Устройство регулирования скорости электроподвижного состава
Владельцы патента RU 2629617:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (RU)
Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств с питанием от внешних источников энергоснабжения. Устройство регулирования скорости электроподвижного состава содержит в себя две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены по перекрестной схеме. Полностью управляемый тиристор (14) осуществляет шунтирование резистора и управляет током якорей обеих групп тяговых двигателей постоянного тока в режиме импульсной рекуперации. При отсутствии потребителя реализуется режим рекуперативно-реостатного или реостаного торможения путем комбинированной работы полностью управляемых тиристоров (14) и (15). 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 метрополитена.
Известно устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены между собой попарно последовательно, к общей точке соединения первого вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока подключен первый вывод обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока подключен первый вывод резистора, другой вывод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, второй вывод обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, второй вывод обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока соединены между собой и подключены к земле (Руководство по эксплуатации вагонов метрополитена моделей 81-717.5 и 81-714.5. - М.: Транспорт, 1995, с. 191).
Недостатком данного устройства является низкая энергетическая эффективность торможения, так как вырабатываемая тяговыми двигателями энергия рассеивается в резисторе.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены между собой попарно последовательно, к общей точке соединения первого вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода первого диода, катод которого соединен с токоприемником, подключен катод второго диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода резистора, к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока подключен катод третьего диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, второго вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и земли (Мазнев А.С., Рыбалко СВ., «Применение рекуперативно-резисторного торможения на электрическом подвижном составе метрополитена», Электроника и электрооборудование транспорта, №6, 2014, с. 2-5).
Недостатком устройства является низкая энергетическая эффективность и ограниченный диапазон скоростей рекуперативно-реостатного торможения из-за частичной потери энергии в резисторе.
Задача изобретения - повышение энергетической эффективности рекуперативно-реостатного торможения за счет расширения диапазона скоростей его применения.
Технический результат достигается тем, что устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены между собой попарно последовательно, к общей точке соединения первого вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода первого диода, катод которого соединен с токоприемником, подключен катод второго диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода резистора, к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока подключен катод третьего диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, второго вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и земли, дополнительно содержит первый полностью управляемый тиристор, анод которого подключен ко второму выводу резистора, а катод - к общей точке соединения катода третьего диода, второго вывода обмоток якорей первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока и катода второго полностью управляемого тиристора, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода второго диода и первого вывода резистора.
На чертеже приведена схема устройства.
Устройство содержит две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей 1-2 и обмотки возбуждения 3-4 первой группы тяговых двигателей постоянного тока соединены между собой последовательно. Обмотки якорей 5-6 и обмотки возбуждения 7-8 второй группы тяговых двигателей постоянного тока также соединены между собой последовательно. Общая точка соединения первого вывода обмотки якоря 1 первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения 7 второй группы тяговых двигателей постоянного тока подключена через диод 9 к токоприемнику 10. Диод 11 анодом подключен к земле и шунтирует обмотки возбуждения 3-4 тяговых двигателей постоянного тока. Диод 12 катодом подключен к общей точке соединения первого вывода обмотки якоря 1 первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения 7 второй группы тяговых двигателей постоянного тока и анода диода 9. Резистор 13 одним выводом подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения 8 второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря 5 второй группы тяговых двигателей постоянного тока и анода диода 12. Другой вывод резистора 13 подключен к аноду полностью управляемого тиристора 14, катод которого подключен к общей точке соединения катода диода 11, второго вывода обмотки якоря 2 первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения 3 первой группы тяговых двигателей постоянного тока. Полностью управляемый тиристор 15 анодом подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения 7 второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря 5 второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода диода 12 и первого вывода резистора 13, а катодом - к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря 2 первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения 3 первой группы тяговых двигателей постоянного тока, катода диода 11 и второго вывода полностью управляемого тиристора 14, и шунтирует последовательно соединенные полностью управляемый тиристор 14 и резистор 13.
Устройство работает следующим образом.
После включения полностью управляемого тиристора 14 собирается перекрестная схема реостатного торможения путем замыкания обмоток якорей 1-2 первой группы тяговых двигателей постоянного тока на обмотки возбуждения 7-8 второй группы тяговых двигателей постоянного тока, и обмоток якорей 5-6 второй группы тяговых двигателей постоянного тока на обмотки возбуждения 3-4 первой группы тяговых двигателей постоянного тока через резистор 13. Полностью управляемый тиристор 15 шунтирует резистор 13 и происходит увеличение возбуждения обеих групп обмоток якорей 1-2 и 5-6 тяговых двигателей постоянного тока. Тиристор 14 при этом выключен. После выключения тиристора 15 ток обмоток якорей 1-2 и 5-6 обеих групп тяговых двигателей постоянного тока протекает через диоды 11 и 12 соответственно и диод 9 через токоприемник 10 в контактную сеть. После снижения напряжения на обмотках якорей 1-2,5-6 ниже величины напряжения контактной сети тиристор 15 включается вновь. В результате реализуется импульсная рекуперация.
В случае отсутствия потребителя энергии происходит открытие тиристора 14 и происходит рекуперативно-реостатное торможение. При полном отсутствии потребителя полностью управляемый тиристор 15 перестает включаться и реализуется реостатное торможение.
По сравнению с прототипом устройство за счет полностью управляемого тиристора 15, шунтирующего резистор 13, дает возможность понижения скорости окончания рекуперации и тем самым расширяет диапазон его применения, что повышает энергетическую эффективность.
Устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее две группы тяговых двигателей постоянного тока, обмотки якорей и обмотки возбуждения которых соединены между собой попарно последовательно, к общей точке соединения первого вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода первого диода, катод которого соединен с токоприемником, подключен катод второго диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода резистора, к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря первой группы тяговых двигателей постоянного тока и первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока подключен катод третьего диода, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока, второго вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока и земли, отличающееся тем, что дополнительно содержит первый полностью управляемый тиристор, анод которого подключен ко второму выводу резистора, а катод - к общей точке соединения катода третьего диода, второго вывода обмоток якорей первой группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока и катода второго полностью управляемого тиристора, анод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей постоянного тока, первого вывода обмотки якоря второй группы тяговых двигателей постоянного тока, анода второго диода и первого вывода резистора.
