Тяговый электропривод транспортного средства Советский патент 1989 года по МПК B60L11/06 

ел

00

ел

о:)

вают усиление Е)збуждения при трогании и ослабление во:1бужления на высокой скорости к тяговом режиме работы электропривода. В тормозном режиме работы тягового ч.аектроиривода этими же элементами и нереводом тиристо)ов 8 13 вьнфямителя

в инверторный режим обеспечивается реостатное торможение с самовозбуждением и независимым возбуждением, а также реверсивное торможение до полной остановки и удержания транспортного средства на спуске. 1 ил.

Изобретение относится к транспорту, в частности к тяговым электроприводам транспортных средств, и направлено на расширение диапазона тяговых и тормозных усилий. Тяговый электропривод содержит тяговый синхронный генератор 1, приводимый тепловым двигателем 2. К статорным трехфазным обмоткам 3 и 4 генератора подключены тиристоры 5 - 16 выпрямителей и тиристоры 31 - 39 дополнительных групп. Обмотки 17, 18 якорей и 25, 26 возбуждения тяговых электродвигателей разделительными диодами 19, 20, 28, 30 и коммутационными элементами 21 - 24 включены в цепь обмоток 3, 4 тягового генератора и тормозных резисторов 27, 29. Коммутационный элемент 40 и тиристоры 31 - 39 обеспечивают усиление возбуждения при трогании и ослабление возбуждения на высокой скорости в тяговом режиме работы электропривода. В тормозном режиме работы тягового электропривода этими же элементами и переводом тиристоров 8 - 13 выпрямителя в инверторный режим обеспечивается реостатное торможение с самовозбуждением и независимым возбуждением, а также реверсивное торможение до полной остановки и удержания транспортного средства на спуске. 1 ил.

Изобрегение относится к транспорту, в частности к тяговым электроприводам транс- П1)ргны средств.

Це.чь изобретения -- раси1ирение диапазона тягоны.х и тормозны.х усилий.

На чертеже иредставлена принципиальная электрическая схема тягового электропривода.

Тяговый электропривод (по чертежу) содержит тяговый син.чронный генератор 1. приводимый во вращение тепловым двига- те,1ем 2. К двум статорным тре.хфазным обмоткам 3 и 4 подключены вьзпюда.ми пере- 1енно1Ч) тока тиристорн1 1е выпрямители, БЫ1К). 1нениые на тиристорах 5 - 10 и 11- 16. К одним из выводов постоянно1 О тока тиристоров 5 7 и 14 16 подключены одни из выводов обмоток 17 и 18 якорей тяговых элект- родви1 ателей, а к другим выводам постоянного тока тиристоров 8 10 и 11- 13 через диоды 19 и 20 11одк.1К)чены другие выводы обмоток 17 и 18 и контактами коммутационных э. 1Ч)в 21 24 обмотки 25 и 26 возбуждения тяювых электродвигателей. Пень из т)|1м()зн()Г() резисто|)а 27 и разделительною диода 28 подк,тючена парал- ле.1ьно обмотке 17 яко1)я одного, а цепь из то)мочно1() резисгора 29 и разде.чительного диода 30 подключена |1арал,е, 1ьно обмотке 18 якоря другого rяlЧJвoгo электродвигате,;1Я. Группа тиристоров 31-33 соединяет выводы обмогки 3 синхронного генератора 1 с выводом гормозно1Ч) резистора 27, а группа тирисго|1ов 34 36 соединяет выводы дру- roii обмотки 4 ciiHxpoHiu.)ro генератора 1 с выводом другого тормозного резистора 29. /1оно;1ните, 1ьная грунна тиристо|К)в 37 39 соединяет выводы обмоток 3 и 4 синхронного | енератора 1 между собой, а их другие выводыкоммутационный э,темент 40. Коммутационные элементы 21 24 М()1 ут быть выполнены в виде реверса, а э,|емент 40 в виде контактов кон- такто)а и,1и тиристора. Выводы обмоток 3 и 4 синхр()1П10() генератора обозначен) соот- ветствен ю 41 44 и 45-48.

Тяювьн электрО1 ривод работает следую- UiM образом.

11ервич ый тенлово двигатель 2 приво- диг во ipanie Uie тяговый синхронный генератор I, выпрямленным напряжением со статорных трехфазньгх обмоток 3 и 4 кото1)О1() за 1ить ваются обмотки 17, 25

и 18, 26 соответственно первого и второго электродвигателей.

