ВОЗБУДИТЕЛЬ ТЯГОВЫХ МАШИН Российский патент 2006 года по МПК H02P3/14 

Изобретение относится к области электротехники, а именно к преобразователям, регулирующим ток возбуждения тяговых машин электроподвижного состава постоянного тока в режимах электрического торможения.

Известны устройства регулирования тока тяговых машин, работающих в режимах генераторов с независимым возбуждением, посредством электромашинного возбудителя, в цепь обмотки возбуждения которого введен реостат, управляемый машинистом [1, 2].

Этот возбудитель имеет вращающиеся части, низкий кпд (наличие двух электрических машин), большие габариты, массу, сложен в обслуживании, требует время на подготовку к работе.

Наиболее близким по технической сущности является возбудитель тяговых машин, содержащий входной конденсатор, первым выводом соединенный с тремя катодами входных диодов, аноды которых являются входами для источников тока, питающих возбудитель, анодами главного и вспомогательного тиристоров и катодом диода перезаряда коммутирующего конденсатора, первый вывод которой соединен с катодом главного тиристора, анодом разделительного диода и первыми выводами первого и второго делителей тока. Второй вывод первого делителя тока соединен с катодами разделительного и обратного диодов и клеммой подключения первого вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин, включенных последовательно. Второй вывод второго делителя тока соединен с катодом вспомогательного тиристора, через дроссель - с анодом диода перезаряда коммутирующего конденсатора, и первым выводом вспомогательного резистора, вторым выводом соединенного с анодом вспомогательного диода, подсоединенного к положительной клемме вспомогательного источника питания, отрицательная клемма которого соединена с клеммой для подключения второго вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин, анодом обратного диода и вторым выводом входного конденсатора [3].

Этот возбудитель имеет низкую надежность, обусловленную большим количеством элементов. Кроме того, наличие коммутирующего конденсатора и дросселя в цепях главного и вспомогательного тиристоров ограничивает диапазон частотного импульсного регулирования тока возбуждения, нарушая требования электромагнитной совместимости локомотива и СЦБ.

Задачей изобретения является повышение надежности устройства, расширение диапазона регулирования тока возбуждения и обеспечение требований электромагнитной совместимости (см. Электровозы. Требования по сертификации СТС ЖТ ФТС ЦТ 04-98.).

Поставленная задача решается тем, что известный возбудитель тяговых машин, содержащий три входных диода, аноды которых являются входами для подключения источников тока, питающих возбудитель, дроссель и входной конденсатор, снабжен транзистором, коллектор которого соединен с первым выводом конденсатора и, через дроссель, с катодами входных диодов, эмиттер соединен с первой клеммой для подключения цепи обмоток возбуждения тяговых машин и катодом обратного диода, анод которого соединен со вторым выводом конденсатора и второй клеммой для подключения обмоток возбуждения тяговых машин, а затвор транзистора - с клеммой для подачи управляющего сигнала.

Снабжение устройства транзистором вместо двух тиристоров, коммутирующего конденсатора, трех диодов, трех резисторов выгодно отличает предлагаемый возбудитель от прототипа, т.к. повышается надежность за счет уменьшения количества элементов и расширяется диапазон рабочих частот (тиристоры с коммутирующей цепью заменены транзистором), позволяющий не мешать работе устройств локомотивной сигнализации.

Если параллельно транзистору присоединить несколько транзисторов параллельно и включать их поочередно, то частота работы значительно увеличится и будет вне диапазона рабочих частот АЛСН.

Для симметричной работы тяговых машин число входов возбудителя должно соответствовать числу тормозных резисторов.

Возбудитель показан на чертеже.

Он состоит из входных диодов VD1, VD2, аноды которых подключают к частям тормозных резисторов, и входного диода VD3, анод которого подключают к аккумуляторной батарее, сглаживающего фильтра LC, входом подключенного к катодам входных диодов, а выходом - к эмиттеру транзистора Т, в цепь коллектора которого включаются обмотки возбуждения тяговых машин ОВ, показанные на чертеже, а затвор соединен с клеммой для подачи импульсов управления.

