Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава

Полезная модель относится к системам регулирования скорости электроподвижного состава в режимах пуска и предназначена для электрического подвижного состава с импульсными преобразователями.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, к которому подключены последовательно соединенные первый, второй и третий тяговые электродвигатели, параллельно к которым подключены последовательно соединенные четвертый, пятый и шестой тяговые электродвигатели, импульсный регулятор напряжения, который подключен к источнику питания через первый контактор первым выводом и вторым выводом подключенный к общей точке соединения второго контактора, другой вывод которого соединен с «землей», и последовательно соединенных седьмого и восьмого тяговых электродвигателей, третий контактор, подключенный между обмоткой возбуждения шестого тягового электродвигателя и обмоткой якоря седьмого тягового электродвигателя, четвертый контактор, подключенный между обмотками якорей третьего и четвертого тяговых электродвигателей, пятый контактор, подключенный к общей точке соединения обмотки возбуждения шестого тягового электродвигателя и третьего контактора, и к общей точке соединения обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя и четвертого контактора, шестой контактор, подключенный между обмотками возбуждения третьего и четвертого тяговых электродвигателей, седьмой контактор, шунтирующий последовательно соединенные четвертый контактор, обмотку якоря и обмотку возбуждения четвертого тягового электродвигателя и шестой контактор, восьмой контактор, подключенный первым выводом к общей точке соединения обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя и шестого контактора, и вторым выводом к «земле» (Тяговые возможности электровозов ВЛ10 можно улучшить / А.С. Курбасов, Б.А. Курбасов // Локомотив: Массовый производственный журнал. - 2004. - N5. - с. 24-25).
Данное устройство ввиду перехода с исходного последовательно-параллельного соединения тяговых электродвигателей на дополнительное с помощью контакторов имеет следующие недостатки:
- возможны провалы силы тяги;
- увеличивается время перехода на дополнительное соединение тяговых электродвигателей;
- необходимы более точные согласования последовательности включения и выключения контакторов.
Другими словами, данное устройство имеет относительно низкую надежность и низкие технико-экономические показатели.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее полностью управляемый полупроводниковый прибор, подключенный анодом к источнику питания и катодом к первому контактору, второй вывод которого подключен к общей точке соединения обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя и катода первого диода, анод которого подключен к «земле», также к источнику питания последовательно подключены первый пусковой резистор, обмотки якорей и обмотки возбуждения первого и второго тяговых электродвигателей, обмотка якоря третьего тягового электродвигателя и последовательно подключены второй пусковой резистор, обмотки якоря и обмотки возбуждения пятого и шестого тяговых электродвигателей, обмотка якоря седьмого тягового электродвигателя, второй контактор подключен между обмоткой якоря и возбуждения третьего тягового электродвигателя, третий контактор подключен между обмоткой якоря и возбуждения седьмого тягового электродвигателя, четвертый контактор, шунтированный в прямом направлении вторым диодом и подключенный между обмотками якорей третьего и четвертого тяговых электродвигателей, пятый контактор, подключенный между обмоткой якоря четвертого тягового электродвигателя и обмоткой возбуждения третьего тягового электродвигателя, другой вывод которой подключен к обмотке возбуждения четвертого тягового электродвигателя, второй вывод которой подключен к «земле», шестой контактор, шунтированный в прямом направлении третьим диодом и подключенный между обмотками якорей седьмого и восьмого тяговых электродвигателей, седьмой контактор, подключенный между обмоткой якоря восьмого тягового электродвигателя и обмоткой возбуждения седьмого тягового электродвигателя, другой вывод которой подключен к обмотке возбуждения восьмого тягового электродвигателя, второй вывод которой подключен к «земле», восьмой контактор, первый вывод которого подключен к общей точке соединения обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя и пятого контактора, и второй вывод которого подключен к общей точке соединения шестого контактора и обмотки якоря восьмого тягового электродвигателя, девятый контактор, первый вывод которого подключен к общей точке соединения обмотки якоря восьмого тягового электродвигателя и седьмого контактора, и второй вывод которого подключен к «земле» (Улучшение регулировочных свойств грузовых электровозов постоянного тока. Богдан А.А. // Журнал «Известия ПГУПС». - №2, 2011 - с. 17-24).
Данное устройство имеет следующий существенный недостаток.
После сбора силовой схемы с целью перехода на дополнительное последовательно-параллельное соединение тяговых электродвигателей образуется цепь независимого питания обмотки возбуждения четвертого и восьмого тяговых электродвигателей от источника питания через последовательно соединенные первый, второй, третий и пятый, шестой, седьмой тяговые электродвигатели, соответственно, что приводит к значительному увеличению магнитного потока четвертого и восьмого тяговых электродвигателей и росту их электродвижущей силы вращения, что в свою очередь исключает возможность протекания тока по обмоткам якорей четвертого и восьмого тяговых электродвигателей.
