ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 1994 года по МПК H02P5/06 

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в тяговых электроприводах с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения (трамвай, троллейбус, метро, пригородные электропоезда) при импульсном регулировании.

Известен тяговый электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к источнику электропитания посредством импульсного преобразователя, диодов и ключевых элементов.

Этот привод обеспечивает регулирование двигателей во всех режимах ведения поезда (тяга, рекуперативное и реостатное торможение), но его недостаток связан с совмещенным принципом регулирования токов якоря и возбуждения. Эти токи не могут регулироваться независимо друг от друга, что не позволяет реализовать максимально возможное по условиям сцепления ускорение и замедление вагона.

Этот недостаток устранен в электроприводе с раздельным регулированием, который содержит тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые подключены к токоприемнику и узлу заземления посредством входного фильтра, главного и вспомогательного импульсных прерывателей, диодов и контакторов для переключения режимов тяги-торможения.

Этот привод обеспечивает регулирование по предельным характеристикам полного и ослабленного поля, но его недостаток связан с наличием двух преобразователей со своими блоками принудительной коммутации, которые работают поочередно. Этот недостаток особенно существенно сказывается в приводах с относительно низким напряжением электропитания (трамвай, троллейбус, метро).

В качестве прототипа целесообразно принять тяговый электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые подключены к токоприемнику и узлу заземления посредством сглаживающего фильтра и первого импульсного прерывателя, включенного со стороны обмоток возбуждения, а также второй импульсный прерыватель, который соединен последовательно с резистором, и один вывод этой цепочки подключен к общей точке якорных обмоток и обмоток возбуждения электродвигателей.

Недостаток прототипа в условиях моторных вагонов с низким напряжением питания (600-800 В) вытекает из наличия двух импульсных прерывателей со своими блоками принудительной емкостной коммутации.

Цель изобретения - упрощение электропривода.

Это достигается за счет того, что другой вывод цепочки с вторым импульсным прерывателем и резистором подключен к узлу заземления, блок принудительной коммутации выполнен общим для первого и второго импульсных прерывателей и подключен параллельно указанной цепочке.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема силовых цепей привода на два тяговых двигателя; на фиг. 2 - диаграмма переключения контактных элементов и режимов работы импульсных преобразователей при тяге и торможении вагона.

Предлагаемый тяговый электропривод содержит тяговые электродвигатели 1 и 2 с якорными обмотками Я1-Я2 и обмотками возбуждения ОВ1-ОВ2, которые соединены последовательно и подключены к токоприемнику 3 и узлу 4 заземления посредством входного фильтра с дросселем 5 и конденсатором 6. Обмотки ОВ1 и ОВ2 в эту цепь включены посредством контактов 7-10 реверсора. Между этими обмотками и узлом 4 заземления включен тиристор 11. Обмотки ОВ1 и ОВ2 шунтированы резистором 12 и обратным диодом 13, а обмотки Я1-Я2 - обратным диодом 14. Общая точка "а" обмоток возбуждения и якорных обмоток соединена с узлом 4 посредством узла 15 принудительной коммутации и цепочки, состоящей из тормозного резистора 16 с контактором 17, резистора 18 ослабления поля и тиристора 19.

Узел 15 состоит из конденсатора 20, дросселя 21, тиристора 22 и диода 23.

Между якорными обмотками Я1 и Я2 и диодом 14 включен контактор 24, а общая точка этого контактора и обмоток Я1 и Я2 соединена с узлом 4 заземления посредством диода 25. В цепь обмоток Я1 и Я2 может быть включен сглаживающий реактор 26.

Работает тяговый привод во всех режимах следующим образом.

1. Тяга на полном поле реализуется путем импульсного включения тиристора 11 при включенном контакторе 24. При включении тиристора 11 образуется контур 3-5-24-26-Я1-Я2-9-ОВ1-ОВ2-10-11-4. При выключении тиристора 11 узлом 15 ток обмоток Я1 и Я2 замыкается через диод 14, а ток обмоток ОВ1 и ОВ2 - через диод 13. По мере разгона вагона увеличивают коэффициент заполнения k импульсного цикла, приближая его к единице. Далее переходят к ослаблению поля электродвигателей 1 и 2.

2. Тяга на ослабленном поле реализуется при полностью открытом тиристоре 11 путем включения и постепенного увеличения коэффициента заполнения импульсного цикла тиристора 19 (контактор 17 включен). Выключение тиристора 19 реализуется узлом 15 аналогично указанному выше - при этом также каждый раз выключается тиристор 11, так что в каждом цикле его нужно включать снова.

По мере увеличения коэффициента заполнения импульсного цикла тиристора 19 изменяется коэффициент ослабления поля; при k = 1, т. е. при полном включении тиристора 19 имеем
β_min= , где r_В - суммарное сопротивление обмоток возбуждения.

3. Рекуперативное торможение вагона осуществляется при разомкнутом контакторе 24 путем периодического включения-выключения тиристора 11. При включении тиристора 11 образуется контур замыкания обмоток электродвигателей 1 и 2 через диод 25 и в этом контуре интенсивно нарастает ток i_p. При этом начальное возбуждение двигателей после первого включения тиристора 11 осуществляется известными средствами, например, путем кратковременного подключения к ОВ1 и ОВ2 низковольтного источника (аккумулятор, конденсатор). Выключение тиристора 11 в каждом импульсном цикле производят узлом 15, после чего ток ОВ1 и ОВ2 замыкается через диод 13, а ток Я1 и Я2 через диоды 25 и 14 передается в источник (контактная сеть).

4. Реостатное торможение реализуется аналогично рекуперативному, но с импульсным включением тиристора 19 (контактор 17 выключен). При этом вырабатываемая якорными обмотками Я1-Я2 электроэнергия гасится на резисторах (R_т + R_оп).

Реостатное торможение возможно в комбинации с рекуперативным, когда в каждом цикле при выключенном тиристоре 11 ток электродвигателей 1 и 2 частично отдается в сеть через диод 14, а частично протекает по резисторам 16 и 18.

Технико-экономическая эффективность изобретения определяется возможностью реализации раздельного регулирования напряжения и поля тяговых машин во всех режимах движения поезда при одновременном упрощении импульсных преобразователей за счет выполнения их блока принудительной коммутации общим. (56) Гаврилов Я. И. и Мнацаканов В. А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями. М. : Транспорт, 1986, с. 159-196.

Использование: может быть использовано в транспортных средствах, режим движения которых характеризуется частыми пусками-остановками. Сущность: в приводе с электродвигателями, тиристорами, диодами обеспечивается упрощение за счет того, что блок принудительной коммутации подключен между общей точкой обмоток возбуждения и якорных обмоток электродвигателей с одной стороны, и узлом заземления с другой стороны. 2 ил.

ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые подключены к токоприемнику и узлу заземления посредством сглаживающего фильтра и первого импульсного прерывателя, включенного со стороны обмотки возбуждения, а также второй импульсный прерыватель, который соединен последовательно с резистором, и один вывод указанной цепочки подключен к общей точке якорных обмоток и обмоток возбуждения электродвигателей, блок принудительной коммутации, отличающийся тем, что другой вывод цепочки с вторым импульсным прерывателем и резистором подключен к узлу заземления, блок принудительной коммутации выполнен общим для первого и второго импульсных прерывателей и подключен параллельно указанной цепочке.