Устройство для плавного регулирования скорости электроподвижного состава Советский патент 1977 года по МПК B60L15/28 

1

Изобретение касается области элёктрической тяги и является дополнительным к основному авт.св. № 255977.

По основному авт. св. N 255977 известно устройство для регулирования скорости двигателей постоянного тока, например тяговых двигателей, содержащее источник постоянного тока, двухфазную нагрузку и тиристорный регулятор с общим узлом коммутации, состоящий из главных тиристоров, коммутирующего конденсатора и гасящих тиристоров 1 .

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования напряжения тиристорного регулятора без увеличения общего количест ва элементов устройства.

Это достигается тем, что устройство снабжено тиристорами, встречно щунтирующими вспомогательные тиристоры, соединяющие обкладки коммутирующего конденсатора с одной из фаз лагрузки.

На чертеже показана схема данного устройства.

Предлагаемое устройство содержит источник постоянного тока 1, двухфазную нагрузку 2. и 3 тиристорного регулятора, диоды 4, 5 холостого хода, главные тиристоры 6, 7 регулятора напряжения, |симметричные тиристоры (симмисторы) 8, 9,гасящие тиристоры 10, 11 и коммутирующий конденсатор 12.

Работа тиристорного регулятора начинается с режима минимального напряжения на нагрузке 2, 3). Это обеспечивается подачей зажигающих импульсов на симмисторы 8, 9 и тиристоры 10, 11 в последовательности., показанной на чертеже.

Пусть, например коммутирующий конденсатор 12 :был заряжен до напряжения источника питания. Если включить симмисторы 8 и 9 так, чтобы ;симмистор 8 проводил ток сверху вниз, а симмистор 9 - снизу вверх, то конденсатор 12 будет через нулевой диод 5 разряжаться , на нагрузку 2 током (1). При STOM напряжение на нагрузке будет |ме няться.

После того, как конденсатор разрядится до нуля, включаются симмистор 8 и тиристор 1О. При этом конденсатор через нагрузку 2 заряжается га- источника питания 1. до напряжения противоположного знака. В этот период напряжение на нагрузке имеет такую же форму, как и при предьщущем включении симмисторов 8, 9. Нагрузка 3 второй фазы получает такую энергию, как при включении сначала симмисторов 9, 8 (8 - проводит вверх, 9 - проводит вниз),) затем симмистора 9 и тиристора 11. Форма напряжения на нагрузке 3 npi этом такая же, как и на нагрузке 2, но импульсы напряжения сдвинуты на 180 ал.град по отношению к импульсам напряжения на нагрузк:е 2 другой фазы, При сближении моментов включения элементов 8, 9 и 8, 10 (9, 8 и 9, 11) среднее напряжение на нагрузке не будет менят ся до тех пор, пока конденсатор при включе нии симмисторов (8, 9 или 9, 8) не будет полностьюуспевать разряжаться до начала очередногх процесса заряда (при включении 8, 1О или 9, 11). Однако при дальнейшем сближении моментов включения элементов 8, 9 и 8, 1О (9, 8 и 9, 11) процесс заряда конденсатора от источника питания будет начинаться до окончания процесса разряда конденсатора на нагрузку. В этом случае при включении элементов 8, 1О (9, 11 к нагрузке 2 (3) будет приложена сумма напряжений источника питания и напряжения на конденсаторе, оставшегося на нем к этому моменту времени. В режиме перекрытия процессов зарядразря;да конденсатора среднее напряжение на нагрузке увеличивается за счет более длительного подключения источника к нагрузке Причем чем ближе моменты включения элементов 8, 9 и 8, 1О (9, 8 и 9, 11), тем больше среднее напряжение на нагрузке. При предельном сближении моментов вклю чения элементов 8, 9 и 8, 1О (9, 8 и 9, 11), например, когда они включаются одновременно, весь режим перезаряда конденсатора происходит через источник питания и нагрузку. Начиная с этого момента, максимальная величина мгновенного напряжения на нагрузке при включении элементов 8, 10 (9, 11) будет равна двойному напряжению источника питания. При дальнейшем увеличении среднего нап р51Жения на нагрузке одновременная подача и мпульсов на симмисторы 8, 9 прекращается (они теперь не будут проводить снизу вверх), а поочередно со сдвигом на 180 эп.град включаются главные тиристоры 6, 7, Последующее увел1гчение среднего напряжения происходит при увеличении временног-о расстояния между включением главных иристоров G, 7 и соответствующих гасящих лементов 8, 10и 9, 11. Из описания работы даннохх) устройства идно, что в нем, по сравнению с прототиом, минимальное среднее напряжение на агрузке может быть меньше. При равных оках нагрузки предлагаемое устройство озволяет минимальное напряжение получить два раза меньше, чем в прототипе. При одинаковых параметрах устройства схема позволяет иметь минимальный ток трогания тяговых двигателей в два раза меньше. Действительно, минимальное напряжение на нагрузке (при ЭДС двигателей, равной нулю) в схеме прототипа определяется выражением ,1() и ил|2с- -Ег, где и - напряжение источника питания; С - емкость коммутируюшгго конденсатора; - рабочая частота тиристорногх: регулятора;2р - суммарное сопротивление нагрузки одной фазы. Если это выражение записать через энергию коммутирующего конденсатора W ди„ 24 то с учетом получим, что .SP , Отсюда видно, что минимальное напряжение на нагрузке при заданных параметрах нагрузки и частоте определяются энергией, накопленной в коммутируюшем конденсаторе, поскольку к двигателям подводится напряжение только в процессе перезаряда конден сатора. Для схемы предлагаемого устройства также справедлива формула (2), однако полная энергия коммутируюшего конденсатора за весь цикл заряд-разряд будет равна .. . )ар следовательно Из сравнения выражений (2) и ( З) видно, что в предлагаемом устройстве минимальное напряжение на нагрузке и, следовательно, минимальный ток нагрузки, может быть в i2 раза меньше, чем в схеме прототипа, что говорит об увеличении диапазона регулирования напряжения на нагрузке в предлагаемой схеме.

Описанное устройство регулн; ования нэп-. ряжения применимо как при пуске тяговых двит-атепей,так н при торможении (рекуперативном и реостатном).

Формула изобретения

Устройство для плавного регулирования скорости электроподвижного состава постоянного тока по авт. св. № 255977, о тличаюшее- я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования напряжения, оно снабжено тиристорами, встречно шунтирующими вспомогательные тиристоры, соединяющие обкладки коммутирующего конденсатора с одной из фаз нагрузки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР Мо 255977, кл. В 6О L, 15/28, 197О.

+

г4 J