Задача полезной модели - повышение надежности работы устройства за счет последовательного возбуждения четвертого и восьмого тяговых электродвигателей, снижения их магнитного потока и электродвижущей силы, что позволяет гарантировать переход на дополнительное последовательно-параллельное соединение.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее полностью управляемый тиристор, анодом подключенный к источнику питания и катодом к первому контактору, другой вывод которого подключен к катоду первого диода, анод которого подключен к «земле», подключенные к источнику питания последовательно соединенные первый резистор, обмотки якорей и обмотки возбуждения первого и второго тяговых электродвигателей, обмотка якоря третьего тягового электродвигателя, второй контактор, шунтированный в прямом направлении вторым диодом, обмотка якоря четвертого тягового электродвигателя и последовательно соединенные второй резистор, обмотки якорей и обмотки возбуждения пятого и шестого тяговых электродвигателей, обмотка якоря седьмого тягового электродвигателя, третий контактор, шунтированный в прямом направлении третьим диодом, обмотка якоря восьмого тягового электродвигателя; второй вывод первого контактора подключен к общей точке соединения второго контактора, катода второго диода и обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя, четвертый контактор, первый вывод которого подключен к обмотке возбуждения третьего тягового электродвигателя, пятый контактор, первый вывод которого подключен к обмотке возбуждения седьмого тягового электродвигателя, шестой контактор, первый вывод которого подключен к общей точке соединения обмотки якоря третьего тягового электродвигателя, второго контактора и анода второго диода, и второй вывод которого подключен к общей точке соединения четвертого контактора и обмотки возбуждения третьего тягового электродвигателя, седьмой контактор, первый вывод которого подключен к общей точке соединения обмотки якоря седьмого тягового электродвигателя, третьего контактора и анода третьего диода, и второй вывод которого подключен к общей точке соединения пятого контактора и обмотки возбуждения седьмого тягового электродвигателя, восьмой контактор, первый вывод которого подключен ко второму выводу четвертого контактора и который подключен к общей точке соединения третьего контактора, катода третьего диода и обмотки якоря восьмого тягового электродвигателя, девятый контактор, первый вывод которого подключен к «земле», обмотки возбуждения четвертого и восьмого тяговых электродвигателей, дополнительно содержит следующие связи: первый вывод обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя подключен ко второму выводу обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя, а второй вывод подключен к общей точке соединения четвертого и восьмого контакторов, второй вывод обмотки возбуждения третьего тягового электродвигателя подключен к «земле», первый вывод обмотки возбуждения восьмого тягового электродвигателя подключен к обмотке якоря восьмого тягового электродвигателя, а второй вывод подключен к общей точке соединения пятого и девятого контакторов, второй вывод обмотки возбуждения седьмого тягового электродвигателя подключен к «земле».
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
К источнику питания последовательно подключены через первый пусковой резистор R1 обмотки якорей первого 1 и второго 2 тяговых электродвигателей и обмотки возбуждения первого ОВ1 и второго ОВ2 тяговых электродвигателей, обмотка якоря третьего 3 тягового электродвигателя, второй контактор К2, обмотка якоря 4 четвертого тягового электродвигателя и обмотка возбуждения четвертого ОВ4 тягового электродвигателя, четвертый контактор К4 и обмотка возбуждения третьего ОВ3 тягового электродвигателя. Также к источнику питания последовательно подключены через второй пусковой резистор R2 обмотки якорей пятого 5 и шестого 6 тяговых электродвигателей и обмотки возбуждения пятого ОВ5 и шестого ОВ6 тяговых электродвигателей, обмотка якоря седьмого 7 тягового электродвигателя, третий контактор К3, обмотка якоря 8 восьмого тягового электродвигателя и обмотка возбуждения восьмого ОВ8 тягового электродвигателя, пятый контактор К5 и обмотка возбуждения ОВ7 седьмого тягового электродвигателя. Второй и третий диоды Д2 и Д3 соответственно шунтируют второй и третий контакторы К2 и К3. Шестой и седьмой контакторы К6 и К7 шунтируют последовательно соединенные второй контактор К2, обмотку якоря 4 четвертого тягового электродвигателя, обмотку возбуждения ОВ4 четвертого тягового электродвигателя и четвертый контактор К4, а также соответственно последовательно соединенные третий контактор КЗ обмотку якоря 8 и обмотку возбуждения ОВ8 восьмого тягового электродвигателя и пятый контактор К5. Седьмой контактор К8 подключен к общей точке соединения обмотки возбуждения четвертого ОВ4 тягового электродвигателя и четвертого контактора К4 и к общей точке соединения обмотки якоря восьмого 8 тягового электродвигателя и третьего контактора К3. Девятый контактор К9 подключен к общей точке соединения обмотки возбуждения седьмого ОВ7 тягового электродвигателя и «земли» и вторым выводом к общей точке соединения обмотки возбуждения восьмого ОВ8 тягового электродвигателя и пятого контактора К5. Полностью управляемый тиристор Т1 анодом подключен к источнику питания и катодом к общей точке соединения первого контактора К1, обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя 4 и катода первого диода Д1, анод которого подключен к «земле».
Устройство работает следующим образом.
При исходном последовательно-параллельном соединении замкнуты контакторы К2, К3, К4 и К5. Тогда к источнику питания подключены через соответствующие пусковые резисторы две группы тяговых электродвигателей: первый, второй, третий, четвертый и пятый, шестой, седьмой, восьмой.
Переход на дополнительное последовательно-параллельное соединение осуществляется следующим образом.
Размыкаются контакторы К2 и К3, которые шунтированы разделительными диодами Д2 и Д3. Замыкаются контакторы К6 и К7, соответственно замыкая накоротко обмотки якорей четвертого 4 и восьмого 8 тяговых электродвигателей и обмотки возбуждения четвертого ОВ4 и восьмого ОВ8 тяговых электродвигателей. Следом размыкаются контакторы К4 и К5, создавая две параллельные группы тяговых электродвигателей: первый, второй, третий и пятый, шестой, седьмой. Третья параллельная группа четвертого и восьмого тяговых электродвигателей создается замыканием контакторов К1, К8 и К9 и включением полностью управляемого тиристора Т1 с коэффициентом заполнения, равным 2/3. Таким образом, создается дополнительное последовательно-параллельное соединение с напряжением на каждом электродвигателе, равным 1000 В.
По сравнению с прототипом данное устройство обладает большей надежностью за счет последовательного возбуждения четвертого и восьмого тяговых электродвигателей, снижения их магнитного потока и электродвижущей силы, что позволяет гарантировать переход на дополнительное последовательно-параллельное соединение.