УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Советский патент 1974 года по МПК B60L7/16 H02P3/14 

Изобретение относится к тиристорным импульсным регуляторам для регулирования электродвигателей постоянного тока и предназначено преимущественно для регулирования в тяговом и тормозном режимах тяговых электродвигателей железнодорожного электроподвижного состава. Известны устройства для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, обмотка якоря и обмотка возбуждения которого шунтированы каждая своим обратным электрическим вентилем, содержащие шунтированные встречно включенным электрическим вентилем последовательно соединенные другой электрический вентиль и главный тиристор импульсного прерывателя с дроссельным зарядом коммутирующего конденсатора. В этом прерывателе параллельно главному тиристору включены коммутирующий LC-KOHтур и вспомогательный тиристор, шунтированный обратным электрическим вентилем. Катод обратного электрического вентиля соединен с катодом главного тиристора. Целью изобретения является улучшение тяговых и тормозных характеристик тягового электродвигателя, в частности повышение противобоксовочных свойств двигателя в режиме тяги и облегчение перехода в режим электрического торможения с независимым возоуждением. Эта цель достигается тем, что катод обратного электрического вентиля, шунтирующего вспомогательный тиристор импульсного прерывателя, присоединен к общей точке соединения обратных электрических вентилей, шунтирующих обмотки якоря и обмотки возбуждения тягового электродвигателя. На чертеже приведена при1щипиальная электрическая схема устройства. Обмотка якоря 1 и обмотка возбуждения 2 тягового электродвигателя питаются от источника постоянного напряжения через Г-образный фильтр 3, 4. Главный тиристор 5 импульсного прерывателя вместе с последовательно включенным электрическим вентилем 6 шунтирован встречно включенным электрическим вентилем 7. Параллельно главному тиристору 5 подсоединен коммутирующий LCконтур, состоящий из конденсатора 8 и дросселя 9, и вспомогательный тиристор 10. Обмотка якоря 1 тягового электродвигателя шунтирована обратным электрическим вентилем 11, а обмотка возбуждения 2 - обратным электрическим вентилем 12. Вспомогательный тиристор 10 шунтирован при помощи обратного электрического вентиля 13, катод которого соединен с точкой соединения обратных электрических вентилей И и 12, шунтирующих соответственно обмотку якоря 1 и обмотку возбуждения 2 тягового электродвигателя.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы коммутирующий конденсатор 8 всегда имеет положительный потенциал на верхней обкладке. При отпирании тиристора 5, являющегося в режиме тяги главным, ток от источника питания проходит по цепи: положительный полюс источника питания, дроссель 3 входного фильтра, электрический вентиль 6, главный тиристор 5, якорь 1, обмотка возбуждения 2 электродвигателя, отрицательный полюс источника питания. Для запирания главного тиристора 5 открывается вспомогательный тиристор 10. При этом сначала происходит прямой перезаряд конденсатора 8 по цепи: верхняя обкладка конденсатора 8, тиристоры 5 и 10, дроссель 9, нижняя обкладка конденсатора,- а затем обратный перезаряд по цепи: нижняя обкладка конденсатора 8, дроссель 9, электрические вентили 13, 11, 7, 6 и верхняя обкладка конденсатора 8. Во время обратного перезаряда конденсатора тиристоры 10 и 5 запираются.

При последующем отпирании тиристора 10 обмотка возбуждения 2 оказывается подключенной непосредственно к напряжению источника питания. Ток в обмотку возбуждения во время прямого перезаряда конденсатора проходит по цепи: положительный полюс источника питания, дроссель входного фильтра 3, электрический вентиль 6, тиристоры 5 и 10, электрический вентиль 13, обмотка возбуждения 2, отрицательный полюс источника питания,- а во время обратного перезаряда по цепи: положительный полюс источника питания, дроссель 3 входного фильтра, электрический вентиль 6, конденсатор 8, дроссель 9, электрический вентиль 13, обмотка возбуждения 2, отрицательный полюс источника питания.

