Тяговый электропривод автономного транспортного средства Советский патент 1990 года по МПК B60L11/06 

Изобретение относится к транспорту, в частности к тяговым электроприводам автономных транспортных средств.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования тягового и тормозного усилия,

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого тягового электропривода.

Тяговый электропривод содержит тяговый синхронный трехфазный генератор 1, приводимый во вращение тепловым двигателем 2. К статорным обмоткам 3 подключены группы управляемых вентилей 4-6, , 10-12 и 13- 15, образующих мостовые выпрямители. Управляемые вентили 16-19 с диодами 20 и 21 представляют собой реверсивный переключатель, вход которого подключен к группам вентилей 10-15j a выход - к обмотке 22 возбуждения тягового электродвигателя Якорная обмотка 23 соединена с цепью из последовательно соединенных разделительного диода 24 и тормозного резистора

ел

- со оо

315

25. Вспомогательным вентилем 26 не- посредственно и диодом 27 через про- межуточный вывод резистора 25 якорная обмотка 23 подключена к группам упра- вляемых вентилей 4-9. Вспомогательные вентили 28 и 29 соединены с одной из обкладок конденсатора 30, подключенного другой обкладкой к другим выводам статорной обмотки 3 тягового генератора и к выводам переменного тока групп управляемых вентилей 4-6 и Контактором 31 к статорной обмотке 3 подключаются вспомогательные потребители 32 энергии. К выводам 33 и 34 управляемых вентилей 9 и 6 соответственно может подключаться внешний источник (не показан), например аккумуляторная батарея, для за- ьуска теплового двигателя

Тяговый электропривод работает следующим образом.

Первичный двигатель 2 приводит во вращение тяговый синхронный генератор 1, питающий выпрямленным напря- жением обмотки, 23 и 22 якоря и воз-, буждения тягового электродвигателя. Первоначально в режиме запуска генератора 1 и первичного двигателя 2 управляемый вентиль 26 и контактор 31 выключены К выводу 33 подключается плюсовой вывод аккумуляторной батареи, к выводу 34 - минусовой. Упраляемые вентили 4-9 совместно с управляемыми вентилями 28 и 29 и коммути- рующим конденсатором 30 образуют трехфазный инвертор тока с двухступенчатой коммутацией, подключенный к статорной обмотке 3 синхронного генератора. В исходном состоянии вал первичного двигателя не вращается. Включением и отключением управляемых вентилей k-Э запитывается статорная обмотка 3 синхронного генератора током требуемой частоты, при этом син- хронный генератор работает в режиме синхронного или асинхронного двигателя и раскручивает вал первичного двигателя 2„ По окончании запуска управляемые вентили 4-9, 28 и 29 выключаются, аккумуляторная батарея отключается от выводов 33 и 34, а контактор 31 включается,

В тяговом режиме управляемые вентили 28 и 29 постоянно выключены В режиме трогания локомотива подачей управляемых импульсов на управляемые вентили 10-15 и управляемые вентили 16 и 19 (или 17 и 18) в зависимости

.«

981

, , Q 20

25 30до 4j

50

55

О4

от требуемого направления вращения тягового электродвигателя запитывается обмотка 22 возбуждения электродвигателя, причем величина тока обмотки возбуждения регулируется как изменением возбуждения синхронного генератора, так и изменением угла управления управляемых вентилей 10-15. При этом для увеличения момента трогания ток возбуждения тягового электродвигателя может быть больше тока якорной обмотки.

Затем подаются управляющие импульсы на управляемые вентили 4-9 и запитывается я корная обмотка 23 тягового электродвигателя по цепи: 3,4-6,27, 25, 23, 7-9,3. Часть тормозного резистора 25 между диодом 27 и якорной обмоткой 23 двигателя необходима для ограничения пускового тока, поскольку сопротивление обмотки 23 близко к нулю.

