Устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя
DEVICE FOR REGULATING SPEED OF TRACTION MOTOR

Изобретение относится к системам регулирования скорости тягового электродвигателя в режимах пуска и электрического торможения и предназначено для электрического подвижного состава с импульсными преобразователями.
Известно устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя, содержащее импульсный преобразователь, включенный между обмотками якорей и возбуждения первого и второго тягового электродвигателя. Обмотки якорей первого и второго тягового электродвигателя, между которыми включен первый контактор, и обмотки возбуждения первого и второго тягового электродвигателя шунтированы соответственно первым и вторым диодами. Между обмоткой якоря первого тягового электродвигателя и источником питания включен второй контактор. Соединенные последовательно обмотка якоря первого тягового электродвигателя, первый контактор, обмотка якоря второго тягового электродвигателя, импульсный преобразователь и обмотки возбуждения первого и второго тягового электродвигателя шунтированы в обратном направлении третьим диодом. Первый контактор и обмотка якоря второго тягового электродвигателя шунтированы третьим контактором, а соединенные последовательно обмотка якоря второго тягового электродвигателя, импульсный преобразователь и обмотки возбуждения первого и второго тягового электродвигателя - тиристором, включенном в непроводящем по отношению к источнику питания направлении (SU №1562171, B60L 15/08, H02P 3/14, бюл. №17 от 07.05.1990).
Данное устройство имеет следующие недостатки: недостаточная надежность электрического торможения из-за срыва рекуперации и относительно малый диапазон регулирования скоростей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования скорости тягового электродвигателя, содержащее импульсный преобразователь и первый диод, включенные между обмоткой якоря и обмоткой возбуждения тягового электродвигателя. Обмотка якоря и обмотка возбуждения тягового электродвигателя шунтированы соответственно вторым и третьим диодами. Источник питания подключен к тяговому электродвигателю через встречно-параллельно соединенные первый тиристор и четвертый диод, между анодом которого и анодом импульсного преобразователя включен в прямом направлении второй тиристор. Устройство содержит также пятый диод, шунтирующий последовательно соединенные первый диод, импульсный преобразователь и обмотку возбуждения тягового электродвигателя (SU №518849, B60L 7/16, H02P 3/14, бюл. №23 от 25.06.1976).
Данное устройство имеет следующие недостатки: недостаточная надежность электрического торможения из-за срыва рекуперации и относительно малый диапазон регулирования скоростей (от максимальной скорости до 50 км/ч).
Задача изобретения - повышение надежности и расширение диапазона регулирования скорости тягового электродвигателя от максимальной скорости до полной остановки.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя, содержащее источник питания, обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового электродвигателя, один вывод которой подключен к общей точке соединения «земли», анодов первого и второго диодов, второй вывод которой соединен с катодом импульсного преобразователя и катодом первого диода, первый вывод обмотки якоря тягового электродвигателя соединен с анодом третьего диода, тиристор, дополнительно содержит контактор, один вывод которого подключен к общей точке соединения источника питания и катода третьего диода и второй вывод которого подключен к общей точке соединения второго вывода обмотки якоря тягового электродвигателя, катода второго диода и резистора, другой вывод которого соединен с катодом тиристора, анод которого подключен к общей точке соединения анода импульсного преобразователя, первого вывода обмотки якоря и анода третьего диода.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
От источника питания 1 через контактор 2 питаются обмотки якоря 3 и возбуждения 4 тягового электродвигателя, между которыми включен импульсный преобразователь 5. Контактор 2 и обмотка якоря 3 тягового электродвигателя шунтированы в обратном направлении диодом 6, а обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диодом 7. Диод 8, подключенный анодом к «земле», шунтирует в обратном направлении последовательно соединенные обмотку якоря 3 тягового электродвигателя, импульсный преобразователь 5 и обмотку возбуждения 4 тягового электродвигателя. Тиристор 9 подключен анодом к одному выводу обмотки якоря 3 тягового электродвигателя и катодом к резистору 10, второй вывод которого подключен к другому выводу обмотки якоря 3 тягового электродвигателя и катоду диода 8.
Устройство работает следующим образом.
В моторном режиме контактор 2 замкнут.Тогда при открытом состоянии импульсного преобразователя 5 обмотка якоря 3 и возбуждения 4 тягового электродвигателя подключаются к источнику питания 1. На время закрытого состояния импульсного преобразователя 5 ток обмотки якоря 3 тягового электродвигателя протекает по контуру: обмотка якоря 3 тягового электродвигателя - диод 6 - контактор 2 - обмотка якоря 3 тягового электродвигателя; а ток обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя по контуру: обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диод 7 - обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 5, можно осуществлять безреостатный пуск и плавное регулирование скорости тягового электродвигателя.
Для перехода в режим рекуперации размыкается контактор 2. Тогда обмотка якоря 3 тягового электродвигателя подключается к источнику питания 1 по контуру: «земля» - диод 8 - обмотка якоря 3 тягового электродвигателя - диод 6 - источник питания 1. Обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя подключается через импульсный преобразователь 5 к выводу обмотки якоря 3 тягового электродвигателя и общей точке соединения анода диода 8 и «земли». На время закрытого состояния импульсного преобразователя 5 ток обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя замыкается по контуру: обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диод 7 - обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 5, можно осуществлять плавное регулирование магнитного потока тягового электродвигателя и его тормозной силы.
В случае исчезновения потребителя в тяговой сети и срыва рекуперации осуществляется переход на замещающее реостатное торможение. Открывается тиристор 9, к аноду которого подключается обмотка якоря 3 тягового электродвигателя, а к катоду тиристора 9 - резистор 10. При этом контур питания обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя от обмотки якоря 3 тягового электродвигателя: обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диод 8 - обмотка якоря 3 тягового электродвигателя - импульсный преобразователь 5 - обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя. На время закрытого состояния импульсного преобразователя 5 ток обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя замыкается по контуру: обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диод 7 - обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 5, можно осуществлять плавное регулирование магнитного потока тягового электродвигателя и его тормозной силы.
Режим противовключения реализуется при замкнутом состоянии контактора 2 и реверсировании направления вращения тягового электродвигателя и сохранении направления действия электродвижущей силы (ЭДС) двигателя. В этом случае при подключении обмотки якоря 3 и обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя через импульсный преобразователь 5 к источнику питания 1 ЭДС будет складываться с напряжением источника питания 1, интенсивно нарастать ток, а, следовательно, и тормозной момент. На время закрытого состояния импульсного преобразователя 5 ток обмотки якоря 3 тягового электродвигателя протекает по контуру: обмотка якоря 3 тягового электродвигателя - диод 6 - контактор 2 - обмотка якоря 3 тягового электродвигателя; а ток обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя по контуру: обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя - диод 7 -обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 5, можно регулировать ток тягового электродвигателя.
По сравнению с прототипом данное устройство обладает большей надежностью и большим диапазоном регулирования скорости тягового электродвигателя от максимальной скорости до полной остановки за счет применения режимов замещающего реостатного торможения и противовключения.