Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока

 

111173l544 б""ВЙ"- <:- А Й И Е

Союз Советских

Социалистических

Й ЗОБР Е fiE Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 19.06.72 (21) 1799363!24-07 с присоединением заявки ¹ 1889596/07 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.80. Б!Оллете11ь ¹ 1" (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (51) М. Кл.-

Н 02Р 7!24

Государственный комитет (53) УДК 621.316.7! 8. .5077.65-83 (088.8) цо делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения Л. Ю. Вейцман, H. И. Краснобаев, В. И. Пинский и И. В. Шредер (71) Заявитель

Управление Прибалтийской железной дороги (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к преооразовательной технике и предназначено, в частности, для тиристорного импульсного регулирования электропривода постоянного тока в режимах пуска и электрического тормо- 5 жения.

Известно устройство (1), в котором последовательно электродвигателю постоянного тока включен тиристорный прерыватель с параллельной емкостной коммутацией, а 10 для бесконтактного перехода из режима пуска в режим электрического торможения и наоборот, в нем применен дополнительный тиристор, включенный параллельно электродвигателю. 15

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности независимого регулирования возбуждения электродвигателя в обоих указанных режимах работы электродвигателя. 20

Известно и другое устройство для регулирования тягового электродвигателя постоянного тока (2), в котором обмотки якоря и возбуждения имеют общую точку соединения и каждая обмотка шунтирована 25 обратным вентилем, а последовательно с источником питания и обмоткой якоря включен прерыватель с главными и вспомогательным тиристорами, шунтированными обратными вентилями, и коммутирующим 30 пндуктнвпо-емкости fM контуром, кроме того, имеется дополнительный тпрпстор, соедп11снны11 с Одним 1!3 ВыводОВ 00х!Откп Возбуждения.

Последнее Вз указанных устройств более б.".изкос к описываемому изобретению.

Недостатко;! прототипа является отсутствие возможности ослабления возбуждения электродвигателя прп его работе в режиме пуска, что ограничивает использование мощности двигателя.

Цель изобретсния — расширение функцпональпых возможностей устройства путем обесгсчения независимого регулирования возбуждения электродвигателя в реж1!мах нуcKa и тормо?кения.

Указанная цель достигается тем, что дополнительный и вспомогательный тиристоры соединены последовательно в направлении пх проводимости, а общая точка соединения обмоток якоря и возбуждения электродвигателя подключена к одному нз зажимов источника питания.

На фпг. 1 пока-ана электрическая схема предлагаемого устройства.

Оомотка якоря 1 электродвигателя, шуптпрованпая обратным вентилем 2, включена последовательно с тпрпсторным прерывателем, который имеет главный тнрнстор

3, вспомогательный тнристор 4 и последо731544

3 вательпый тпристор 5. Каждый из тпрпсторов прерывания шунтироваи обратным Icllтилем — соответственно 6, 7 и 8.. "1сжду катодами главного тпрпстора 3 и ьспомогательного тиристора 4 включены коммутирующий конденсатор 9 и дроссель 10 перезаряда. Обмотка 11 возбуждения шунтирована обратным вентилем 12 и подк.почепа через дополнительный тиристор 13 к вспомогательному тиристору 4 прсрыватсля и направлении проводимости обоих этих тиристоров.

Входной иидуктивпо-емкостный фильтр, состоящий из дросселя 14 и конденсатора

15, служит для уменьшения ьлияния пульсаций силового тока на линии связи.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы одновременным отпиранием тиристоров 3 и 13 осуществля- 20 ется заряд коммутирующего конденсатора

9 через дроссель 10 перезаряда и обмотку

11 возбуждения. Положительный потенциал оказывается приложенным к левой обкладке коммутирующего конденсатора 9. При 25 отпирании вспомогательного тиристора 4 происходит подготовительный перезаряд коммутирующего кондснсатора 9 по цепи:

9 — 6 — 4 — 10 — 9 без приложения напряжения к нагрузке. Минимальная ширина им- 00 пульса напряжения, прикладывасмого к обмотке якоря по цепи: 15 — 4 — 10 — 9 — 5 ——

1 — 15 будет получена, если последовательный тиристор 5 отпирают в конце персзаряда коммутирующего конденсатора. Об- 35 ратный перезаряд коммутирующего конденсатора 9 происходит при отпирании главного тиристора 3 по цепи: 9 — 10 — 7 — 3 — 9.