Возбудитель работает следующим образом.

Входы возбудителя (диоды VD1, VD2) подключаются к частям тормозных резисторов и к аккумуляторной батарее (диод VD3). Диоды обеспечивают питание преобразователя от источника с наибольшим напряжением: вначале, при включении торможения, через диод VD3 от аккумуляторной батареи, а затем, через диоды VD1 и VD2, от тормозных резисторов. Плавное регулирование тока возбуждения тяговых двигателей осуществляется изменением частоты и длительности отпирающих импульсов, подаваемых на затвор транзистора Т с помощью регулятора в зависимости от требуемого значения тока возбуждения и скорости его нарастания. Для сглаживания пульсаций тока и напряжения при импульсном регулировании служит LC фильтр.

Возбудитель с параметрами:

L........................................1 мГц

С........................................5000 мкФ

VD1, VD2, VD3............................Д 133-1000

VD4......................................ДЛ153-1600

Т........................................MBN 1200 C 33

был испытан на натурном стенде ОАО «ВЭлНИИ». Пульсации тока возбуждения при частоте переключения 600 Гц не превышали 2%, напряжения на емкости - 8%.

Для уменьшения мешающего воздействия на сигналы АЛСН (частоты 420, 480, 580, 720, 780 Гц) параллельно транзистору MBN 1200C33, максимальная частота переключения которого составляет 1200 Гц, можно включить один или несколько транзисторов параллельно, переключая их поочередно. При этом величину емкости С фильтра можно снизить до 1000 мкФ.

Для симметричной работы тяговых машин целесообразно иметь число входов возбудителя по числу тормозных резисторов (показано штриховой линией на чертеже), не считая входа от аккумуляторной батареи.

Источники информации

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации электровоза ВЛ10. Отделение ВНИИЭМ по научно-технической информации в электротехнике (Информэлектро). М., 1970 г., С.39, 390.

2. Б.К.Баранов, В.К.Калинин, М.А.Кацер и др. «Магистральные электровозы». Электрические аппараты и схемы. М., «Машиностроение», 1969, 368 С. на С.249.

3. Пассажирский электровоз ЧС2^T. Под общей ред. А.Л.Лисицина. М.: Транспорт, 1979 г., с.150.

Использование: в электротехнике, для регулирования тока возбуждения тяговых машин электроподвижного состава постоянного тока в режиме электрического торможения. Возбудитель тяговых машин подключается через входные диоды к частям тормозных резисторов, при протекании по которым тормозного тока появляется напряжение. Это напряжение через входной LC фильтр и транзистор подается на последовательно включенные обмотки возбуждения тяговых машин. Ток в обмотках возбуждения регулируется подачей импульсов управления на затвор транзистора. Начальный ток возбуждения берется от аккумуляторной батареи. Возбудитель надежен, а диапазон его рабочих частот позволяет не мешать работе устройств локомотивной сигнализации. Технический результат - повышение надежности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Возбудитель тяговых машин, содержащий три входных диода, аноды которых являются входами для подключения источников тока, питающих возбудитель, дроссель, входной конденсатор, второй вывод которого соединен с клеммой для подключения второго вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин и анодом обратного диода, отличающийся тем, что катоды трех входных диодов соединены с первым выводом дросселя, второй вывод которого соединен с первым выводом конденсатора и коллектором транзистора, эмиттер которого соединен с катодом обратного диода и клеммой для подключения первого вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин, а затвор транзистора соединен с клеммой для подачи управляющего сигнала.2. Возбудитель тяговых машин по п.1, отличающийся тем, что параллельно транзистору включены n транзисторов, где n=1, 2, 3,... .3. Возбудитель тяговых машин по п.1, отличающийся тем, что число входных диодов соответствует числу тормозных резисторов.