Реверсивный электропривод постоянного тока с сериесным двигателем Советский патент 1975 года по МПК H02P1/22 H02P3/14 B60L15/04 

1

Изобретение относится к электроприводу постоянного тока с тиристорным управлепием и может применяться, в частности на электроподвижном составе.

Известен реверсивный электропривод постоянного тока с сериесным двигателем, содержащий переключатель в цепи якоря, тиристорный прерыватель между обмоткой возбуждения двигателя и зажимом источника питания и четыре электрических вентиля, два из которых включены между другим зажимом источника питания и обмоткой возбуждення, а два других соединены между якорем п зажимом источника питания, общим с тпристорным прерывателем.

Известный реверсивный электропривод обеспечивает режимы безреостатного пуска, регулирования скорости и рекуперативного торможения сериесного электродвигателя. Однако в нем невозможен автоматический переход в режим рекуперации при появлении отрицательной нагрузки на валу двигателя, а также затруднено самовозбуждение двигателя при переходе в тормозной режим на малых скоростях вращения.

Цель изобретения - повысить эффективность при самовозбужденин и автоматическом переходе из режима торможения в двигательный и обратно.

Поставленная цель достигается тем, что вторая пара электрических вентилей подсоединена к зажиму источника питания, общему с тиристорным прерывателем, через дополнительный низковольтный источник.

На фиг. 1 приведена схема предложенного электропривода; на фиг. 2 - диаграмма замыкания контактов реверсивного переключателя.

Якорь 1 двигателя включен в диагональ реверсивного переключателя па коммутационных элементах 2-5. Между обмоткой возбун дения 6 и зажимом источника питания включен тиристорный ключ 7. Два электрических

вентиля 8 и 9 соединены между другими зажимом источника питания и обмоткой возбуждения 6. Два других электрических вентиля 10 и 11 соединяют якорь двигателя 1 с зажимом источника питания, общим с тиристорным ключом 7, через дополпительпый низковольтный источник постоянного или перемепного тока 12.

Структура схемы и ее работоспособность сохраняются при одновременном изменении полярпости источника питания и вентилей.

На иулевой позиции реверсивного переключателя все контакты 2-5 разомкнуты, и двигатель выключен. Для пуска двигателя реверсивный переключатель через позицию «ТВ

(торможение ирн вращении вперед) иеревоДйтся Ё положение «В (вперед), при котором замкнуты контакты 2 и 4. Периодическим замыканием и размыканием тиристорыого ключа с регулируемым соотношением времени открытого и закрытого состояинй ос чцссгБляется безреостатный пуск и регулирование скорости. При замкнутом ключе к двигателю нриложено полное напрял ение, и ток якоря нарастает. При разомкнутом ключе ток иостепенно спадает, замыкаясь нод действием э.д.с. самоиндукции якорной цени двигателя через вентиль 9. По окончании разгона тиристорный ключ 7 может оставаться в постоянно замкнутом состоянии.

При замкнутом тиристорном ключе допол: нительный источник нитания 12 через замкнутый коммутационный элемент 2 переключателя и электрический вентиль 10 подсоединен к обмотке возбуждения двигателя 6. Если иадение напряжения на обмотке возбуждения, вызванное протеканием тока якоря, превышает э.д.с. дополнительного источника 12, вентиль 10 заперт, и указанный источник не оказывает влияния на характеристики привода. При сиилсении нагрузки на валу двигателя, а следовательно, и потребляемого им тока, падение напряжения на обмотке возбуждення 6 уменьшается, вентиль 10 отпирается, и источник 12 осуществляет подпитку обмотки возбуждения двигателя, поддерживая магнитный поток нри дальнейшем снижении тока якоря. Следовательно, предложенный электроприво;, имеет пограничную скорость, и при отрицательной нагрузке на валу (например, при движении электровоза иа самокатном уклоне), когда э.д.с. вращения превышает э.д.с. источника питания тягового двигателя, последний автоматически переходит в режим рекуперативного торможения с замыканием тока рекуперации по цепи: якорь 1 двигателя, замкнутый коммутационный элемент 4 переключателя, источник нитания, дополиительный иизковольтиый источник 12, вентиль 10, якорь 1. Подпитка обмотки возбуждения осуществляется при этом по цепи: зажим дополнительиого иизковольтного источника 12, ве1ггиль 10, замкиутый коммутационный элемент 2 переключателя, обмотка возбуждения 6, тиристориый ключ 7, второй зажим источника 12. Двигатель работает на жесткой характеристике с автоматическим ограничением скорости. Эффективность торможения может нри этом донол)ительио регулироваться изменеиием тока возбуждения путем соответствующего изменення продолжительности замкнутого состояния тирисгорного ключа 7. С появлением положительной нагрузки на валу двигателя электропривод автоматически переходит o6paT io в двигательный режим.

