Устройство для импульсного регулирования электрического торможения

 

пои остановки электроподвижпого состава.

Это дает возможность применять электрический тормоз для удержания поезда на спуск, или при надвиге состава на сортировочную горку при маневровой работе.

При рекуперативном торможении и умень5 шенин потребляемой мощности, что может быть вызвано наличием поездов на участке или высокой степенью заряда тяговой аккумуляторной батареи, возможен переход и рекуператпвно-реостатпому или замещающему

t0 реостатному торможеппю для реализации треоуемои тормозной силы, определяемой профилем пути н скоростью движения электроподвижного состава.

На фиг. 1 изображена прицципиальпая электрическая схема предлагаемого устройства с одним двухфазным тиристорным прерывателем; на фиг. 2 — то же с несколькими двухфазными прерывателями и с дополни- 20 тельным прерывателем в цепи тормозного резистора; па фи". 3 — то же с присоедицнием анодов силсвых тиристоров прерывателя к аноду дополпительного:электрического вентиля.

Устройство для импульсного регулирования электрического торможения соединено с приемником энергии через индуктивно-емкостный фильтр с дросселем 1 и конденсатором

2. Параллельно приемнику, энергии подклю- ЗО чены последовательно соединенные тормозной резистор 8 и дополнительный электрический вентиль 4, апод которого присоединен к тормозному резистору 8 и положительному полюсу якорей 5, б и 7, 8 тяговых электродвигателей с их обмотками возбуждения 9, 10 и

l1, 1 ссответстве .но. Якори 5, б и 7, 8 элек 9 тродвигятелей соединены с приемником энергии электрпческпмп вентилями 13 и 14 по направлению рекуперацни энергии. В катодных 40 цепях двухфазного тиристорного широтноимпульсного прерывателя тока 15 с емкостной коммутацией паходятся также разделяющие дроссели lб, 17, которые могут иметь раздельный пли общий магнитопровод, и 4 электрические ве.:.":плн 18 19. Ня фиг. 2 и 3 показано также включепне последовательно с тормозным резистором 8 дополнительного тпристорпого прерывателя тока 20.

На фиг. 2 показан вариант устройства с параллельным соединением нескольких двухфазных тиристорных прерывателей тока 15, 21, 22 н двумя группами тя говых электродвигателей 5, б и 7, 8. При этом включение каждого прерывателя в устройстве полностью аналогично изображенному на фиг. 1.

Устройство работает следующим образом.

Прп поочередном открытии силовых тиристоров прерывателя 15 со сдвигом во времени на половину периода от приемника энергии 6О протекает ток через разделяющие дроссели

lб или 17 (фиг. 1), тяговые электродвигатели (5, б, 9, 10 и 7, 8, 11, 12) и тормозной резистор 8. Происходит интенсивное увеличение тока и возбуждение тяговых электродвигателей в широком диапазоне скоростей начала торможения за счет согласного направления э. д. с. двигателей работающих в генераторпом режиме, н э. д. с. контактной сети или тяговой аккумуляторной батареи.

Дополнительный электрический вентиль 4 при этом закрыт, так как к нему приложено обратное напряжение, равное э. д. с. приемника энергии. Ток тяговых электродвигателей определяется параметра чи их цепей, величиной напряжения приемника энергии и сопротивлением тормозного резистора 8, а также скоростью движения электроподвижного состава, частотой переключений вентилей прерывателя 15 и коэффициентом импульсного заполнения. При закрытии силовых тиристоров прерывателя 15 ток тяговых электродвигателей под действием э. д. с. самоиндукции замыкается по цепи: тормозной резистор д, разделяющие диоды 18, 19 и дроссели lб, 17.

По мере увеличения э. д. с. тяговых двигателей и падения напряжения на тормозном резисторе,3 уменьшается отрицательный потенциал (отрицательное смещение) па анод электрического вентиля 4, Далее вентиль 4 открывается, и схема автоматически переходит в режим рекуперативпо-реостатного торможения с чередующимися циклами: самовозбуждение и накопление электромагнитной энергии шунтпрованием тягового двигателя последовательного возбуждения при открытии силовых тиристоров прерывателя 15 н отдачи накопленной электромагнитной энергии ,в приемник при их закрытии. Для устойчивой параллельной работы генераторов последовательного возбуждения на общий приемник энергии применена схема перекрестного соединения нх обмоток возбуждения. При скоростях торможения выше критических, ко гда э. д. с. тяговых двигателей равна э. д. с. приемника энергии, происходит автоматическое ослабление поля возбуждения при рекуперативном или рекуперативно-реостатном торможении с помощью электрических вентилей 13, 14. Ток яковей 5 —: 8 протекает через всптнлп 18, 18 или 14, 19, умепьшяя при этом ток обмоток возбуждения 9 —: 12. По мере уменьшения скорости и э. д, с. тяговых двигателей уменьшается и ток приемника энергии, частично изменяясь по величине и направлению. И при малой скорости, вплоть до остановки электроподвижного состава, поддерживается регулирование тока и тормозного момента двигателей теперь за счет энергии, поступаю.цей из приемника энергии. Это позволяет сохранить тормозную силу при нулевой скорости вращения якорей тяговых двигателей для удержания поезда на спуске или при нядвиге состава па сортировочную горку при маневровой работе.

Для повышения эффективности импульсной рекуперации тормозной резистор 8 отключается с помощью дополнительного тиристорцого прерывателя тока 20 (см. фиг. 2). При частичном отказе рекуперации схема перехос

426889

65 дит к рекуперативно-реостатпому торможению подключением тормозного резистора 8 и регулированию его тока прерывателем 20 для создания требуемой тормозной силы в зависимости от профиля пути н скорости движения электроподвижного состава.

