Електропривід транспортного засобу

Изобретение относится к транспорту, в частности к тяговым многодвигательным электроприводам рельсовых транспортных средств. Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий подключенные параллельно к источнику питания тяговые двигатели с обмотками якорей и возбуждения, включенными последовательно, и уравнительные цепи, подключенные к точкам соединения обмоток двигателей параллельных цепей, в которых тяговые двигатели снабжены дополнительными обмотками возбуждения, включенными в уравнительные цепи, соединенные с обмотками возбуждения соответствующе го двигателя одноименными выводами, а параллельного двигателя - разноименными (авт.св. СССР №1216042, кл. В 60 L 11/04, заявл. 26.04.83, опубл. 07.03.86. Бюл. №9). Общими признаками известного аналога и предлагаемого устройства является наличие параллельно соединенных гр упп тяговых электродвигателей с обмотками якорей и возбуждения, включенных последовательно, и подключенных к источнику питания постоянного тока. Недостатками известного аналога является изменение якорного тока группы тяговых электродвигателей, соединенных с колесом, сохранившим сцепление, что приводит к потерям силы тяги транспортной единицы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являются известный электропривод транспортного средства, содержащий группу параллельно соединенных тяговы х электродвигателей с обмотками якорей и возбуждения, включенных последовательно, и подключенных к источнику питания постоянного тока, параллельно якорным обмоткам тяговых электродвигателей включены сопротивления, выполненные в виде резисторов (Dlddlrg I.W. Improvements relating to the control of electric fraction motore. Patent 836130. Int.cl. Η 04 p., Application №33514, 2.11.56, БН, 1973). В известном устройстве, ток, протекающий через резисторы равен 10% от пускового якорного тока. За счет включения резистора обмотка возбуждения получает дополнительную подпитку. Вследствие чего характеристика тягового электродвигателя становится более жесткая. Потеря сцепления не приводит к существенному повышению скорости избыточного скольжения. После разгона локомотива до скорости, превышающей ограничения по сцеплению, резистор отключают. Общими признаками прототипа и заявляемого электропривода транспортного средства являются группа параллельно соединенных тяговых электродвигателей с обмотками якорей и возбуждения, включенных последовательно, и подключенных к источнику питания постоянного тока, параллельно якорным обмоткам тягового электродвигателя включены сопротивления. Получение требуемого технического результата, заключающегося в реализации предельной силы тяги транспортного средства по условиям сцепления колес с рельсом при использовании прототипа невозможно потому, что ток протекающий через включенное параллельно якорю сопротивление имеет одну и ту же величину, не зависящую от режима работы транспортного средства. Поэтому при отдельных режимах этого тока недостаточно для создания магнитного потока, при котором характеристика двигателя будет жесткой, а реализуемый коэффициент сцепления максимальный. Вследствие этого сила тяги, развиваемая транспортным средством не может достичь своего предельного значения по условиям сцепления колеса с рельсом. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования электропривода транспортного средства, в котором за счет изменения схемы электропривода обеспечивается реализация предельной силы тяги транспортного средства по условиям сцепления колес с рельсом. За счет этого повышается сила тяги, скорость движения, надежность, перевозочная работа, а также снижается износ бандажей и рельсов. Поставленная задача решается тем, что в электроприводе транспортного средства, содержащем группу параллельно соединенных тяговых электродвигателей с обмотками якорей и возбуждения, включенных последовательно, и подключенных к источнику питания постоянного тока, параллельно якорным обмоткам тяговых электродвигателей включены сопротивления, согласно изобретению, сопротивления выполнены в виде тиристорных ключей с блоками управления, при этом электропривод снабжен рядом цепей по числу тяговых электродвигателей, каждая из которых состоит из моста сравнения, два плеча которого образованы обмотками возбуждения, а два други х - дополнительными резисторами, причем в диагональ моста последовательно включены измерительный резистор и источник переменного тока, выходы измерительного резистора соединены через выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, выходы фильтров каждой из цепей подключены к элементу сравнения, выход которого через фазочувствительное устройство связан с блоками управления тиристорными ключами. От прототипа заявляемое изобретение отличается тем, что сопротивления выполнены в виде тиристорных ключей с блоками управления, при этом электропривод снабжен рядом цепей по числу тяговых электродвигателей, каждая из которых состоит из моста сравнения, два плеча которого образованы обмотками возбуждения, а два други х - дополнительными резисторами, причем в диагональ моста последовательно включены измерительный резистор и источник переменного тока, выходы измерительного резистора соединены через выпрямитель с емкостным сглаживающим фильтром, выходы фильтров каждой из цепей подключены к элементу сравнения, выход которого через фазочувствительное устройство связан с блоками управления тиристорными ключами. В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в реализации предельной силы тяги транспортного средства по условиям сцепления колес с рельсом. Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существуе т следующая причинно-следственная связь. Использование существенных отличительных признаков в предлагаемом электроприводе транспортного средства позволяет изменять ток подпитки обмотки возбуждения тягового электродвигателя и тем самым обеспечить стабилизацию его магнитного потока. Это приводит к получению жесткости тяговой характеристики электропривода порядка 5%. При этом при любом изменении коэффициента сцепления и якорного тока тягового электродвигателя колесная пара будет работать в зоне максимума характеристики сцепления колеса с рельсом. Иными словами колесная пара будет реализовать максимально возможную силу тяги по условиям сцепления колеса с рельсом. Кроме того, при такой жесткости характеристики электропривода динамический момент колесномоторного блока будет минимальным, что облегчает восстановление сцепления. Предлагаемый электропривод транспортного средства содержит группу, например из двух параллельно соединенных тяговых электродвигателей с обмотками якорей 1 и возбуждения 2, включенных последовательно, и подключенных к источнику питания постоянного тока, например, к контактной сети 3. Параллельно якорным обмоткам 1 тяговых электродвигателей включены сопротивления, выполненные в виде тиристорных ключей 4 с блоками управления 5. Электропривод снабжен рядом цепей по числу тяговых электродвигателей, каждая из которых состоит из моста сравнения, два плеча которого образованы обмотками возбуждения 2, а два других - дополнительными резисторами 6. В диагональ моста последовательно включены измерительный резистор 7 и источник переменного тока 8, выходы измерительного резистора 7 соединены через выпрямитель 9 с емкостным сглаживающим фильтром 10. Выходы фильтров 10 каждой из цепей подключены к элементу сравнения 11, выход которого через фазочувствительное устройство 12 связан с блоками управления 5 тиристорными ключами 4. Тиристорный ключ 4 и блок управления 5 выполнены по стандартной схеме (Гаврилов Я.И., Мнацканов В.А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями. М.; Транспорт, 1986, с. 101-106). Элемент сравнения 11 выполнен в виде алгебраического сумматора на операционном усилителе с резисторами во входных цепях и цепях обратной связи (Ицхоки Я.С, Овчинников Н.И. Импульсные цифровые устройства. М.; Советское радио, 1972, с. 469). Фазочувствительное устройство 12 представляет собой биполярную диодную сборку. Якоря 1 и обмотки возбуждения 2 тяговых электродвигателей относятся к штатным тяговым электродвигателям подвижной единицы. Предлагаемый электропривод транспортного средства работает следующим образом. При отсутствии боксования электромеханические характеристики тяговых электродвигателей отличаются. По обмоткам возбуждения 2 протекают различные токи. В тяговом электродвигателе с меньшим магнитным потоком падения напряжения на измерительном резисторе 7 будет меньше, чем на тяговом электродвигателе с большим током. Величины падений напряжений на измерительных резисторах 7 выпрямляются выпрямителями 9 и фильтруются фильтрами 10, после чего они поступают на входы элемента сравнения 11, где выделяется сигнал рассогласования. Сигнал рассогласования через фазочувствительное устройство 12 поступает на входы блоков управления 5, принадлежащего тяговому электродвигателю с меньшим магнитным потоком. Выходные сигналы Этих блоков управления 5 откроют тиристорные ключи 4, вследствие чего увеличивается магнитный поток тягового электродвигателя, за счет пропускания тиристорным ключом 4 в обмотку возбуждения 2 тока из контактной сети 3. При боксовании колесной пары какого-либо тягового электродвигателя его ток якоря 1 уменьшается на более значительную величину, чем при неравномерности токо-распределения, вследствие уменьшения сил сцепления колеса с рельсом. Сигнал на выходе моста сравнения, два плеча которого образованы обмотками возбуждения, а два других - дополнительными резисторами 6, резко уменьшается. Сигнал рассогласования на элементе сравнения 11 значительно возрастает, а следовательно, еще на большее значение откроется тиристорный ключ 4, увеличивая ток подпитки обмотки возбуждения 2. Подпитка обмотки возбуждения осуществляется от отдельного источника переменного тока 8. Изменение тока подпитки обмотки возбуждения 2 приводит к получению жесткости тяговой характеристики электропривода порядка 5%. что обеспечивает реализацию максимально возможной силы тяги по условиям сцепления колеса с рельсом.