Патент ссср 422645

 

О П И С А Н И Е пц 422645

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 11.02.72 (21) 1747927/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

: Опубликовано 05.04.74. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 12.09.74 (51) М. Кл. В 60/ 11/06

Гоаударотненный комитет

Серота, Министров СССР оа делам изобретений н открытий (53) УДК 621.335.2.833.6 (088.8) (72) Лвторы изобретения

И. П. Исаев, Ю. П. Григорьев, П. P. Семенов, 3. С. Иоспа, А. И. Гольдштейн, !0. М. Иньков, В. П. Пацановский и

В. П. Феоктистов (71) Заявители

Московский ордена Ленина и ордена Трудового

Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта, Рижский вагоностроительный завод и

Таллинский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический завод им. М. И. Калинина

ВПТБ (54) СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДИЗЕЛЬ-ПОЕЗДА

Изобретение относится к электропередачам дизель-поездов, т. е. к системам электрической передачи вращающего момента от дизеля на движущие оси, куда входят кроме того и вспомогательные цепи.

Известны скоростные дизельпоезда с электрической передачей; обычно соответствующая электропередача содержит приводимый во вращение от дизеля главный генератор переменного тока, от которого через тяговый выпрямитель питают соединенные параллельно тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Регулирование последних производят путем изменения напряжения на выходе главного генератора и за счет ослабления их поля, например, шунтированием обмоток возбуждения двигателя реостата ми.

Низковольтные вспомогательные цепи дизель-поезда (освещение, заряд аккумуляторной батареи, питание систем управления сигнальных и защитных цепей и т. д.) обычно питают от вспомогательного генератора; а при выключенном дизеле — от аккумуляторной батареи. При этом напряжение вспомогательного генератора, в качестве которого можно использовать как генератор постоянного тока, так и генератор переменного тока, стабилизируют на постоянном уровне.

Цепи электрического отопления дизель-поезда обычно питают выходным пестабилизированным напряжением тягового выпрямителя, или же выходным стабилизированным напряжением специального отопительного генератора, находящсгося на валу дизеля (ФРГ).

10 Кроме того, в составе электропередачи предусматривают преобразователи для питания от аккумуляторной батареи устройств АЛС, радиостанции электропневматических тормозов и других низковольтных цепей, имеющих

15 номинальное напряжение питания ниже. чем напряжение аккумуляторной батареи. Имеются также преобразователи для питания люминссцентных ламп в салонах для пассажиров обычно напряжением 220 в 400 или 425 гц.

20 Электрическое тормо>кение в дизель-посздах предусматривают сравнительно редко, хотя в перспективных скоростных поездах с большим числом омоторенных осей оНо будет необходимо. При реостатном тормо>кении якорные об25 мотки тяговых двигателей нагружают на тормозные реостаты, а соединенные последова422645 тельно обмотки возбуждения питают через тяговый выпрямитель от главного генератора.

Для питания обмоток возбуждения главного и вспомогательного генераторов используют бесконтактные тиристорные преобразователи, причем необходиму о форму и наклон характеристик главного генератора получают путем введения соответствующих функциональных элементов в систему упсавлсния преобразователем, питающим обмотку возбуждения этого генератора.

Недостатки существующих электропередач дизель-поездов во многом объясняются их плохими противобоксовочными свойствами, что, в свою очередь, можно объяснить крайне неблагоприятными характеристиками системы дизель -- гспсратор — выпрямитель — тяговыс двигатели. Так при срыве сцепления, когда скорость боксующего тягового двигателя быстро возрастает, его ток и, следовательно, ток генератора, 1.сзко уменьшается, в результате IcI0 напряжение па вьыодных клем IQx последнего увеличивается. Благодаря этому боксующий двигатель ставится в более неблагоприятные условия по ликвидации боксования, а режим работы небоксующих двигателей и их превентивные свойства также резко ухудшаются.

Другой недостаток силовой схемы состоит в том, что при использовании большого числа ступеней ослабления поля сильно увеличиваются габариты и вес соответствующего контакторно-реостатного оборудования, и, следовательно, снижается надежность системы ослабления поля.

Аналогичный недостаток свойственен и системе реостатного торможения.

Во-первых, для переключения из тягового режима в тормозной и обратно обычно предусматривают большое число контакторов тормозного переключателя. Во-вторых, регулировочные свойства существующих систем реостатного торможения теплоэлектрического подвижного состава не могут считаться удовлетворительными, в особенности при работе в условиях сильных возмущений по управляющему воздействию и изменению нагрузки.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков и улучшение надежности, весо-габаритных показателей, регулировочных и эксплуатационных свойств электропередач для дизель-поездов, в особенности предназначенных для пригородного и местного снабжения и повышения эффективности реостатного торможения.

В предлагаемой системе это достигается тем, что она снабжена анодной тиристорной токосборной группой, катоды которой подключены к общим точкам последовательно соединенных диодов выпрямителя, а аноды — к средним точкам уравнительных реостатов. Тормозной реостат включен между общими точками якорных обмоток и моторными контактами тормозного переключателя, и средняя точка тормозного реостата соединена со средней точ5

65 кой уравнительного реостата через тормозной контакт тормозного переключателя. Система также снабжена катодной тиристорной токосборной группой, нулевая точка которой подключена к положительной шине системы электроотопления, отрицательная шина которой соединена с отрицательным полюсом тягового выпрямителя.

