Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава

Полезная модель предназначена для регулирования скорости тяговых двигателей электрического подвижного состава постоянного тока.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее два регулятора напряжения, подключенных к источнику питания, четыре тяговых двигателя, обмотки якорей которых соединены последовательно через первый, второй и третий диоды между, соответственно, обмотками якорей первого и второго, второго и третьего, четвертого тягового двигателя и обмотками возбуждения четырех тяговых двигателей, аноды диодов соединены с минусовой клеммой первого регулятора с помощью первого, второго и третьего контакторов, четвертый контактор подключен между плюсовой клеммой первого регулятора напряжения и обмоткой якоря первого тягового двигателя, пятый контактор подключен между выходом второго регулятора напряжения и общей точкой соединения катода первого диода и обмотки якоря второго тягового двигателя, шестой и седьмой контакторы шунтируют обмотки якорей первого и второго тяговых двигателей с первым и вторым диодом, восьмой контактор подключен между плюсовой клеммой первого регулятора напряжения и общей точкой соединения третьего диода и обмоткой возбуждения первого тягового двигателя (SU №1397325, B60L 9/04, опубл. 23.05.1988, Бюл. №19).
Данное устройство имеет низкую надежность и эффективность, обусловленные значительным числом контакторов и потерями в преобразователях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее полностью управляемый тиристор, анод которого подключен к источнику питания, а катод - 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 и обмотка возбуждения четвертого тягового электродвигателя, четвертый контактор, обмотка возбуждения третьего 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 и обмотка возбуждения восьмого тягового электродвигателя, пятый контактор, обмотка возбуждения седьмого тягового электродвигателя, а также шестой контактор, шунтирующий последовательно соединенные второй контактор, обмотку якоря и обмотку возбуждения четвертого тягового электродвигателя и четвертый контактор, седьмой контактор, шунтирующий последовательно соединенные третий контактор, обмотку якоря и обмотку возбуждения восьмого тягового электродвигателя и пятый контактор, восьмой контактор, подключенный первым выводом к общей точке соединения обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя и четвертого контактора и вторым выводом к общей точке соединения третьего контактора, третьего диода и обмотки якоря восьмого тягового электродвигателя, девятый контактор, подключенный первым выводом к общей точке соединения обмотки возбуждения восьмого тягового электродвигателя и пятого контактора и вторым выводом к «земле», второй вывод первого контактора подключен к общей точке соединения второго контактора, катода второго диода и обмотки якоря четвертого тягового электродвигателя (RU №183291, B60L 7/16, опубл. 17.09.2018, бюл. №26).
Недостатки устройства, принятого за прототип, заключаются в низкой надежности, обусловленной значительным числом контакторов и низкой эффективности, обусловленной потерями в пусковых резисторах.
Задача полезной модели состоит в повышении надежности за счет уменьшения числа контакторов и улучшении эффективности за счет применения импульсного регулирования напряжения с помощью полностью управляемых силовых полупроводниковых приборов.
Технический результат достигается тем, что устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, подключенный к аноду полностью управляемого тиристора, последовательно соединенные обмотки якорей и возбуждения первого и второго тяговых электродвигателей; обмотки якорей и возбуждения третьего и четвертого тяговых электродвигателей, первый вывод обмотки якоря третьего тягового электродвигателя подключен к общей точке соединения первого вывода первого контактора и анода первого диода, первый вывод обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя подключен к первому выводу второго контактора; последовательно соединенные обмотки якорей и возбуждения пятого и шестого тяговых электродвигателей; обмотки якорей и возбуждения седьмого и восьмого тяговых электродвигателей, первый вывод обмотки якоря седьмого тягового электродвигателя подключен к общей точке соединения первого вывода третьего контактора и анода второго диода, первый вывод обмотки возбуждения восьмого тягового электродвигателя подключен к первому выводу четвертого контактора; третий диод, анод которого подключен к «земле», дополнительно содержит подключенные к полностью управляемому тиристору первый и второй тиристоры, катоды которых подключены соответственно к первым выводам обмоток якорей первого и пятого тяговых электродвигателей, которые соответственно подключены к общим точкам соединения катода первого диода, второго вывода первого контактора и катода второго диода, второго вывода третьего контактора; обмотки возбуждения второго и шестого тяговых электродвигателей соответственно подключены к общим точкам соединения второго вывода второго контактора, анода четвертого диода, катода пятого диода и второго вывода четвертого контактора, катода третьего диода, анода шестого диода; анод пятого диода подключен к общей точке соединения обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя и анода третьего тиристора, катод которого подключен к «земле», первый вывод обмотки возбуждения восьмого тягового электродвигателя подключен к «земле», катоды четвертого и шестого диодов соответственно подключены к первым выводам обмоток якорей третьего и седьмого тяговых электродвигателей, вторые выводы которых соответственно подключены ко вторым выводам обмоток возбуждения четвертого и восьмого тяговых электродвигателей соответственно через последовательно соединенные обмотку якоря четвертого тягового электродвигателя, обмотку возбуждения третьего тягового электродвигателя и последовательно соединенные обмотку якоря восьмого тягового электродвигателя, обмотку возбуждения седьмого тягового электродвигателя, седьмой диод, анод которого подключен к аноду третьего тиристора, а катод - к катоду второго тиристора.