Тяговый электропривод позволяет регулировать величину тока обмоток электродвигателей изменением тока возбуждения синхронного генератора и изменением угла управления тиристоров 5-16, 31 - 39.

В тяговом режиме тиристоры 31 - 36 постоянно выключены, состояние контактов

коммутационных элементов 21-24 устанав- . ивают в зависимости от направления вращения обмоток .17, 18 якорей.

5

В зоне нуска тягового электропривода обеспечивается формирование возбуждения электродвигателей, что ведет к увеличению мо.мента электродвигателей при том же токе обмоток 17, 18 якорей, благодаря чему облегчается работа щелочного узла э.,ектродвигателей.

0 В режиме форсирования возбуждения включают коммутационный элемент 40. Обмотки 17, 18 и 25, 26 нагружаются током, который замыкается по цепям элементов: 17, 18, 14-16, 4, 11-13,22, 26,25 21, 8 К), 3, 5--7, 17, при этом последователь5 но соединенные обмотки 17, 18, 26, 25 заниты- ваются суммарным напряжением, сформированным из соответствуюпшх линеЙ Ш1х напряжений статорных обмоток 3 и 4, а формирование возбуждения обеспечивается током, 1 ротекаю1цим по цепям элементов: 26, 25

0 21,8- 10, 3, 40, 4, 11-13, 22, 26. Суммарное напряже ие, сформированное из положи- полуволн фазных напряжений ста- торной обмотки 4 и соответствующих отри- цатель 1ых нолуволн фазных напряжений ста торной обмотки 3, запитывает последовательно соединенные обмотки 25, 26 донолни- током форсирования возбуждения. Изменением угла управления коммутирующего э. 40 регулируют величину тока форсирования возбуждения, изменением

0 угла у 1равления тиристоров 8-13 регулируют ток обмоток 25, 26 возбуждения, равный сумме токов, протекающих в основном и дополнптельном контурах, из.менением угла управления тиристоров 5-7, 14- 16 регулируют величину тока обмоток 17, 18 якорей.

5 При выходе из зоны пуска тягового электропривода, когда необходимость в форсировании поля электродвигателей отпадает, сигналы управления коммутирующего элемента 40 снимаются и коммутирующий элемент отключается.

Обмотки 17, 18, 25, 26 электродвигателей нагружаются током, который замыкается в основном контуре по цепям элементов: 17, 18, 14-16, 4, 11 - 13, 22, 26, 25. 21, 8- 10, 3, 5-7, 17. Напряжения тиристорных выпрямителей поддерживаются равными. В установившемся режиме работы при равенстве скоростей и моментов электродвигателей диоды 19 и 20 токами не обтекаются.

Боксирование одного из электродвигателей, например электродвигателя с обмоткой 17 якоря, сопровождается увеличением ЭДС обмотки 17 якоря на величину ЭДС скольжения, что приводит к вытеснению тока из обмотки 17 и созданию потенциальных условий для включения диода 19, образующего контур подпитки обмоток 25, 26. При этом ток нагрузки обмоток возбуждения не- боксующего и боксующего электродвигателей поддерживается постоянным н замыкается в контуре по цепи элементов: 17, 18, 14-16,4, 11 - 13, 22, 26, 25, 21,8-10,3, 5- 7, 17 и в контуре подпитки: 18, 14-16, 4, 11- 13, 22, 26, 25, 21, 19, 18, что способствует стабилизации режима боксирования при незначительных скоростях скольжения и малых потерях силы тяги.

Если по условиям сцепления происходит развитие процесса боксования, то защиту от .боксования производят изменением угла управления тиристоров 5-10, уменьшая напряжение на обмотке 17 якоря.

Работа электропривода при боксовании электродвигателя с обмоткой 18 якоря происходит аналогично, при этом создаются потенциальные условия для включения диода 20.

Защиту от боксования одновременно двух электродвигателей производят изменением угла управления тиристоров 5-7 14-16, умень- щая напряжение питания обмоток 17, 18, и включением коммутирующего элемента 40. При этом токи обмоток якорей замыкаются в контурах по цепям элементов: 17, 27, 28, 17 и 17 и 18, 30, 29, 18, а ток обмоток возбуждения замыкается в контуре: 26, 25 21, 8-Го, 3, 40,4, 11 - 13, 22, 26, где изменением угла управления элемента 40 и тиристоров 8--13 регулируется ток обмоток возбуждения.

