Устройство регулирования скорости электроподвижного состава

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство регулирования скорости включает в себя обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, статический возбудитель, последовательно соединенные токоограничивающий резистор, шунтированный быстродействующим выключателем, и реактор, два контактора, диод, три управляемых полупроводниковых ключевых элемента. Обмотка возбуждения зашунтирована в обратном направлении полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом. Устройство регулирования дополнительно содержит второй резистор, шунтированный полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом. Резистор подключен к другому выводу второго контактора и второму выводу обмотки якоря и к аноду диода. Катод диода подключен к общей точке соединения токоприемника и первого входа статического возбудителя. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности рекуперативно-реостатного торможения. 1 ил.

 

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

Известно устройство регулирования скорости электроподвижного состава, которое обеспечивает переход с рекуперативного торможения на реостатное при отсутствии потребителя энергии (Б.К. Просвирин. Изменения в схемах электропоездов ЭР2Т, Электрическая и тепловозная тяга, №2, 1992, с. 28-29).

Недостатком устройства является отсутствие обратного перехода на рекуперативное торможение с реостатного в случае появления потребителя энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее тяговые двигатели постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены последовательно, статический возбудитель, последовательно соединенные первыми выводами токоограничивающий резистор, шунтированный быстродействующим контактором, и реактор, выводы которого подключены к контактам тормозного переключателя, обмотки возбуждения двигателей включены между обмотками якорей двигателей и первым выводом статического возбудителя, второй вывод которого подключен к противоположным контактам тормозного переключателя и аноду тиристора, шунтирующего возбудитель, и введен рекуперативный диод, шунтированный нормально открытым контактом переключателя рекуперативного торможения и присоединенный анодом к второму выводу токоограничивающего резистора, а катодом - к соединению обмоток якорей тяговых двигателей и их обмоток возбуждения, импульсный регулятор, первый контактор, один вывод которого подключен к 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 с 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 с вторым выводом резистора и землей, обратный GTO-тиристор катодом подключен в аноду второго тиристора, а анодом - к земле (RU 2013103473, B60L 15/04, бюл. №21 от 27.07.2014).

Недостатком данного устройства является отсутствие рекуперативно-реостатного торможения в случае исчезновения потребителя энергии.

Задача изобретения - повышение энергетической эффективности рекуперативно-реостатного торможения за счет обратного перехода на рекуперативное торможение при повторном появлении потребителя.

Технический результат достигается тем, что устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее тяговый двигатель постоянного тока, обмотка якоря и обмотка возбуждения которого соединены последовательно, статический возбудитель, последовательно соединенные первыми выводами первый токоограничивающий резистор, шунтированный быстродействующим выключателем, и реактор, обмотка возбуждения тягового двигателя зашунтирована в обратном направлении полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом, анод которого и первый вывод обмотки возбуждения подключены к «земле», а катод подключен к общей точке соединения анода защитного тиристора, первого вывода первого контактора и первого выхода статического возбудителя, дополнительно содержит второй резистор, шунтированный полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом и подключенный к другому выводу второго контактора и второму выводу обмотки якоря и к аноду диода, катод которого подключен к общей точке соединения токоприемника и первого входа статического возбудителя, первый выход которого подключен к земле, второй выход статического возбудителя подключен к общей точке соединения другого вывода реактора, катода второго полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента, катода первого тиристора, первого вывода обмотки якоря и вывода первого контактора, анод первого тиристора подключен к общей точке соединения второго входа статического возбудителя, второго вывода обмотки возбуждения, другого вывода первого контактора и катода второго тиристора, анод которого подключен к земле, выходы статического возбудителя имеют между собой гальваническую развязку.

На чертеже приведена схема устройства.

Устройство содержит тяговый двигатель постоянного тока, обмотка якоря которого 1 подключена к контактной сети через резистор 2, контактор 3 и токоприемник 4. К общей точке соединения первого вывода обмотки якоря 1, первого вывода резистора 2 и анода диода 5 подключен катод полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 6, анод которого подключен к общей точке соединения анода второго полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 7, второго вывода резистора 2 и первого вывода контактора 3. Второй вывод контактора 3 подключен к общей точке соединения токоприемника 4, катода диода 5 и первого входа статического возбудителя 8. Другой вывод обмотки якоря 1 подключен к общей точке соединения первого вывода контактора 9, катода защитного тиристора 10, первого вывода реактора 11, катода второго полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 7 и второго входа статического возбудителя 8. Второй вывод реактора 11 подключен к первому выводу токоограничивающего резистора 12, другой вывод которого подключен к общей точке соединения анода полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 13, первого вывода обмотки возбуждения 14, первого выхода статического возбудителя 8 и «земли». Токоограничивающий резистор 12 шунтирован контактами быстродействующего выключателя 15. Второй вывод обмотки возбуждения 14 подключен к общей точке соединения второго выхода статического возбудителя 8, анода защитного тиристора 10, катода полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 13, второго вывода контактора 9.

