Устройство для питания вспомогательных нагрузок тепловоза Советский патент 1981 года по МПК B60L11/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ НАГРУЗОК ТЕПЛОВОЗА

1

Устройство относится к области тягового электропривода и может быть использовано на тепловозах и других транспортных установках.

Известно устройство для питания вспомогательных нагрузок тепловоза, содержащее главный тяговый синхронный генератор, трансформаторы тока, первичные обмотки которых включены последовательно с фазными обмотками главного тягового синхронного генератора, а одна из вторичных через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения этого генератора 1..

Однако известное устройство предполагает наличие еще одного генератора и не обеспечивает питание вспомогательных нагрузок стабильным напряжением на каждой частоте тока при изменении напряжения в тяговой цепи в широком диапазоне.

Цель изобретения - повышение надежности ус- ройства путем улучшения массообъемных и энергетических показателей.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено полупроводниковым регулятором отношения величины напряжения всмопогательных нагрузок к частоте, подключенным к

другой вторичной обмотке трансформатора тока, через который вспомогательные нагрузки подключены к главному тяговому синхронному генератору.

На фиг. показана блок-схема устрой. ства для питания вспомогательных нагрузок тепловоза.

Устройство содержит трехфазный главный тяговый синхронный генератор 1, питающий тяговые двигатели 2 через выпрямитель 3, В цепи генератора 1 установлены три

10 трансформатора 4 тока, имеющие первичную обмотку 5 и две вторичных 6 и 7. Концы вторичной обмотки 7 соединены с концами первичной обмотки 5, подключенной к выпрямителю 3. От вторичной обмотки 7 трансформатора 4 питаются вспомогатель15 ные нагрузки. Обмотка возбуждения генератора 1 подключена к вторичной обмотке 7 через управляемый выпрямитель 8, электродвигатель 9 тормозного компрессора подключен через управляемый выпрямитель 10, асинхронные электродвигатели 11 и 12 -

20 через контакторы 13 и 14, аккумуляторная батарея 15 и потребители 16 постоянного тока - через управляемый выпрямитель 17

и разделительный трансформатор IS. Вторичная обмотка 6 трансформатора 4 тока включена на регулирующие симисторы 19 блока 20 полупроводникового регулятора отношения величины напряжения вспомогательных нагрузок к частоте, на который поступают сигнал 21 задания напряжения вспомогательных нагрузок и сигнал 22 обратной связи, которые сравниваются в блоке 23 сравнения.

Для самовозбуждения генератора 1 кратковременно пропускают по обмотке возбуждения ток от постороннего источника, которым может быть и аккумуляторная батарея 15. Генератор 1 возбуждается, появляется ток в статоре и выходное напряжение, которое обуславливает появление напряжения в сети вспомогательных нагрузок. Это напряжения ниже номинального, поэтому разность сигналов 21 и 22 такова, что угол регулирования симисторов 19 максимальный, т.е. они отключены и не шунтируют вторичную обмотку 6 трансформатора 4 тока. Угол регулирования выпрямителя 8 устанаВг ливается минимальным, что обеспечивает требуемый рост напряжения и тока генератора 1.

Дальнейшее изменение тока и напряжения генератора 1 поддерживается автоматически в соответствии с тяговой характеристикой генератора 1, изменением угла регулирования выпрямителя 8. Напряжение питания вспомогательных нагрузок состоит из геометрической суммы двух напряжений, напряжения генератора 1 и напряжения на вторичных обмотках 7 трансформаторов 4. Напряжение трансформатора пропорционально индукции в сердечнике трансформатора 4, зависящей от тока генератора 1. Зависимость напряжения трансформатора 4 тока от тока генератора 1 может корректироваться изменением величины воздушного зазора сердечника трансформатора 4.

При уменьшении воздушного зазора напряжение трансформатора увеличивается для каждого значения тока генератора.

При пуске тяговых электродвигателей напряжение генератора 1 растет вначале медленно, а затем быстрее. Напряжение трансформатора благодаря воздушному зазору сердечника трансформатора при уменьшении тока генератора уменьшается вначале медленно из-за насыщения сердечника трансформатора 4, а затем, по мере уменьшения степени насыщения, быстрее. Можно подобрать воздушный зазор таким, чтобы доля напряжения генератора была равноценна доле уменьшения напряжения трансформатора. Этим достигается стабильность напряжения вспомогательных нагрузок. Однако возмущающие факторы, например изменение мощности вспомогательных нагрузок (включение и отключение асинхронных электродвигателей 11 и 12 мотор-вентиляторов или изменения нагрузки на электродвигателе 9 компрессора), приводят к отклонению напряжения вспомогательных нагрузок от номинального, обеспечиваемого параметрическим регулированием. Повышение точности поддержания напряжения вспомогательных нагрузок осуществляется дополнительным автоматическим регулированием.

Если напряжение вспомогательных нагрузок превышает номинальное, то полупроводниковый регулятор 20 уменьшает угол

0 регулирования симисторов 19, которые закорачивают вторичную обмотку 6 трансформатора 4. В результате этого напряжение трансформатора уменьшается, что приводит

к уменьшению напряжения вспомогательных нагрузок.

В процессе регулирования угол регулирования симисторов 19 непрерывно меняется, что обеспечивает требуемую стабильность напряжения вспомогательных нагрузок. Дополнительное автоматическое регулирование производит лишь подрегулирование напряжения вспомогательных нагрузок, поэтому токи, протекающие через симисторы 19 и вторичную обмотку 6 трансформатора 4 от5 носительно малы, что обуславливает их небольщую массу и габариты. При снижении частоты вращения генератора I приблизительно пропорционально снижаются напряжение генератора и трансформатора, в результате чего сохраняется неизменным отно0 щение -Ц (f - частота вращения генераг тора; Uz - напряжение вспомогательньЬс нагрузок) и магнитный режим асинхронных электродвигателей остается неизменным. Таким образом, с заданной точностью подJ держивается необходимое соотнощение напряжения питания и частоты на клеммах асинхронных электродвигателей во всем частотном диапазоне работы генератора 1.

Предлагаемое устройство улучшает маг0 нитные режимы работы асинхронных электродвигателей, благодаря чему снижаются их потери и уменьщается потребляемая мощность. Работа асинхронных электродвигателей протекает более устойчиво и уменьшаj ется вероятность их опрокидывания. Благодаря уменьщению пусковых токов при включении асинхронных электродвигателей снизятся механические напряжения в приводах мотор-вентиляторов и улучшится работа и селективность настройки защитной аппара0 туры. Вследствие этого возрастает надежность работы вспомогательной аппаратуры и электропередачи в целом.

Формула изобретения

Устройство для питания вспомогательных нагрузок тепловоза, содержащее главный синхронный генератор, трансформаторы то5

ка, первичные обмотки которых включены последовательно с фазными обмотками главного тягового синхронного генератора, а одна из вторичных через выпрямитель подключена к обмотке возбуждения этого генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено полупроводниковым регулятором отношения величины напряжения вспомогательных нагрузок к частоте, подключенным к другой вторичной обмотке трансформатора тока через который вспомогательные нагрузки подключены к главному синхронному генератору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ № 1588381, кл. Н 02 Р 9/38, 1975.