенных регулируемых тиристорных выпрямителей 3 и 4, выполненных по трехфазной мостовой схеме выпрямления.

Регулирование скорости транспортного средства осуществляется путем изменения выпрямленного напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям 1 и 2. При последовательном соединении выходов регулируемых тиристорных выпрямителей 3 и 4 напряжение, прикладываемое к тяговым электродвигателям 1 и 2, определяется выражением:

Ud=Ud1+Ud2,

где Ud1 - напряжение на выходе регулируемого тиристорного выпрямителя 3; Ud2 - напряжение на выходе регулируемого тиристорного выпрямителя 4.

Выпрямленное напряжение на выходе любого из регулируемых тиристорных выпрямителей 3 или 4 с включенными в обратном направлении диодами 12 или 13, определяется выражением:

Ud=Ud0cosα (при α<60°),

Ud=Ud0(1-sin(α-30°)) (при 60°≤α≤120°),

где Ud0=2.34Uл, Uл - линейное напряжение на выходе трехфазного генератора переменного напряжения (14 и 15).

Диапазон изменения выходного напряжения каждого регулируемого тиристорного выпрямителя 3 и 4 при изменении контроллером 11 угла управления α от 120° до 0° составляет величину от 0 до Ud0, a напряжение, прикладываемое к тяговым электродвигателям 1 и 2, соответственно изменяется от 0 до 2Ud0.

Управляющие сигналы (углы α) на входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей 3 или 4 поступают от контроллера 11, на вход которого подается сигнал от задатчика режима движения транспортного средства (на чертеже не показан).

Контроллером 11 задают также режим работы тепловых двигателей (например, дизелей) 16 и 17, вплоть до запуска или остановки любого из них.

При работе транспортного средства на малых скоростях движения контроллером 11 задают режим работы тепловых двигателей 16 и 17, например тепловой двигатель 16 включен и работает на заданной частоте вращения, при этом от контроллера 11 получает возбуждение связанный с тепловым двигателем 16 трехфазный генератор переменного напряжения 14, его выходное напряжение выпрямляется регулируемым тиристорным выпрямителем 3 и подается на тяговые двигатели 1 и 2. Тепловой двигатель 17 остановлен, соответственно на выходе связанного с ним трехфазного генератора 15 напряжение отсутствует, регулируемый тиристорный выпрямитель 4 закрыт. Для обеспечения цепи протекания тока нагрузки тяговых электродвигателей 1 и 2 служит автоматически открывающийся диод 13. В случае когда первым включается в работу тепловой двигатель 17, а тепловой двигатель 16 отключен, для обеспечения соответствующей цепи протекания тока нагрузки тяговых электродвигателей 1 и 2 служит автоматически открывающийся диод 12.

В случае необходимости увеличения скорости движения транспортного средства после полного открытия регулируемого тиристорного выпрямителя 3 и достижения напряжения, приложенного к тяговым электродвигателям 1 и 2 величины Ud=Ud0, контроллер 11 дает сигнал на включение теплового двигателя 17, при достижении тепловым двигателем 17 заданной частоты вращения от контроллера 11 получает возбуждение связанный с тепловым двигателем трехфазный генератор переменного напряжения 15, его выходное напряжение выпрямляется регулируемым тиристорным выпрямителем 4, под его действием закрывается диод 13 и на тяговые двигатели 1 и 2 подается напряжение, равное сумме выпрямленных напряжений регулируемых тиристорных выпрямителей 3 и 4 (диоды 12 и 13 в этом режиме закрыты).

Ud=Ud1+Ud2

После того как полностью откроется регулируемый тиристорный выпрямитель 4, напряжение, приложенное к тяговым электродвигателям 1 и 2, достигнет максимальной величины, равной Ud=2Ud0.

Порядок включения и отключения в работу тепловых двигателей 16 и 17 определяется контроллером 11 таким образом, чтобы обеспечить их равномерную загрузку (равномерный износ).

Для расширения диапазона скоростей движения транспортного средства в тяговом электроприводе предусмотрены блоки резисторов 9 и 10, подключаемые по сигналу контроллера 11 посредством контакторов 7 и 8 параллельно обмоткам возбуждения 5 и 6 тяговых электродвигателей 1 и 2, обеспечивая тем самым ослабление возбуждения тяговых электродвигателей 1 и 2.

Таким образом, тяговый электропривод транспортного средства обладает высокой надежностью, обеспечивает экономичность работы транспортного средства как при номинальной нагрузке, так и при малых нагрузках.

Тяговый электропривод транспортного средства реализован на опытном образце маневрового двухдизельного тепловоза и показал хорошие результаты.

Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу двух последовательно соединенных регулируемых тиристорных выпрямителей, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей через контакторы включены блоки резисторов, при этом входы управления контакторов и входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера, отличающийся тем, что к выходу каждого регулируемого тиристорного выпрямителя в обратном направлении включены диоды, а силовые входы регулируемых тиристорных выпрямителей подключены и отдельным трехфазным генераторам переменного напряжения, механически связанными с тепловыми двигателями, входы управления тепловых двигателей и входы возбуждения трехфазных генераторов подключены к соответствующим выходам контроллера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми через управляемые выпрямители от генератора переменного тока.

