Устройство для регулирования возбуждения тягового электродвигателя Советский патент 1977 года по МПК B60L11/06 

1

Изобретение относится к области тягового электропривода и может быть использовано на тепловозах для плавного регулирования возбул дения тяговых электродвигателей в режимах ослабления поля, боксования и т. д.

Известно устройство для регулирования возбуждения тяговых электродвигателей с применением тиристорных схем управления, с помощью которых шунтируется последовательная обмотка возбуждения электродвигателя и часть полупроводниковых вентилей главного выпрямителя 1.

Недостаток таких схем заключается в том, что они не позволяют получить достаточную степень ослабления возбуждения электродвигателя.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для регулирования возбуждения тягового электродвигателя последовательного возбуждения, питаемого от главного полупроводникового выпрямительного моста, содержащее полупроводниковые мосты ослабления и усиления возбуждения электродвигателя, питаемые от трансформаторов, причем полупроводниковые вентили катодной группы моста ослабления возбуждения подключены к точкам последовательного соединения электрических вентилей плеч главного выпрямительного моста, сЬединенных с обмоткой возбуждения электродвигателя 2.

Недостаток устройства - значительная пульсация тока возбул дения и недостаточно высокий КПД. Цель изобретения - повышение надежности и экономичности устройства.

Это достигается тем, что входная обмотка трансформатора, питающего мост ослабления возбуждения, подключена к полюсам переменного напряжения главного моста в противофазе с выходной обмоткой.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства в однофазном исполнении.

Тяговый электродвигатель 1 с последовательной обмоткой 2 возбуждения питается от

источника 3 переменного тока через главный выпрямительный мост 4 (полупроводниковый), состоящий из диодов 5-16. Параллельно обмотке 2 возбуждения подключены полупроводниковый мост 17 ослабления возбуждения, состоящий из тиристоров 18-21, и мост 22 усиления возбуждения, состоящий из тиристоров 23, 24 и диодов 25 и 26, причем тиристоры 20, 21 катодной группы моста ослабления подключены к точкам последовательного соединения электрических диодов 13-16 плеч главного выпрямительного моста 4, соединенных с обмоткой 2 возбуждения электродвигателя 1. Мост ослабления питается от источника 3 через трансформатор 27,

подключенный входной обмоткой 28 к полюсам переменного напряжения моста 4, выходная обмотка 29 трансформатора 27 и входная обмотка 28 включены в нротивофазе. Мост 22 питается от вспомогательного источника 30 тока через трансформатор 31 с первичной 32 и вторичной 33 обмотками.

Устройство работает следующим образом.

Пусть положительному полупериоду напряжения источника 3 соответствует полярность, показанная на чертеже. Начала обмоток 28 п 29 имеют ноложительные потенциалы, концы обмоток - отрицательные потенциалы. Ток электродвигателя проводят диоды 5, 7, 9, 12, 14, 16 главного моста 4. Для ослабления возбуждения тягового электродвигателя в пределах 1,0-0,4 включают с некоторым углом тиристоры 19 и 21. При этом часть тока якоря будет протекать в обход обмотки 2 возбуждения и диода 16. Ток в обмотке 2 возбуждения будет меньше тока якоря 1. В самом конце положительного полупериода напряжения источника с углом близким к IT включают тиристор 18, при этом к тиристору 19 в обратном направлении прилагают напряжение обмотки 29 трансформатора 27, под действием которого он отключается. По истечении положительного полупериода полярность напряжения источника 3 изменится на противоположную, в результате чего диоды 5, 7, 9, 16 отключатся и включатся диоды 6, 8, 10,,: 11, 13, 15, которые будут проводить ток электродвигателя при отрицательном полупериоде напряжения источника 3. Так как ток в обмотках двигателя не может измениться мгновенно, тиристоры 18, и 21, диоды 12 и 14 и трансформатор 27 будут продолжать проводить разностный ток якоря и возбуждения. При этом к обмотке 2 приложено напряжение источника 3 за вычетом напряжения обмотки 29 трансформатора 27, под действием которого ток возбуждения начнет возрастать. С заданным углом включают тиристор 20, при этом тиристор 21 и диоды 12, 14 отключатся под действием напряжений источника и обмотки 29, приложенным к ним в обратном направлении по цепи 29, 20, 13, 11, 3, 12, 14, 21, 29. Таким образом, обмотка 2 возбуждения вновь окажется зашунтированной на этот раз тиристорами 18, 20. Ток в ней будет снижаться. Изменением углов включения тиристоров 20 и 21 регулирует ток возбуждения электродвигателя практически от 100 до 40% тока якоря. Ограничения по минимальному углу включения тиристоров 20 и 21, а также наличие сопротивлений в контурах, не позволяют получить более глубокого ослабления возбулсдения электродвигателя в описанном режиме. Для получения степени ослабления возбуждения менее 0,4 при минимально возможном угле включения тиристоров 20 и 21 начинает регулировать ток возбуждения электродвигателя изменением углов включения тиристоров 18 и 19 вниз от я. При этом обмотка 29 включается встречно обмотке 2 возбуждения.

