Устройство для реостатно-рекуперативного торможения тяговых двигателей электроподвижного состава Советский патент 1982 года по МПК B60L7/22 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕОСТЛТНО-РЕКУПЕРАТИ8НОГО ТОРМОЖЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

I

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано преимущественно на мотор-вагонном электроподвижном составе в системах реостатно-рекуперативного торможения для возбуждения тяговых двигателей постоянного тока, работающих совместно с импульсным регулятором.

Известно устройство для реостатно-рекуперативного торможения тяговых двигателей электроподвижного состава, содержащее рабочий тиристор,включенный с обмотками возбуждения двигателей, шунтированными резистором и диодом, в последовательную цепь, подключенную через токоограничивающий дроссель к якорям двигателей, параллельно цепи из обмоток возбуждения которых и рабочего тиристора подключена цепь из коммутирующего диода и вспомогательного тиристора, шунтированного цепью из последовательно соединенных перезарядного дросселя и коммутирующего конденсатора, и перезарядный диод, аккумуляторную батарею.

В этом устройстве для возбуждения тяговых машин в режиме торможения обмотки возбуждения подпитываются от аккумуляторной батареи через специальный магнитно-транзисторный подвозбудитель tl.

Однако использование наряду с мощным тиристорным регулятором дополнительного маломощного преобразователя, работающего короткий отрезок времени только при самовозбуждении тяговых машин, усложняет электронное оборудование вагона и приводит к снижению надежности работы электрооборудования. Выход из строя определенных узлов подвозбудителя исключает возможность торможения во всем диапазоне скоростей начала торможения, так как обмотка возбуждения закорачивается. 3 9 Использование мощного тиристорного преобразователя, примененного для регулирования эффективной величины сопротивления тормозного резистора при реостатном торможении или напряжения на выходе тяговых машин при рекуперации, в процессе самовозбуждения тяговых генераторов упрощает устройство и резко повышает его надежность. Цель изобретения - повышение надежности, работы устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено контактором, дополнительными дросселями и дополнительным конденсатором,- шунтированйым защитным диодом и соединенным анодом с катодом указанного защитного- диода вспомогательным диодом,катод которого соеди 1ен с катодом пере зарядного диода и одним из выводов одного из дополнительных дросселей, другой вывод которого соединен с анодом коммутирующего диода, при этом дополнительный конденсатор подключен параллельно цепи из последовательно соединенных другого дополни тельного дросселя, контактора и акку муляторной батареи. На чертеже представлена принципиальная схема устройства для реостатно-рекуперативного торможения тяговых двигателей. Устройство содержит параллельно включенные силовому источнику 1 питания через разделительный диод 2 и L-C-фильтр, состоящий из дросселя 3 и конденсатора Ц, цепи из последовательно соединенных рабочего тиристора 5 импульсного регулятора и обмото 6 возбуждения, параллельно которым включены шунтирующие диод 7 и резистор 8, цепь из последовательно соеди ненных коммутирующего диода 9 и вспо могательного тиристора 10, параллель но которому через перезарядный дроссель 11 включен коммутирующий конден сатор 12. - Устройство содержит также линейный контактор 13, соединенный с якоря ми т тяговых машин, дополнительный дроссель 15 один вывод которого под ключен к одному из выводов обмоток 6 возбуждения, а другой - к общей точке соединения одного из выводов якорей It тяговых двигателей и катода вспомо гательного диода 16, связанного через дополнительный дроссель 17 и дополни тельный контактор 18 с аккумуляторной батареей 19. К общей точке соединения диода 16 и дросселя 17 подключен один вывод дополнительного конденсатора 20, другой вывод которого подключен к общей точке соединения силового исЧочника 1 и батареи 19. Параллельно конденсатору 20 включен защитный диод 21. В общую цепь тиристора 5 и тиристора 10 включен токоограничивающий дроссель 22. Параллельно конденсатору k фильтра через диод 2 включены последовательно соединенные тормозные тиристор 23 и резистор 2, а между общей точкой соединения тиристора 5 и тиристора 10 и, катодом диода Тб включен перезарядный диод 25Устройство работает следующим об- разом. При подаче команды на торможение включается линейный контактор (на чертеже не показан), который подключает устройство к источнику 1 питания. Контактор 13 выключен, управляющие импульсы на тиристор 5 тиристор 10 и тиристор 23 не поступают. Конденсатор 12 по цепи батарея 19 - контактор 18 - дроссель 17 - диод 16 дроссель 15 - диод 9 дроссель 11 коммутирующий конденсатор 12 - дроссель 22 - батарея 19 заряжается до начального напряжения близкого к двойному напряжению аккумуляторной батареи, тем самым подготавливая преобразователь к pia6oTe. После чего подается импульс на включение рабочего тиристора и ток начинает протекать по обмотке возбуждения по контуру батареА 19 - контактор 18 - дроссель 17 диод 16 - дополнительный дроссель 15 обмотка 6 возбуждения рабочий тиристор 5 дроссель 22 батарея 19, т.