Когда сцепление боксирующих электродвигателей восстановится, коммутирующий элемент 40 отключают, об.мотки электродвигателей запитыван:)Т током, протекающим в основно.м контуре по цепям элементов: 17, 18, 14-16, 4, 11-13, 22, 26. 25, 21, 8-10, 3, 5-7, 17.

Ослабление поля электродвигателей осуществляется включением тиристоров 37- 39, щунтирующих последовательно включенные контакты элементов 22, 21 (или

24,23), обмотки 25, 26 возбуждения и соответствующие тиристоры 8-10, 11 -13. При этом часть тока нагрузки обмоток якорей замыкается в основном контуре по цепи элементов: 17, 18, 14-16, 4, 1.1 - 13, 22, 26, 25. 21, 8-10, 3, 5-7, 17, а другая часть, минуя обмотки 26, 25 возбуждения, в контуре щунтировки поля: 17, 18, 14-16, 4, 37 - 39, 3, 5 - 7, 17.

Регулирование глубины ослабления поля электродвигателей осуществляется путем и.- менения угла управления тиристоров 37 39. 8-13, причем угол управления тиристоров 37-39 изменяют и обратно пропорционально по отнощению к углу управления

тиристоров 8-13.

Работа электропривода в режимах реостатного и реверсивного торможения происходит следующим образом.

Для облегчения перехода из режима тя- 0 ги в режим реостатного торможения, осуществляемого на больших скоростях транспортного средства, тиристоры 5-16, 37-39 выключают, при этом токи якорных обмоток, спадая, замыкаются в контурах по цепям следующих элементов: 17, 27, 28. 17 и 18, 30. 29, 18, а ток обмоток возбуждения, спадая, замыкается в контуре по цепи элементов: 26, 25, 21, 19, 20, 22, 26. Когда тек обмоток возбуждения станет равным нулю, переключают контакты элементов 21-24 Q таким образом, чтобы направление тока в обмотках 26, 25 возбуждения в режиме реостатного торможения было обратным по отнощению к направлению тока в них в режиме тяги. Направление тока в якорных обмотках I 7, 18 при эюы сохраняется прежним.

5

Для сборки первого режима реостатного торможения включают тиристоры 5-16, коммутирующий элемент 40 выключен. Обмотки 25, 26 возбуждения получают питание от статорных обмоток 3 и генера тора по цепи элементов: 17, 18, 14-16, 4, 11 - 13, 24. 25, 26, 23, 8-10, 3, 5 - 7, 17. Когда электродвигатели возбудятся и на якорных обмотках 17, 8 появится ЭДС, выпрямители 5-10, 11 - 16 по цепям управ5 ления переводят из выпрямительного режима работы в инверторный, при этом обмотки

25,26 возбуждения и статорные обмотки 3, 4 синхронного генератора запитываются напряжениями обмоток 17, 18 якорей и для управления током обмоток 25, 26 возбуждения

0 включают в инверторном режиме тиристоры 37-39 щунтировки поля. Токи обмоток якорен, замыкаясь по цепям элементов: 17, 27, 28, 17 и 18, 30, 29, 18. запитывают резисторы соответственно 27 и 29 гащени я тормозной энергии, а замыкаясь по цепям

5 элементов: 17, 20, 24, 25, 26, 23, 8-10. 3, 5-- 7 17; 18, 14-16, 4, 11 - 13, 24, 25, 26, 23, 19, 18; 17, 18, 14-16, 4, 11-13, 24, 25, 23, 8-10, 3,5-7, 17; 17,8, 14 - 16,4.37-39,3,5-7. 17,

«aiiii гыиают обмотки Г), 2() вочоу/кдония оо- MoiKii 3, 4 eiuixpoiit ;: riM:t, pa rop;i.

. 1окт м дииг;114 . ill .; норном Н жимо рои- cuii iioi o 1Ч)рмо/К1 11ИЯ paoo iaioT |;ак гепсра- )1 с ).ii iiiK M, liai pvx.A HiiuR на pejiicToiii, 27, 2), ста I opiiue обмогки 3, ) обмотки 2). 2(), , 1,1Г;у/),; лМП1и.

Ве. шчина (ipMo.. (j упиия ре: улирует- ся i ;iMi Hi iUieM вг. нч пы тока )то1 25. 2h ио:;буж.ачп я ir 1Ч м ,1М1ЧИ.м .яя ; управ- .|1. ния тпристорои .s Г , 57 ii l и тока опмот- ио,и )/.,1С Н1 Я с инх poiiiioiЧ) I l iicjUi r(jpa 1.