Предлагаемая система представлена на чертеже.

Система электроснабжения дизель-поезда содержит главный синхронный генератор 1, находящийся на одном валу с дизелем и имеющий статорную обмотку 2, соединенную в звезду с выведенной общей точкой О, и обмотку возбуждения 3. Выходные клеммы А,В и

С статорной обмотки 2 соединены со входами тягового выпрямителя 4, собранного по трехфазной мостовой схеме на диодах. Каждое плечо 5 — 10 этого выпрямителя содержит не менее двух последовательно соединенных диодов. Кроме того, для повышения нагрузочной способности выпрямителя может использоваться параллельное соединение диодов.

К выходным клеммам «плюс» и «минус» выпрямителя 4 присоединены соединенные параллельно тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, имеющие якорные обмотки 11 — 14 и обмотки возбуждения 15 — 18 соответственно. Последовательно в цепь каждого из тяговых двигателей включен один из моторных контактов 19 — 22 тормозного переключателя. Общие точки моторных контактов 19 — 22 и якорных обмоток

11 — 14 соединены между собой попарно»осредством тормозных реостатов 23 и 24, а общие точки якорных обмоток 11 — 14 и обмоток возбуждения 15 — 18 этих же параллельных групп тяговых двигателей соединены между собой посредством уравнительных реостатов

25 и 26. Средние точки тормозных реостатов

23 и 24 с одной стороны и уравнительных реостатов 25 и 26 с другой соединены между собой посредством тормозных контактов 27 и

28 тормозного переключателя.

Кроме того, средняя точка каждого из уравнительных реостатов 25 и 26 через тиристоры

29 — 31 и 32 — 34 соответственно соединена со средними точками диодных плеч 8, 9 и 10 тягового выпрямителя.

Соединение обмоток возбуждения 15 — 18 тяговых двигателей с клеммой «минус» тягового выпрямителя выполнено при помощи двух моторных контактов 35 и 36 тормозного переключателя. Кроме того, одна из обмоток (18) посредством тормозного контакта 37 тормозного переключателя соединена с общей точкой О статорной обмотки 2 главного генератора 1.

К выходной клемме «минус» тягового выпрямителя 4 присоединена шина «минус» 38 системы электроотопления дизель-поезда, а шина «плюс» 39 этой же системы присоеди-" нена через тиристорную токосборную группу

40 к клеммам А, В, С статорной обмотки 2

eccvsv главного генератора 1. Для управления тиристорами группы 40 предусмотрено фазосмещающее устройство 41, входы которого соединены с датчиком 42 температуры в одном из вагонов дизель-поезда и с устройством 43 для измерения напряжения в системе элсктроотопления.

Предложенная электропередача работает следующим образом.

Рассмотрим сначала работу силовой части в тяговом режиме по фиг. 1. При вращении дизеля на выходных клеммах А, В и С статорной обмотки 2 главного генератора 1 появляется электрическое трехфазное напряжение, величину которого регулируют в зависимости от режима работы тяговых двигателей, изменяя ток в обмотке возбуждения 3 и скорость дизеля.

Это напряжение выпрямляется выпрямителем 4, в результате чего появляется постоянное напряжение с коэффициентом пульсаций около 4%, которое питает тяговые двигатели.

При этом в рассматриваемом тяговом режиме замкнуты моторные контакты 19 — 22 и 35, 36 тормозного переключателя, а тормозные контакты 27, 28, 37 разомкнуты. Поэтому ток от клеммы «плюс» тягового выпрямителя 4 проходит по соединенным последовательно HKQI>ным обмоткам 11 — 14 и обмоткам возбу>кдения 15 — 18 соответственно, за счет чего создается электромагнитный вращающий момент и, следовательно, тяговое усилие.

Тиристоры 29 — 34. при этом выключены. Поэтому уравнительные реостаты 25 и 26 не оказывают в условиях нормального сцепления какого-либо заметного влияния на работу схемы, так как потенциалы соединяемых ими точек практически одинаковы. Величину же сопротивления одной половинки уравнительного реостата выбирают так, чтобы оно было равно сопротивлению, необходимому для ослабления поля тягового двигателя, или несколько меньше его.

При боксовании любого из попарно соединенных уравнительным реостатом двиглтслсй, когда его скорость резко увеличивается, ток этого двигателя уменьшается. Следовательно, падение напряжения на его обмотке возбуждения также становится меньше и начшгастся ес подпитка от другой паралельно ветви через уравнительный реостат. Это способствует усилению поля боксующего двигателя и, значит. снижению его момента и скорейшему прекращению боксования. Сила тяги небоксующсго двигателя при этом несколько снижастся, что предохраняет его от срыва сцепления во время скачкообразного повышения напря>кения генератора 1 в начальный момент боксованпя, Режим работы других двух двигателей при этом не меняются.

