УСТРОЙСТВО НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОЕЗДОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относиться к области тягового электропривода электрического транспорта, в частности, электропоездов постоянного тока с электрическим торможением.
Известны устройства независимого возбуждения тяговых двигателей электропоездов и электровозов постоянного тока с рекуперативно-реостатным торможением, содержащие одну группу последовательно-соединенных тяговых двигателей или две группы двигателей, переключаемых с последовательно-параллельного на последовательное соединение.
В первом случае устройство содержит двухполюсный быстродействующий контактор, шунтируемый резистором, трехфазный управляемый выпрямительный мост со встречно включенным защитным тиристором, питающийся от трехфазного трансформатора, и электромагнитный контактор, подключающий выпрямитель к обмоткам возбуждения двигателей (см. Б.К.Просвирин, «Электропоезда постоянного., тока». Учебное пособие, М., УМК МПС России, 2001 г.). [1].
При последовательно-параллельном соединении тяговых двигателей группы обмоток возбуждения могут питаться от общего источника (управляемого выпрямителя), что приводит к разным значениям тока в параллельных ветвях тяговых двигателей из-за разности их характеристик. Для исключения этого явления в цепи якорей двигателей вводятся дополнительные резисторы, что создает в режиме рекуперативного торможения дополнительные потери энергии (см. В.К. Калинин, «Электровозы и электропоезда», М., «Транспорт», 1991 г.) [2].
Если каждая группа обмоток возбуждения питается от своего источника питания (управляемого выпрямителя) (см. Л.М.Трахтман, «Электрическое торможение электроподвижного состава», М., «Транспорт», 1965 г.,) [3], то в этом случае в цепь каждой группы двигателей вводится свой быстродействующий контактор, что усложняет электрическую схему поезда и снижает его надежность.
Задачей полезной модели является создание устройства независимого возбуждения тяговых двигателей для электропоездов постоянного тока с переключением тяговых двигателей в режиме рекуперативно-реостатного торможения, позволяющего обеспечить следующий технический результат - повысить эффективность электрического торможения, уменьшить число защитных аппаратов и электромагнитных контакторов, и повысить тем самым надежность электропоезда в целом.
Это достигается тем, что два управляемых выпрямителя соединены последовательно - согласно, причем начало первой группы обмоток возбуждения подключено к минусу своего управляемого выпрямителя, а конец к первому неподвижному контакту двухполюсного быстродействующего контактора, шунтирующему резистору и общей точке подключения якорей тяговых двигателей, а начало второй группы обмоток возбуждения подключено к плюсу своего управляемого выпрямителя, а конец - ко второму неподвижному контакту быстродействующего контактора, второму выводу шунтирующего резистора и «земле».
Общая точка соединения двух управляемых выпрямителей и защитных тиристоров через электромагнитный контактор обмоток возбуждения подключена к точке соединения подвижных контактов быстродействующего контактора.
На фиг.1. представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства независимого возбуждения тяговых двигателей электропоездов постоянного тока в режиме электрического торможения. Обмотки возбуждения тяговых двигателей разбиты на две группы 1 и 2, каждая из которых питается от двух трехфазных управляемых выпрямителей 3 и 4, шунтированных обратными защитными тиристорами 5 и 6.
Управляемые выпрямители 3 и 4 соединены последовательно-согласно и подключены каждый к своей вторичной обмотке 7-1 и 7-2 одного и того же трехфазного трансформатора 7.
Начало первой группы обмоток возбуждения 1 подключено к минусовому выходу своего управляемого выпрямителя 3 и катоду защитного тиристора 5, а конец - к первому неподвижному контакту 8-1, шунтирующему резистору 8-3 и общей точке подключения якорей тяговых двигателей 9 и 10 (на фиг.1 показано параллельное соединение двигателей). Начало второй группы обмоток возбуждения 2, подключено к плюсовому выходу своего управляемого выпрямителя 4, аноду защитного тиристора 6 и концом - ко второму неподвижному контакту 8-2, второму выводу шунтирующего резистора 8-3 и «земле» 11.
Общая точка соединения управляемых выпрямителей 3, 4 и защитных тиристоров 5, 6 через электромагнитный контактор 12 подключена к общей точке подвижных контактов 8-1 и 8-2 быстродействующего контактора 8.
Устройство работает следующим образом.
В начале рекуперативно-реостатного торможения, когда тяговые двигатели 9, 10 соединены последовательно-параллельно быстродействующий контактор 8 и электромагнитный контактор 12 включены и обмотки возбуждения 1, 2 тяговых двигателей получают питание от управляемых выпрямителей 3, 4, образуя два параллельных контура возбуждения.
Ток в первом контуре идет по цепи: выпрямитель 3, контактор 12 контакт 8-1, обмотки возбуждения 1, выпрямитель 3.
Ток во втором контуре возбуждения идет по цепи: выпрямитель 4, обмотки возбуждения 2, контакт 8-2, контактор 12, выпрямитель 4.
По мере уменьшения скорости вращения тяговых двигателей вследствие торможения электропоезда якоря двигателей переключаются на последовательное соединение. При этом обе группы обмоток возбуждения 1, 2 включаются также на последовательное соединение между собой и обоими управляемыми выпрямителями 3, 4 без прерывания тока путем отключения контактора 12.
Ток в последовательном контуре возбуждения идет по цепи: выпрямитель 3, выпрямитель 4, обмотки возбуждения 2, контакт 8-2, контакт 8-1, обмотки возбуждения 1, выпрямитель 3 и выпрямитель 4.
Токи якорей тяговых двигателей 9 и 10 (при параллельном соединении) протекают по цепи: «земля» 11 - быстродействующий контактор 8 - якоря 9 и 10 и поддерживаются в соответствии с уставкой тока якорей блоком управления, воздействующего на управляемые выпрямительные мосты (блок управления на фиг.1 не показан).
В случае возникновения короткого замыкания в цепи группы якорей тяговых двигателей 9, 10 ток якорей протекает в большей своей частью по цепи: «земля» 11 - обмотка возбуждения 2 - защитные тиристоры 6 и 5 - обмотки возбуждения 1 - якоря 9, 10. Обмотки возбуждения двигателей перемагничиваются, убыстряя процесс спадания тока короткого замыкания якорей.
Использование предлагаемого устройства независимого возбуждения тяговых двигателей в режиме рекуперативно-реостатного торможения с переключением тяговых двигателей с последовательно-параллельного соединения на последовательное позволяет запитать две группы обмоток возбуждения от независимых управляемых выпрямителей, а также произвести переключение их на последовательное соединение с помощью одного электромагнитного контактора без прерывания тока возбуждения. Это повышает эффективность рекуперативно-реостатного торможения и уменьшает число защитных аппаратов и электромагнитных контакторов, что также в значительной мере повышает надежность электропоезда в целом.