Многодвигательный электропривод Советский патент 1991 года по МПК H02P7/68 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на электрическом подвижном составе с тяговыми двигателями постоянного тока.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг. 1 представлена схема электропривода; на фиг. 2 - схема управления ти- ристорно-импульсным преобразователем.

Электропривод содержит тиристорно- импульсный преобразователь 1 с системой 2 автоматического управления, который подключен между реверсором 3 и отрицательным полюсом источника питания. Параллельно цепи, состоящей из реверсора 3, обмоток 4 и 5 возбуждения, включены цепи ослабления возбуждения, состоящие из контакторов 6 и 7, контакта контактора 8 защиты, третьего контактора 9 тормозного переключателя, резисторов 10 и 11 и индуктивного шунта 12. Последовательно-с обмотками 4 и 5 возбуждения и реверсором 3 включена цепь, состоящая из второго контактора 13 тормозного переключателя, сглаживающего реактора 14, датчика 15 тока

электродвигателей 16 и 17, первого контактора 18 тормозного переключателя, входного фильтра, состоящего из конденсатора 19, индуктивности 20, линейного контактора 21, быстродействующего выключателя 22. К контактору 13 тормозного переключателя подключены тиристор защиты 23 и цепь, состоящая из первого диода 24, резистора 25 и катушки 26 контактора 8. Между точкой соединения диода 24 и резистора 25 и входным фильтром включен контактор 27 начального возбуждения.

Параллельно тиристорно-импульсному преобразователю 1 включен шунтирующий контактор 28. Преобразователь 1 включает в себя: главный тиристор 29, вспомогательный тиристор 30, диоды 31- 33 и коммутирующий контур - индуктивность 34 и конденсатор 35. Причем диод 31 подключен антипараллельно тиристору 29, диоды 32 и 33 соединены последовательно и включены между анодами тиристоров 29 и 30; катоды тиристоров 29 и 30 соединены вместе; контур коммута(Л

С

о

4 О О О

ции подключен параллельно тиристору 30. Кроме того, между анодом тиристора 30 и входным фильтром включен диод 36. Между контактором 18 и контактом контактора 8 защиты включен контактор 37 тормозного переключателя.

Система 2 автоматического управления (фиг.2) содержит последовательно соединенные первый элемент 38 сравнения, интегрирующее звено 39, первый эмиттерный повторитель 40, электронное реле 41, первый 42 и второй 43 инверторные каскады ИЛИ-НЕ, первый формирователь 44 длительности импульсов управления, первый согласующий каскад 45, первый выходной усилитель 46 импульсов управления, а также второй усилитель 47 импульсов управле- ния, командоаппарат 48, эмиттерный повторитель 49, генератор 50 пилообразных импульсов напряжения. Последова- тельно соединенные задающий генератор 51, третий инверторный каскад ИЛИ-НЕ 52, выход которого соединен с элементами 53 и 54 временной задержки, второй формирователь 55 длительности импульсов уп- равления соединен с вторым согласующим каскадом 56. Вход элемента 57 сравнения соединен сдатчиком 15, а выход-с последовательно соединенными генератором 58 импульсов, выходным усилителем 59 импульсов управления. Выход третьего эмиттерного повторителя 60 соединен с фильтром 61 нижних частот, вь-ход которого через элементы 62 и 63 сравнения соединены с реле 64 и 65. К первому выходу датчика 15 подключен вход элемента 38 сравнения, а к другому выходу датчика 15 - блоки 57-59. Командоаппарат 48 своими выходами соединен с другими входами элемента 38 сравнения. Блоки, задающий генератор 51, третий инверторный каскад ИЛИ-НЕ 52, элемент 53 временной задержки также соединены между собой последовательно, элемент 54 своими входами подключен к выходу каскада ИЛИ-НЕ 52. Кроме того, соединены входы каскада ИЛИ-НЕ 43 и формирователя 55; вход реле 41 соединен с выходом генератора 50; вход эмиттерного повторителя 40 соединен с входом эмиттерного повторителя 49. Выход звена 39 под- ключей также к входу змиттерного повторителя 60, который своим выходом соединен с входом фильтра 61. Выходы фильтра 61 подключены входам элементов 62 и 63 сравнения, на входы которых включены реле 64 и 65. Блок-контакты реле 64 и 65 включены в цепи задания второй и третьей уставок тормозного тока соответственно.