На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит полностью управляемый тиристор ИП, тиристоры T1, Т2 и Т3, обмотки якорей Я1 - Я8 и возбуждения OB1 - ОВ8, соответственно, восьми тяговых электродвигателей, диоды Д1 - Д7 и контакторы K1 - К4.
К источнику питания с помощью полностью управляемого тиристора ИП соответственно подключены через тиристоры Т1 и Т2 две группы тяговых электродвигателей: обмотки якорей и возбуждения первого, второго, третьего, четвертого двигателей (Я1 - Я4 и OB1 - ОВ4) и обмотки якорей и возбуждения пятого, шестого, седьмого, восьмого двигателей (Я5 - Я6 и ОВ5 - ОВ6). Катод первого диода Д1 подключен к первому выводу обмотки якоря Я1 первого тягового электродвигателя, а его анод - к первому выводу обмотки якоря Я3 третьего тягового электродвигателя. Катод второго диода Д2 подключен к первому выводу обмотки якоря Я5 пятого тягового электродвигателя, а его анод - к первому выводу обмотки якоря Я7 седьмого тягового электродвигателя. Катод третьего диода Д3 подключен ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ6 шестого тягового электродвигателя, а его анод - ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ8 восьмого тягового электродвигателя. Катод четвертого диода Д4 подключен к первому выводу обмотки якоря Я3 третьего тягового электродвигателя, а его анод - ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ2 второго тягового электродвигателя. Катод пятого диода Д5 подключен ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ2 второго тягового электродвигателя, а его анод - ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ4 четвертого тягового электродвигателя. Катод шестого диода Д6 подключен к первому выводу обмотки якоря Я7 седьмого тягового электродвигателя, а его анод - ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ6 шестого тягового электродвигателя. Катод седьмого диода Д7 подключен ко второму выводу обмотки возбуждения ОВ4 четвертого тягового электродвигателя, а его анод - первому выводу обмотки якоря Я5 пятого тягового электродвигателя. Третий тиристор Т3 включен между обмоткой возбуждения ОВ4 четвертого тягового электродвигателя и «землей». Контакторы К1, К2, К3 и К4 соответственно шунтируют первый Д1, пятый Д5, второй Д2 и третий ДЗ диоды.
Устройство работает следующим образом.
При разомкнутых контакторах К1, К2, К3 и К4 и включенном тиристоре Т1 реализуется последовательное соединение двигателей. Ток через обмотки двигателей и диод Д7 протекает при включенном полностью управляемом тиристоре ИП. После выключения полностью управляемого тиристора ИП ток первого и второго двигателей замыкается через диоды Д4 и Д1, ток третьего и четвертого двигателей - через диоды Д4 и Д5, ток пятого и шестого двигателей - через диоды Д6 и Д2, ток седьмого и восьмого двигателей - через диоды Д6 и Д3.
Последовательно-параллельное соединение двигателей реализуется за счет диодного перехода после снижения коэффициента заполнения полностью управляемого тиристора ИП до 0,5 при включенных тиристорах T1, Т2 и Т3 и разомкнутых контакторах К1, К2, К3 и К4. Во включенном состоянии полностью управляемого тиристора ИП ток протекает через группы первого, второго, третьего, четвертого и пятого, шестого, седьмого, восьмого двигателей. После выключения токи обмоток двигателей протекают аналогично последовательному соединению.
Диодный переход на параллельное соединение двигателей осуществляется за счет замыкания контакторов К1, К2, К3 и К4 после предварительного снижения коэффициента заполнения полностью управляемого тиристора ИП до 0,5.
Во включенном состоянии полностью управляемого тиристора ИП и тиристоров T1, Т2 и Т3 ток первого и второго двигателей протекает через контактор К2, ток третьего и четвертого двигателей - через контактор К1, ток пятого и шестого двигателей - через контактор К4, ток седьмого и восьмого двигателей - через контактор К3. В выключенном состоянии полностью управляемого тиристора ИП и тиристоров T1, Т2 и Т3 токи первого и второго, третьего и четвертого двигателей замыкаются через диод Д4, токи пятого и шестого, седьмого и восьмого двигателей - через диод Д6.
По сравнению с прототипом данное устройство имеет большую надежность и эффективность за счет применения одного полностью управляемого тиристора с уменьшенным числом контакторов, что позволяет повысить плавность пуска, уменьшить броски напряжения и силы тяги при переходе с одного соединения двигателей на другое, снизить потери в преобразователях.