Для увеличения рабочей частоты LC фильтра и уменьшения его габаритов и пульсаций тока тяговых двигателей и контактной сети тиристорный прерыватель выполнен многофазным. Регулирование тока и напряжения каждой ветви тяговых двигателей с помощью прерывателей 15, 21 и 22 аналогично друг другу и осуществляется открытием силовых тиристоров каждой фазы синхронно со сдвигом во времени.

При расположении обмоток дросселей 16 и 17 попарно на общих магнитопроводах, как показано на фиг. 1, пульсации тока цепи тяговых двигателей дополнительно уменьшаются за счет э. д. с. взаимоиндукции, Это позволяет конструктивно выполнить разделяющие дроссели меньших размеров. Вариант многофазного исполнения тиристорного прерывателя тока предлагаемого устройства с параллельным соединением нескольких двухфазных тиристорных прерывателей 15, 21, 22 позволяет од повременно уменьшить пульсации тока тяговых двигателей и приемника энергии. Указанные пульсации в процессе регулирования электрического торможения становятся практически равными нулю прн достижении длительности открытого состояния силовых тиристоров каждой фазы прерывателя значений, кратных периоду повторения импульсов тока и напряжения тяговых двигателей.

На фиг. 3 показано применение в описываемом устройстве известного двухфазного прерывателя тока 15, содержащего силовые тиристоры 28 и 24, вспомогательные тиристоры 25 —: 28 и конденсатор 29 общего коммутирующего узла. Для повышения надежности работы устройства аноды силовых тиристоров 28 и 24 присоединены к аноду дополнительного электрического вентиля 4. В начале рекуперативного торможения при подаче импульсов управления на вспомогательные тиристоры 25, 27 или 26, 28 со сдвигом во времени происходит заряд или перезаряд коммутирующего конденсатора 29 от приемника энергии через дроссели 16, 17, тяговый,электродвигатель (5) и тормозной резистор 8. По окончании заряда или перезаряда конденсатора 29 тиристоры 25, 27 или 26, 28 закрывайтся. Возникающая э. д. с. самоиндукции поддерживает ток того же направления, который теперь протекает в контурах элементов схемы: электродвигатель (5), тормозной резистор 8, разделяющие вентили 18, 19 и дроссели 16, 17. Ток начального самовозбуждения при этом возможно регулировать изменением частоты переключений вспомогательных тиристоров 25 —: 28 коммутирующего узла. Даже при неподвижном якоре электродвигателя при

l0

i) 5 ,Зо

40 таком стимулировании начального самовозбуждения под действием э. д. с. самоиндукцни поддерживается непрерывный ток, величина которого определяется параметрами схемы, частотой переключений тиристоров и вслпчппой напряжения приемника энергии.

Теперь при включении силовых тиристоров

28, 24 прерывателя 15, работающих как и вспомогательные тиристоры со сдвигом во времени, тяговый электродвигатель (5) и разделяющие дроссели 16 или 17 шунтируются.

Токи короткозамкнутых контуров интенсивно нарастают до заданной величины. При подаче импульсов управления на вспомогательные тиристоры 25, 27 или 26, 28 силовые тиристоры 28, 24 закрываются, Под действием суммарной э. д. с. вращения и самоиндукции обмоток электродвигателя (5, 9) и дросселей

16 или 17 происходит отдача накопленной электромагнитной энергии в приемник. Ток рекуперации протекает по элементам схемы;

9, 5, 4, 2, 18, 16 илн 9, 5, 4, 2, 19, 17 и через приемник энергии по цепи 9, 5, 4, 1, 18, 16 или 9, 5, 4, 1, 19, 17. С дновременно ток электродвигателя (5) протекает и через тормозной резистор,3. Таким образом, имеет место рекуперативно-реостатное торможение. При расположении обмоток дросселей на общем магнитопроводе как показано на фиг. 3, пульсация тока электродвигателя значитель|о уменьшается за счет э. д. с. взаимоиндукции. Прп частичной рскуперации ток тормозного резистора 8 автоматически регулируется посредством дополнительного тиристорного прерывателя 20 для создания необходимого тормозного момента электродвигателя (5), а при наличии потребителя — тормозной резистор 8 отключается прерывателем 20. Благодаря этому повышается эффективность импульсной рекуперации и надежность электрического торможения в целом.

Предмет изобретения

1. Устройство для импульсного регулирования электрического торможения электроподвижного состава постоянного тока с тяговыми электродвигателями последовательного ,возбуждения, содержащее индуктивно-емкостпый фильтр, многофазные тиристорные прерыватели тока, разделяющие электрические вентили и дроссели, а также тормозной резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, оно снабжено дополнительным электрическим вентилем, анод которого подключен к положительному полюсу тяговых электродвигателей, катод — к положительному полюсу приемника энергии через фильтр, а тормозной резистор включен между положительным полюсом тяговых электродвигателей и отрицательным полюсом приемника энергии.

2, Устройство по и, 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регули426889 рованпя электрического торможения, оно снабжено дополнительным т иристорным прерывателем тока, включенным последовательно с тормозklûè резистором.

3. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, аноды силовых тиристоров в многофазных тнристорных прерывателях подключены к аноду дополцнтельпого электрического вен5 тиля.

426889

Составитель В. Кучумов

Техред Т, Курилко

Редактор В. Фельдман

Корректор В. Гутман

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент»

Заказ 1660/516 Изд. № 821 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

Москва, )К-35, Раушская наб„д. 4/5