На первом этапе регулирования постепенное увеличение напряжения, подводимого к обмотке 11 якоря электродвигателя, достигается увеличением скважности дополнительного тиристора 5 путем отпирания этого тиристора и вспомогательного тиристора 4. Напряжение к обмотке 11 возбуж- 45 дения подводится при отпирании в конце обратного перезаряда конденсатора 9 дополнительного тирпстора 13. Ток в обмотку возбуждения проходит по цепи: 15 — 3 — 9—

10 — 13 — 11 — 15. Независимое рсгулпрова- 50 ние тока в обмотке возбуждения получают изменением скважности дополнительного тиристора 13 за счет изменения интервала времени между моментами отпирания этого тиристора и главного тирпстора 3, 55

После того, как моменты отпирания вспо могательного тиристора 4 и последовательного тиристора 5 совпадут, дальнейшее увеличение напряжения, подводимого к обмотке якоря 1, достигается увеличением интер- 00 вала времени между моментом одновременного отпирания тиристоров 3 и 5 и моментом отпирания вспомогательного тиристора

4. При одновременном отпиран(ш тиристоров 3 и 5 происходит прямой перезаряд 65

4 копдеl(c2Top2 9, с(1 Ок и 00310ткс якОря 1 2 Г < 1 "

llpoх0дп 1 110 Цсии: 1 э- — 3 — а — — k — — J. . Д. (я апи(ранпя ирсрывателя им(ГГ,1ьс; правлсш(я иода|от на вспо,(Or2TC;:ьпый тиристор

4, в peaóëüò2òå чего пачина:-;ся обратпь(11 иерезаряд коммутирующего копдепса гора.

К главному тиристору 3 оказывается прис(ожеииь(м обратнос напряжение, и оп запирается. Тирпсторы 4 и 5, имеющие lloc10довательную коммутацию, запираются по еле окончания обратного перезаряда конденсатора.

Таким образом, напряжение, подводпмос и обмотке якоря и процессе пуска, изменя с 1 ся Ilpактпчсски 0Т пу;Iя и почти до полного напря(кенпя источника ппташ(я.

В xlOx(e(IT 22(pa(TO(O COCTO;((IIIII llpepb(a2теля убывающий ток обмотки якоря 1 замыкается через обра"íûé вентиль 2, а ток обмотки 11 ьозбуждепия —;ереа обратньш

BC(3TII 7ü 12.

В режиме элсктрического регулирования торможения последовательный тиристор 5 все время остается запертым. Торможение на пшается одновременным отпиранием тпристоров 3 и 13. Коммутирующий конденсатор 9 через дроссель 10 персзаряда и обмотку 11 возбужде(шя заряжается от источника питания. Как и в режиме пуска, подготовительный заряд конденсатора происходит после отпирания вспомогательного тпристора 4. Независимое регулирование

TO((2 Oá it(0TKH 1303б, ждсния OC) IIICCTв 7(ICTCII так жс, как и в режиме пуска, т. е. изменением интервала (3pel сип между моментами

Отппран((я ГлаьиОГО и дог(олпп1 е.1ы(ОГО тир исторов.

Рскуперпруемая энергия в источнике пита|и я возвращается пo цепи: 1 — 8 — 6—

14 — 1.

По мере снижения скорости вращения электродвигателя величина тока возбуждения растет, и когда наступает насыщение магнитной системы, тормозной эффект 112чипает убывать.

Схема, изображенная па фиг, 2, в отличие от схемы íà фиг. 1 позволяет осушествить электрическое торможение до полной остановки электродвигателя, причем ес рабочая частота существенно выше рабочей частоты рассмотренной схемы, так как частота в основном определяется лишь периодом свободных колебаний коммутирующего индуктивно-емкостпого фильтра.

В этой схеме коммутирующий ипдуктивпо-смкостнь(й контур (9 и 10) вкгночен нспосредствснно параллельно главнсму тиристору 3, а вспомогательньш тпристор 4, шунтировапный обратным вентилем 7, последовательно с главным тиристором. Обмотка 11 возбуждения, так же как и в устройстве, изображенном на фиг. 1, подключена к вспомогательному тиристору 4 через дополнительный тиристор 13 в направлении проводимости обоих тиристоров.

