Устройство для питания охлаждающих тяговые электродвигатели локомотива вентиляторов, преимущественно с двухскоростными асинхронными электродвигателями повышенного скольжения Советский патент 1992 года по МПК B60L1/00 

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для электроснабжения вспомогательного оборудования транспортных средств.

Известно устройство, содержащее тяговый синхронный генератор, питающий через выпрямительную установку тяговые электродвигатели, и вспомогательный генератор для питания вспомогательных машин локомотива.

В этом устройстве для питания привода вспомогательных машин установлен вспомогательный генератор, а для фазового регулирования чаг.тоты вращения асинхронных электродвигателей повышенного скольжения в нем используются тиристор- ные регуляторы напряжения. Кроме того, в режиме электрического торможения для питания асинхронных электродвигателей привода вентиляторов охлаждения тяговых

электродвигателей с целью обеспечения необходимой производительности вентиляторов вспомогательный генератор, а следовательно и дизельгенератор работают на высоких оборотах, что приводит к значительному расходу топлива.

Известно устройство для питания вспомогательных нагрузок тепловоза, содержащее главный синхронный генератор, трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с фазными обмотками (львного тягового синхронного генератора, а одна из вторичных через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения этого генератора, а также полупроводниковый регулятор отношения величины напряжения вспомогательных нагрузок к частоте, подключенный к другой вторичной обмотке трансформатора тока, через который вспомогательные нагрузки

XI XI

00 XI

ел

W

подключены к главному синхронному генератору.

Это устройство, как и предыдущее, требует для осуществления фазового регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей повышенного скольжения установки тиристорных регуляторов напряжения, а в режиме электрического торможения главный тяговый синхронный генератор также работает на высоких оборотах, что приводит к значительному расходу топлива.

Цель изобретения - упрощение устройства путем исключения из конструкции ти- ристорного регулятора напряжения и повышение экономичности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для питания охлаждающих тяговые электродвигатели локомотива вентиляторов, преимущественно с двухско- ростными асинхронными электродвигателями повышенного скольжения, содержащее включенные первичными обмотками в цепи связи тягового синхронного генератора с тяговыми электродвигателями три трансформатора тока, в первом из которых вывод первичной обмотки, расположенный со стороны тяговых электродвигателей, соединен с первым выводом вторичной обмотки, выпрямитель возбуждения, входные выводы которбго подключены к вторым выводам вторичных обмоток трансформаторов тока, предназначенных для подключения обмоток, асинхронных электродвигателей вентиляторов, четыре симистора, введен трехфазный диодно-тиристорный ключ переменного тока, входные выводы которого предназначены для. подключения средних выводов обмоток асинхронных электродвигателей вентиляторов. При этом первый и второй симисторы включены между выводами первичных обмоток второго и третьего трансформаторов тока, расположенными со стороны тяговых электродвигателей, и первыми выводами их вторичных обмоток, а третий и четвертый симисторы - между первыми выводами вторичных обмоток второго и третьего трансформаторов тока и одними из выводов первичных обмоток соответственно третьего и второго трансформаторов тока.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство содержит трехфазный тяговый синхронный генератор 1, фазные обмотки 2-4 которого подключены к входу выпрямительной установки 5, выходы которой подключены к тяговым электродвигателям 6. Фазные обмотки 2-4 генератора 1 соединены последовательно с первичными

обмотками 7-9 трансформаторов 10-12 тока соответственно. Вторичная обмотка 13 трансформатора 10 соединена последовательно с первичной обмоткой 7 непосредственно, а вторичные обмотки 14, 15 трансформаторов 11, 12 соединены последовательно с лервичными обмотками 8,9 через симисторы 16, 17 соответственно. К началу вторичной обмотки 14 транс0 форматора тока 11 подключен также от фазной обмотки 4 симистор 18, а к началу вторичной обмотки 15 трансформатора 12 подключен от фазной обмотки 3 симистор 19. К выходу вторичных обмоток 13-15

5 трансформаторов 10-12 подключен вход выпрямителя 20, к выходу которого подключена обмотка 21 возбуждения генератора 1. К выводам каждой из вторичных обмоток 13 - 15 трансформаторов 10 - 12 подключены

0 последовательно соединенные фазные полуобмотки 22 и 23, 24, и 25, 26 и 27 синхронных электродвигателей (на чертеже показан один) соответственно,

К точкам а,в,с соединения полуобмоток

5 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27 подключен трехфазный выпрямительный мост 28, к выходу которого подключен тиристор 29.

