УСТРОЙСТВО ПЛАВНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОВОЗА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Полезная модель относится к устройствам для регулирования напряжения, а именно к устройствам для регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока.
Известно устройство для регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока, содержащее преобразователь напряжения и систему управления («Электровоз ВЛ80С. Руководство по эксплуатации», М. "Транспорт". 1982 г.).
Недостатками данного устройства являются:
- Подключение посредством силовых контакторов различной комбинации выводов вторичной обмотки тягового трансформатора через выпрямительную установку к тяговым электродвигателям для регулирования напряжения. При этом на неходовых позициях происходит замыкание секций тягового трансформатора через переходной реактор, что ведет к непроизводительному расходу электроэнергии, перегреву переходного реактора и, как следствие, ограничению времени движения электровоза на неходовых позициях.
- Ступенчатый прирост напряжения, вызывающий заметные толчки при движении электровоза.
- Исключение возможности независимого управления каждым тяговым электродвигателем.
Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для плавного регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока, включающее последовательно соединенные задатчик позиции тяги, блок управления тяговыми электродвигателями и силовой блок, к которому подключены тяговые электродвигатели, соединенные с датчиками тока якоря, предназначенными для измерения тока и передачи его значения в блок управления тяговыми электродвигателями («Электрические схемы электровоза ВЛ80ТК», "Локомотив", июль 2005 г.). При этом тяговые электродвигатели попарно подключены к силовому блоку. В известном устройстве имеются четыре зоны фазового регулирования напряжения. Регулирование напряжения производится для каждой пары тяговых электродвигателей.
Наиболее существенными недостатками известного устройства являются значительные искажения формы напряжения контактной сети из-за постоянной работы тяговых электродвигателей электровоза на неполной фазе напряжения и отсутствие возможности независимого управления каждым тяговым электродвигателем.
Технический результат заявленной полезной модели - повышение точности управления электровозом и уменьшение боксования колесных пар за счет независимого управления каждым тяговым электродвигателем с применением девятизонного фазового регулирования напряжения и ограничения по максимальному току якоря.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве плавного регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока, включающем последовательно соединенные задатчик позиции тяги, блок управления тяговыми электродвигателями и силовой блок, к которому подключены тяговые электродвигатели, соединенные с датчиками тока якоря, предназначенными для измерения тока и передачи его значения в блок управления тяговыми электродвигателями, силовой блок выполнен с возможностью независимого управления каждым тяговым электродвигателем и имеет девять зон фазового регулирования напряжения для каждого тягового электродвигателя, причем каждый тяговый электродвигатель отдельно подключен к силовому блоку и соединен с отдельным датчиком тока якоря.
На Фиг.1 показана структурная схема устройства плавного регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока (показан вариант с четырьмя тяговыми электродвигателями), где: 1 - задатчик позиций тяги, 2 - блок управления, 3 - силовой блок, 4 - датчики тока якоря, 5 - тяговые электродвигатели.
На Фиг.2 показана упрощенная принципиальная схема управления тяговым электродвигателем.
Устройство плавного регулирования напряжения тяговых электродвигателей электровоза переменного тока работает следующим образом.
Задатчик позиций тяги 1 (Фиг.1), при соответствующем воздействии машиниста на его управляющие органы, формирует сигнал заданной позиции, который поступает в блок управления 2.
Блок управления 2 в соответствии с номером заданной позиции формирует управляющие сигналы определенной фазы, отдельные для каждого тиристора силового блока 3. Причем сигналы на управление тиристорами положительного и отрицательного плеч в каждой зоне регулирования имеют одинаковую фазу. Алгоритм работы тиристоров силового блока предусматривает наличие девяти зон фазового регулирования с дискретностью 1024 шага. Для управления каждым тяговым электродвигателем 5 предусмотрена отдельная группа тиристоров. Такое решение обеспечивает плавное регулирование напряжения отдельно для каждого тягового электродвигателя 5.
Датчик тока якоря 4, отдельный для каждого тягового электродвигателя 5, служит для измерения тока якоря, величина которого в блоке управления 2 сравнивается с величиной максимального ограничения. Если ток якоря какого-либо двигателя превышает значение максимального ограничения, то блок управления 2 останавливает дальнейшее изменение фазы с целью прекращения увеличения напряжения на этом двигателе и, как следствие, прекращения увеличения его якорного тока.
Тиристоры VS1 - VS5 подключают тяговый электродвигатель 5 (на Фиг.2 обозначен TD1) к тяговому трансформатору при положительной полуволне питающего напряжения.
Тиристоры VS6 - VS10 подключают тяговый электродвигатель 5 к тяговому трансформатору при отрицательной полуволне питающего напряжения.
Контакты 31.1 и 31.2 двухпозиционного переключателя показаны на схеме (Фиг.2) в положении, соответствующем зонам регулирования 1.1-5.5. В зонах 6.6-9.9 положение указанных контактов меняется на противоположное.
Предусмотрен следующий порядок регулирования напряжения на тяговом электродвигателе.
Зона 1. Питание подается с выводов 1.1-2.2 (положительная полуволна) и 5.5-6.6 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS1, VS6 управляющего сигнала с изменяющейся фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 0 до 145 В.
Зона 2. Питание подается с выводов 1.1-3.3 (положительная полуволна) и 5.5-7.7 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS2, VS7 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS1, VS6 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 145 В до 290 В.
Зона 3. Питание подается с выводов 1.1-4.4 (положительная полуволна) и 5.5-8.8 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS3, VS8 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS2, VS7 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 290 В до 435 В.
Зона 4. Питание подается с выводов 1.1-01 (положительная полуволна) и 5.5-02 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS4, VS9 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS3, VS8 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 435 В до 580 В.
Зона 5. Питание подается с выводов a1 - X1 (положительная полуволна) и а2 - Х2 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS1, VS10 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS3, VS8 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 580 В до 638 В.
Зона 6. Питание подается с выводов a1 - 2.2 (положительная полуволна) и а2 - 6.6 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS1, VS6 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS5, VS10 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 638 В до 783 В.
Зона 7. Питание подается с выводов а1 - 3.3 (положительная полуволна) и а2 - 7.7 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS2, VS7 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS1, VS6 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 783 В до 938 В.
Зона 8. Питание подается с выводов a1 - 4.4 (положительная полуволна) и а2 - 8.8 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS3, VS8 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS2, VS7 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 938 В до 1083 В.
Зона 9. Питание подается с выводов a1 - 01 (положительная полуволна) и а2 - 02 (отрицательная полуволна) тягового трансформатора.
Путем подачи на тиристоры VS4, VS9 управляющего сигнала с изменяющейся фазой и подачи на тиристоры VS3, VS8 управляющего сигнала с полной фазой производится плавное изменение напряжения на тяговом электродвигателе от 1083 В до 1238 В.
Указанные напряжения соответствуют режиму холостого хода тягового трансформатора.
Таким образом, заявленное устройство позволяет реализовать плавное регулирование напряжения каждого из тяговых электродвигателей с ограничением по максимальному току якоря.