УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а точнее к электровозам с питанием от контактной сети постоянного тока.
Известно устройство для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока, которое содержит тяговые электродвигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых соединены последовательно и подключены к токоприемнику и заземляющему устройству, статический преобразователь с системой автоматического регулирования, входы которого также подключены к токоприемнику и заземляющему устройству, и быстродействующий контактор [Трахтман Л.М. Электрическое торможение электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1979, с. 285, рис. 273а.; Электровоз 2ЭС6. Техническая документация УЗЖМ, раздел «Рекуперативное торможение», 2010.].
Недостатком аналога является отсутствие борьбы с потерями, при такой схеме устройства.
Известно устройство для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока, которое содержит тяговые электродвигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых соединены последовательно и подключены к токоприемнику и заземляющему устройству, статический преобразователь с системой автоматического регулирования, входы которого также подключены к токоприемнику и заземляющему устройству, и быстродействующий контактор. Дополнительно предусмотрены, что выходы статического преобразователя и силовые контакты быстродействующего контактора соединены последовательно и эта цепочка подключена параллельно обмоткам возбуждения. [Патент RU №154101, МПК B60L 7/12, Феоктистов В.П. и др., «Устройство для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока», опуб. 10.08.2015].
Недостатки прототипа связаны с невозможностью накопления энергии, выработанной при торможении, из-за отсутствия специального оборудования.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Техническим результатом является создание такого устройства, которое бы снизило расход энергии и потери на 3-4%, за счет рекуперации.
Технический результат достигается тем, что в устройство дополнительно введены: ключ, статический преобразователь и накопитель энергии, которые параллельно подключены через ключ к цепи резистора и диода, а выход накопителя энергии соединен с входом статического преобразователя.
На Фиг. 1 принципиальная схема устройства для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока.
Устройство для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока состоит из: 1, 2 - якорные обмотки; 3, 4 - обмотки возбуждения; 5 - токоприемник; 6 - блокирующий диод; 7 - заземляющее устройство электровоза; 8 - (БВ) силовые контакты быстродействующего выключателя; 9 - резистор; 10 - диод; 11 - входное (сетевое) звено (выполнено как автономный инвертор); СП - статический преобразователь; 12 - выходное звено (выполнено как выпрямитель); 13, 14 - тиристоры; 15 - обратный диод; 16 - разделительный трансформатор; 17 - выход на другие звенья; 18 - (БК) быстродействующий контактор; 19 - внешнее короткое замыкание; 20 - ключ; 21 - накопитель энергии; 22 - статический преобразователь; 23 - выход на питание дополнительного оборудования.
Устройство работает следующим образом.
в
в
в
р
в
в
При движении электровоза на выбеге включены БВ и БК (8 и 18 соответственно). Путем управления тиристорами 13-14 постепенно увеличивают напряжение U, приложенное к обмоткам 3-4. При этом увеличивается ток I и соответственно магнитный поток Ф; пропорционально ему возрастает электродвижущая сила Е и при 2E>(U-U) протекает ток рекуперации I, величину которого регулируют углом включения тиристоров Т13-Т14. Диод 15 выполняет функции буферного вентиля, сглаживая пульсации тока I. В аварийном режиме при возникновении внешнего короткого замыкания 19 отключается БК18. При этом имеем U≈0 и напряжение 2Е будет приложено к цепи обмоток возбуждения 13-14 и к параллельному резистору 9. Это приводит к быстрому гашению тока I и к размагничиванию тяговых двигателей. Таким образом, защита от КЗ обеспечивается. При отключении БК18 происходит разрыв цепи нагрузки преобразователя 12 без его короткого замыкания. Это является существенным преимуществом заявленного устройства по сравнению с прототипом. При этом процесс дугогашения в БК при его отключении не ухудшается. При замыкании ключа 20, во время торможения, на накопитель энергии 21 поступает ток рекуперации, который идет на выход 23, через статический преобразователь 22 для питания дополнительного оборудования.
Предлагаемое устройство для рекуперативного торможения электровоза постоянного тока позволит снизить расход энергии и потери на 3-4%, а также повысить производство электроэнергии, за счет рекуперации.