е. осуществляется подпитка обмоток 6 возбуждения от аккумуляторной батареи 19 что форсирует процесс возбуждения тяговых машин. Ток через тиристор 5 и обмотки 6 возбуждения нарастает со скоростью, ограниченной индуктивностью дополнительного дросселя 15. В первый период длительность включенного состояния тиристора 5, а следовательно, и величина тока ограничиваются начальной величиной напряжения на конденсаторе 12, т.е. коммутационной способностью преобразователя. В каждом периоде работы преобразователя после включения тиристора 10 и перезаряда конденсатора 11 рабочий тиристор 5 и тиристор 10 выключаются. Коммутирующий конденсатор 11 заряжается до напряжения, значительно превышающего напряжение аккумуляторной батареи 19) так как после выключения тиристора 5 происходит обмен энергией между дросселем 15, обладающим большой индуктивностью, и коммутирую щим конденсатором 11 по цепи дроссель 15 диод 9 дроссель 11 конденсатор 12 - диод 25 дроссель 15, так как нет другого контура для замыкания тока, протекающего по дросселю 15- В результате коммутационные ограничения, начиная со вто рого периода работы преобразователя, практически снимаются. Величины токов через тиристор 5 и обмотки 6 воз буждения, а следовательно, частота работы тиристорнОго преобразователя и его скважность определяются из условий обеспечения возбуждения тяговых машин в течение минимального отрезка времени и ограниченном потреблении тока от аккумуляторной батареи Так, на вагоне метрополитена типа ,ЕИР в начальный период процесса возбуждения ток через обмотки возбуждения составляет 60 А, а ток, потребляемый при этом от аккумуляторной батареи, не превышает 5 А на группу тяговых двигателей, т.е. тиристорный регулятор работает со скважностью 0,08. Для обеспечения указанной скважности приходится в этот период уменьшить частоту работы преобразова теля по сравнению с обычным режимом торможения, что допустимо, так как устройство не -связано с силовым источником питания. Величина тока подпиТки обмоток возбуждения тяговых двигателей от аккумуляторной батареи через мощный тиристорный преобразователь должна составлять порядка 2030% от номинального значения тока. При протекании тока по обмоткам возбуждения ЭДС якорей тяговых машин увеличивается (происходит возбуждение машин). Как только напряжение на якорях превысит напряжение аккуму ляторной батареи, подается команда на включение контактора 13 и отключе ние контактора 18. Подпитка обмоток возбуждения от аккумуляторной батареи прекращается. Но ЭДС машин имеет величину, достаточную для обеспече ния самовозбуждения тяговых машин, работающих совместно с мощным преобразователем, причем эта величина не зависит от значения ЭДС от остаТОЧНОГО пйтока, а определяется режи мом подпитки обмотки возбуждения от аккумуляторной батареи через мощный тиристорный преобразователь. После замыкания контактора 13 ток замыкается по контуру якоря Ш - дроссель 15 - обмотки 6 возбуждения - тиристор 5 - дроссель 22 - контактор 13 якоря . Конденсатор 12 заряжен до напряжения., значительно превышающего напряжение аккумуляторной батареи 19 и способен коммутировать токи через тиристор 5, близкие к номинальным в рабочем режиме. Поэтому тиристорный преобразователь может работать с предельным заполнением. Ток в.цепи якорей и обмоток возбуждения в течение нескольких периодов увеличивается до значений., ограничиваемых величинами уставок системы автоматики, ЭДС машин возрастает до значений, соответствующих величинам тока возбуждения при данной скорости начала торможения. На этом процесс самовозбуждения заканчивается. Применение предлагаемого устройства позволяет осуществить процесс самовозбуждения тяговых машин, работающих совместно с мощным преобразователем, с практически любой скорости начала торможения и обеспечить перемагничивание машин без использования дополнительного маломощного преобразователя. Формула изобретения Устройство для реостатно-рекуперативного торможения тяговых двигателей элеЛтроподвижного состава, содержащее рабочий тиристор, включенный с обмотками возбуждения двигателей, шунтированными резистором и диодом, в последовательную цепь, подключенную через токоограничивающий дроссель к якорям двигателей, параллельно цепи из обмоток возбужде ния и рабочего тиристора подключена цепь из коммутирующего диода и вспомогательного тиристора, шунтированного цепью из последовательно соединенных перезарядного дросселя и коммутирующего конденсатора, перезаряд,ный диод и аккумуляторную батарею, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности оно снабжено контактором, дополнительными дросселями и дополнительным кон денсатором, шунтированным защитным диодом,.и соединенным анодом с катодом указанного защитного диода вспо могательным диодом, катод которого соединен с катодом перезарядного диода и одним из выводов одного из дополнительных дросселей, другой вывод которого соединен с анодом коммутирующего диода, при этом дополнительный конденсатор подключен параллельно цепи из последовательно

соединенных другого дополнительного дросселя, контактора и аккумуляторной батареи.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Гаврилов Я,И, Устройство для подвозбуждения тяговых двигателей в режиме электрического торможения.

Труды МИИТа Электрические машины и полупроводниковые преобразователи, Вып. 99, 1975, с. 70-75