Устройство работает следующим образом.

0 При работе фазных обмоток 2-4 генератора 1 через выпрямительную установку 5 на тяговые электродвигатели 6 и протекании по первичным обмоткам 7-9 трансформаторов 10 - 12 тока в их магнитопроводах

5 создаются магнитные потоки, которые наводят во вторичных обмотках 13 - 15 напряжение. Симисторы 16,17 в этом режиме включены, а симисторы 18,19 - выключены.

0 Поскольку вторичные обмотки 13 - 15 трансформаторов 10-12 соединены последовательно с их первичными обмотками 7 - 9 (у трансформаторов 11, 12 через симисторы 16,17), напряжение на выходе вторичных

5 обмоток 13 - 15 трансформаторов 10 - 12 равно геометрической сумме двух напряжений - напряжения на фазных обмотках 2-4 тягового генератора и напряжения на вторичных обмотках 13-15 трансформато0 ров 10 - 12. Это напряжение практически неизменно по величине во всех режимах работы генератора 1 по его внешней характеристике, поскольку при снижении напряжения генератора 1 увеличивается его ток,

5 а следовательно и напряжение во вторичных обмотках 13 - 15 трансформаторов 10 - 12, и наоборот, при повышении напряжения генератора 1 снижается его ток, а следовательно и напряжение на вторичных обмотках 13-15 трансформаторов 10 - 12.

Указанное напряжение служит для питания через преобразователь 20 обмотки

21возбуждения генератора 1.

Применяемый асинхронный электродвигатель, представленный на схеме фазными полуобмотками 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27, выполнен с повышенным скольжением для обеспечения регулирования его частоты вращения фазовым способом (изменением напряжения питания) в тяговом режиме работы генератора 1, а также двухскоростным для обеспечения повышенной частоты вращения при работе на малых позициях контроллера машиниста (малой частоте тока) в режиме электрического торможения.

В первом случае при работе генератора 1 в тяговом режиме и при изменении его тока прямо пропорционально току изменяется напряжение на вторичных обмотках 13-15 трансформаторов 10 - 12, а следовательно и на полуоЬмотках 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27 асинхронного электродвигателя. Упомянутые полуобмотки в этом режиме соединены последовательно.

При этом асинхронный электродвигатель повышенного скольжения, имеющий мягкую характеристику момента, изменяет частоту вращения прямо пропорционально изменению напряжения на вторичных обмотках 13-15 трансформаторов 10-12, а следовательно и току генератора 1. Это изменение частоты вращения асинхронного электродвигателя повышенного скольжения пропорционально току генератора 1, питающего тяговые электродвигатели 6, можно использовать для регулирования расхода воздуха на охлаждение тяговых электродвигателей 6 при помощи вентилятора, приводимого асинхронным электродвигателем повышенного скольжения. При этом токи, протекающие по полуобмоткам

22и 23, 24 и 25, 26 и 27 асинхронного электродвигателя, имеют одно направление.

Во втором случае, когда происходит электрическое торможение локомотива, тяговые электродвигатели 6 работают в режиме генератора со значительной мощностью, и для их эффективного охлаждения необходима работа генератора 1, питающего асинхронные электродвигатели привода вентиляторов охлаждения тяговых электродвигателей, на высоких позициях контроллера машиниста (при высокой частоте тока).

Однако при работе в этом режиме на высоких оборотах дизельгенератора имеет место значительный расход топлива. Поэтому с целью экономии топлива, расходуемого дизельгенератором, режим электрического торможения осуществляют на низких оборотах дизельгенератора при доста точном охлаждении тяговых электродвига телей 6.

Это достигается переключением на ма

лых позициях контроллера машиниста полюсов асинхронного электродвигателя привода вентилятора охлаждения тяговых электродвигателей.

Схема работает в этом случае следую0 щим образом.