После разворота электродвигателя подается управляющий импульс на включение управляемого вентиля 26, шунтирующего диод 27 и часть тормозного резистора 25. Одновременно устанавливается требуемый ток возбуждения тягового электродвигателя.

Тяговый электропривод позволяет регулировать независимо друг от друга как ток возбуждения, так и ток якорной обмотки электродвигателя, что да,- ет возможность регулировать как частоту вращения электродвигателя, так и реализовать наиболее рациональный закон распределения токов по цепям двигателей в тяговом и тормозном режимах в случае многодвигательного привода транспортного средства. При этом управляемые вентили 4-9 и 10- 15 работают с естественной коммутацией.

Независимое возбуждение тягового двигателя обеспечивает его высокие противобоксовочные свойства.

Для обеспечения перехода из режима тяги в режим реостатного торможения, осуществляемого на высоких скоростях движения локомотива, управляемые вентили 4-9 и 10-15 выключаются, при этом ток обмотки 22 возбуждения, спадая, замыкается по цепи: 22, 21, 16, 22 или 22, 20, 17 22 в зависимости от направления вра- , щения якоря, а ток якорной обмотки

23,спадая, замыкается по цепи: 23,

24,25, 23. После спадания.токов в

обмотках возбуждения и якоря управ- лаемые вентили 16, 19 (или 17, 18) и 26 выключаются. После этого включаются управляемые вентили 10-15 и

17,18 (или 1.6, 19) изменяя направление тока в обмотке 22 возбуждения. При этом тяговый двигатель работает в режиме генератора, нагруженного на тормозной резистор 25, причем ток через якорную обмотку 2-3 протекает

в том же направлении, что и в тягово режиме. Ток замыкается по цепи: 23, 24, 25, 23.

В режиме экстренного торможения может быть осуществлена форсировка возбуждения, а следовательно, увеличивается тормозная сила.

В режиме реостатного- торможения возможен режим утилизации тормозной мощности за счет раскрутки синхронного генератора от тягового двигателя, работающего в режиме генератора, через инвертор тока 4-9, 28/29, 30 с двухступенчатой коммутацией, как в случае начального запуска синхронного генератора от аккумуляторной батареи. При этом ток замыкается по цепи: 23, 7-9, 3, 4-6, 27, 25, 23. Синхронный генератор при этом также работает синхронным или асинхронным двигателем, а первичный двигатель 2 полностью прекращает потребление топлива. Одновременно через управляемые вентили 10-15 и 17, 18 питается обмотка 22 возбуждения тягового электродвигателя, который в этом режиме работает как генератор с самовозбуждением .

Ток возбуждения при этом протекает по цепи: 23, 7-9, 10-12, 17, 22

18,13-15,4-6, 27, 25, 23. Потребители 32 энергии запитываются так же, как и обмотка 3 синхронного генератора.

Схема обеспечивает переход из режима реостатного торможения в режим тяги или остановочного торможения.

При переходе из режима реостатног торможения в режим тяги к первичному двигателю 2 подается топливо и, поскольку тяговый генератор раскручивает его вал, происходит запуск первичного двигателя, затем выключаются управляемые вентили 4-9 и 10-15, возбуждается синхронный генератор.

Токи обмоток возбуждения и якоря, спадая, замыкаются по цепям: 22, 20,

17, 22 и 23, 2k, 25, 23 соответственно.

При спадании тока возбуждения до нуля выключаются управляемые вентили

17 и 18. Затем включаются управляемые вентили 10-15 и 16, 19 и запиты- вается обмотка 22 возбуждения.

После подачи возбуждения включают ся управляемые вентили 4-9, 26 и схема переводится в режим тяги

При переходе из режима реостатного торможения в режим остановочного торможения к первичному двигателю 2 дается топливо и происходит запуск первичного двигателя.

