ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Заявляемая полезная модель относится к электроприводам постоянного тока, применяемым на электротранспорте с питанием от контактной сети (трамвай, троллейбус) или от аккумуляторных батарей (электромобиль, электрокар, электропогрузчик и т.п.).
Известен тяговый электропривод, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, которые подключены к источнику постоянного тока посредством реостата с контактным регулированием [1].
Недостаток таких электроприводов связан с потерями энергии в реостатах, особенно при частых пусках и торможениях, что характерно для городского электротранспорта, включая электромобили, и для промышленного транспорта. Другой недостаток таких электроприводов - это низкая надежность контакторной аппаратуры, работающей в режиме частых переключений.
Эти недостатки были устранены применением систем импульсного регулирования, что позволило реализовать безреостатное регулирование тяговых двигателей в режимах тяги и рекуперативного торможения. В качестве прототипа можно принять тяговый электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения с реверсором, которые подключены к источнику электропитания постоянного тока посредством первого импульсного прерывателя с обратным диодом и зашунтированы вторым импульсным прерывателем с обратным диодом [2, 3].
Недостаток прототипа связан с переключением электропривода из тягового режима в режим электрического торможения. Для некоторых видов электротранспорта (электромобиль, электрокар и т.п.) такое переключение должно выполняться максимально быстро по условиям движения [4]. Замедление связано с переключением обмотки возбуждения реверсором. Для этого сначала нужно отключить цепь тяговых двигателей и при спаде тока до нуля переключить реверсор, а потом включить второй импульсный прерыватель. Но процесс выключения и включения тяговых двигателей происходит медленно из-за значительной индуктивности обмоток возбуждения, хотя после переключения направления тока в обмотках возбуждения будет таким же, как и в тяговом режиме [3], но меняется направление тока в якорных обмотках, что необходимо для отдачи энергии в источник.
Техническое решение по данной полезной модели заключается в повышении быстродействия тягового электропривода при переключении его с тяги на электрическое торможение.
Это достигается за счет того, что дополнительно предусмотрен однофазный мостовой выпрямитель, плечи которого выполнены на диодах, причем к клеммам постоянного тока этого выпрямителя подключены обмотки возбуждения электродвигателей с реверсором, а клеммы переменного тока включены последовательного в рассечку цепи якорных обмоток электродвигателей.
При этом обеспечивается приемлемость электротранспорта к режиму движения, когда требуется быстрое переключение в тормозной режим, что гарантирует безопасность и энергосбережение.
Сущность полезной модели иллюстрируется на фиг. 1, где показана электрическая схема с двумя электродвигателями, которые имеют якорные обмотки Я1-Я2 и обмотки возбуждения ОВ1-ОВ2. В цепь этих обмоток включен однофазный выпрямительный мост на диодах 3-6 и контакторы реверсора 7-10. Вся эта цепь подключена к источнику электропитания 11 посредством импульсного прерывателя 12, который выполнен по типовой схеме на тиристоре или силовом транзисторе [5] и зашунтирован обратным диодом 13. Параллельно цепи электродвигателей включен импульсный прерыватель 14 с обратным диодом 15.
т
Электропривод работает следующим образом. В зависимости от направления движения (вперед или назад) включены контакторы реверсора 7-8 или 9-10. При этом в режиме тяги работа электродвигателей регулируется импульсным прерывателем 12, формирующим импульсное напряжение на двигателях. При выключенном ИП12 к двигателям приложено напряжение II и по обмоткам электродвигателей протекает ток I. При выключенном ИП12 этот ток замыкается по диоду 15.
p
p
т
p
При переключении в тормозной режим перестают включать ИП12 и начинают включать ИП14. При этом двигатели переходят в режим рекуперации; в их цепи протекает ток I под действием э.д.с. Е, которая сохраняет то же направление как и в тяговом режиме, поскольку направление тока в обмотках ОВ1-ОВ2 благодаря выпрямителю остается тем же. В рассматриваемом режиме рекуперации при включенном ИП14 ток I замыкается по цепи двигатель - ИП14, а при выключенном ИП14 - по цепи двигатель - диод 13 - источник 3. В обмотках ОВ1-ОВ2 направление токов I и I совпадает без переключения реверсора благодаря диодам 3-6. Таким образом, время переключения лимитируется только задержкой смены направления тока в обмотках Я1-Я2, т.е. фактически индуктивностью этих обмоток, которая незначительна.
Для другого направления движения замкнуты контакты 9-10 реверсора, а 7-8 разомкнуты. Регулирование в тяге, переход на рекуперацию и регулирование в рекуперации осуществляется как рассмотрено выше.
Эффект полезной модели определяется тем, что обеспечивается экономия электроэнергии за счет рекуперативного торможения и повышается безопасность при бесконтактном переключении в тормозной режим.
Источники информации
1. Ефремов И.С., Косарев Г.В. Теория и расчет электрооборудования подвижного состава городского транспорта. М.: Высшая школа, 1976.
2. Гольц М.Е. и др. Автоматизированные электроприводы постоянного тока с широтно-импульсными преобразователями. М.: Энергоатом-издат, 1993.
3. Иньков Ю.М., Фельдман Ю.И. (ред.) Электрподвижной состав с электрическим торможением. М.: УМЦ ЖДТ, 2008.
4. ГОСТ Р - ЕН 1986, 2011 "Электромобили с электрической тягой".
5 Бурков А.Т. Электронная техника и преобразователи. М.: Транспорт, 1999.