Тяговый электропривод Советский патент 1976 года по МПК B60L11/04 H02P9/42 

1

Изобретение относится к тепловозным электропередачам переменночпостоянного тока с плавным .регулированием ослабления поля тяговых электродвигателей.

Известен тяговый электропривод, содержащий генерато1р переменного тока с изолированными друг от друга многофазными обмотками, мостовые выпрямители, подключенные к ним тяговые электродвигатели постоянного тока с последовательными обмотками возбуждения и дополнительными управляемыми электрическими вентилями, а также тормозные сопротивления, подключенные к обмоткам якорей электродвигателей через электрические вентили.

Такое устройство позволяет плавно регулировать поле возбуждения тягового двигателя благодаря включению дополнительных управляемых вентилей между точкой соединения обмоток якоря и возбуждения и каждой фаЗОЙ источника питания переменного тока. Необходимость изменять угол управления дополнительных управляемых электрических вентилей в широких пределах усложняет систему управления, причем включение дополнительных вентилей происходит при низком напряжении на них. Для надежного включения дополнительных вентилей требуется применение специальных мер, которые ведут к усложнению силовой схемы и системы управления. Устройство не разрешает также трудностей, связанных с существующей системой электродинамического торможения. В силовой цепи необходимо производить ряд сложных переключений, что при больших токах Я1коря создает известные трудности в изготовлении коммутационной аппаратуры и при большом числе силовых конта.ктов снижает надежность электропривода тепловоза. Кроме того, в известной схеме электропривода зашита от боксования воздействует на возбуждение главного генератора, поэтому при боксовании одного из двигателей происходит снижение тяги и на остальных небуксуюш,их двигателях.

С целью упрошения силовой схемы и системы управления тягового электропривода положительный полюс neipBoro мостового выпрямителя, образованный катодами вентилей этого моста, и отрицательный полюс второго мостового выпрямителя, образованный анодами вентилей, соединены с внешними выводами обмоток якорей соответственно первого и второго тяговых электродвигателей и через дополнительные дроссели с обш;ими точками соединения обмоток якоря и возбуждения соответственно второго и первого тяговых электродвигателей, отрицательный полюс первого и положительный полюс второго мостовых выпрямителей соединены каждый с внешними выводами обмоток возбуждения соответственно neipBoro и второго тяговых электродвигателей н с нулевыми точками соединения упомянутых дополнительных управляемых электрических вентилей возбуждения соответственно первого и второго электродвигателей, образованными катодами дополнительных управляемых электрических вентилей iвoзбyждения первого тягового электродвигателя и анодами вентилей возбуждения второго электродвигателя, а фазы первого и второго мостовых выпрямителей соединены соответственно с катодами и анодами дополнительных управляемых электрических вентилей второго и Первого тяговых электродвигателей. Такое выполнение силовой схемы позволило избавиться от большинства контактов в силовой схеме, от сопротивлений 0|Слабления поля возбуждения. При этом упростились системы управления плавным ослаблением поля и электродинамическим торможением двигателей последовательного 1возбуждения. Кроме того, более рационально выполнена защита от боксования и равномерно загружены двигатели. На чертеже представлена принципиальная электрическая силовая схема тягового электропривода применительно к тепловозному электроприводу. Синхронный генератор 1 имеет на статоре две изолированные друг от друга трехфазные обмотки, через управляемые мостовые выпрямители 2 и 3 питает тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Выпрямители 2 и 3 собраны каждый по мостовой схеме из полупроводниковых вентилей 4-9 и 10-15 соответственно. В общем случае электрические вентили 4-15 могут быть как управляемыми, так и неуправляемыми. Первый электродвигатель соединен обмоткой яКоря 16 с положительным полюсом первого мостового выпрямителя 2, а обмоткой возбуждения 17 -с отрицательным полюсом этого же мостового выпрямителя. Второй электродвигатель подключен наоборот- обмоткой якоря 18 к отрицательному полюсу мостового выпрямителя 3, а обмоткой возбуждения 19 - к положительному полюсу мостового .выпрямителя 3. Параллельно каждои обмотке якоря .включены тормозные сопротивления 20 и 21 через электрические вентили 22 и 23 соответственно. Имеющиеся в системе возбуждения каждого электродвигателя дополнительные управляемые электрические вентили 24-29 подключены к фазам разноименных мостов (для первого тягового электродвигателя дополнительные управляемые электрические вентили 24, 25 и 26 подключены анодами к фазам второго мостового выпрямителя 3, для второго электродвигателя дополнительные управляемые электрические вентили 27, 28 и 29 - катодами к фазам первого мостового выпрямителя 2). Общие катоды вентилей 24, 25 и 26 соединены с отрицательным полюсом первого мостового выпрямителя 2, а общие аноды вентилей 27, 28 и 29 - с положительным полюсом второго мостового выпрямителя 3. Кроме того, точки соединения обмоток якоря и возбуждения первого и второго электродвигателей подключены через дополнительные дроссели 30 и 31 соответственно к отрицательному полюсу второго -моста и положительному первого. В случае необходимости « выходам синхронного генератора аналогичным образом могут быть подключены другие выпрямители и двигатели. Тяговый электропривод работает следующим образом. В тяговом режиме на управляемые электрические вентили 4, 5 и 6 и 13, 14 и 15 подают полный сигнал управления, благодаря чему эти вентили работают как диоды. Выпрямители 2 и 3 полностью открыты и при подаче на них напряжения от синхронного генератора 1 они проводят ток в тяговые электродвигатели. Увеличивая напряжение генератора от нуля, осуществляют пуск и разгон локомотива, как это принято при постоянном токе. Далее движение локомотива происходит с поддержанием мощности генератора постоянной, т. 8. скорость локомотива увеличивается с ростом напряжения генератора. Сначала движение происходит без ослабления поля тяговых электродвигателей. Далее включается система ослабления поля, причем на вентили 24-29 поочередно подаются включающие сигналы, и они через соответствующие обмотки возбуждения 17, 19 и дополнительные дроссели 30, 31 начинают проводить ток, который протекает встречно основному току в обмотке возбуждения и размагничивает тяговые электродвигатели. Степень ослабления поля определяется углом управления вентилей 24- 29 и напряжением генератора I. При неизменном угле управления интенсивность ослабления поля нарастает почти пропорционально увеличению напряжения генератора 1. Постоянство угла управления реализуется простой системой управления. В тормозном режиме снимаются включающие сигналы с управляемых вентилей 4, 5 и 6 и 13, ,14 и 15, и они запираются. Вентили 24-29 включаются с постоянным углом управления и проводят ток возбуждения двигателей, которые работают в генераторном режиме на тормозные сопротивления 20 и 21. Изменением напряжения синхронного генератора 1 регулируется тормозное усилие. При боксовании тягового электродвигателя достаточно отключить соответствующие дополнительные управляемые электрические вентили 24-29, при этом ток возбуждения двигателя увеличивается, что способствует прекращению боксования. Более того, регули1рованием угла управления вентилей 24-29 можно осуществить выравнивание токов якорей двигателей. Указанные свойства описанного тягового электропривода позволяют