Способ рекуперативного торможения группы тяговых двигателей Советский патент 1946 года по МПК B60L7/12 

Как известно, электрическое торможение электропоездов переводом тяговых двигателей на генераторifbiii рбжим имеет ряд преимуществ перед механическим (колодочным) торможением.

Если тяговыми машинами являются двигатели последовательного возбуждения, то они «е могут быть непосредственно переведены на генераторную работу без изменения схемы возбуждения.

Для перевода тягавой машины исследовательного возбуждения на генераторНую работу с отдачей энергии в Сеть (рекуперация) обычно осуществляют в такой машине замену последовательного ;возбуждения шунтОВым, независимым или смешанным возбуждением.

На фиг. 1 чертежа показана очень распространенная схема электрического торможения, при которой осуществляется возвращение электрической энергии в сеть (так называемая рекуперация).

На фиг. 1 обозначено: /-2-3- - -4-якори тятовых машИН постоянного тока; /-II-III-/V-их обмотки возбуждения, В - якорь возбудителя, р - стабилизирующее сопротивление.

Как видно из этой фигуры, обмопки возбуждения / - // -///-IV

получают питание от возбудителя В, приводимого во 1вращение от специального двигателя (не показанного на фиг. 1) или от оси вагона.

Недостаткам схемы фиг. 1 является наличие возбудительной машины В, усложняющей и удорожающей установку. Можно избавиться от этого недостатка путем использования одного из тяговых двигателей в качестве возбудителя.

На фиг. 2 пс казаиа такая - тоже известная - схема реостатного торможения, где в качестве возбудителя применена тяговая машина с якорем 4 и последовательной обмоткой возбуждения IV.

Ток возбуждения 1в в замкнутом контуре, состоящем из обмоток возбуждения , якоря 4 и сопротивления р , может быть найден из следующего выражения: с - /ор

Т

где: S - э. д. с. возбудительной машины 4,

I а - ток рекуперации, R - суммарное сопроти1вление

контура,

Р - стабилизирующее сопротивление.

Уравнение .показывает, при возрастании силы тока рекуперации

la возрастает произведение / .р вследствие чего числитель выражения уменьшается и, следовательно сила тока возбуждения /з в соответствии с этим делается меньше; последнее влечет за собой уменьшение в. д.с. в якорях /-2-,5 и соответственное ограничение тока рек}перации /а.

Ретулировку тока возбужден.ия /в на схеме фиг. 2 «южно осуществлять путем изменения соиротивления г реостата, шунтирующего обмотку возбуждения IV возбудитгльной мащииы.

Изменяя величину тока во збуждения /е, нолучаем возможность иЗМенения в якОрях /-2-3 тока /а те. кущего в «агрузочиом реостате R.

Недостатком схемы фиг. 2 является то, что тятовая машина 4-IV, работа ощая в качестве возбудителя, будет при торможении недогружена.

Этот недостаток можно устранить, если, согласно данному изобретению, параллельно машине 4-IV включить нагрузочиый реостат, (ювышающий нагрузку этой машины до величины, одинаковой с нагрузкой мащин, работающих нагру:;очиыми генераторами.

Сущность изобретения поясняется фиг. 3-10 чертежа.

Схема . 3 от фиг. 2 отличается сиособоо, включения реостата г.

На фиг. 3 реостат г включен на крайние зажимы машины 4-IV благодаря этому ток в якоре этой машины равен сумме тока возбуждсигия 1е к }г в рео-стате г; т. е. равен . В это,м случае, машина 4-// будет работать как г-юзбудитель и как -нагрузояги п генератор.

Изменяя величину реостата /, получаем возможность дать машине 4 дополнительный нагрузочиый ток /г такой величины, чтобы .при электрическом торможении суммарная нагрузка машины 4 -была приблизительно равна нагрузке каждой из отдельных машин /-2-3.

В этом случае все машины будут нагружены е одинаковой степени, благодаря чему все ведущие оси или электровоза будут использованы при электрическом торможении в равной мере.

Для раздельного регулирования магнитного потока возбуждения и тока якоря 4 можно предусмотреть реостат Го для шунтировки якоря 4, как показано ка фиг. 4.

На фиг. 5-6-7 нОКазана лримерная последовательность переключения -тяговых .машин в момент рекуперации ири иостепенном поиижсHt-M-i скорости электровоза.

Рекунерапия на большой скорости иро-исходит при пара.тлельно включенных тяговых .машинах 1- 2-3, приче.м тяговая машина 4 работает в качестве возбудителя (фиг. 5).

