ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Предполагаемая полезная модель относится к электротранспорту и может быть использована на электроподвижном составе с питанием от контактной сети постоянного тока или аккумуляторов.
Известен тяговый электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока, объединенные в идентичные группы, которые подключены к источнику электропитания посредством контакторов и пусковых реостатов [1, 2].
Недостаток такого электропривода, применяемого на электроподвижном составе железнодорожного и городского транспорта, связан с использованием реостатно-контакторного регулирования, т.е. с потерями энергии и усложнением электропривода.
Этот недостаток частично устранен в тяговом электроприводе, содержащем две идентичные группы электродвигателей постоянного тока, каждая из которых зашунтирована диодом и подключена к источнику электропитания с фильтром посредством импульсного преобразователя с контактором [3]. Этот электропривод может быть принят за прототип. Его недостаток связан со сложностью импульсных преобразователей, каждый из которых должен быть рассчитан на максимальное значение напряжения и тока одной группы электродвигателей. Кроме того, из-за пульсаций тока необходимо усиливать входной фильтр.
Технический результат заявляемой полезной модели - снижение установленной мощности импульсных преобразователей.
Сущность полезной модели состоит в достижении указанного технического результата за счет того, что в каждой из указанных групп электродвигателей импульсный преобразователь с контактором подключены к разным полюсам источника электропитания, а общие точки импульсного преобразователя и контактора в каждой из групп электродвигателей соединены между собой посредством цепочки из трех последовательно соединенных диодов, причем каждая из промежуточных точек этой цепочки подключена посредством дополнительного контактора к ближайшей общей точке импульсного преобразователя и электродвигателей в каждой из их групп.
Сущность технического решения по данной заявке поясняется на примере, представленном на фиг. 1-3.
Тяговый электропривод содержит электродвигатели с якорными обмотками Я1, Я2, Я3, Я4 и обмотками возбуждения ОВ1, ОВ2, ОВ3, ОВ4; они соединены в две идентичные группы, зашунтированные диодами 5-6. В эти группы последовательно включены импульсные преобразователи 7-8, имеющие входы управления 7А-8А, и контакторы 9-10; обе группы соединены параллельно и подключены к токоприемнику 11 посредством фильтра 12 и к заземляющему устройству 13.
Промежуточные точки "а" в каждой из групп электродвигателей соединены между собой цепочкой из диодов 14, 15, 16, а промежуточные точки "б" и "в" этой цепочки соединены с выводами электродвигателей в каждой группе посредством контакторов 17-18.
Для управления импульсными преобразователями 7-8 и контакторами 9-10 и 17-18 предусмотрен блок управления БУ 19. Он выполнен по стандартной схеме, характерной для электроподвижного состава с плавным регулированием [4].
min
д
Электропривод работает следующим образом. При трогании и на начальной стадии движения все контакторы в схеме на фиг. 1 отключены. Импульсные преобразователи 7-8 включают с минимальным коэффициентом заполнения k (фиг. 2, а) и затем постепенно увеличивают k и U, стабилизируя ток I.
При включенных ИП 7-8 образуется цепь: плюс источника 11-12, обмотки двигателей Я1, Я2, ОВ1, ОВ2, ИП7, диоды 14, 15, 16, ИП8, обмотки двигателей Я3, Я4, ОВ3, ОВ4, заземляющее устройство 13. К каждой группе электродвигателей приложено импульсное напряжение 11/2.
При выключенных ИП 7-8 двигатели отключены от источника электропитания; их ток I при этом замыкается через диоды 5 и 6. В течение периода T среднее напряжение на каждой группе двигателей равно
д
так что при полном включении ИП 7-8, когда k=1, имеем U=U/2. На этом заканчивается первая зона регулирования.
Для дальнейшего повышения напряжения переключаются с чисто последовательного соединения двигателей на смешанное. При этом при включении ИП 7-8 каждая группа двигателей подключается под напряжение источника U, а при выключении ИП 7-8 сохраняется последовательное соединение групп и к каждой из них приложено напряжение U/2 (фиг. 2, б). Среднее за период T напряжение на группе равно
Таким образом, регулирование электропривода осуществляется по двухзонному принципу.
д
Первая зона реализуется, когда все контакторы в схеме по фиг. 1 выключены. Мгновенные значения напряжения на каждой группе двигателей соответствуют фиг. 2, а. При достижении k=1, т.е. U=U/2, реализуют переход ко второй зоне.
Переход к зоне 2 реализуют при полностью включенных ИП 7-8, замыкая контакторы 17-18. После этого полностью выключают ИТ 7-8; последовательное соединение двигателей сохраняется. В этом положении включают контакторы 9-10 и постепенно увеличивают k; при этом напряжение на каждой группе электродвигателей согласно формуле (2) постепенно увеличивают до U, как показано на фиг. 3.
д
Таким образом, регулировочная характеристика электропривода U(k) соответствует прототипу. Преимущество данной полезной модели состоят в следующем:
- снижение пульсаций напряжения и соответственно облегчение их сглаживания фильтром 12;
- каждый из преобразователей 7-8 рассчитан на половину напряжения источника (в зоне 1 ИП 7-8 соединены последовательно, а в зоне 2 в каждой из параллельных цепей половину напряжения U принимают на себя электродвигатели). Таким образом, установленная мощность ИП 7-8 в два раза ниже, чем в прототипе.
Источники информации
1. Вахмянин Э.С., Наговицын В.С. Схемы электровозов ВЛ11, ВЛ11М. М., УМК МПС, 1998.
2. Гаврилов Я.И., Мнацаканов В.А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями. М., Транспорт, 1986.
3. Техническая документация на электропоезд ЭМ2И. М., ЗАО Спецремонт, раздел "Электрооборудование", 2002 (прототип).
4. Плакс А.В. Системы управления ЭПС. М., УМЦ ЖДТ, 2005.