Для перевода работы локомотива из режима тяги в режим электрического торможения контроллер машиниста переводят на малую позицию, отключают тяговую на5 грузку и возбуждение генератора, собирают схему электрического торможения, после чего генератор снова возбуждают, причем напряжение на фазных обмотках 2 - 4 генератора 1 устанавливают достаточным

0 для работы асинхронных электродвигателей привода вентиляторов охлаждения тяговых генератор электродвигателей 6.

При этом ток генератора 1, протекающий по первичным обмоткам 7-9 транс5 форматоров 10 - 12 тока через выпрямительную установку 5 и питающий обмотки возбуждения тяговых электродвигателей 6, весьма мал по сравнению с тяговым режимом, а поэтому и напряжение на вторичных

0 обмотках 13-15 трансформаторов 10-12 практически отсутствует. Питание полюсо- переключаемых асинхронных электродвигателей в этом режиме может быть осуществлено только от тягового синхрон5 ного генератора 1.

Это происходит следующим образом. При переходе в режим электрического торможения симисторы 16,17 выключают, а симисторы 18, 19 и тиристор 29 включают,

0 При этом происходит переключение полюсов асинхронного электродвигателя (уменьшение количества пар полюсов в два раза), токи в полуобмотках 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27 асинхронного электродвигателя теперь

5 имеют разные направления. Полуобмотки 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27 оказываются соединенными при помощи выпрямительного моста 28 и включенного тиристора 29 в две параллельные звезды соответственно, при0 чем питание полуобмоток 23, 25, 27 осуществляется фазным напряжением обмоток 2 - 4 генератора 1 соответственно (полуобмоток 25, 27 через симисторы 18,19), а полуобмоток 22, 24, 26 - теми же напряжениями

5 фазных обмоток 2-4 генератора 1, однако еще и через низкоомные вторичные обмотки 13 - 15 трансформаторов 10 - 12.

Переключение питания полуобмоток 24 и 25, 26 и 27 с фазных обмоток 3, 4 на фазные обмотки 4,3 при помощи симисторов (симисторы 16, 17 выключаются а сими- сторы 18, 19 включаются) является необходимым условием сохранения направления вращения асинхронного электродвигателя при переключении его полюсов. Частота вращения асинхронного электродвигателя достаточна для охлаждения тяговых электродвигателей б.

При переходе от режима электрического торможения к режиму тяги схема электропривода работает в обратном порядке.

Формула изобретения Устройство для питания охлаждающих тяговые электродвигатели локомотива вентиляторов, преимущественно с двухскоро- стными асинхронными электродвигателями повышенного скольжения, содержащее включенные первичными обмотками в цепи связи тягового синхронного генератора с тяговыми электродвигателями три трансформатора тока, в первом из которых вывод первичной обмотки, расположенный со стороны тяговых электродвигателей, соединен с первым выводом вторичной обмотки, выпрямитель возбуждения, входные выводы которого подключены к вторым выводам вторичных обмоток трансформаторов тока предназначенных для подключения обмоток асинхронных электродвигателей вентиляторов, четыре симистора, отличающееся тем, что, с целью упрощения путем исключения из конструкции тиристорного регулятора напряжения и повышения экономичности, в него введен трехфазный ди- одно-тиристорный ключ переменного тока, входные выводы которого предназначены для подключения средних выводов обмоток асинхронных электродвигателей вентиляторов, при этом первый и второй симисторы включены между выводами первичных обмоток второго и третьего трансформаторов тока, расположенными со стороны тяговых электродвигателей, и первыми выводами их

вторичных обмоток, а третий -и четвертый симисторы - между первыми выводами вторичных дбмоток второго и третьего трансформаторов тока и одними из выводов первичных обмоток соответственно третьего и второго трансформаторов тока.

Использование: тепловозы с электропередачей переменно-постоянного тока. Сущность изобретения: регулирование настоты вращения асинхронных электродвигателей в режиме тяги и электрического торможения. Для экономии топлива, расходуемого дизель-генератором, электрическое торможение осуществляют на низких оборотах последнего. Это достигается переключением на малых позициях контроллера машиниста полюсов асинхронного электродвигателя, обеспечивающим повышение частоты вращения и, следовательно, производительности вентилятора. Переключение питания полуобмоток асинхронного электродвигателя с одн/ix обмоток синхронного тягового генератора на другие необходимо для сохранения направления вращения при переключении полюсов. 1 ил. Ё

20