ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми двигателями постоянного тока, в частности на электровозах переменного тока с тяговыми двигателями пульсирующего тока.
Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, тяговый двигатель постоянного тока, два резистора, десять контакторов, индуктивный шунт (Электровоз ВЛ80С: Руководство по эксплуатации / Н.М.Васько и др. - 2-е изд.. М.: Транспорт, 1990, с.200).
Недостаток тягового электропривода: большие массогабаритные показатели из-за наличия индуктивного шунта, содержащего большое количество цветных металлов.
Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит два источника питания, два тяговых двигателя постоянного тока, два симмистора, два диода, четыре резистора, семь контакторов, конденсатор, датчик тока, два согласующих блока, блок управления, блок защиты от юза и боксования (RU 43826, B60L 15/08, 2004).
Недостаток тягового электропривода: низкая надежность из-за большого количества элементов, ухудшение коммутации тягового двигателя при питании тягового двигателя пульсирующим током.
Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, два тяговых двигателя постоянного тока, биполярный транзистор с изолированным затвором, три резистора, два датчика тока, три контактора, блок управления (RU 55693, B60L 15/08, 2006 - прототип).
Недостаток тягового электропривода: не реализуется режим электрического торможения, ухудшение коммутации тягового двигателя при питании тягового двигателя пульсирующим током.
Задача полезной модели - расширить функциональные возможности тягового электропривода постоянного тока путем реализации режима
электрического торможения, повысить его надежность за счет уменьшения числа элементов и улучшения коммутации при питании тягового двигателя пульсирующим током, уменьшить массогабаритные показатели.
Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод постоянного тока, содержащий первый источник питания, последовательно соединенные якорную обмотку тягового двигателя постоянного тока, первый контактор, соединенный с общим выводом первого и второго резисторов, последовательно соединенные третий резистор и второй контактор, выход датчика тока соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором, обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, третий контактор, в него дополнительно введены датчик напряжения, диод, второй источник питания, четвертый и пятый контакторы, к общему выводу якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока и первого контактора подключен свободный вывод второго контактора, свободный вывод третьего резистора соединен с первыми выводами датчика тока и датчика напряжения и подключен к минусовой клемме первого источника питания, выход датчика напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй вывод датчика тока соединен с свободным выводом якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока, к общему выводу первого контактора и второго резистора подключены третий контактор и обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока, свободный вывод которой соединен со свободным выводом второго резистора, вторым выводом датчика напряжения и общим выводом последовательно соединенных четвертого и пятого контакторов и подключен к плюсовой клемме первого источника питания, свободный вывод четвертого контактора соединен с катодом диода и коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом диода и свободным выводом первого резистора, свободный вывод третьего контактора соединен с плюсовой клеммой второго
источника питания, минусовая клемма которого соединена с свободным выводом пятого контактора.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого тягового электропривода постоянного тока.
В соответствии с чертежом тяговый электропривод постоянного тока, содержит первый источник питания 1, последовательно соединенные якорную обмотку тягового двигателя постоянного тока 2, первый контактор 3, соединенный с общим выводом первого 4 и второго 5 резисторов, последовательно соединенные третий резистор 6 и второй контактор 7, выход датчика тока 8 соединен с первым входом блока управления 9 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47), его выход соединен с затвором биполярного транзистора 10 с изолированным затвором, к общему выводу якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока 2 и первого контактора 3 подключен свободный вывод второго контактора 7, свободный вывод третьего резистора 6 соединен с первыми выводами датчика тока 8 и датчика напряжения 11 и подключен к минусовой клемме первого источника питания 1, выход датчика напряжения 11 соединен с вторым входом блока управления 9, второй вывод датчика тока 8 соединен с свободным выводом якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока 2, к общему выводу первого контактора 3 и второго резистора 5 подключены третий контактор 12 и обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока 13, свободный вывод которой соединен со свободным выводом второго резистора 5, вторым выводом датчика напряжения 11 и общим выводом последовательно соединенных четвертого 14 и пятого 15 контакторов и подключен к плюсовой клемме первого источника питания 1, свободный вывод четвертого контактора 14 соединен с катодом диода 16 и коллектором биполярного транзистора 10 с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом диода 16 и свободным выводом первого резистора 4, свободный вывод третьего контактора 12 соединен с плюсовой клеммой второго источника питания 17,
минусовая клемма которого соединена с свободным выводом пятого контактора 15.
Тяговый электропривод постоянного тока работает следующим образом. В режиме тяги при замкнутом контакторе 3 биполярный транзистор с изолированным затвором 10 выключен. Тяговый двигатель при этом работает в режиме полного возбуждения. В процессе разгона включается контактор 14, блок управления 9 формирует управляющий сигнал на выходе, который поступает на биполярный транзистор с изолированным затвором 10 и открывает его. При этом тяговый двигатель переходит в режим ослабленного возбуждения так, как параллельно обмотке возбуждения подключается резистор 4 ослабления возбуждения. При изменении напряжения источника питания 1 происходит увеличение тока якорной обмотки 2, который растет значительно быстрее, чем ток в обмотке возбуждения 13, что может привести к недопустимым режимам эксплуатации тягового двигателя. Для ограничения тока якоря при набросе напряжения в цепь первого источника питания 1 включен датчик напряжения 11, а в цепь якоря тягового двигателя 2 датчик тока 8. При достижении на выходах датчиков тока 8 и напряжения 11 пороговых величин блок управления 9 формирует сигнал выключения биполярного транзистора с изолированным затвором 10. При дальнейшем снижении тока якоря до номинальной величины блок управления 9 повторно включает биполярный транзистор с изолированным затвором 10, для предотвращения звонковой работы повторное включение биполярного транзистора с изолированным затвором 10 осуществляется с задержкой времени. Резистор 5 служит для уменьшения переменной составляющей тока в обмотке возбуждения 13 тягового двигателя. Переход в режим электрического торможения осуществляется замыканием контактора 7 и размыканием контактора 3. В режиме торможения ток якоря протекает через резистор 6. Регулирование тока якорной обмотки 2 в режиме торможения осуществляется изменением напряжения независимого источника питания 17, подключенного к обмотке
возбуждения 13 контакторами 12 и 15. При обнаружении юза обмотка возбуждения 13 шунтируется включением контактора 14. В этом случае обмотка возбуждения шунтирована резистором 4 и диодом 16, который шунтирует силовой биполярный транзистор с изолированным затвором 10 от обратного напряжения.
Предлагаемый тяговый электропривод постоянного тока, реализует поставленную задачу - расширить функциональные возможности тягового электропривода путем реализации режима электрического торможения, повысить его надежность за счет уменьшения числа элементов и улучшения коммутации при питании тягового двигателя пульсирующим током, при уменьшении массогабаритных показателей.