Уменьшение углов включения тиристоров 18 и 19, т. е. более раннее их включение по сравнению с рассмотренным режимом, позволяет получить степень ослабления возбуждення менее 0,4. При этом несколько увеличится интервал токопроводящего состояния трансформатора 27, но так как величина тока, протекающего в трансформаторе 27, составляет незначительную часть разностного тока

якоря и возбуждения, протекающего через мост 17 ослабления, установленная мощность трансформатора будет невелика.

В режиме усиления возбуждения мост

17 отключен и действует только мост 22. Изменением угла включения тиристоров 23 и 24 регулируют ток, поднитывающий обмотку возбуждения, например, в режиме боксования. Благодаря электрической развязке мостов,

мост 22 может быть выполнен полууправляемым, или по асимметричной схеме, как показано на чертеже, или по симметричной схеме с нулевым диодом, что имеет место в многофазных схемах.

В предлагаемом устройстве трансформатор 27, питающий мост 17 ослабления возбуждения тягового электродвигателя, работает кратковременно и, главным образом, в режиме глубокого ослабления возбуждения менее

0,4. Пульсации тока возбуждения тягового электродвигателя в режиме ослабления возбуждения будут ниже, что ведет к повышению надежности коммутации тягового электродвигателя. С другой стороны свижение пульсаций токов, использование трансформатора только в режиме глубокого ослабления возбуждения ведет к снижению потерь в схеме. Предлагаемое техническое решение позволяет выполнить мост 22 усиления возбуждения

тягового электродвигателя полууправляемым, что надежнее и проще. Кроме того, выполнение моста 22 по ассиметричной, либо по симметричной схеме с нулевым диодом позволяет снизить пульсации токов в режимах усиления возбуждения тягового электродвигателя, например, при боксовании, что также ведет к повышению надежности и экономичности устройства.

Формула изобретения

Устройство для регулирования возбуждения тягового электродвигателя последовательного возбуждения, питаемого от главного полупроводникового выпрямительного моста, содержащее полупроводниковые мосты ослабления и усиления возбуждения электродвигателя, питаемые от трансформаторов, причем

полупроводниковые вентили катодной группы моста ослабления возбуждения подключены к точкам последовательного соединения электрических вентилей плеч главного выпрямительного моста, соединенных с обмоткой возбуждения электродвигателя, отличающееся 5 тем, что, с целью повышения надежности и экономичности устройства, входная обмотка трансформатора, питающего мост ослабления возбуждения, подключена к полюсам переменного напряжения главного моста в про- 5 тивофазе с вь ход1гой обмоткой. 6 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1473281, кл. Н 02Р, 1967. 2. Патент Англии № 1315851, кл. Н 2А, 1973.