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемых от генератора переменного тока.

Изобретение относится к способу регулирования электрической передачи тепловозов в режиме электрического торможения. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрооборудованию транспортных средств, а именно, к силовым полупроводниковым преобразователям для тепловоза с питанием трехфазным переменным током от синхронного дизель-генератора с системой вертикального воздушного охлаждения.

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемых от генератора переменного тока.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электрической передачи тепловоза в режиме торможения. .

Изобретение относится к устройству электропривода рельсового транспорта. .

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств и может быть использовано для модернизации отечественных тепловозов серий ТЭМ 2, ЧМЭЗ и др. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на усовершенствование электрических передач тепловозов

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловоза с автономным тепловым двигателем, генератором переменного тока и электродвигателями постоянного тока

Изобретение относится к способу регулирования электродинамического тормоза локомотива

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и касается регулирования электрической тяговой передачи маневровых тепловозов, используемых с низкими скоростями

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к системе регулирования электропередачи тепловоза

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к способу регулирования электрической тяговой передачи маневрового тепловоза

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловоза с автономным тепловым двигателем, генератором переменного тока и электродвигателями постоянного тока. Cпособ регулирования электрической передачи тепловоза заключается в том, что задают частоту вращения вала теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, связанный с тяговыми электродвигателями, измеряют ток нагрузки тягового генератора, задают максимально допустимое значение напряжения тягового генератора пропорционально заданной частоте вращения вала теплового двигателя, принимают его за первую уставку напряжения. Заданное значение мощности тягового генератора умножают на величину, обратно пропорциональную величине измеренного тока нагрузки тягового генератора, результат принимают за вторую уставку. Задают минимально допустимое значение напряжения тягового генератора пропорционально заданной частоте вращения вала теплового двигателя. По минимальному значению из первых двух уставок регулируют тяговый генератор и управляемую тиристорную выпрямительную установку тепловоза, величину ограничения напряжения принимают за величину третьей уставки. Задают минимально допустимое значение напряжения тягового генератора и принимают его за четвертую уставку. В случае, когда четвертая уставка напряжения становится больше минимального значения из первых трех уставок напряжения, тяговый генератор регулируют по четвертой уставке напряжения, управляемую тиристорную выпрямительную установку тепловоза при этом регулируют по минимальной величине из первых трех уставок напряжения. Достигается повышение надежности работы тяговой электрической передачи. 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к тиристорным выпрямителям, которые подключены к контроллеру. Также тяговый электропривод снабжен задатчиком режимов работы, двумя дополнительными управляемыми выпрямителями, силовым трехфазным коммутатором, балластным резистором и переключателем. Входы управления трехфазного коммутатора, переключателя, дополнительных управляемых выпрямителей подключены к дополнительным выходам контроллера, вход которого подключен к выходу задатчика режимов работы. Решение направлено на расширение функциональных возможностей. 1 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. В данном способе устанавливают предельный ток возбуждения синхронного генератора для заданной частоты вращения теплового двигателя, величину рассогласования измеренного положения дозирующего органа топливоподачи с заданным положением интегрируют по времени, результат интегрирования принимают за соответствующую уставку частоты вращения каждого тягового электродвигателя. Затем измеряют частоту вращения, напряжения, токи якорей и обмоток возбуждения всех тяговых электродвигателей постоянного тока локомотива, по полученным результатам определяют величины магнитных потоков, далее вычисляют расчетные значения частот вращения всех тяговых электродвигателей, сравнивают их с величинами измеренных частот, выделяют из них максимальные значения, сравнивают максимальные значения для каждого тягового электродвигателя с уставкой частоты вращения, результаты сравнения усиливают и принимают за величины уставок выходного напряжения управляемых выпрямителей. Также по расчетным и измеренным частотам вращения тяговых электродвигателей вычисляют отклонения и в случае превышения порогового значения отклонения принимают решение о неисправности датчика частоты вращения или тягового электродвигателя. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и противобуксовочных свойств тепловоза в условиях ухудшенного сцепления. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к источнику постоянного тока, причем к якорной обмотке каждого тягового электродвигателя подключены последовательно соединенные обмотки возбуждения соответствующего тягового электродвигателя и датчики тока. Параллельно двум цепям тяговых электродвигателей последовательного возбуждения подключены два датчика напряжения. Между плюсовой клеммой источника постоянного тока и коллекторами первого и второго биполярных транзисторов в обратном направлении включены диоды. В цепь каждого тягового электродвигателя последовательного возбуждения соответственно установлены два поездных контактора. Общие точки соединения обмоток возбуждения и якорных обмоток каждого тягового электродвигателя соединены между собой через первый тормозной контактор и тормозной резистор. Общая точка соединения первого датчика тока и первого поездного контактора соединена с общей точкой соединения свободного вывода якорной обмотки второго тягового электродвигателя со вторым поездным контактором через второй тормозной контактор. Выходы датчиков тока и датчиков напряжения соединены с входами блока управления, выходы которого соединены с входами поездных контакторов, тормозных контакторов и входами первого и второго биполярных транзисторов. Технический результат изобретения состоит в повышении надежности работы тягового электропривода и расширении функциональных возможностей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх