Устройство регулирования скорости электроподвижного состава

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство регулирования скорости электроподвижного состава включает в себя тяговые двигатели постоянного тока, обмотки якорей (1)-(4) и обмотки возбуждения (11), (12), (15), (16), контакторы (6), (7), (8), (17), (19), (23), (26), (27), импульсный преобразователь (10), контакты тормозного переключателя (24), (29), тиристоры (14), (22), GTO-тиристоры (18), (20), (21), диоды (9), (13), (25), (28), реактор (30), быстродействующий выключатель (31) и резистор (32). Импульсный преобразователь (10) включен между обмотками якорей (1)-(4) и обмотками возбуждения (11), (12), (15), (16). Контактор (19) первым выводом соединен с первой группой обмоток возбуждения, а вторым выводом – с анодом GTO-тиристора (20), со второй группой обмоток возбуждения, катодом диода (13) и анодом тиристора (14). Катод тиристора (14) соединен с анодом диода (13), с выводом первой группы обмоток возбуждения, катодом GTO-тиристора (18) и первым выводом контактора (17). Второй вывод контактора (17) подключен к земле. Технический результат заключается в увеличении числа режимов регулирования скорости электроподвижного состава при тяге и рекуперативном торможении за счет использования дополнительных контакторов, тиристора и диода. 1 ил.

 

Изобретение относится к электрическим системам транспортных средств с двигателями постоянного тока, в частности к системам регулирования скорости электровозов.

Известно устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых двигателей постоянного тока, общая точка соединения якорных обмоток которых подключена к плюсовой клемме источника питания, один вывод обмоток возбуждения тяговых двигателей постоянного тока второй группы подключен к минусовой клемме источника питания, один вывод обмоток возбуждения тяговых двигателей постоянного тока первой группы подключен к контактору, другой вывод которого соединен через регулируемый резистор с индуктивным шунтом, свободный вывод которого соединен с минусовой клеммой источника питания, два диода, аноды которых подключены к свободным выводам якорных обмоток обеих групп тяговых двигателей постоянного тока, а катоды подключены к общей точке соединения контактора с выводом обмоток возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, а свободные выводы обмоток возбуждения двух групп тяговых двигателей постоянного тока соединены между собой (RU №76293, B60L 15/00, бюл. №26 от 20.09.08).

Недостаток данного устройства - невозможность реализации режима рекуперативного торможения из-за наличия диодов в цепи якорей тяговых электродвигателей.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы последовательно соединенных двух обмоток якорей, две группы последовательно соединенных обмоток возбуждения, один вывод которых подключен к земле, два GTO-тиристора, соединенных последовательно, причем катод первого из них подключен к земле, а анод соединен с катодом второго, анод которого соединен с первым выводом обмоток возбуждения, общая точка соединения анода и катода подключена к точке соединения групп обмоток возбуждения, первый контактор, один вывод которого подключен ко второму выводу первой группы обмоток якорей, а второй вывод соединен с первым выводом обмоток якорей второй группы, к которой подключен первый вывод второго контактора, другой вывод которого соединен с общей точкой соединения первого вывода обмоток якорей первой группы, токоприемника, вывода третьего контактора и катода первого диода, анод которого соединен с первым выводом первого контакта тормозного переключателя, второй вывод которого соединен с общей точкой соединения вывода четвертого и пятого контакторов, второго вывода второй группы обмоток якорей и анодом второго диода, катод которого подключен к точке соединения второго вывода третьего контактора и входа импульсного преобразователя, выход которого соединен с общей точкой соединения вывода первой группы обмоток возбуждения, шестого контактора, анода защитного тиристора и анода второго GTO-тиристора, катод защитного тиристора соединен со вторым выводом пятого контактора, второй вывод шестого контактора подключен к общей точке соединения второго вывода четвертого контактора, катода третьего диода и первого вывода второго контакта тормозного переключателя, другой вывод которого соединен с анодом третьего диода и первым выводом реактора, второй вывод которого подключен к общей точке соединения резистора и первого вывода быстродействующего выключателя, другой вывод которого соединен со вторым выводом резистора и землей, обратный GTO-тиристор катодом подключен к аноду второго тиристора, а анодом - к земле (RU 2013103473, B60L 15/04, бюл. №21 от 27.07.2014).

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет реализовать тяговый режим при последовательном соединении каждой пары обмоток якорей и соответствующих им обмоток возбуждения.

Задача изобретения - увеличение числа режимов регулирования скорости электроподвижного состава при тяге и рекуперативном торможении.

Технический результат достигается тем, что устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее тяговые двигатели постоянного тока с последовательно соединенными попарно обмотками якорей и обмотками возбуждения, первый диод, катод которого подсоединен к общей точке соединения токоприемника, первого вывода первого контактора, первого вывода второго контактора и первого вывода первой группы обмоток якорей, другой вывод которой соединен с первым выводом третьего контактора и первым выводом четвертого контактора, другой вывод которого соединен со вторым выводом первого контактора и первым выводом второй группы обмоток якорей, другой вывод которой подключен к общей точке соединения анода второго диода, второго вывода третьего контактора, катода первого тиристора, первого вывода пятого контактора, первого вывода первого контакта тормозного переключателя, второй вывод которого соединен с анодом первого диода, катод второго диода соединен со вторым выводом второго контактора и входом импульсного преобразователя, выход которого подключен к общей точке соединения первого вывода первой группы обмоток возбуждения, анода первого тиристора, катода первого GTO-тиристора, анода второго GTO-тиристора и первого вывода шестого контактора, второй вывод которого подключен к общей точке соединения второго вывода пятого контактора, катода третьего диода, первого вывода второго контакта тормозного переключателя, второй вывод которого соединен с анодом третьего диода и первым выводом реактора, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора и первым выводом контакта быстродействующего выключателя, второй вывод которого соединен с общей точкой соединения второго вывода резистора, второго вывода второй группы обмоток возбуждения, анода первого GTO-тиристора, катода третьего GTO-тиристора и земли, дополнительно содержит седьмой контактор, первый вывод которого соединен с первым выводом первой группы обмоток возбуждения, а второй вывод соединен с анодом третьего GTO-тиристора, первым выводом второй группы обмоток возбуждения, катодом четвертого диода и анодом второго тиристора, катод которого соединен с анодом четвертого диода, второго вывода первой группы обмоток возбуждения, катодом второго GTO-тиристора и первым выводом восьмого контактора, второй вывод которого подключен к земле.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит две группы тяговых двигателей постоянного тока, якорные обмотки которых 1-4 подключены к контактной сети через токоприемник 5. Между выводами якорных обмоток 2 и 3 подключен контактор 6, при замыкании которого якорные обмотки оказываются соединенными между собой последовательно. Контактор 7 одним выводом подключен к токоприемнику 5, а другим - к общей точке соединения якорной обмотки 3 и контактора 6. Контактор 8 одним выводом подключен к общей точке соединения якорной обмотки 2 и контактора 6, а другим - к выводу якорной обмотки 4. При размыкании контактора 6 и замыкании контакторов 7 и 8 якорные обмотки оказываются соединенными между собой параллельно. Вывод якорной обмотки 4 соединен с анодом диода 9, катод которого подсоединен к входу импульсного преобразователя 10, выход которого подключен к последовательно соединенным обмоткам возбуждения 11, 12. Вывод обмотки возбуждения 12 подключен к встречно-параллельно соединенным диоду 13 и тиристору 14. Анод тиристора 14 подсоединен к последовательно соединенным обмоткам возбуждения 15, 16. Катод тиристора 14 соединен с контактором 17 и катодом тиристора 18, анод которого подключен к выходу импульсного преобразователя 10. Контактор 19 одним выводом подключен к выходу импульсного преобразователя 10, а другим - к катоду диода 13 и аноду GTO-тиристора 20, катод которого подключен к земле и аноду GTO-тиристора 21, катод которого подключен к выходу импульсного преобразователя 10 и аноду тиристора 22, катод которого подключен к общей точке соединения вывода обмотки якоря 4, анода диода 9, контактора 8, контактора 23, контакта 24 тормозного переключателя, другой вывод которого подключен к аноду диода 25, катод которого подключен к общей точке соединения токоприемника 5, вывода обмотки якоря 1, вывода контактора 7 и вывода контактора 26, свободный вывод которого подключен к входу импульсного преобразователя 10. Свободный вывод контактора 23 подключен к общей точке соединения вывода контактора 27, катода диода 28 и вывода контакта 29 тормозного переключателя, свободный вывод которого подключен к аноду диода 28 и выводу реактора 30, другой вывод которого подключен к выводу контакта 31 быстродействующего выключателя, свободный вывод которого подключен к земле. Контакт быстродействующего выключателя 31 зашунтирован резистором 32.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально в режиме тяги с последовательным возбуждением тяговых двигателей контакторы 6 и 24 замкнуты, а контакторы 7 и 8 разомкнуты. Регулирование тока в цепи осуществляется импульсным преобразователем 10. При включенном преобразователе 10 ток якорей протекает через диод 9, импульсный преобразователь 10, обмотки возбуждения 11, 12, диод 13 и обмотки возбуждения 15, 16 и на «землю». После выключения преобразователя 10 ток якорей замыкается через контактор 24 и диод 25, ток обмоток возбуждения протекает через GTO-тиристор 21. При достижении коэффициента заполнения преобразователя значения 1 происходит размыкание контактора 6 и замыкание контакторов 7, 8, 17, 19 при одновременном уменьшении коэффициента заполнения до 0,5. В результате группы обмоток якорей и возбуждения оказываются соединенными параллельно. После увеличения коэффициента заполнения до 1 замыкаются контакторы 23 и 27, шунтируя импульсный преобразователь 10.

Режим усиленного возбуждения током якорей при параллельном соединении обмоток якорей реализуется путем размыкания контакторов 17 и 19. Регулирование тока возбуждения осуществляется при помощи GTO-тиристоров 18 и 20, шунтирующих обмотки возбуждения 11, 12 и 15, 16.

При независимом возбуждении в тяговом режиме контакторы 23 и 26 замкнуты, а контактор 27 - разомкнут.В результате цепи обмоток якорей 1, 2 и 3, 4 и возбуждения 11, 12 и 15, 16 разделяются. Ток через обмотки якорей 1-4 протекает через контакт тормозного переключателя 29, реактор 30 и быстродействующий выключатель 31 на «землю». Обмотки возбуждения 11, 12, 15, 16 питаются от контактной сети через контактор 26 и импульсный преобразователь 10.

При разомкнутых контакторах 17 и 19 обмотки возбуждения 11, 12 и 15, 16 соединены между собой последовательно, а при замкнутых - параллельно. Для разделения групп обмоток возбуждения при их параллельном соединении между ними включен диод 13.

В режиме рекуперации с независимым возбуждением тяговых двигателей контакты 24 и 29 тормозного переключателя разомкнуты. Питание обмоток возбуждения 11, 12 и 15, 16 осуществляется от контактной сети через импульсный преобразователь 10, подключенный замкнутым контактором 26 к контактной сети. Ток обмоток якорей 1-4 протекает от «земли» через замкнутые контакты быстродействующего выключателя 31, реактор 30, диод рекуперации 28, замкнутый контактор 23, последовательно или параллельно соединенные обмотки якорей 1, 2 и 3, 4 через токоприемник 5 в контактную сеть.

При коротком замыкании в цепи обмоток якорей 1-4 происходит отключение быстродействующего выключателя 31, в результате чего в цепь вводится токоограничивающий резистор 32. Одновременно происходит включение тиристора 14 и тиристора 22, который через диод 9 шунтирует импульсный преобразователь 10, снимая возбуждение с двигателей, и пропускает ток короткого замыкания через обмотки возбуждения 11, 12 и 15, 16 в противоположном направлении, вызывая интенсивное размагничивание.

По сравнению с прототипом увеличилось число режимов регулирования. Устройство регулирования скорости электроподвижного состава (RU 2013103473, B60L 15/04, бюл. №21 от 27.07.2014) позволяет реализовать: режим тяги с последовательным соединением якорей и обмоток возбуждения, с усиленным возбуждением током якорей и с независимым возбуждением, а также рекуперативный режим с последовательным и параллельным соединением групп обмоток якорей при их независимом возбуждении. Предлагаемое устройство регулирования скорости электроподвижного состава дополнительно позволяет использовать режим тяги с параллельным соединением групп обмоток якорей и обмоток возбуждения.

Устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее тяговые двигатели постоянного тока с последовательно соединенными попарно обмотками якорей и обмотками возбуждения, первый диод, катод которого подсоединен к общей точке соединения токоприемника, первого вывода первого контактора, первого вывода второго контактора и первого вывода первой группы обмоток якорей, другой вывод которой соединен с первым выводом третьего контактора и первым выводом четвертого контактора, другой вывод которого соединен со вторым выводом первого контактора и первым выводом второй группы обмоток якорей, другой вывод которой подключен к общей точке соединения анода второго диода, второго вывода третьего контактора, катода первого тиристора, первого вывода пятого контактора, первого вывода первого контакта тормозного переключателя, второй вывод которого соединен с анодом первого диода, катод второго диода соединен со вторым выводом второго контактора и входом импульсного преобразователя, выход которого подключен к общей точке соединения первого вывода первой группы обмоток возбуждения, анода первого тиристора, катода первого GTO-тиристора, анода второго GTO-тиристора и первого вывода шестого контактора, второй вывод которого подключен к общей точке соединения второго вывода пятого контактора, катода третьего диода, первого вывода второго контакта тормозного переключателя, второй вывод которого соединен с анодом третьего диода и первым выводом реактора, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора и первым выводом контакта быстродействующего выключателя, второй вывод которого соединен с общей точкой соединения второго вывода резистора, второго вывода второй группы обмоток возбуждения, анода первого GTO-тиристора, катода третьего GTO-тиристора и земли, отличающееся тем, что дополнительно содержит седьмой контактор, первый вывод которого соединен с первым выводом первой группы обмоток возбуждения, а второй вывод соединен с анодом третьего GTO-тиристора, первым выводом второй группы обмоток возбуждения, катодом четвертого диода и анодом второго тиристора, катод которого соединен с анодом четвертого диода, второго вывода первой группы обмоток возбуждения, катодом второго GTO-тиристора и первым выводом восьмого контактора, второй вывод которого подключен к земле.