Для того чтобы обеспечить ярй-ктически одинаковую нагрузку параллельно работаюших машин /- 2-3, в цепь якорей последних могут быть включены небольшие сопротивления X.

Как видно на фиг. 5, обмотки возбуждения /-//-/// соединены последовательно и получают питание от тяговой машингя 4, работаюидей в качестве возбудителя.

Для того чтобы догрузить тяговую машину 4 при электрическом торможейии до тс-й же вел.ччины. что И машины /-2-3, в схеме фиг. 5 предусмотреи реостат г.

После того как вследствие рекуftepHTHBHoro торможения скорость поезда иачнет падать, .ч уси.кивать ток возбуждения /о; в связи с этим во избежание перегрузки т ;говой машины 4, работающей в качестве возбудите;1я, параллельно ; машнне 4 МОЖИО подключить маii:;r.;y о; иа .фиг. 6 локазаиа такая схема соединени;, при которой в качестве возбудителя работают две параллельно соединенных машит1Ы 5--4.

При схеме фиг. 6 обмотки возбуждения /-// могут быть кратковременно нерегружень большим током.

При дальнейшем понижении скорости Поезда можио .перейти к последовательному соединению якорей тяговых машин /-2, как показано на 1ФИГ. 7.

Схему фиг. 7 можно -видоизмедитъ, включив в цепь реостата р тяговые машины 5-4, как показано на фиг. 8. Здесь машины 3-4 будут нагружены суммарным током /а /в; таким образом, эти машины будут работать и в качестве возбудителей и в качестве генераторов, осуш,ествляющих рекуперацию.

Когда скорость электропоезда при торможении начнет значительно понижаться, .необходимо перейти к последовательному соединению трех тяговых машин 1-2-3, причем в качестве возбудителя будет работать одна машина 4 (фиг. 9).

В схеме фиг. 9 предусмотрена возможность электрического реостатного дотормаживания при малых скоростях электропоезда. Эта схема будет работать следуюш,им образом.

ПрИ больших скоростях сумма э. д. с., наведенных в обмотках якорей /-2--5 потоками обмоток возбуждения /-//-HI, будет больше напряжения линии и машины 1-2- 3 будут р аботать в качестве генераторов.

При этом К01 такть1 а-а автомата будут замкнуты, так как катушка к, обтекаемая током 1а. втянет железный сердечник т.

При рекуперативном торможении скорость поезда начнет падать; при этом будут уменьшаться э. д. с. машин 1-2-3. и сила тока /а начнет также падать. Когда значение силы тока /а приблизится к нулю, яатушка к перестанет втягивать в себя железный сердечник т, вследствие чего сердечник т под влиянием силы тяжести или пружины опустится книзу; при этом окажутся разомкпутыдш верхние контакты а-а и замкнутся нижние контакты в-в.

В этом случае машины /-2-3 будут отсоединены от воздушного

провода и окажутся замкнутыми на реостат R, яосле чего вместо рекуперативного начнется реостатное тормох ение тяговых машин.

Автомат к-гп включается при ПОМОШ1И контроллера только при рекуперативном торможении.

Для замыкания верхних контактов а-а при рекуперации в контроллерной схеме должны быть предусмотрены «проскальзывающие контакты; при полющи последних происходит кратковременное короткое замыкание верхних контактов а-а, после чего катушка к, обтекаемая током /а, втянет сердечник т и будет удерживать верхние контакты а-а в состоянии короткого замыкания пока длится процесс рекуперации.

На фиг. 1-9 даны схемы соединений для четырехмоторной системы.

Ясно, что описанные здесь схемы соединений могут также быть npiiменены п для другого числа электродвигателей, например, для шести

или ВОСЬМИ.

В случае двух двигателе (трамвайное оборудование) рекупер атизная схема будет иметь вид. представленный на фиг. 10.

П р е д .м е т изобретения

Способ рекуператиБного торМожепия группы тяговых двигателей, из которых ЮДИН испо.гьзуется в качестве возбудителя для питания обмоток возбуждения остальных машин, о т л и ч а ю nj; н и с я тем, что для повышения нагрузки машины 4, работаюитей возбудителем, до величины, одинаковой -с нагрузкой рекуперируюш,их машин /-,3, параллельно машине 4 включают нагрузочный реостат.

L.,

(Л fr.

Г/

WfAi

I () I (WvJ

U X I /Ш

( : i , r-J I.i

„

HR I

I j L, i

Гp Ф Д

Фиг. 3

,S,;i,

Ic Ф

i: (a I 4

Фиг. 4

I

Lfl 0

Ф I

i . Л/ у A,--

-i1 ГитлЛЛ

iг-. -,л

U s

, r

Фиг. 5