Элементы 5.10К гр()|1)И150да о1н С1 0 1ииак : iiL pexo.T нн iiepiiori; режима реоста rnoi i, торможсмшя ) ргжнм рсчи рсиииого (ос таио вочиого) торможс1И1я и o6|ia гно,

1 ,i иа режим piMK pcMiiiioit) TOjnio- жеиия ocx iUfo i в.1Я1(: Т /ке при прекращении -j(tHt)CK 111ВНООТИ р.. оетати(М о ж е н и я.

При нерехоле ii.-i режима |)е1 статно1 о торможения н режим реверсивного торможения nipne opi.i .7 .i) н1)1кЛ1Очак)т, а 1Л1рисгорь( М (ключают, при гиpиcт Jpы о () по пени нрав,тения переходят из инвер- | орн()Г(1 Х /кнма рабоП) в В1)1нрями i е,:|ЬНЫ1 |.

Тирнсчоры Г) 7, :Vi и 14 10, ;Н (

обра.птот eooTiH TCTBeHfio два уноа в,тяем1и х вынрям и ге, 1я, собранных но MocTOHoii схеме. И:(ме111 нием вочбуж 1, ния синхронного генератора и углов харавлення iTipiiCTopoii Г) 7, М :,Ч и 14 l(i, . :) на В1) н |1ав,тяем1)1х вьпцшм i:Te;ieii (}iopMH iyioT на- нряження. 11ри,.оже11Н1 11 в, nupa. i ном нанрав- .-.снин к диодам 2t и оП еоотвс гс гвеч- Hv), оо1,чли. чива югдие ;аН1|рание диодо -, 28 и .(}. (.обиргается пень реве|1еивно и юр1(ае 1ся вынрям.1енн1 .м нанряжением обмотки Л синхронно о гслк-л а ; ора , слс/женным i l-), l(. )тки 17 якор , но ueira э/|еме1ггов;

Г()рм 1-1Но11 р(-(11С1)р 2. ла нитмвле К я и рямлен lii.iM маиря/кением обмотки 4 ронного г1Л|ера 1 ора, с. о/кен нь м с НДС, об- MO iKH IS якоря HO нсдн :1ГН. мен :ои: , 1J,

14Hi, 4. 04 ,5ti, 29.

Обмоткн 2(-j, 25 .ал1Н 1 ЫваК)гся i)i)i ным наирЯтснИ1 М соответс iiu ioHuix обмо- 1 ок 4. .) син х;)оннг)го reiiejiaTopa. с,тож1Ч1- ным с .-),l . соотв(.л С 1Д)уюи1и X обмоток 17.

15якореГ И(.1 илл:я элс-лк нтгч;: 17. 20, 24, 25. 2h, 2:5, Ю, Л. Г, 7. 17; Is, 14 П), I. 1 13, 21, 25, 2(1, 23, 19, IS; 17, IS, 14 IH, 4, 1 1 Л. 24. 25, 2fi, 23. S 10, .3. 5 7. 17.

Pei y. iHpoB.a иис тока обмоюк 25, 2(1 Bo.i- б /кдения otAiHecrsi 1Я10 | и;{мене1Н1е . ijo:(6 ж- Д1Л1ИЯ синхронного ri Hepa i opa и унрав- ления тиристоров S 13. Причем углы .тения 1 ирисгоров S 13 и;;ме|1як)Т. нанрнмер, обратно г роноргдюна. ii)4o ;н) o lHOHieHHio к и: Л1енени1о уг.юв н ра. чч|ия 1Л-; ристо;)-; 31 .Ч(). Ко|ма ГОК ппмогок 25. 2() во:и )у; Кде- ния с Ч1вняеI cvi с 1 оком обмот ок 17. IS якорл И

( :)Т() 1|р(И Чойдет скоростя.х трансиорт- иогг) cpiMi i H:-i. к н}ЛК), тиристоры : ) З(-) . при :1том собирается цепь рев,е|)сивио1 о (oi. та но вочиого) торможения

и; у.тем(нтов 17, 18. 14 - 16, 4, 11 - 13, 24, 25, 2(), 2.3, 8 К), 3, 5 7, 17. В этом режиме обе(Л1ечивается также удержание состава на ук. юнах.

Иа бо.1ЬН1Их скоростях 1рансно|1тного

средства но;«1ожсн переход H;I режима ре- Be pcHBiioro торможения в 1ервы; )ежим craTiiMjo юр.можения. Г1)И эгом т Ир . а торы Я 3() вык.пючакп, а 3 16 но цепи унрав- ле.чи/i 11ереводят и:з В1з1г11)ями ге.:1) jjc- ;-ким,; работы ;; шверторнпи. кроме того,

в.ключают в инверто1)ном режиме тиристоры 37 .39 шунтировки ноля.

