Устройство для управления тяговым электроприводом Советский патент 1974 года по МПК B60L15/04 H02P5/16 

1

Изобретение относится к области импульсного управления двигателями постоянного тока и предназначено преимущественно для управления тяговым электроприводом рудничных электровозов.

Известно устройство для управления тяговым приводом электроподвижного состава, в котором двигатели при переводе в тормозной режим собираются по перекрестной схеме и тормозной ток регулируется путем шунтирования обмоток возбуждения с помощью тиристорного преобразователя. В цепь двигателей постоянно включено нерегулируемое тормозное сопротивление, наличие которого значительно снижает тормозной момент привода как на низких, так и на высоких скоростях. Величина тормозного сопротивления выбирается с учетом определенных требований. Необходимые тормозной момент на низкой скорости и минимально возможная скорость торможения ограничивают верхний предел величины тормозного сопротивления. Вместе с тем его нижний предел лимитирован максимально допустимым тормозным током при больших скоростях двигателя. В этом случае для снижения тормозного момента и величины противо-э.д.-с. необходимо ослаблять поле тягового двигателя.

Известно также другое устройство с двумя тормозными сопротивлениями, которые подключены параллельно тиристорным регуляторам. Двигатели на низких скоростях закорачиваются тиристорным регулятором, а тормозные сопротивления выбраны по допустимому тормозному току при максимальной скорости. При переходе в режим торможения и обратно необходимо реверсировать якори двигателей, что усложняет реверсор и снижает оперативность управления. Для ослабления поля тяговых, двигателей в области высоких скоростей необходимы специальные силовые элементы.

Целью изобретения является сокращение числа силовых контактов, повышение надежности и оперативности управления торможением, а также исключение перенапряжений на якорях двигателей.

Для достижения этой цели общая точка тормозного контакта и тормозного сопротивления соединена со входом логического элемента «НЕ, выход которого связан с релейным элементом, включенным параллельно одному из резисторов делителя блока задания скважности системы управления. Выходы датчиков тока двигателя соединены через диоды со входом блока токоограничения системы управления. Последовательно с силовым контактом, соединяющим общие точки якоря и обмотки

возбуждения двигателей, включен диод в направлении к якорю, соединенному с положительной шиной, а точка соединения силового контакта и диода подключена к положительному полюсу источника питания через генератор импульсов тока.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - отдельные режимы электродинамического торможения электропривода.

К двум параллельным цепям, каждая из которых состоит из последовательно соединенных обмоток якорей I, 2 и обмоток возбуждения 3, 4 тяговых двигателей и тиристорных преобразователей 5 и 6, через линейный контакт 7 подключен источник питания 8 и через тормозной контакт 9 - тормозное сопротивление 10. Параллельно двигателям подключены шунтирующие диоды 11 и 12.

Обш.ая точка соединения якоря 2 и обмотки возбуждения 4 одного двигателя через диод 13 и контакт 14 подключена к обш,ей точке соединения якоря 1 и обмотки возбуждения 3 другого двигателя. Катод диода 13 через генератор импульсов тока 15 соединен с положительным полюсом источника нитанпя 8. В цень каждого тягового двигателя для измерения его токов включен датчик тока 16 (17). Датчик тока 16 первого двигателя включен между обмоткой возбуждения 3 и аподом шунтируюпдего диода 11, а датчнк тока 17 второго двигателя - между якорем 2 и анодом 12.

Управление тиристорным преобразователем 5 осуществляется системой управления 18 )ieпосредственно, а преобразователем 6 - через блок задержки 19. Входной сигнал на спсте.му унравления 18 поступает с устройства сравнения 20. На последний подаются сигнал от блока задания скважности 21, соединенного через логический элемент «НЕ 22 с общей точкой контакта 9 н тормозного сопротивления 10, и сигнал обратной связи от блока токоограничения 23, на вход которого через диоды 24 и 25 в прямом направлении поступают выходные сигналы от датчиков тока 16 и 17. Логический элемент 22 выполпен в виде транзистора 26, включенного параллельно одному из резисторов 27 делителя блока 21.

Устройство работает следующим образом.

В двигательном режиме липейпьтй контакт 7 замкнут, а контакты 9 и 14 разомкнуты. Напряжение на тяговых двигателях регулируется тиристорными преобразователями 5 и 6, которые работают со сдвигом во времени. Выходное напряжение датчнков тока 16 и 17 через диоды 24 и 25 поступает па вход блока токоограничення 23, причем на вход блока 23 поступает потенпиал того датчика, который когггролирует больший ток (благодаря запиранию диода с меньшим потенциалом). Таким образом, в двигательном режиме контролируется ток более нагруженного двигателя, что благоприятно сказывается на работе электровоза. В то же время напряжение питания через тормозное сопротивление 10 подается на вход элемента «НЕ 22, транзистор 26 открыт.