Как известно, по мере разгона дизель-поезда нужно постепенно увеличивать напря>кение главного генератора 1, а когда оно станст максимальным, то пост пенно ослаблять пола тяговых двигателей, Для ослабления поля по65 руют IlpII помощи фазосмещающсго устройства 41, которос в свою очсрсдь работает по сигналам управлснпя, поступающим от датчика тсмпсратуры 42 н датчика напряжения степс1шо увеличивают угол проводимости тиристоров 29 — 34 от нуля до максимального. B частном случае максимальным может быть угол 180 эл. град.

Прп этом поле тяговых двигателей ослабляется. тлк клк часть тока ответвляется через уравнительный реостат и тпрпсторы в генератор, минуя обмотку возбуждения. Тиристоры

29 — 34 работают в режиме естественной коммутации, запираясь вместе с соотвстствующими диодами плеч 8 — 10 выпрямителя 4 его обратным напряжением. Для управления этими тирпсторами должно быть предусмотрено фазоврлщающса устройство. нс показанное на фпг. 1.

При переходе в режим рсостатпого торможегц1я псрскл1очлют тормозной перекл1очатель, в результате чсго размыкаются сго контакты

19 — 22 и 35. 36 и замыкаются контакты 27, 28 и 37. Каждая якорная обмотка нагружается прп этом па свою секцию тормозного реостата 23 илп 24. От клеммы «плюс» выпрямителя 4 эти обмотки отключаются при помощи контактов 19 — 22, как было рассмотрено выше.

25 Все обмотки возбуждения в режиме рсостатного торможения соединяются последовательно и питаются от главного гснераторл 1 через выпрямительные плечи 8 — 10, соединенные по схеме трехфазного нулевого выпрями30 теля. Ток возбуждения проходит от точки 0 статорной обмотки 2 главного генератора 1 через контакт 37, обмотку возбуждения 18, уравнительный реостат, обмотки возбуждения

17 и 16, уравнительный реостат 25, обмотку

35 возбуждения 15 и через плачи 8, 9 илп 10 TBгового выпрямителя 4 возвращается обратна в генератор.

Уравнительные рсостаты 25 и 26 в рассмат риваемой схеме в режиме реостатного тормо

40 жения включены и в цепь тормозного тока, в цепь тока возбуждения, причем направле ние обоих токов совпадает. Направление токов показано для режима рсостлтпого торможения. Следовательно, уравнптсльпыс реостаты

45 играют в длиной схсмс роль стабплизируюп1пх сопротивлеш1й, которые обычно вводят в схсму для повышения устойчивости тормозного режима.

Питание спстсм11 элсктроотоплснпя поезда

50 производят постоянным током за счет отбора мощности с выхода главного гснсраторл 1.

Выпрямленпс переменного напряжения этого генератора и стабилизацию выпрямленного напряжения производят выпрямителем, кото55 рый образован тпрпсторной группой 40 и дподными Ine Ia»11 8, 9 и10.

Изменяя угол проводимости тпристоров групп11 40, можно поддерж11вать нап1.яжение в системе отоп IeIIIIII постоянным (точное ог60 раничивать па постоянным уровне).

Угол проводпч1ости тпрпсторов (40) регули422645

43. Реализован следующий закон управления.

Если температура в одном из вагонов дизельпоезда, где установлен датчик 42, опускается ниже минимальной ставки, то фазосмещающее устройство работает по принципу стабилизации напряжением между шинами 38 и 39, используя для этого сигналы датчика 43. ,Если же температура в вагоне поднимается выше максимальной установки, то фазосмещающее устройство 4! выключает тиристоры (40). При помощи фазосмещающего устройства 4.1 могут быть также заданы, например, зимний и летний режимы отопления, характеризующиеся соответственно более высоким и более. низким уровнем стабилизированного на- l5 пряжения высоковольтного в поездных шинах

38 и 39.

Предмет изобретения

Система электроснабжения дизель-поезда, 20 содержащая соединенный с дизелем трехфазный синхронный генератор, статорная обмотка которого подключена через мостовой выпрямитель, плечи которого выполнены в виде последовательно соединенных диодов, к парал- 25 лельно соединенным тяговым двигателям постоянного тока последовательного возбуждения, общая точка якорных обмоток и обмоток возбуждения которых соединены через уравнительные реостаты, тормозной реостат, тормозной переключатель и систему электроотопления, отличающаяся тем, что, с целью улучшения рсгулисовочных свойств и повышения эффективности реостатного торможения, она снабжена анодной тиристорной токосборной группой, катоды которой подключены к общим точкам последовательно соединенных диодов выпрямителя, а аноды — к средним точкам уравнительных реостатов, тормозной реостат включен между общими точками якорных обмоток и моторными контактами тормозного переключателя, и средняя точка тормозного реостата соединена со средней точкой уравнительного реостата через тормозной контакт тормозного переключателя.

2. Система электроснабжения дизель-поезда, по п. 1, отл и ч а юща яся тем, что она снабжена катодной тиристорной токосборной группой, нулевая точка которой подключена к положительной шине электроотопления, отрицательная шина которой соединена с отпицательным полюсом выпрямителя.