УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. М.: «Транспорт» 1980, с.250), содержащее источник питания, тяговый электродвигатель постоянного тока, два тиристора, коммутирующий конденсатор, два резистора, диод, трансформатор.
Недостаток устройства: повышенный расход электроэнергии, так как для реализации режима электрического торможения требуется дополнительный источник питания большой мощности.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (RU №56282, B 60 L 3/10, 2005 - прототип), содержащее источник питания, два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристор, биполярный транзистор с изолированным затвором, диод, конденсатор большой емкости, реактор, четыре резистора.
Недостаток устройства: повышенный расход электроэнергии, так как для реализации режима электрического торможения требуется дополнительный источник питания большой мощности.
Задача полезной модели - повысить экономию электроэнергии за счет реализации режимов электрического торможения (с независимым возбуждением и самовозбуждением) с питанием обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока от конденсатора большой емкости.
Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, последовательно соединенные якорные обмотки первого и второго
тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого, второго тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор, последовательно соединенные эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости, дроссель, свободный вывод дросселя соединен с общим выводом коллектора биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода, землю, в него дополнительно введены семь контакторов, три диода, второй биполярный транзистор с изолированным затвором, программируемый резистор, датчик тока, свободный вывод первого контактора соединен с общим выводом конденсатора большой емкости, дросселя, второго и третьего контакторов и датчика тока, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора подключен через последовательно соединенные четвертый и пятый контакторы к свободному выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора и шестого контактора, свободные выводы шестого контактора и якорной обмотки первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор к источнику питания, свободный вывод программируемого резистора соединен со свободным выводом третьего контактора и анодом третьего диода, катод которого соединен с общим выводом четвертого, пятого и восьмого контакторов, катодом первого диода и коллектором второго биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом первого и катодом четвертого диодов, анод четвертого диода соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором, свободный вывод обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго и четвертого контакторов, свободный вывод восьмого контактора соединен с общим выводом обмотки возбуждения второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.
В соответствии с чертежом устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания 1, последовательно соединенные якорные обмотки первого 2 и второго 3 тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого 4, второго 5 тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор 6, последовательно соединенные эммитер 7 биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости 8, дроссель 9, свободный вывод дросселя 9 соединен с общим выводом коллектора 7 биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода 10, землю, свободный вывод первого контактора 6 соединен с общим выводом конденсатора большой емкости 8, дросселя 9, второго 11 и третьего 12 контакторов и датчика тока 13, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора 11 подключен через последовательно соединенные четвертый 14 и пятый 15 контакторы к свободному выводу якорной обмотки 3 второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода 16, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора 17 (Т.С.Ратхор. Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. М., Техносфера, 2006, с.96-99.) и шестого контактора 18, свободные выводы шестого контактора 18 и якорной обмотки 2 первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор 19 к источнику питания 1, свободный вывод программируемого резистора 17 соединен со свободным выводом третьего контактора 12 и анодом третьего диода 20, катод которого соединен с общим выводом четвертого 14, пятого 15 и восьмого 21 контакторов, катодом первого диода 10 и коллектором второго 22 биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер 22 которого соединен с анодом первого 10 и катодом четвертого 23 диодов, анод четвертого диода 23 соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7,
свободный вывод обмотки возбуждения 4 первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго 11 и четвертого 14 контакторов, свободный вывод восьмого контактора 21 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 5 второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора 6.
Устройство работает следующим образом. В режиме ослабления возбуждения импульсы управления поступают на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22, когда транзистор открыт, ток из обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока протекает в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии, при закрытом биполярном транзисторе с изолированным затвором 22 энергия, запасенная дросселем 9, передается в конденсатор большой емкости (ионистор) 8 через четвертый диод 23. Величина напряжения на конденсаторе задается скважностью импульсов управления, поступающих на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22. При длительном движении в режиме ослабления возбуждения, когда конденсатор большой емкости (ионистор) 8 полностью заряжен, включается третий контактор 12 и коэффициент ослабления возбуждения регулируется программируемым резистором 17. При электрическом торможении обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока питаются от конденсатора большой емкости (ионистора) 8, при этом импульсы управления подаются на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7, когда транзистор 7 открыт, ток из конденсатора большой емкости (ионистора) 8 подается в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии в течение времени пока первый биполярный транзистор с изолированным затвором 7 открыт. При закрытом первом транзисторе 7 энергия, запасенная в дросселе 9, передается в обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока через первый диод 10. Напряжение питания, прикладываемое к обмоткам возбуждения 4, 5 тяговых
электродвигателей постоянного тока, совпадает с полярностью напряжения в режиме тяги.
Изменение направления тока для реализации режима электрического (реостатного) торможения осуществляется реверсором, выполненным на первом 6, втором 11, четвертом 14 и восьмом 21 контакторах, которые также используются для изменения направления движения в режиме тяги. Ток якорных обмоток тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения протекает по цепи: шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий диод 20, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (независимое возбуждение); шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий контактор 12, второй контактор 11, обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, восьмой контактор 21, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (режим самовозбуждения). Датчик тока 13 используется для контроля тока тяговых электродвигателей постоянного тока в режиме тяги.
Поставленная задача реализуется благодаря тому, что в режиме тяги энергия, отбираемая из цепи обмоток возбуждения 4, 5, накапливается в конденсаторе большой емкости 8 и используется в режиме электрического торможения для питания обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, чем достигается экономия электроэнергии.