Тяговый электропривод газотурбовоза Советский патент 1980 года по МПК B60L11/06 

1

-Изобретение относится к тяговому электроприводу, может быть использовано на транспортных средствах с питанием от собственных источников энергоснабжения и предназначено прейму- 5 щественно дляподвижного состава, оборудованного газотурбинным первичным двигателем, генератором переменного тока, выпрямительной установкой и двигателями постоянно1 о тока после- у довательного возбуждения с реостатным торможением. .

Известен тяговый электропривод газотурбовоза, содержащий Тяговый синхронный генератор, приводимый во 15 вргвдение тепловым двигателем и имеющий две статорные обмотки, которые через управляемые вентильные мосты соединены последовательно и через вспомогательный тиристор соединены 20 с тяговьм двигателем последовательного возбуждения, обмотка якоря которого вместе с вспомогательным тиристором шунтирована последовательно сое- диненными тормозным резистором и бло- 25 кирующим диодом, при этом со статорными обмотками генератора соединены дополнительная катодная группа управляемых вентилей, подключенная к концу обмотки возбуждения и дополнитель- 30

над анодная группа управляемых вентилей 1.

Недостатком известного устройства является невозможность осуществления одновременной защиты первичного теплового двигателя от превышения частоты вращения при сбросах нагрузки и тяговых двигателей от боксования воздействием на одни и те же элементы силовой цепи.

Цель изобретения - одновременная защита теплового двигателя от превышения допустимой частоты вращения при сбросах нагрузки и тяговых двигателей от боксования.

Указанная цель достигается тем, что привод снабжен двумя дополнительными тиристорами и диодами, шунтируюдайй их во встречном направлении, причем катоды дополнительных тиристоров соединены вместе и подключены к концу обмотки якоря, а аноды - к разным концам обмотки возбуждения тяговых двигателей, а дополнительная анодная группа управляемых вентилей соединена с общей точкой резистора и блокирующего диода.