В качестве полностью управляемых полупроводниковых ключевых элементов используются GTO-тиристоры или IGBT-транзисторы. Статический возбудитель может быть выполнен по схеме многозвенного преобразователя для питания вспомогательных потребителей электроподвижного состава (Штибен Г.А., Кулинич Ю.М. Выбор перспективной схемы питания собственных нужд электровозов постоянного тока. Вестник ВНИИЖТ, №5, 1985, с. 17-21).

Устройство работает следующим образом.

Первоначально в режиме тяги с последовательным возбуждением контактор 3 замкнут. Ток тягового двигателя протекает от токоприемника 4 через контактор 3, резистор 2, обмотку якоря 1, контактор 9 и обмотку возбуждения 14 на «землю». Регулирование тока в цепи осуществляется первым полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом 6, работающим в импульсном режиме.

В режиме тяги с независимым возбуждением контактор 9 разомкнут. В результате цепи обмоток якоря 1 и возбуждения 14 разделяются. Ток якоря протекает от токоприемника 4 через контактор 3, резистор 2, обмотку якоря 1, реактор 11, быстродействующий выключатель 15 на «землю». Регулирование тока в цепи обмотки якоря осуществляется аналогично режиму последовательного возбуждения. Обмотка возбуждения 14 получает питание от токоприемника 4 через статический возбудитель 8, первый вход которого подключен к токоприемнику 4, а первый выход - к «земле». Ток возбуждения протекает от второго выхода статического возбудителя 8 через обмотку возбуждения 14, контакты быстродействующего выключателя 15, реактор 11 к второму входу статического возбудителя 8. Входы и выходы статического возбудителя 8 имеют гальваническую развязку. Регулирование тока в цепи осуществляется посредством статического возбудителя 8. Ток ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения 14 замыкается через открытый полностью управляемый полупроводниковый ключевой элемент 13.

В режиме рекуперации контакторы 3 и 9 разомкнуты. Питание обмотки возбуждения 14 осуществляется аналогично режиму тяги с независимым возбуждением.

Ток рекуперации протекает от «земли» через замкнутые контакты быстродействующего выключателя 15, реактор 11, обмотку якоря 1, диод 5 и токоприемник 4 в контактную сеть.

При отсутствии потребителя и невозможности рекуперативного торможения происходит его замещение реостатным. Цепь тока возбуждения остается прежней. Ток якоря протекает от обмотки якоря 1 через резистор 2 и второй полностью управляемый полупроводниковый ключевой элемент 7. Регулирование тока в цепи осуществляется вторым полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом 7, работающим в импульсном режиме. В случае появления потребителя цепь реостатного контура размыкается полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом 7 и вновь происходит рекуперативное торможение. При невозможности отдачи всей рекуперируемой энергии в сеть происходит рекуперативно-реостатное торможение посредством регулирования тока в цепи контура реостатного торможения.

При коротком замыкании происходит отключение быстродействующего выключателя 15, в результате чего в цепь вводится токоограничивающий резистор 12. Одновременно происходит выключение полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 13 и включение защитного тиристора 10. В результате прекращается питание обмотки возбуждения 14 от статического возбудителя 8. Также открытый защитный тиристор 10 пропускает ток короткого замыкания через обмотку возбуждения 14 в противоположном направлении, вызывая ее интенсивное размагничивание.

По сравнению с прототипом устройство позволяет осуществить обратный переход на рекуперативное торможение в случае повторного появления потребителя за счет полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента 7, который обеспечивает регулирование сопротивления резистора в контуре реостатного торможения, что обеспечивает повышение энергетической эффективности.

Устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, соединенные последовательно, статический возбудитель, последовательно соединенные первыми выводами первый токоограничивающий резистор, шунтированный быстродействующим выключателем, и реактор, обмотка возбуждения тягового двигателя зашунтирована в обратном направлении полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом, анод которого и первый вывод обмотки возбуждения подключены к земле, а катод подключен к общей точке соединения анода защитного тиристора, первого вывода первого контактора и первого выхода статического возбудителя, отличающееся тем, что дополнительно содержит второй резистор, шунтированный полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом и подключенный к другому выводу второго контактора и второму выводу обмотки якоря и к аноду диода, катод которого подключен к общей точке соединения токоприемника и первого входа статического возбудителя, первый выход которого подключен к земле, второй выход статического возбудителя подключен к общей точке соединения другого вывода реактора, катода второго полностью управляемого полупроводникового ключевого элемента, катода первого тиристора, первого вывода обмотки якоря и вывода первого контактора, анод первого тиристора подключен к общей точке соединения второго входа статического возбудителя, второго вывода обмотки возбуждения, другого вывода первого контактора и катода второго тиристора, анод которого подключен к земле, выходы статического возбудителя имеют между собой гальваническую развязку.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в высокоточных электроприводах. Технический результат - улучшение динамических характеристик электропривода.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство включает в себя четыре тяговых двигателя постоянного тока, обмотки якорей (1)-(4) и обмотки возбуждения (11), (12), (15), (16), контакторы (6), (7), (8), (17), (19), импульсный преобразователь (10), контакторы тормозного переключателя (24), (29), тиристоры (14), (21) и GTO-тиристоры (18), (20), (21), (34).

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).

Изобретение относится к электротехнике, а именно к следящему электроприводу. Следящий электропривод содержит блок 1 задания, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, пропорционально-дифференциальный регулятор 4, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6 с исполнительным механизмом 7, датчик 8 положения, блок 9 дифференцирования, пропорциональное звено 10, сумматор 11, сумматор-вычитатель 12, блоки 13 и 14 сравнения и мультиплексор 15.

Изобретение относится к области самонастраивающихся систем управления электроприводами. Способ самонастройки заключается в том, что в течение определенного интервала времени подают случайно сгенерированное управляющее задание на вход электропривода или предварительно построенной его модели.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для привода инструмента. Технический результат - уменьшение как синфазных, так и дифференциальных шумов.

Группа изобретений относится к области управления. Технический результат - увеличение точности процесса регулирования.

Изобретение относится к системе для улучшения определения добротности системы считывания положения вращения. Сущность изобретения заключается в том, что во время вращения объекта, считываемого датчиком положения, сохраняют данные, связанные с добротностью профиля магнитного датчика, в датчике положения, и выдают данные о положении через штырь датчика положения; и во время когда указанный объект не вращается, выдают, по меньшей мере, часть данных, связанных с добротностью профиля магнитного датчика, через штырь.

Изобретение относится к системам управления вентильными электродвигателями вращения антенны радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано в регулируемых электроприводах.

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для высокоточного автоматического регулирования движения осей оптических телескопов и лидарных станций обнаружения и сопровождения космических объектов.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство включает в себя четыре тяговых двигателя постоянного тока, обмотки якорей (1)-(4) и обмотки возбуждения (11), (12), (15), (16), контакторы (6), (7), (8), (17), (19), импульсный преобразователь (10), контакторы тормозного переключателя (24), (29), тиристоры (14), (21) и GTO-тиристоры (18), (20), (21), (34).

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).

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.

Изобретение относится к транспортным системам и, в частности, к транспортному средству, которое может быть использовано как в автономной транспортной системе, так и на автомобильных дорогах.

Изобретение относится к области электроподвижного состава железнодорожного транспорта и решает задачу переключения режимов работы тяговых электродвигателей. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе тягового электропривода электроподвижного состава. .

Изобретение относится к области электрического транспорта, в частности к способам и устройствам пуска и регулирования скорости электровоза. .

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть применено на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми от сети постоянного напряжения.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Тяговый электропривод постоянного тока содержит тяговый электродвигатель постоянного тока, преобразователь напряжения, биполярный транзистор с изолированным затвором, соединенные последовательно якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя, параллельно которым в непроводящем направлении подключен диод.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство регулирования скорости включает в себя обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, статический возбудитель, последовательно соединенные токоограничивающий резистор, шунтированный быстродействующим выключателем, и реактор, два контактора, диод, три управляемых полупроводниковых ключевых элемента. Обмотка возбуждения зашунтирована в обратном направлении полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом. Устройство регулирования дополнительно содержит второй резистор, шунтированный полностью управляемым полупроводниковым ключевым элементом. Резистор подключен к другому выводу второго контактора и второму выводу обмотки якоря и к аноду диода. Катод диода подключен к общей точке соединения токоприемника и первого входа статического возбудителя. Технический результат заключается в повышении энергетической эффективности рекуперативно-реостатного торможения. 1 ил.

Наверх