Устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя

Полезная модель относится к системам регулирования скорости тягового двигателя в режимах пуска и электрического торможения, предназначенным для электрического подвижного состава с импульсными преобразователями.
Известен электропривод постоянного тока, содержащий двигатель, обмотка якоря которого первым выводом соединена с первым выводом контактора, второй вывод которого подключен к плюсовой клемме источника питания, первый тиристор, катодом подключенный к обмотке возбуждения двигателя, узел коммутации, включающий второй тиристор, катодом соединенный с обмоткой возбуждения двигателя и шунтирующий последовательно соединенные первый конденсатор и реактор, три обратных диода, первый из которых шунтирует обмотку якоря двигателя с контактором, второй обратный диод катодом подсоединен к общей точке реактора и первого конденсатора, а анодом связан с другим выводом обмотки возбуждения двигателя, подключенным к минусовой клемме источника питания, и анодом диода рекуперации, катод которого соединен с первым выводом обмотки якоря двигателя, третий обратный диод шунтирует первый тиристор, перезарядный диод, включенный между анодами первого и второго тиристора, третий тиристор через первый быстродействующий контактор соединен с анодом второго тиристора, четвертый тиристор, анодом подключенный ко второму выводу обмотки якоря двигателя, а катодом - к аноду первого тиристора, второй быстродействующий контактор и шунтирующий его второй конденсатор включены между обмоткой возбуждения двигателя и анодами диода рекуперации и второго обратного диода, резистор, шунтирующий второй быстродействующий контактор и обмотку возбуждения двигателя (SU №1339849, Н02Р 3/14, бюл. №35 от 23.09.1987 г.).
Данное устройство имеет меньший диапазон регулирования скоростей рекуперативного торможения из-за ограничения по максимальной частоте работы узла коммутации и, соответственно, минимальному току возбуждения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для регулирования скорости тягового двигателя, содержащее источник питания, обмотку якоря и обмотку возбуждения тягового двигателя, один вывод которой подключен к общей точке соединения минусовой клеммы источника питания, анодов первого и второго диода, второй вывод которой соединен с катодом импульсного преобразователя и катодом первого диода, первый вывод обмотки якоря тягового двигателя подключен к общей точке соединения анодов тиристора, третьего диода и импульсного преобразователя, второй вывод подключен к общей точке соединения катода второго диода и контактора, другой вывод которого подключен к общей точке соединения плюсовой клеммы источника питания и катода третьего диода, резистор, первый вывод которого подключен к катоду тиристора, второй вывод - к общей точке соединения катода второго диода и контактора (RU №2673567, Н02Р 3/14, B60L 15/04, бюл. №34 от 28.11.2018 г.).
Данное устройство имеет ограниченный диапазон регулирования скорости рекуперативного торможения.
Задача полезной модели - расширение диапазона скоростей рекуперативного торможения.
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 минусовой клеммы источника питания и анода первого диода, а второй вывод - к катоду первого импульсного преобразователя и катоду второго диода, первый вывод обмотки якоря тягового электродвигателя подключен к общей точке соединения анодов тиристора, третьего диода и анода первого импульсного преобразователя, а второй вывод - к общей точке соединения катода первого диода и первого вывода контактора, другой вывод которого подключен к общей точке соединения плюсовой клеммы источника питания и катода третьего диода, первый резистор, первый вывод которого подключен к катоду тиристора, а другой вывод - к общей точке соединения катода первого диода и первого вывода контактора, дополнительно содержит второй резистор, первый вывод которого подключен к аноду второго диода, второй вывод - к минусовой клемме источника питания, и второй импульсный преобразователь, шунтирующий второй резистор.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство для регулирования скорости тягового электродвигателя содержит источник питания 1, контактор 2, обмотку якоря 3 и обмотку возбуждения 4 тягового электродвигателя, первый импульсный преобразователь 5, первый и второй диоды 6 и 7, первый резистор 8, второй импульсный преобразователь 9, третий диод 10, тиристор 11 и второй резистор 12.
К положительной клемме источника питания 1 с помощью контактора 2 подключены 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 - диодом 7 и резистором 8, шунтированным импульсным преобразователем 9. Диод 10, подключенный анодом к минусовой клемме источника питания 1, шунтирует в обратном направлении последовательно соединенные обмотку якоря 3, импульсный преобразователь 5 и обмотку возбуждения 4. Тиристор 11 подключен анодом к одному выводу обмотки якоря 3 и катодом к резистору 12, второй вывод которого подключен к другому выводу обмотки якоря 3 тягового электродвигателя и катоду диода 10.
Устройство работает следующим образом.
В моторном режиме контактор 2 замкнут. Во включенном состоянии импульсного преобразователя 5 обмотка якоря 3 и возбуждения 4 тягового электродвигателя подключаются к источнику питания 1. При выключенном импульсном преобразователе 5 ток обмотки якоря 3 тягового электродвигателя замыкается через диод 6 и контактор 2, а ток обмотки возбуждения 4 - через диод 7 и включенный импульсный преобразователь 9. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 5, можно осуществлять безреостатный пуск и плавное регулирование скорости тягового электродвигателя. Изменяя коэффициент заполнения импульсного преобразователя 9, возможно реализовать ослабление возбуждения за счет импульсного регулирования сопротивления резистора 8.
Для перехода в режим рекуперации размыкается контактор 2 и реверсируется обмотка якоря 3 тягового электродвигателя. Самовозбуждение двигателя реализуется по контуру: обмотка якоря 3 - импульсный преобразователь 5 - обмотка возбуждения 4 - диод 8. После выключения импульсного преобразователя 5 ток обмотки возбуждения 4 замыкается через включенный импульсный преобразователь 9 и диод 7, ток обмотки якоря 3 замыкается через диод 6, источник питания 1 и диод 10. На высокой скорости движения, за счет изменения коэффициента заполнения импульсного преобразователя 9, регулируется магнитный поток двигателя.
В случае исчезновения потребителя в тяговой сети реализуется переход на замещающее реостатное торможение. Включается тиристор 11, который подключает обмотку якоря 3 тягового электродвигателя к резистору 12. На низкой скорости (5 км/ч и меньше) включается контактор 2, осуществляется режим противовключения за счет импульсного преобразователя 5.
По сравнению с прототипом данное устройство обладает большим диапазоном изменения скорости рекуперативного торможения за счет управления магнитным потоком с помощью импульсного регулирования сопротивления резистора, шунтирующего обмотку возбуждения.