Многодвигательный привод работает следующим образом.

В процессе разгона схема позволяет реализовать маневровый и три ходовых режима. При маневровом режиме к тяговым электродвигателям прикладывается минимальное напряжение, а ходовые режимы отличаются друг от друга величиной уставки пускового тока. Первому ходовому режиму соответствует уставка 1уст. х 1, второму - уст. х- 2, а третьему - 1уст. х 3, причем |уст. х:1 Iyer х 2 Iyer. х-3. После выхода на автоматическую характеристику полного возбуждения, осуществляется дальнейшее регулирование скорости вращения тяговых электродвигателей двухступенчатым регулированием поля. Разгон осуществляется путем плавного регулирования подводимого к электродвигателям напряжения при постоянстве среднего значения их тока с помощью тиристорно-импульсного преобразователя 1, работающего под контролем датчика 15 тока. Схемой предусмотрено частотно-широтное регулирование напряжения на тяговых электродвигателях. На первом этапе происходит частотно-импульсное регулирование от минимальной частоты Тмин до ... (макс, в на втором этапе - широтно-импульсное регулирование При fM3KC.

При установке командоаппарата 48 в одно из ходовых положений собирается цепь пускового тока; плюс источника питания, быстродействующий выключатель 22, линейный контактор 21, реактор входного фильтра 20, контактор 18, якоря тяговых двигателей 16 и 17, датчик 15, сглаживающий реактор 14, контактор 13, реверсор 3, обмотки 4 и 5 возбуждения, тиристорный преобразователь 1, минус источника питания. Контур спадания пускового тока: якоря тяговых электродвигателей 16 и 17, датчик 15, сглаживающий реактор 14, контактор 13, реверсор 3, обмотки 4 и 5 возбуждения, диоды 32...36, контактор 18, якоря тяговых электродвигателей 16 и 17. Защита цепи пускового тока осуществляется быстродействующим выключателем 22.

Работа системы автоматического управления осуществляется следующим образом (фиг.2).

Прямоугольные импульсы с задающего генератора 51, через каскад ИЛИ-НЕ 52 поступают на элементы 53 и 54 временной задержки. Элементы 53 и 54 формируют импульсы определенной длительности. Импульс с выхода элемента 53 запускает генератор 50 пилообразных импульсов напряжения. Пилообразное напряжение с выхода генератора 50 складывается с напряжением на выходе эмиттерного повторителя 40 и подается на вход электронного реле 41. Импульс с реле 41 поступает на вход мнверторного каскада ИЛИ-ЧЕ 42, куда поступает также сигнал с выхода элемента 5-4. Сигнал с каскада ИЛИ-НЕ 42 поступает на каскад ИЛ V1-H Е 43, туда же поступает сигнал с элемзнта 53 временной задержки. Из выходного импульса каскада ИЛИ-НЕ 43 блоками формирователем 44, каскадов 45, усилителем 46 формируется сигнал на отпирание тиристора 29.

Импульс управления для тиристора 30 формируется аналогично.

Частотой задающего генератора 51, а также изменением ширины импульса в обоих каналах управляет звено 39, В начале разгона напряжение на его выходе равно нулю, а в дапьнейшем по мере увеличений скорости вращения тяговых электродвигателей - плавно возрастает. Выходное напряжение с звена 39 поступает в эмиттерные повторители 40 и 49, которые служат для уменьшения влиянии входных сопротивлений последующих блоков на работу эвена 39.