Во;п1ожен также BTopoii режим реостатного торможения. Д.тя ei o сборки вк.тю- чакм 1И11ист(.)ры 8 -13 и коммутирующий н.темент 40, iii)H гирпсторы 5 - 7, 14 16 и .31 39 вьи. 1К)чены. Обмотки 25, 2() возбуждения но |уча1(гг дитание ог егаторных обмоюк is, 4 синхрс)ниого reHepjai opa по цепи -элементов; 25. 2(i, 23, 8 10, 3. 40, 4, 1113. 24, 25.

KOI да э. 1ектродвига гели возбудятся, токи

обмоток якорей замкнутся Ю цепям э.те- меитов; 17, 27. 28, 17 и 18, 30, 29, 18. Электро- двигггкми во ;х /киме реостатного |0;П ожегдя работают как геиера 1 0рв1 с неза- ВИСИМВ1М зозбуждением, нагруженные CCJOT

BC i CTBeinu) иа )e:uicTO)Bi 27 ii 29.

ie.TH4Hiia юрмозиого уси, регу, 1ируется измене1Д1ем величины тока обмоток 25,

21) вьчГг . ждения изменения уг.та тирисToi oB 8 13, 4(1 и изменением возбуж;;1. ния снч.хр(Л(И(;го I eiiepaTopa 1.

: isrofiorxj режима пеоста 1 Hoi о I OjiMOiKe- ния в режим 1еверсивно о го)можен11я и об|1атно тяг:)вый :1;1ектр1 нри1и)д нереводяг .:io )1м обра (ом.

0При череходе и; режимов a,:ieK t )ического г(;1рможення н )ежим тяги гиристо 1Ы 5 - 1 (i, 31 39. 40 выключают.

Токи яко| ных обмоток, спадая, замыкаются в контурах но цеиям ч,теме1ггов; 17, 27. 28. 17 и 18. 30, 29, 18.

5 1ок обмоток возбуждс ня, спадая, замы- к: .ется в конту})е но нсни -лтеменгов; 25 2(), 23, 19. 20. 24, 25.

1x01 да 1()к обмоток В11: бужде11 1Я станет jiaBHdiKi ну, ;ю, пер)еклк)чакл коммутацпгишые 0 v. ieMi. i Tb 2; 24 таким об|1азом, чтобы iiaiipaB. ieiHie 1 ока в обмотках 25, 2() возбуждения соо1 ветствовало режиму тяги для соо гвс СП ByioHLei4) па ир;1В. 1еппи движения трансно-р riioi о средства.

i Iciio. ;,: ,овани1 1ред. 1а аемсл о тя ()вого -;, и К1р( позволяет эффективно црп- Mcinrri) 5,1ек 1 рическое торможение транспорт- ..- i Ba ;зо всем диана; О1;е i/Kcipoc- ей. ч 1 о но .тяг-т отказа 1ьея от нримснения пневмотормоза в нормальных (неаварийных) режимах движения, увеличить силу тяги при трогании, уменьшить потери энергии при боксовании.

Формула изобретения

Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий приводимый во вращение тепловым двигателем тяговый синхронный генератор с двумя статорными трехфазными обмотками, подключенными одними выводами к выводам переменного тока ти- ристорных выпрямителей, один из выводов постоянного тока которых соединен с одними из выводов обмоток якорей тяговых электродвигателей, параллельно которым подключены цепи из последовательно соединенных тормозных резисторов и разделительных диодов, группы тиристоров соединены одними из электродов с выводами переменного тока

тиристорных выпрямителей, и коммутационные элементы, включенные в цепь обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, отличающийся тем, что, с целью расщире- ния диапазона тяговых и тормозных усилий, он снабжен дополнительной группой тиристоров и дополнительными разделительными диодами, соединенными последовате.льно и подключенными общими электродами с другими выводами обмоток якорей тяговых электродвигателей, а другими электродами - с другими выводами постоянного тока одного и другого тиристорных выпрямителей и с контактами четырех коммутационных элементов, соединенных с обмотками возбуждения тяговых электродвигателей, при этом одни из выводов трехфазных обмоток тягового синхронного генератора соединены с электродами дополнительной группы тиристоров, а другие выводы - с контактами пятого коммутационного элемента.