Тяговый электропривод транспортного средства Советский патент 1992 года по МПК B60L11/02 

Изобретение относится к транспорту, в частности к тяговым мноюдвигагельным электроприводам рельсовых транспортных средств, и предназначено для регулирования параметров (скорость сила тяги) и режимов движения.

Известны устройства регулирования режима движения рельсового транспортного средства путем принудительного перераспределения тока и соответственно силы тяги тяговых двигателей с учетом неравномерности механической нагрузки их колесных пар. Принудительное перераспределение силы тяги осуществляется при помощи резисторов, которые включаются в цепи тяговых двигателей, вращающих разгруженные колесные пары В этих резисторах рассеивается большая мощность что увеличивает расход электроэнергии требует использования электрооборудования с повышенным массогабаритными параметрами 1

Наиболее близким к изобретению по совокупности технических средств является устройство 2, в котором требуемое с учетом неравномерности механической нагрузки колесных пар и изменений условий их сцепления с рельсами перераспределение мощности и силы тяги между тяговыми двигателями обеспечивается цепями, выполненными из последовательно соединенных диодов и резисторов Такие цепи подключаются параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей которые вращают разгруженные колесные пэры В этих шунтирующих цепях диоды выполняют функции разделительных элементов а сопротивление резисторов определяет характер перераспределения силы тяги между тягоч

I

выми двигателями, вращающими по-разному нагруженные механически колесные пары Так как сопротивление резисторов шунтирующих цепей не регулируется при изменении режима движения транспортного средства, то известное устройство улучшает его тяговые свойства только при определенных условиях, когда фактические условия сцепления и характер неравномерности механической нагрузки колесных пар соответствует сопротивлению резисторов шунтирующих цепей.

Целью изобретения является улучшение тяговых свойств транспортного средства путем повышения качества перераспределения мощности между тяговыми двигателями, которые вращают по- разному нагруженные механически колесные пары.

Сущность изобретения заключается в том, что тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения соединяют параллельно-последовательно таким образом, что их каждая параллельная цепь содержит группы из четного количества соединенных последовательно тяговых двигателей, В каждой такой группе одна половина двигателей вращает разгруженные, вторая половина - догруженные колес- ные пары. При помощи контактов реверсивных переключателей обмотки тяговых двигателей, вращающих разгруженные колесные пары, шунтируют тяговыравнива- ющими цепями, выполненными из диодов. Такие тяговыравнивающие цепи имеют нелинейную вольтамперную характеристику и поэтому стабилизируют напряжение и ток обмоток возбуждения. Уровень стабилизации напряжения и тока определяется количеством последовательно соединенных диодов. Если количество диодов выбрать определенным образом с учетом их параметров {пороговое напряжение, динамическое сопротивление) и технических данных тяговых двигателей и механической части (тележки, колесные пары, механическая передача) транспортного средства, то можно обеспечить уровень стабилизации, необходимый для оптимального перераспределения мощности и тяговых усилий двигателей при реально возможных неравномерностях механической нагрузки на колесные пары и условиях их сцепления с рельсями.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема силовых цепей электропривода.

Электропривод состоит из источника 1 напряжения постоянного тока, выполненного в виде генератора 2 переменного тока и выпрямителя 3, последовательно с которым включены группы тяговых двигателей с якорными обмотками 4.1-7 1 и обмотками 4.2-7.2 последовательного возбуждения. Реверсивный переключатель с контактами 8.1-8.4 и 8.5-8.8 включен в цепи питания обмоток 4.1-7.1 возбуждения тяговых двигателей. Между общими выводами обмоток возбуждения 4.2, 5.2 и 6.2. 7.2 и объединенным выводом контактов ревер- сивного переключателя подключены тяговыравнивающие цепи 9 и 10, выполненные из диодов. На схеме не показаны обмотки управления реверсивных переключателей.

Источник 1 имеет не показанное на схе- 5 ме устройство для автоматического поддержания постоянной мощности, которая поступает к тяговым двигателям. В электроприводе количество цепей с тяговыми двигателями может быть любым. В каждую 0 такую цепь включено любое четное количество тяговых двигателей. Одна (вторая) половина соединенных последовательно тяговых электродвигателей в каждой цепи вращает колесные пары, которые механиче- 5 ски разгружаются (догружаются) из-за пере- распределения сцепного веса транспортного средства под действием возникающих при его движении опрокидывающих моментов, приложенных к кузову и 0 тележкам транспортного средства.

