ЭЛЕКТРОВОЗ С ПИТАНИЕМ ОТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА Российский патент 1995 года по МПК B60L15/08 

Изобретение относится к железнодорожному и промышленному электротранспорту и может быть использовано на электровозах, которые питаются от контактной сети постоянного тока.

Известен электровоз, содержащий тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые подключены к токоприемнику и узлу заземления электровоза посредством регулируемых резисторов, контактов тормозного переключателя и быстродействующего выключателя.

Недостатки таких электровозов ступенчатое регулирование, наличие реостатных потерь, сложность переключения в тормозной режим, особенно при нескольких параллельных цепях тяговых электродвигателей.

Эти недостатки частично установлены в электровозе, который содержит тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, соединенные в несколько параллельных цепей и подключенные к токоприемнику и узлу заземления электровоза посредством импульсных тиристорных преобразователей, быстродействующего выключателя и контактов тормозного переключателя.

Недостаток этого электровоза сложность перехода в тормозной режим по схеме реостатного или рекуперативного торможения.

Наиболее близким к предлагаемому является электровоз с питанием от контактной сети постоянного тока, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, быстродействующий выключатель, тормозной переключатель, токоприемник, узел заземления, импульсные преобразователи, резисторы, диоды, причем тяговые электродвигатели включены в две параллельные цепи, один общий вывод которых посредством быстродействующего выключателя и сглаживающего фильтра подключен к токоприемнику, а другой к узлу заземления. В каждую параллельную цепь последовательно с тяговыми электродвигателями включен импульсный преобразователь, шунтированный резистором, а тяговые электродвигатели в каждой параллельной цепи шунтированы диодом.

Недостаток этого электровоза связан со сложной реализацией переключений тяга торможение, поскольку для этого требуется значительное число контактов тормозного переключателя, что снижает надежность электровоза.

Цель изобретения упрощение электровоза и повышение надежности его работы при переключениях режимов тяга торможение.

Эта цель достигается за счет того, что в каждой паре смежных параллельных цепей тяговые электродвигатели и импульсный преобразователь включены противоположно по отношению к токоприемнику и узлу заземления, общие точки тяговых электродвигателей и импульсного преобразователя в каждой паре соседних параллельных цепей соединены между собой посредством контакта тормозного переключателя, а другой контакт тормозного переключателя включен последовательно с быстродействующим выключателем.

Существенные отличительные признаки предложения:
в каждой из смежных параллельных цепей двигатель и импульсный преобразователь включены в противоположной последовательности по отношению к общим точкам этих параллельных цепей;
общая точка двигателей и импульсного преобразователя в каждой параллельной цепи соединена с аналогичной точкой в смежной цепи посредством контакта тормозного переключателя;
второй контакт тормозного переключателя включен в общую цепь электровоза последовательно с быстродействующим выключателем.

На фиг. 1 и 2 показана принципиальная электрическая схема силовых цепей электровоза; на фиг. 3-5 схемы для режимов тяги и реостатного торможения.

Электровоз (фиг. 2) содержит тяговые электродвигатели 1 и 2 с якорными обмотками М1-М2 и обмотками возбуждения ОВ1-ОВ2, которые включены в две параллельные цепи. В этих цепях предусмотрены импульсные преобразователи 3 и 4, шунтированные резисторами 5 и 6. Последние подключены посредством коммутационных элементов 7 и 8 тормозного переключателя. Обмотки возбуждения ОВ1-ОВ2 шунтированы резисторами 9 и 10. В цепи этих обмоток включены двухполюсные контакты 11-14 реверсора. Электродвигатель 1 шунтирован диодом 15, а электродвигатель 2 диодом 16. Параллельные цепи с электродвигателями 1 и 2 подключены к узлу 17 заземления электровоза, а также к токоприемнику 18. Подключение к токоприемнику выполнено посредством разъединителя 19, быстродействующего выключателя 20, дросселя 21 и контакта 22 тормозного переключателя. Общая точка дросселя 21 и контакта 22 соединена с узлом 17 заземления посредством конденсатора 23. Общие точки двигатель 1 преобразователь 3 и двигатель 2 преобразователь 4 соединены между собой посредством контакта 24 тормозного переключателя.

Предложенный электровоз работает следующим образом.

