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: ограничение диапазона регулирования скорости из-за падения напряжения на активном сопротивлении индуктивного шунта, большие массогабаритные показатели из-за наличия индуктивного шунта, содержащего большое количество цветных металлов.
Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит два источника питания, тяговый двигатель постоянного тока, биполярный транзистор с изолированным затвором, три резистора, датчики тока и напряжения, пять контакторов, блок управления (RU 65828, B60L 15/08, 2007 - прототип).
Недостаток тягового электропривода: при низких значениях тока якоря напряжение на обмотке возбуждения, шунтированной активным сопротивлением, снижается ниже минимально возможной величины напряжения насыщения биполярного транзистора с изолированным затвором при заданном токе, что ограничивает диапазон регулирования скорости и снижает надежность устройства.
Задача полезной модели - расширить диапазон регулирования скорости тягового электропривода постоянного тока, повысить его надежность за счет уменьшения числа элементов, уменьшить массогабаритные показатели.
Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод постоянного тока, содержащий источник питания, к плюсовой клемме которого подключены обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока, резистор и контактор, к его свободному выводу подключены катод диода и коллектор биполярного транзистора с изолированным затвором, анод диода и эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором объединены, к минусовой клемме источника питания подключены последовательно соединенные первый датчик тока и якорная обмотка тягового двигателя постоянного тока, к клеммам источника питания подключены входы датчика напряжения, выходы первого датчика тока и датчика напряжения соединены с первым и вторым входами блока управления соответственно, выход которого соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором, в него дополнительно введен второй датчик тока, свободный вывод резистора через второй датчик тока соединен со свободными выводами якорной обмотки и обмотки возбуждения тягового двигателя постоянного тока и с анодом диода, выход второго датчика тока соединен с третьим входом блока управления.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого тягового электропривода постоянного тока.
В соответствии с чертежом тяговый электропривод постоянного тока, содержащий источник питания 1, к плюсовой клемме которого подключены обмотка возбуждения 2 тягового двигателя постоянного тока, резистор 3 и контактор 4, к его свободному выводу подключены катод диода 5 и коллектор биполярного транзистора с изолированным затвором 6, анод диода 5 и эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором 6 объединены, к минусовой клемме источника питания 1 подключены последовательно соединенные первый датчик тока 7 и якорная обмотка 8 тягового двигателя постоянного тока, к клеммам источника питания 1 подключены входы датчика напряжения 9, выходы первого датчика тока 7 и датчика напряжения 9 соединены с первым и вторым входами блока
управления 10 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47) соответственно, выход которого соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором 6, свободный вывод резистора 3 через второй датчик тока 11 соединен со свободными выводами якорной обмотки 8 и обмотки возбуждения 2 тягового двигателя постоянного тока и с анодом диода 5, выход второго датчика тока 11 соединен с третьим входом блока управления 10.
Тяговый электропривод постоянного тока работает следующим образом. В режиме тяги биполярный транзистор с изолированным затвором 6 выключен. Тяговый двигатель при этом работает в режиме полного возбуждения. В процессе разгона включается контактор 4, блок управления 10 формирует управляющие широтно-модулированные импульсы, скважность которых пропорциональна степени ослабления возбуждения тягового двигателя постоянного тока, с выхода блока управления 10 импульсы поступают на затвор биполярного транзистора с изолированным затвором 6 и открывают его. При этом тяговый двигатель переходит в режим ослабленного возбуждения. В течение цикла регулирования часть времени ток якорной обмотки 8 тягового двигателя постоянного тока протекает через биполярный транзистор с изолированным затвором 6, параллельно обмотке возбуждения 2 тягового двигателя постоянного тока. Для ограничения тока якоря при набросе напряжения в цепь первого источника питания 1 включен датчик напряжения 9, а в цепь якоря тягового двигателя 8 первый датчик тока 7. При достижении на выходах датчиков тока 7 и напряжения 9 пороговых величин блок управления 10 формирует сигнал выключения биполярного транзистора с изолированным затвором 6. При дальнейшем снижении тока якоря 8 до номинальной величины блок управления 10 повторно подает на затвор биполярного транзистора с изолированным затвором 6 импульсы управления, для предотвращения звонковой работы повторное включение биполярного транзистора с изолированным затвором 6 осуществляется с задержкой времени. Резистор 3 служит для уменьшения
переменной составляющей тока в обмотке возбуждения 2 тягового двигателя. Датчик тока 11 в цепи резистора 3 служит для синхронизации импульсов управления с фазой переменной составляющей в цепи питания тягового двигателя постоянного тока. Постоянный сдвиг фазы импульсов управления и тока якоря улучшает условия коммутации на коллекторе тягового двигателя.
Предлагаемый тяговый электропривод постоянного тока реализует поставленную задачу - расширяет диапазон регулирования скорости тягового электропривода в области малых значений тока якоря за счет изменения закона регулирования тока возбуждения тягового двигателя, повышает его надежность за счет исключения активного сопротивления, шунтирующего обмотку возбуждения тягового двигателя, что повышает напряжение на обмотке возбуждения тягового двигателя до величины насыщения биполярного транзистора с изолированным затвором, уменьшения числа элементов на 6 и уменьшает массогабаритные показатели за счет исключения активных сопротивлений.