ВОЗБУДИТЕЛЬ ТЯГОВЫХ МАШИН Российский патент 2006 года по МПК H02P3/14 H02P7/295 B60L9/04 

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 катодами входных диодов, аноды которых являются входами питающих напряжений возбудителя, анодами главного и вспомогательного тиристоров и катодом диода перезаряда коммутирующего конденсатора, первый вывод которого 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 объединена с клеммой для подключения второго вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин, анодом обратного диода и вторым выводом входной емкости и является общей точкой [3].

Недостатком этого возбудителя является следующее. При движении на затяжном спуске с ограниченной тормозной силой вследствие пониженного тока тормозных резисторов будет идти повышенный отбор энергии аккумуляторной батареи, снижая надежность электровоза в целом. Кроме того, этот возбудитель исключает режим остановочного электрического торможения, т.к. тиристорный преобразователь неработоспособен при пониженном напряжении на тяговых машинах, а аккумуляторная батарея имеет ограничения но мощности.

Задачей изобретения является обеспечение возбуждения тяговых машин во всех режимах работы электровоза.

Поставленная задача решается тем, что известный возбудитель, содержащий дроссель, входной конденсатор, входные диоды, аноды которых являются входами питающих напряжений, а катоды объединены, снабжен транзистором, коллектор которого соединен с первым выводом конденсатора и, через дроссель, с катодами входных диодов, эмиттер соединен с клеммой для подключения первого вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин, соединенных последовательно, и катодом обратного диода, анод которого соединен общей точкой со вторым выводом конденсатора и вторым выводом цепи обмоток возбуждения, а затвор - с клеммой для подключения управляющего сигнала, и выпрямителем переменного напряжения, имеющим клеммы для подключения входного напряжения, выходами подключенным плюсом к катодам входных диодов, а минусом - к общей точке.

Т.к. питание возбудителя обеспечивается от источника с небольшим напряжением, то выходное напряжение выпрямителя выбирается таким, чтобы было несколько больше напряжения аккумуляторной батареи при наименьшем допустимом напряжении контактной сети. Поэтому при номинальных значениях тормозной силы питание возбудителя обеспечивается от тормозных резисторов, при небольших тормозных токах - от выпрямителя переменного напряжения. При исчезновении напряжения в контактной сети в начале, при включении тормоза, питание возбудителя идет через диод VD3 от аккумуляторной батареи в течение 2-3 с, а затем через VD1, VD2 - от тормозных резисторов.

Таким образом, питание возбудителя обеспечивается во всех режимах работы электровоза, реализуя необходимые силы торможения.

На чертеже приведена схема возбудителя.

Аноды диодов VD1 и VD2 являются входами для подключения к частям тормозных резисторов и аккумуляторной батареи (диод VD3). Катоды диодов соединены с плюсовым выходом выпрямителя переменного напряжения, имеющего вход для подключения переменного напряжения, и, через дроссель L, с первым выводом конденсатора С и коллектором транзистора Т. Эмиттер транзистора Т соединен с клеммой 1 для подключения первого вывода обмоток возбуждения тяговых машин и катодом обратного диода VD4, анод которого соединен со клеммой 2 для подключения второго вывода обмоток возбуждения тяговых машин, минусом выпрямителя и общей точкой.

На чертеже также показаны последовательно соединенные обмотки возбуждения ОВ тяговых машин.

Питание преобразователя осуществляется от источника с наибольшим напряжением: в начале, при включении торможения, от выпрямителя или, при отсутствии напряжения в контактной сети, через диод VD3 от аккумуляторной батареи, а затем, при появлении тормозного тока, 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:

L1 мГнС5000 мкФVD1, VD2, VD3Д133-1000VD4ДЛ153-1600ТMBN1200C33Аккумуляторная батарея84KL160P

был испытан на натурном стенде ОАО "ВЭлНИИ". Напряжение от частей тормозных резисторов менялось от 250 В до 70 В, напряжения на выходах возбудителя и аккумуляторной батареи были 125 В и 110 В соответственно. Бросков и провалов тока возбуждения не было. Пульсации тока возбуждения при частоте переключения 600 Гц не превышали 2%, напряжения на емкости - 8%.

Источники информации

1. "Техническое описание и инструкция по эксплуатации электровоза ВЛ10. Отделение ВНИИЭМ по научно-технической информации в электротехнике" (Информэлектро) М., 1970, 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, с.150.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для регулирования тока возбуждения тяговых машин электроподвижного состава постоянного тока в режиме электрического торможения. Технический результат - обеспечение возбуждения тяговых машин во всех режимах работы электровоза. 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. При небольших тормозных токах питание возбудителя осуществляется от выпрямителя переменного тока. Таким образом, при номинальных значениях тормозной силы питание возбудителя обеспечивается от тормозных резисторов, при небольших тормозных токах - от выпрямителя переменного напряжения. При исчезновении напряжения в контактной сети в начале, при включении тормоза, питание возбудителя в течение 2-3 с осуществляется от аккумуляторной батареи. 1 ил.

Возбудитель тяговых машин, содержащий три входных диода, аноды которых являются входами возбудителя, дроссель, входной конденсатор, второй вывод которого соединен общей точкой с клеммой для подключения второго вывода цепи обмоток возбуждения тяговых машин и анодом обратного диода, отличающийся тем, что катоды трех входных диодов соединены с положительным выходом выпрямителя переменного напряжения, имеющим клеммы для подключения входного напряжения, и с одним выводом дросселя, другой 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, затвор транзистора - с клеммой для подключения управляющего сигнала, а "минус" выпрямителя соединен с общей точкой.