Возможна его работа в режимах тяги и реостатного торможения, причем переключение этих режимов осуществляется тормозным переключателем согласно таблице на фиг. 1.

Режим тяги обеспечивается при замкнутом контакте 22 и разомкнутом контакте 24; при этом собрана схема согласно фиг.3. Каждый из двигателей 1 или 2 питается через свой импульсный преобразователь 3 или 4, причем напряжение на двигателе равно:
U_1/2 λ_1/2 U, где λ_1/2 коэффициент заполнения импульсного цикла для преобразователей 3 и 4; причем 0 < λ_1/2 < 1;
U напряжение на токоприемнике 18 (U 250 В).

Путем регулирования коэффициентов λ_1/2 устанавливают требуемый по условиям работы электровоза ток двигателей I_1/2. Диоды 15-16 создают контур для замыкания реактивного тока двигателей 1-2 в течение выключенного состояния преобразователей 3-4.

Импульсные циклы преобразователей 3-4 взаимно сдвинуты на полпериода, как показано на импульсной диаграмме на фиг.4. Это облегчает сглаживание пульсаций входного тока i₁₊₂, потому что ток, потребляемый из контактной сети, т.е. i₁₈, имеет двойную частоту пульсаций по отношению к рабочей частоте каждого из преобразователей 3 и 4. Сглаживание пульсаций осуществляется фильтром 21-23.

Пульсации тока i_1/2 в тяговых двигателях сглаживаются за счет собственной индуктивности этих двигателей. Пульсации тока возбуждения дополнительно сглажены резисторами 9-10.

Режим реостатного торможения обеспечивается при разомкнутом контакте 22 и замкнутом 24. При этом после реверсирования ОВ1-ОВ2 имеем схему силовых цепей по фиг.5. В контуре двигателя 1 включены преобразователь 4 и резистор 6, а в контуре двигателя 2 преобразователь 3 и резистор 5. Диоды 15 и 16 не участвуют в работе схемы, потому что они находятся под обратным напряжением.

При включении преобразователя 3 (4) происходит короткое замыкание соответствующего двигателя 2 (3) и нарастает ток I₂ (I₁). При выключении преобразователя ток двигателя замыкается через резистор 5 (6). Величина тормозного тока регулируется коэффициентом заполнения импульсного цикла преобразователей 3 и 4. В заключительной стадии торможения при небольшой скорости 2-3 км/ч тиристоры преобразователей 3 и 4 можно включить постоянно, реализуя режим торможения коротким замыканием двигателей.

Технико-экономическая эффективность предложения определяется простотой схемы силовых цепей электровоза, в том числе простотой и надежностью переключения режимов тяга торможение. Последнее особенно важно для электровозов, работающих на коротких участках и в сложных условиях движения, например для маневровых и рудничных электровозов.

Использование: в качестве электровозов постоянного тока с импульсным регулированием. Сущность изобретения: с целью упрощения переключения режимов тяга-торможение в электровозе с тяговыми электродвигателями и импульсными преобразователями, диодами отвода реактивного тока и тормозным переключателем один из контактов последнего включен между общими точками диодов и преобразователей. Тяговые электродвигатели и импульсные преобразователи в параллельных цепях включены в разной последовательности по отношению к токоприемнику и узлу заземления. 5 ил.

ЭЛЕКТРОВОЗ С ПИТАНИЕМ ОТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, шунтирование диодами отвода реактивного тока и включенные в две параллельные цепи, в каждой из которых индивидуальный импульсный преобразователь, обмотка якоря и сопряженная с контактами реверсора обмотка возбуждения соответствующего электродвигателя включены последовательно, узел заземления, соединенный с одним из общих выводов параллельных цепей, тормозной переключатель, через первый и второй контакты которого к выводам импульсных преобразователей подключены шунтирующие резисторы, токоприемник, быстродействующий выключатель и сглаживающий фильтр, включенные последовательно, отличающийся тем, что третий контакт тормозного переключателя включен между другим общим выводом упомянутых параллельных цепей и выходным выводом сглаживающего фильтра, тяговые электродвигатели и импульсный преобразователь в параллельных цепях включены в разной последовательности по отношению к токоприемнику и узлу заземления, при этом выводы импульсных преобразователей со стороны тяговых электродвигателей соединены между собой через четвертый контакт тормозного переключателя.