С выхода эмиттерного повторителя 49 напряжение подается на генератор 51, частота которого зависит от величины этого напряжения. Схема задающего генёоатора обеспечивает изменение частоты от fMaKc до fnaKc при изменении напряжения на выходе интегрирующего звена 39 от 0 до UL

Дальнейшее увеличение этого напряжения не вызывает увеличения частоты, а способствует началу увеличения ширины импульса напряжения на нагрузке.

Полное изменение ширины импульса на нагрузке от минимального до максимального происходит при изменении напряжения на выходе интегрирующего звена 39 от LH до 1)2.

Автоматическое поддержание заданного значения пускового тока или напряжения осуществляется через цепь обратьой связи. Величина пускового тока преобразуется при помощи датчика 15 тока в эквивалентное напряжение, которое пропорционально току. Это эквивалентное напряжение подается в элемент 38 сравнения, выходной сигнал которого управляет звеном 39.

Если на выходе элемента 38 сравнения появляется сигнал, который поступает на интегрирующее звено 39 (т.е. 3в. 1эад), то выходной сигнал интегрирующего звена 39 начинает уменьшаться, что приводит к уменьшению коэффициента заполнения преобразователя 1 м снижению текущего значения тока до заданного значения. Коррекция уставки тока в тормозном режиме

0

5

0

5

0

5

0

5

осуществляется следующим образом. При постановке командоаппарата 48 в первое тормозное положение осуществляется процесс торможения при минимальной уставке lycT.r.i во всем диапазоне скоростей от VTI до 0. При установке командоаппарата 48 во второе тормозное положение в диапазоне скоростей VTI VT VT2 осуществляется торможение при величине тормозного тока 1уст.т.1. При достижении скорости Vi2 VTI автоматически осуществляется увеличение заданного значения тормозного тока до величины 1уст т 2 Далее до остановки идет торможение при величине тормозного тока уст.т.2.

При установке командоаппарата в третье тормозное положение в диапазоне скоростей VT1 VT S VT2 осуществляется торможение при тормозном токе lyo i.i :при скорости Vi3 автоматически увеличивается уставка тормозного тока до 1устл.з в диапазоне скоростей Утз : Vi О поддерживается значение тормозного тока 1уст.т21 при скорости Утз а втоматически увеличивается значение тормозного тока до устт.з далее в диапазоне скоростей VTS VT 0 поддерживается заданное значение тормозного тока1устл з

Сигналом на увеличение тормозного тока является достижение выходным напряжением звена 39 определенного уровня. Оцениваются два уровня этого сигнала: U(VT2) и U (Утз)- Чтобы избежать преждевременных изменений величины тормозного тока введен фильтр 61, который вносит необходимую инерционность. При этом уровень U (VT2) вызывает переключения элемента 62 сравнения и срабатывание реле 64, а уровень - переключение элемента 63 сравнения и включение реле 65. При срабатывании реле 64 устанавливается ток 1уст.т2. а при срабатывании реле 65 ТОК 1уст.т.З

Для осуществления за циты электрических цепей в режиме электрического торможения предусмотрена работа контактора 8 защиты, включение тиристоров 23 и 30 по дополнительному каналу, состоящему из элемента 57 сравнения, и генератора 58 импульсов. Система защиты в тормозном

режиме работает следующим образом.

При пробое якоря тягового электродвигателя 16 отключается контактор 8 защиты, подается управляющий сигнал на тиристоры 23 и образуется цепь размагничивания тяговых электродвигателей: минус источника питания, диоды 31, реперсор 3, обмотки 41 и 5 возбуждения, тиристоры 23, сглаживающий реактор 14, якоря 16,17 минус источника питания.

Управляющий сигнал на тиристоры 23 формируется следующим образом, На выходе датчика 15 тока появляется сигнал, пропорциональный величине аварийного тока, при достижении им значения 250А элемент 57 сравнения формирует сигнал на запуск генератора 58. Импульсы с выхода генератора 58 усиливаются усилителем 59 и поступают нз управляющие электроды тиристоров 23.