Затем включают управляемые вентили 4-9 и дополнительно запитывают якорную обмотку 23 тягового двигате0 ля током по цепи: 3, 4-6, 27j 25, 23, - 7, 3. Регулирование величины тока якоря осуществляется изменением мощности первичного двигателя 2 и изменением угла регулирования управ5 ляемых вентилей 4-9.

Часть тормозного резистора 25, по которой протекает дополнительный ток якорной обмотки 23, служит для стабилизации этого тока и имеет не0 большую величину сопротивления, тем самым резко снижает затраты мощности на остановочное торможение, делая его весьма экономичным.

При остановочном торможении при постоянном максимальном возбуждении ток якорной обмотки 23, благодаря регулируемому дополнительному выпрямленному току от синхронного генератора 1, сохраняется постоянным, обе0 спечивая постоянное тормозное усилие до полной остановки локомотива.

Предлагаемая схема отличается достаточной простотой, быстродействием и обеспечивает бесконтактный переход

5 от режима тяги к торможению и обратно, экономичное остановочное торможение и, благодаря форсировке возбуждения, повышение момента тягового двигателя при трогании локомотива и

о тормозного усилия при экстренном торможении.

Использование предлагаемого тягового электропривода позволяет применить эффективное трогание, разгон

е локомотива и эффективное электрическое (реостатное, экстренное, остановочное) торможение локомотива.

Экономия может быть получена за счет отказа от пневматического тор- ,

5

можения и, следовательно, уменьшения расхода тормозных колодок.

Формула изобретения Тяговый электропривод автономного транспортного средства, содержащий сочлененный с тепловым двигателем тяговый синхронный трехфазный генератор, подключенный одними из выводов статорной обмотки к выводам переменного тока групп управляемых вентилей, вывод постоянного тока одной из которых соединен с одним из выводов якорной обмотки тягового электродвигателя и с одним, из электродов разделительного диода., соединенного другим электродом с одним из выводов тормозного резистора, другой выбод которого подключен к другому выводу якорной обмотки тягового электродвигателя, выводы постоянного тока второй и третьей групп управляемых вентилей подключены к входу реверсивного переключателя, выход коJ4

торого соединен с выводами обмотки возбуждения тягового электродйигате- ля, вспомогательные управляемые вентили и диод, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования тягового и тормозного усилия, он снабжен коммутирующим конденсатором, соединенным одной обЮ кладкой с другими выводами статорной обмотки тягового синхронного трехфазного генератора, а другой - с электродами двух согласно соединенных вспомогательных управляемых вентилей,

15 ДРУОЙ электрод одного из которых подключен к выводам постоянного тока первойtгруппы управляемых вентилей, а другой электрод другого - к выводам постоянного тока четвертой

20 группы управляемых вентилей„ аноду третьего вспомогательного управляемого вентиля и аноду диода, катоды которых подключены соответственно к другому и промежуточному выводам тор25 мозного резистора.

Изобретение относится к транспорту, в частности к тяговым электроприводам автономных транспортных средств, и обеспечивает расширение диапазона регулирования тягового и тормозного усилия. Якорная обмотка 23 тягового электродвигателя получает питание от статорной обмотки 3 синхронного генератора 1, приводимого во вращение тепловым двигателем 2, через управляемые группы вентилей 4-9 и вентиль 26, а обмотка 22 возбуждения - через группы управляемых вентилей 10-15 и реверсивный переключатель, выполненный на вентилях 16-19. Токи обмоток 22 и 23 регулируются как изменением возбуждения генератора 1, так и изменением угла управления вентилями 4-15. В тормозном режиме возможно реостатное торможение на тормозной резистор 25 и торможение с противовключением до полной остановки транспортного средства за счет регулирования вентилями 4-9 тока генератора, протекающего по обмотке 23 с реверсированием тока в обмотке 22 возбуждения. Возможность раздельного регулирования токов в обмотках 22 и 23 тягового электродвигателя позволяет расширить диапазон регулирования тягового и тормозного усилия. 1 ил.