вследствие чего резистор 27 зашунтирован, и напряжение на выходе блока 21 изменяется от нуля до максимума, обесиечивая изменение скважности тиристорных преобразователей 5 и 6 также от нуля до максимума. Генератор 15 отключен с одной стороны контакто.м 14, с другой - встречно включенным диодом 13. При переводе двигателей в тормозной режим линейный контакт 7 размыкается, а контакты 9 и 14 замыкаются. При этом собирается схема электродинамического торможения с последовательным соединением двигателей с параллельпым перекрестным самовозбуждением. При включении тиристорного нреобразоватсля 5 обмотка возбуждения 3 первого двигателя включается параллельно якорю 4 второго дв1гателя. Под действием э.д.с. якоря ток в обмотке возбуждения возрастает. Для ускорения процесса возбуждения и расширения дианазона скоростей, при котором обеспечивается надежное торможение, посредством генератора 15 в обмотку возбуждения 2 подаются импульсы тока от источника питания 8. Диод 13 препятствует прохождению этих импульсов тока через якорь 2. Вследствие возрастапия тока в обмотке возбуждения 2 увеличивается э.д.с. якоря1, что при включенном преобразователе 6 вызывает увеличение тока в обмотке возбуждения 4, вследствие чего возрастает э.д.с. якоря 2 и т. д. (фиг. 2, а). При выключении тиристорного нреобразователя 6 и включенном ранее преобразователе 5 (фиг. 2, б) ток в обмотке возбуждепия 3 поддерживается за счет э.д.с. якоря 2, а в обмотке

возбуждепия 4 - за счет накопленной в ней электромагнитной энергии по цепи: диод 13, обмотка возбуждения 3, преобразователь 5, диод 12. В этот же период времени якорь 1 отдает энергию тормозному сопротивлению 10

через якорь 2. Затем вновь включается преобразователь 6 (фиг. 2, в), а через некоторый промежуток времени выключается преобразователь 5 (фиг. 2, г) и т. д. Очевидно, что, если во время работы будут

промежутки времени с двумя выключенными преобразователями (фиг. 2, д), то процесс возбуждения двигателей будет затруднен вследствие прекращения тока в обмотках 3 и 4. Для исключения подобных явлений и снижения

пульсапий тока преобразователи 5 и 6 работают со сдвигом во времени па нолпериода и при переходе в режим торможения автоматически обеспечивается пачальная относительная длительность импульсов, большая или равная

0,5, с помощью закорачивания входа транзистора 26 контактом 9 и благодаря повышению потепциала до необходимой величины на выходе блока 21. Регулирование относительной длительности импульсов при этом ведется от

0,5 до 1. Управление тормозным процессом осуществляется путем изменения относительного времени одновременного включения преобразователей 5 и 6. Схема описываемого устройства в тормоз; ом режиме состоит из трех параллельных цепей: тормозного сопротивления 10, последовательно включенных якорей 1 и 2 и последовательно включенных тиристорных преобразователей 5 и 6 с обмотками возбуждения 3 и 4. Средние точки последних двух цепей соединены между собой. Средний ток якоря равен сумме средних токов в тормозном сопротивлении и обмотке возбуждения и при относительной Длительности импульсов меньше 1 ток обмотки возбуждения меньше тока якоря. Поскольку датчик тока 17 включен в якорную цепь, а датчик тока 16 в цепь обмоток возбуждения, и напряжение на выходе датчика 17 выше при относительной длительности импульсов, меньшей 1, то в режиме торможения осуществляется контроль по току якоря, величина которого поддерживается постоянной. При этом ток в обмотках возбуждения изменяется в зависимости от скорости вращения двигателя и автоматически ослабляет его поле при повышении скорости и наоборот. При относительной длительности импульсов, равной 1, двигатели замыкаются накоротко, что обеспечивает эффективное торможение почти до полной остановки локомотива.

Предмет изобретения

1. Устройство для управления тяговым электроприводом, содержащее источник питания, тиристорные преобразователи и тяговые двигатели, соединенные по перекрестной схеме, датчики тока, тормозное сопротивление с последовательно соединенным тормозным контактом, подключенные параллельно тиристорLTE.

ным преобразователям с двигателями, силовые контакты, систему управления тиристорными преобразователями с блоками задания скважности и токоограничения, а также генератор

импульсов тока, отличающееся тем, что, с целью сокращения количества силовых контактов и повышения оперативности управления тopмoжeниe t, оно снабжено релейным элeмeнтo r, включенным параллельно одному

из резисторов делителя блока задания скважности системы управления, и логическим элементом «НЕ, вход которого подключен к общей точке тормозного контакта и тормозного сопротивления, а выход - к релейному элементу.

2.Устройство по п. 1, от л п ч а ю Hieec я тем, что, с целью исключения перенапряженпй на якорях двигателей и повышения надежности электрического торможения, датчик тока

одного двигателя включен в цепь его обмотки возбуждения, а датчик тока второго двигателя в якорную цепь, выходы датчиков тока через диоды в прямом направлении соединены со входом блока токоограничення системы

управления.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено диодом, включенным последовательно с силовым контактом, соединяющим общие точки якоря и обмотки возбуждения двигателей, по направлению протекания тока к якорю, соединенному с положительным иолюсом источника нитания, а точка соединения силового контакта и диода подключена к положительному полюсу источника

питания через генератор импульсов тока.

/

И W