При срыве преобразователя 1 срабатывает контакт контактора 8, отпирается тиристор 30 по дополнительному каналу и образуется цепь размагничивания якоря электродвигателей 16 и 17; контактор 37, диоды 33, тиристоры 30, диоды 31, реверсор 3, обмотки 4 и 5 возбуждения, тиристоры 23, сглаживающий реактор 14, датчик 15 тока, якоря электродвигателей 16 и 17.

Формула изобретения

Многодвигательный электропривод, содержащий последовательно соединенные быстродействующий выключатель, линейный контактор, входной фильтр, первый контакт тормозного переключателя, якорную обмотку электродвигателей, датчик тока, сглаживающий реактор, второй контакт тормозного переключателя, обмотки возбуждения, включенные в диагональ реверсора, тиристорно-импульсный преобразователь с системой управления, выход датчика тока подключен к входу системы управления, параллельно другой диагонали реверсора подключены две цепи, первая из которых содержит два контактора и индуктивный шунт, а вторая два резистора, третий контакт тормозного переключателя и контакт контактора защиты, причем один из контакторов шунтирует резистор, параллельно второму контактору тормозного переключателя включена цепь, состоящая из первого диода, тормозного резистора и катушки контактора защиты, между катодом первого диода и входным фильтром включен контактор начального возбуждения, система автоматического управления содержит последовательно соединенные первый элемент сравнения, один вход которого соединен с датчиком тока якорей электродвигателей, интегрирующее звено, первый эмиттерный повторитель, электронное реле, первый и второй инверторные каскады ИЛИ-НЕ, первый формирователь длительности импульсов управления, первый согласующий каскад, первый выходной усилитель импульсов управления,

выход которого соединен с управляющим входом тиристорно-импульсного преобразователя, командоаппарат своими выходами соединен с первым элементом

сравнения, кроме того, последовательно соединенные задающий генератор, третий инверторный каскад ИЛИ-НЕ, первый элемент временной задержки, выход которого соединен с входом генератора

0 пилообразного напряжения и входом второго формирователя длительности импульсов управления, а второй элемент временной задержки своим входом подключен к выходу третьего инверторного каскада

5 ИЛИ-НЕ, а выходом - к входу первого инверторного каскада ИЛИ-НЕ, при этом соединены входы второго инверторного каскада ИЛИ-НЕ и второго формирователя длительности импульсов управления,

0 выход которого через второй согласующий каскад и второй выходной усилитель импульсов управления соединен с управляющим входом тиристорно-импульсного преобразователя,, кроме того, вход

5 электронного реле соединен с выходом генератора пилообразных импульсов напряжения, а вход первого эмиттерного повторителя соединен с входом второго эмиттерного повторителя, отличаю0 щ и и с я тем, что, с целью увеличения надежности, введены дополнительно тиристор защиты, подключенный своим анодом по второму контакту тормозного контактора, а катодом - к сглаживающему реактору,

5 а в систему управления дополнительно введены последовательно соединенные второй элемент сравнения, вход которого предназначен для подключения к датчику тока, генератор импульсов, и третий выход0 ной усилитель импульсов управления, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора защиты, третий и четвертый элементы сравнения, промежуточные реле, последовательно соединенные

5 третий эмиттерный повторитель и фильтр низкой частоты, каждый из выходов которого через третий, четвертый элемент сравнения подключены к промежуточным реле, контакты которых включены между выхо0 дами командоаппарата, задающими вторую и третью уставки тормозного тока, и входами первого элемента сравнения, вход третьего эмиттерного повторителя соединен с объединенными входами пер5 вого и второго эмиттерных повторителей, выход второго эмиттерного повторителя соединен со входом задающего генератора, второй выход генератора импульсов соединен с входом первого и второго выходных усилителей импульсов управления.

I

t

Фиг. 2

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления тяговыми электродвигателями. Целью изобретения является повышение надежности. В данном устройстве обеспечивается регулирование тормозного момента при ограничении по потенциальным условиям на коллекторах тяговых электродвигателей.