На чертеже показана принципигшьная электрическая схема т,ягового электропривода. Первичный тепловой двигатель 1, на пример- газотурбинный, приводит во вра щение ротор 2 синхронного генератора с двумя статорными обмотками 3 и 4, Каждая статорная обмотка соединена с управляемым вентильным мостом, состоящим из тиристоров 5-10 и 11-16, а также с дополнительной анодной группой (тиристоров) вентилей 17-19 и дополнительной катодной группой вентилей (тиристоров) 20-22. Обмотка якоря 23 вместе с вспомогательным тиристором 24 шунтирована последовательно соединенными тормозным резистором 25 и блокирующим диодом 26 к соединена с обмоткой .27 возбуждения двумя тиристорами 28 и 29, шунтирован ными диодами 30 и 31 во встречном напра влении. Тяговый электропривод работает сле дующим образом. В тяговом режиме на управляющие электроды тиристоров 5-13 и 24 посто янно поданы управляющие импульсы. В зависимости от направления вращения якоря 23 включаются тиристоры 20-22 и 28 или 14-16 и 29. При пуске электродвигателя включением тиристоров 17-19 осуществляется форсировка возбуждения электродвигателя путем подпитки обмотки 27 возбуждения. Форсирование возбуждения ведет к увеличен момента электродвигателя при том же токе обмотки якоря 23, что облегчает работу щеточного узла электродвигате ля. Величина форсирования возбуждения электродвигателя регулируется изменением угла регулирования тиристоров 17-19. Ослабление поля электродвигателя, когда в тяговом режиме включены тиристоры 20-22 и 28, осуществляется включением тиристоров 14-16, шунтирующих обмотку 27 возбужден и тиристоры 20-22. Для обеспечеот я устой чивой работы тиристоров 14-16 в зоне наибольшего ослабления Поля, когда величина напряжения на обмотке 27 во буждения близка по величине к значинию порогового напряжения выключения тиристоров, тиристоры 20-22 выключаю ся, реактивный ток обмотки 27 возбуж дения, спадая, замыкается в контуре 27, 31, 28 и 22, а якорный ток,мину цепь обмотки 27 возбуждения, замыкается в контуре 23, 28, 14-16, 3, 115-7, 4, 8-10 и 23. Когда ток обмотки 27 возбуждения спадает до необходимо величины, тиристоры 14-16 -выключают а 20-22 - включаются, и ток в обмот ке 27 возбуждения начинает нарастат Когда в тяговом режиме включены тир торы 14-16 и 29, ослабление поля ос ществляется аналогично включением тиристоров 20-22. При этом шунтируе ся обмотка 27 возбуждения и тиристо ры 14-16. Регулирование глубины ослабления поля электродвигателя осуществляется путем изменения угла ре гулирования тиристоров ;14-1б или 2022 в зависимости от направления враения якоря 23 электродвигателя. Включением тиристоров 17-19 и выключением тиристоров ослабления поля осуществляется одновременно защита от буксования электродвигателя и., защита первичного газотурбинного двигателя 1 и ротора 2 генератора от превышения допустимой частоты вращения при частичном или полном сбросе нагрузки во время буксования электродвигателя, так как при этом усиливается поле электродвигателя, что.обеспечивает противобуксовочное воздействие без снижения напряжения, генератора, а следовательно без снижения мощности других тяговых электродвигателей , а прибуксовании электродвигателя не происходит уменьшения потребления мощности первичного двигателя, так как генератор дополнительно на-, гружается по цепи 4, 17-19, 25, 28, 27, 20-22, 3, 11-13, 5-7 и 4 или 4, 17-19, 25, 29, 27,, 14-16, 3, 11-13, . 5-7 и 4 в зависимости от напра;вления вращения якоря 23, а изменением угла регулирования тиристоров 17-19 производят компенсацию сброса нагрузки буксующим, электродвигателем. Поддержание постоянства потребляемой мощности электрооборудованием в режиме буксования электродвигатели обеспечивает неизменность частоты вращения первичного газотурбинного двигателя 1 и ротора 2 генератора. Для осуществления тормозного режима, частота первичного двигателя 1 уменьшается до необходимой величины, выключаются тиристоры 5-7, 8-10, 1113, и 20-22. При этом реактивный ток якоря, спадая, замыкается в контуре 23, 25, 26, 24 и 23, а реактивный ток обмотки 27 возбуждения, спадая, замыкается в контуре 27, 31, 28 и 27 или 27,30, 29 и 27 в зависимости от направления вращения якоря 23. Когда ток обмотки 27 возбуждения становится равным нулю, тиристор 28, или соответственно 29, выключается. Затем включаются тиристоры 5-7, 17-19, 1J-13 и тиристоры 14-16, 20-22, 28 и 29 таким образом, чтобы направление тока в обмотке 27 возбуждения в режиме тормоза было обратным по отношению к направлению тока обмотки 27 возбуждения в режиме тяги. Направление тока якоря 23 при этом сохраняется прежним. Обмотка 27 возбуждения получает питание от статорньгх обмоток 3 и 4 генератора по цепи4, 17-19, 25, 29, 27, 14-16, 3, 11-13, 5-7 и 4 или 4, 17-19, 25, 28,27, 20-22, 3, 11-13, 5-7, в зависимости от направлений вращения якоря 23, а когда электродвигатель возбуждается изменением угла регулирования тиристоры 5-7, 17-19, и 14-16, 11-13 или соответственно 20-22, 1113 переводятся в инверторньлй рржим работы. При этом ток якоря замыкаетс по двум контурам. В первом конутре 23, 25, 26, 24 и 23 током якорянагружается резистор 25 гашения тормоз ной энергии. Во втором контуре 23, 29, 27, 14-16, 3,Д1-13, 5-7, 4,. 1719, 26, 24 и 23 или 23, 28, 27, 20-2 3, 11-13, 5-7, 4, 17-19, 26, 24 и 23 ток якорязапитывает обмотку 27 возбуждения электродвигателя. , Электродвигатель в режиме тормоза работает как генератор с самовозбуждением, нагруженный на резистор 25. При этом часть тормозной энергии потребляет обмотка возбуждения 27, част.ь тормозной энергии возвращается в генератор и оставшуюся часть потре бляет резистор 25. Это позволяет снизить установочную момность резистора 25. Величина тормозного усилия регулируется изменением углаорегулирования тиристоров 5-7, 17-19 и 14-16, 11-13 или соответстве но 20-22, 11-13. При переходе из режима тормоза в режим тяги тиристоры 5-7, 17-19 и 14-16, 11-13 или 20-22, 11-13 выключаются. Когда ток обмотки 27 возбуждения, замкнувшись в контуре 27, 30, 29 и 27 или 27, 31, 28 и 27 спадает до нуля и тиристор 29 или соответственно, 28 выключается, вклю чаются тиристоры 5-13 и 24 и тиристо ры 14-16, 17-19, 28 и 29 таким образом, чтобы направление тока обмотки возбуждения 27 соответствовало режиму тяги. Тяговый электропривод газотурбово за обеспечившие т проведение операций настройки и диагностики первичного газотурбинного двигателя и системы регулирования электрооборудования без дополнительного подключения нагрузочного реостата к выходу генератора переменного тока. Генератор нагружается на резистор 25 по цепи 4, 17-19, 25, 28, 14-16, 3, 11-13, 5-7 и 4, при-этом тиристоры 8-10, 20-22, 29 и 24 постоянно выключены. Тяговый электропривод газотурбовоза позволяет регулировать ток тягового двигателя изменением возбуждения генератора переменного тока и изменёнием угла управления тиристоров 14-16 и 20-22. Это позволяет реализовать наиболее рациональный закон распределения токов по цепям тяговых двигателей в тяговом и тормозном режимах в случае многодвигательного привода газотурбовоза, а также при работе газотурбовоза по системе двух и более единиц. Формула изобретения Тяговый электропривод газотрубовоза, содержащий тяговый синхронный генератор, приводимый во вращение тепловым дззигателем и имеющим две статорные обмотки, которые через управляемые вентильные моёты соединены последовательно и через вспомогательный тиристор соединены с тяговым дви- гателем последовательного возбуждения, обмотка якоря которого вместе с вспомогательным тиристором Шунтирована последовательно соединеннылш тормозным резистором и блокирующим диодом, при этом со статорными обмотками генератора соединены допблнительная катодная группа управляемых вентилей,, подключенная к концу обмотки возбуждения, и дополнительная анодная группа управляемых вентилей, отличающийся тем, что, с целью одновременной защиты теплового двигателя от превышения допустимой частоты вращения при сбросах нагрузки и тяговых двигателей от боксования, он снабжен двумя дополнительными тиристорами и диодами, шунтирующими их во встречном направлении, причем катоды дополнительных тиристоров соединены вместе и подключены в концу обмотки якоря, а аноды - к разным концам обмотки возбуждения тяговых двигателей, а дополнительная анодная группа управляемых вентилей - с общей точкой резистора и блокирующего диода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 527314, кл. В 60 L 11/06, 1976..