731544

Предварительный заряд коммутирующего конденса".îðà от источника питания в этом устройстве осуществляется после огпирапия вспомогательного тиристора 4. Он происходит по цепи 15 — 9 — 10 — 4 — 1 — 15.

После окончания заряда конденсатора вспомогательный тиристор 4 запирается, а положительный потенциал оказывается приложенным к левой. обмотке конденсатора 9, Регулирование напряжения, подводимого к нагрузке, в процессе пуска начинается с отпирания главногЬ тпристора 3. Прп отпирании главного тиристора происходит первый колебательный перезаряд коь мутирующего конденсатора по цепи: 9 — 3 — 10 — 9, а затем обратный перезаряд по цепи 9—

10 — 6 — 9. Напряжение на обмотке якоря 1 регулируется изменением интервала времени между моментом главного тиристора 3 и вспомогательного тиристора 4, а напряжение, подводимое к обмотке 11 возбуждения, регулируется изменением интервала между моментом отпирания вспомогательного тиристора 4 и дополнительного тиристора 13.

Минимальная ширина импульса напряжения на обмотке якоря получается, если вспомогательный тиристор 4 отпирается в конце обратного перезаряда конденсатора, а максимальная — когда вспомогательный и главный тиристор 3 отпираются одновременно.

Сдвигая момент отпирания дойолнительного тиристора 13 по отношению к моменту отпирания вспомогательного TIIpHcTop3 1, как и в схеме, изображенной на фиг. 1, можно получить усиленное, нормальное или ослабленное возбуждение электродвигателя.

Тиристоры 4 и 13 имеют последовательную коммутацию и запираются после окончания обратного перезаряда -коммутируюшего конденсатора.

Электрическое регулирование торможения начинается с отпирания вспомогательного тиристора 4 и дбполнительного ти1 истора 13. Прн этом конденсатор 9 от источника питания заряжается через обмотку 11 возбуждения, а обмотка якоря 1 оказывается замкнутой накоротко на эту обмотку.

Запираются тиристоры 4 и 13 благодаря

Формула изобретения 7 5

Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока, обмотки якоря и возбуждения ко30 торого имеют общую точку соединения и шунтированы каждая обратным вентилем, содержащее включенный последовательно с

- источником питания и обмоткой якоря прерыватель с главным и вспомогательным тиз5 рнсторами, шунтпрованными обратными вентилями, и коммутирующим индуктивноемкостным контуром и дополнительный тирпстор, соединенный с одним из выводов обмотки возбуждения, о т. л и ч а ю щ е е с я

40 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительный и вспомогательные тирпсторы соединены последовательно и согласно, а общая точка соединения обмоток якоря н возбуждения элек45 тродвигателя подключена к одному нз зажимов источника питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3594629, кл. 321 — 2, 50 02. 12. 69.

2. Авторское свидетельство № 461476, кл. Н 02р 3/14, 12.06.72. колебательному характеру процесса заряда конденсатора 9. Из-за наличия включенного последовательно с ним дросселя 10 перезаряда коммутирующий конденсатор заря5 жается до напряжения более высокого, чем напряжение источника питания, а затем, разряжаясь на источник питания, он запирает оба тпристора.

Пр последующем отпирании главного

10 тпристора 3 конденсатор вновь перезар»жается. Увеличивая по мере снижения скорости вращения электродвигателя скважность дополнительного тнристора 13, можно получить необходимую величину тормоз15 ной силы во всем диапазоне скоростей, а само импульсное регулирование торможе.ния может быть осуществлено до полной остановки электродвигателя.

В- момент запертого состояния прерыва20 теля ток обмотки возбуждения замыкается через обратный вентиль 12, а регулируемая энергия в нсточнпк питания возвращается по цепи: 1 — 7 — 6 — 14 — источник.

731544

Редактор И. Грузова

Заказ 751/11 Изд, № 280 Тираж 798 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель Е. Коростелева

Техред В. Серякова

Al

Ъ

Корректоры: Л. Слепая и А. Галахова