Для перевода электронривода в ре.ким рекуперативного торможения с целью снижения скорости (например, для остановки электровоза) переключатель нз положения «В переводится в положение «ТВ, при (оторо.м коммутационные элементы 2 и 4 разомкиуты,а

замкиут коммутационный элемент 5. В этом случае нри замыкании тиристорного ключа 7 двигатель закорачивается, и происходит его самовозбуждение с замыканием тока по цепи: .,ко)ь 1, коммутационный элемент 5, обмотка возбуждения 6, тиристорный ключ 7, дополнительный источник 12, вентиль 10, якорь 1. Быстрое и эффективное возбуждение двнгателя на любой скорости вращения обеспечивается при этом благодаря тому, что дополнительный источник 12 оказывается подключенным к обмотке возбуждения 6 двигателя через вентиль 11.

При последующем размыкании тиристорного ключа, если разность между э.д.с. вращения якоря и э.д.с. источника питаиия двигателя меиьше суммарного падения иапряжения, нод действнем э.д.с. вращения якоря и э.д.с. самоиндукции ток двигателя, умеиьшаясь во времени, продолжает протекать по цепи: якорь 1, коммутационный элемент 5, обмотка 6, вентиль 9, источник питания двигателя, донолиительиый источник 12, вентиль 10, якорь 1. Под действием э.д.с. самоиндукции обмотки 6 контнль 8 нрн этом закрыт.

Если же при размыкании тиристорного ключа разность между э.д.с. вращения якоря и э.д.с. источника превышает суммарное падение напряжения, то ток якоря начинает возврастать. Э.д.с. самоиндукции обмотки возбуждения 6 изменяет направление, открывается вентиль 9. Это исключает возможность дальнейшего роста тока возбуждения, а следовательно, и э. д. с. вращения якоря. Благодаря этому обеспечивается устойчивость процесса рекуперативного торможения при новышенных скоростях вращения двигателя.

Тормозной режим регулируют периодическим замыканием и размыканием тиристорного ключа с изменяемым соотношением времени включенного и выключепиого состояний.

Для обратного иерехода в тяговый режим необходимо возвратить переключатель в положение «В.

Для прекращення торможения и перехода иа выбег достаточно переключатель поставить в нулевое положение.

Для пуска двигателя назад иереключатель из иулевого положеиия через иозицню «ТП (торможеиие при вращении назад) переводится в иоложеиие «Н (иазад), при котором замкнуты коммутационные элементы 3 и 5. Пуск и регулирование скорости осуществляется так же, как и при вращении вперед. Подпитка обмотки возбуждеиия 6 от источника 12 нри замкнутом ключе 7 осуществляется через вентиль 11 и замкнутый коммутационный элемент 6 переключателя. Ток рекуперации при отрицательной нагрузке на валу двигателя замыкается по цепи: якорь 1, коммутационный элемент 3 переключателя, источник питания двигателя, доиолнительиый источник 12, вентиль 11, якорь 1.

Для нерехода в режим рекуперативного торможения иереключатель устанавливается в

положение «ТЫ, при котором коммутационные элеенты 3 и 5 разомкнуты, а коммутационный элемент 2 замкнут. В этом случае при замыкании тиристорного ключа самовозбужденне двигателя происходит по цепи: якорь 1, коммзтационпый элемент 2, обмотка возбуждения 6, тиристорный ключ 7, источник 12, вентиль 11, якорь 1. Подпитка обмотки, обеспечивающая эффективное возбуждение двигателя, осуществляется от источника 12 через вентиль 10 и коммутационный элемент 2 переключателя. При размыкании тиристорного ключа ток рекуперации замыкается по цепи: якорь 1, коммутационный элемент 2, обмотка возбуждения 6, вентиль 9 (или вентили 8 и 9), источпик : итания двигагеля, доиолнитсльный источиик 12, вентиль 11, якорь 1.

Переключатель в цепи двигателя может быть выполнен на контактных, или же бесконтактных элементах (нанрпмер, тиристорах).

Источник 12 требуется низковольтный, так как обмотка иоследователг.ного возбу:кденил имеет ма.юе соиротивление. Для подпигки обмотки 1юзбуждепия может цсиользоваться как лсточинк иостоянного тока (иизковоль|-иая аккумуляторная батарея, выпрямитель), так и

источник переменного тока (вторичная обмотка трансформатора, инвертор с трансформаторным выходом и т. п.). В последнем случае вентили 10 и 11 выполняют одновременно функции однополупериодного выпрямления напряжения источника 12.

Предмет изобретения

Реверсивный электропривод постоянного тока с сериесным двигателем, якорь которого включен в диагональ реверсивного переключателя, подключенного через обмотку возбуждения двигателя и управляемый вентиль к источнику питания, содержащий диоды, два из которых включены между обмоткой возбуждения и одним из зажимов источилка питапия, а два других подключены -к якорю двигателя, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности при самовозбул дении и автоматическом переходе из режима торможения в диагональный и обратно, между зажимом источника питаиия, общим с управляемым вентилем и обп;ей точкой второй пары диодов включеи дополиительный низковольтный источник напряжения.

.JL

.J 1„