Устройство не имеет ограничения по нижнему пределу регулирования напряжения, подведенного к тяговому электродвигателю, которое можно регулировать, начиная практически от .нуля. При одновременном отпирании тиристоров 5 и 10 напряжение источника питания прикладывается только к обмотке возбуждения 2. Подключение последовательной обмотки возбуждения электродвигателя непосредственно к напряжению источника питания на время, определяемое частотой свободных колебаний коммутирующего контура, позволяет получить в режиме тяти более жесткую характеристику тягового электродвигателя согласно-смещанного возбуждения.

Постепенное повышение напряжения, подводимого к тяговому электродвигателю, происходит за счет увеличения в пределах периода управления продолжительности открытого состояния тиристора 5 увеличением временного сдвига между моментами отпирания главного тиристора 5 и вспомогательного тиристора 10. Напряжение, приложенное к тяговому электродвигателю, определяется отнощением времени открытого состояния главного тиристора 5 к периоду управления импульсным прерывателем, а напряжение на обмотке возбуждения 2 зависит еще и от времени двойного перезаряда коммутирующего конденсатора 8. В момент закрытого состояния прерывателя ток якоря тягового электродвигателя замыкается через обратный электрический вентиль 11, а ток обмотки возбуждения 2 - через обратный электрический вентиль 12. Таким образом, электрический вентиль 11 служит обратным диодом якоря электродвигателя и одновременно перезарядным диодом коммутирующего конденсатора 8. Электрический вентиль 13, препятствуя разряду конденсатора 8, увеличивает коммутирующую

способность импульсного прерывателя в режиме тяги.

Переход в режим рекуперации в описываемом устройстве облегчен благодаря сохранению питания обмотки возбуждения 2 непосредственно от первичного источника. Тяговый электродвигатель при этом приобретает свойства электродвигателя параллельного возбуждения. Для регзлирования тормозного тока в режиме рекуперации функцию главного тиристора выполняет тиристор 10. При открывании тиристора 10 якорь электродвигателя 1 оказывается замкнутым накоротко через электрический вентиль 13. Величина тока в якоре

1 под действием магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения 2, увеличивается. Для запирания тиристора 10 отпирается тиристор 5. Конденсатор 8 перезаряжается первый раз и затем сразу же перезаряжается в

обратном направлении и запирает оба тиристора 10 и 5. Обмотка возбуждения 2 оказывается подключенной к напряжению источника питания на время, определяемое той же частотой свободных колебаний коммутирующего контура. Величина тока возбуждения не зависит от величины тока якоря и в процессе торможения остается постоянной.

В момент закрытого состояния прерывателя ток обмотки возбуждения 2 замыкается через

обратный электрический вентиль 12, а ток рекуперации возвращается в источник питания по цепи: отрицательный полюс источника питания, обратный электрический вентиль 12, якорь 1, электрический вентиль 7, дроссель

входного фильтра, положительный полюс источника питания. По мере снижения скорости продолжительность открытого состояния тиристора 10 увеличивается. Электрический вентиль 6, препятствуя раз

ряду конденсатора 8 в момент отпирания тиристора 10, увеличивает коммутирующую способность прерывателя в режиме электрического рекуперативного торможения. Описанное устройство позволяет применить

на электроподвижном составе электродвигатели с высоколежащими автоматическими характеристиками, имеющими повышенные удельные энергетические показатели. Увеличение жесткости автоматической характеристики электродвигателей способствует увеличению реализуемого нри пуске коэффициента сцепления.

Предмет изобретения

Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения, обмотка якоря и обмотка возбуждения которого щунтированы каждая своим обратным электрическим вентилем, содержащее щунтированные встречно включенным электрическим вентилем последовательно соединенные другой электрический вентиль и главный тиристор, нараллельно которому подключен коммутирующий LC-контур и вспомогательный тиристор, щунтированный обратным электрическим вентилем, отличающееся тем, что, с целью улучщения тяговых и тормозных характеристИК, катод обратного электрического вентиля, щунтирующего вспомогательный тиристор, присоединен к точке соединения обратных электрических вентилей, шунтирующих обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового

электродвигателя.

7

44-4

8 Ю

//

ь

/5

12