Каждая из цепей 9 и 10 имеет в общем случае любое количество диодов, соединенных по последовательно-параллельной схеме. Количество параллельных цепей с 5 диодами зависит от того, как соотносится их допустимый ток с рабочим током в схеме электропривода. Число последовательно соединенных диодов выбирают с учетом их параметров и технической характеристики 0 транспортного средства.

Электропривод работает в следующей последовательности.

В зависимости от требуемого направления движения транспортного средства под- 5 ают напряжение на соответствующие обмотки управления реверсивных переключателей. Реверсивные переключатели замыкают группы контактов 8.1, 8 3 и 8.5, 8.7 или 8.2, 8.4 и 8.6, 8.8. Таким образом обеспечи- 0 вается направление вращения тяговых двигателей, нужное для требуемого направления движения транспортного средства. После замыкания контактов реверсивных переключателей цепи 9 и 10 под- 5 ключаются параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей вращающих разгруженные механически колесные пары. Полярность напряжения обмоток возбуждения, параллельно которым подключе- ны цепи 9 и 10. всегда совпадает с

проводящим направлением их диодов. Если напряжение обмоток возбуждения превышает суммарное пороговое напряжение последовательно соединенных диодов цепРй 9 и 10, то по ним протекает ток. Величина этого тока ограничивается результирующим динамическим сопротивлением диодов цепей 9 и 10.

При трогании трзнспоотного средства с места, когда ток тяговых двигателей имеет большую величину и их сила тяги ограничивается сцеплением колесных пар с рельсами, напряжение обмоток возбуждения превышает суммарное пороговое напряжение цепей 9 и 10 и по ним протекает ток. В результате шунтирующего действия цепей 9 и 10 уменьшаются ток возбуждения и ЭДС тяговых двигателей, которые вращают разгруженные механически колесные пары. Так как при зтом мощность источника 1 сохраняет постоянную величину, то происходит перераспределение ЭДС и мощности тяговых двигателей с учетом механической на- груженности вращаемых ими колесных пар. У двигателей, вращающих механически разгруженные (догруженные) колесные пары, ЭДС и мощность уменьшаются (увеличиваются). При одинаковой частоте вращения всех тяговых двигателей транспортного средства, что, как правило соблюдается, тяговые усилия двигателей перераспределяются пропорционально их реализуемым мощностям.

В результате этого обеспечивается соответствие между тяговыми усилиями двигателей и неодинаковыми механическими нагрузками колесных пар при изменяющихся условиях их сцепления с рельсами. Таким

образом повышается качество перераспределения мощности и тяговых усилий между двигателями, что позволяет улучшить тяговые свойства транспортного средства. 5По мере роста скорости транспортного

средства токи тяговых двигателей уменьшаются и достигают таких значений, при которых сцепление колесных пар перестает ограничивать силу тяги транспортного сред- 0 ствэ. При этих токах напряжения обмоток возбуждения снижаются до значений, не превышающих суммарного порогового напряжения тяговыравнивающих цепей, ток в этих цепях не протекает и их шунтирующее

5 действие прекращается. При движении транспортного средства в таком режиме мощность тяговых двигателей ограничивается мощностью источника 1. которая распределяется поровну между всеми

0 двигателями транспортного средства. Формула изобретения Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий подключенные параллельно к источнику напряжения посто5 янного тока группы из четного числа соединенных последовательно тяговых двигателей постоянного тока последовательного возбуждения, реверсивные переключатели, подключенные к обмоткам

0 возбуждения тяговых двигателей, тяговы- равнивающие цепи, включенные между общими выводами обмоток возбуждения и объединенными выводами реверсивных переключателей, отличающийся тем,что,

5 с целью улучшения тяговых свойств, повышения качества перераспределения мощности между тяговыми двигателями, тяговыравнивающие цепи выпотнены в виде последовательно включенных диодов.

Использование: железнодорожный транспорт, устройства управления транспортными средствами, которые имеют авто- номный источник постоянного тока ограниченной мощности Сущность изобретения, электропривод содержит подключен ные параллельно источнику постоянного тока группы тяговых электродвигателей с обмотками последовательного возбуждения, реверсивные переключатели, задатчи- ки направления движения транспортного средства и диоды, которые соединены между собой параллельно-последовательно и образуют диодные блоки Каждый диодный блок подключен к общим выводам обмоток возбуждения и к определенному выводу соответствующего реверсивного переключателя и имеет такое котичество последовательно соединенных диодов которое удовлетворяет определенному условию, учитывающему технические характеристики экипажной части и тяговых электродвигателей транспортного средства. 1 ил. сл А