Пристрій для регулювання струмів збудження тягових електродвигунів

Изобретение относится к транспорту, в частности, к системам управления тяговыми электродвигателями тяговой единицы. Известно устройство для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей, включающее тяговые электродвигатели, каждый из которых содержит якоря, последовательную и параллельную обмотки возбуждения, при этом два якоря и две последовательных обмотки возбуждения образуют уравновешенный мост, в диагональ которого включены две соединенные встречно параллельные обмотки возбуждения [1]. Недостатком известного устройства является использование тяговых электродвигателей, содержащих два комплекта обмоток возбуждения, что снижает надежность тягового подвижного состава. Общими признаками заявляемого устройства и аналога являются наличие тяговых электродвигателей, содержащих последовательно соединенные якоря и обмотки возбуждения. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является известное устройство для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей, состоящее из силовой цепи, содержащей якоря и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, тормозной резистор, тиристорные ключи и датчик тока, а также из цепи управления, содержащей задающий элемент, задающий генератор и цепь формирования импульсов, состоящую из блока сравнения, порогового элемента, усилителя, триггера и двух формирователей импульсов, выходы которых соединены со входами управления тиристорными ключами [2]. Общими признаками заявляемого устройства и прототипа являются силовая цепь, содержащая якоря и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, тормозной резистор, тиристорные ключи и датчик тока, а также цепь управления, содержащая задающий элемент, задающий генератор и цепь формирования импульсов, состоящая из блока сравнения, порогового элемента, усилителя, триггера и двух формирователей импульсов, выходы которых соединены со входами управления тиристорными ключами. Известное устройство по прототипу регулирует токи возбуждения параллельно соединенных тяговых электродвигателей без учета различия конструктивных и электрических параметров двигателей. Влияние этих факторов приводит к неравномерности токораспределения в режимах тяги и торможения и соответственно - к потерям тягово-тормозных сил и перегреву тяговы х электродвигателей. В основу настоящего изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей, в котором за счет выполнения цепи формирования импульсов в виде двух симметричных ветвей, каждая из которых связана со своим датчиком тока и тиристорным ключом, а также введения новых элементов и схемных связей обеспечивается выравнивание токов в параллельных ветвях тяговы х электродвигателей и, как следствие, выравнивание температур двигателей в процессе работы, что приводит к увеличению их срока службы. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей, состоящем из силовой цепи, содержащей якоря и обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, тормозной резистор, тиристорные ключи и датчик тока, а также из цепи управления, содержащей задающий элемент, задающий генератор и цепь формирования импульсов, состоящую из блока сравнения, порогового элемента, усилителя, триггера и двух формирователей импульсов, выходы которых соединены со входами управления тиристорными ключами, согласно изобретению существенными отличительными признаками заявляемого устройства для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей является то, что цепь формирования импульсов выполнена в виде двух симметричных ветвей, каждая из которых связана со своим датчиком тока и тиристорный ключом, в каждую из ветвей дополнительно включен коммутатор, соединенный первым входом с блоком сравнения, а выходом - с пороговым элементом, управляющие входы коммутаторов двух ветвей связаны с блоком режима работы вагона метрополитена, а их вторые входы через сумматор и фазочувствительный элемент соединены с датчиками токов тяговых электродвигателей. В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в выравнивании токов в параллельных ветвях тяговы х электродвигателей и, как следствие, выравнивание температур электродвигателей в процессе работы, что увеличивает и х срок службы. Между существенными признаками заявляемого устройства для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Отличительные существенные признаки заявляемого устройства позволяют выравнивать якорные токи в параллельных ветвях за счет изменения токов возбуждения и, следовательно, регулирования рабочих точек на характеристиках намагничивания, при которых ЭДС двигателей примет одни и те же значения, т.к. оба двигателя работают на один тормозной резистор, равенство ЭДС двигателей приведет к равенству тормозных, а следовательно, якорных токов. Так как температуры перегрева двигателей пропорциональны квадратам их токов, то равенство токов обеспечивает равенство температур перегрева. Изменение температур перегрева двух двига телей на 10°C снижает в 2 раза срок их службы. Следовательно, выравнивание температур перегрева обеспечивает одинаковый срок службы двигателей. На чертеже (фиг.) представлена структурная схема заявляемого устройства для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей. Устройство для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей содержит стандартную силовую це пь вагона метрополитена в режиме торможения, содержащую якоря тяговых электродвигателей 1 и 2, и х обмотки возбуждения 3, 4, тиристорные ключи 5 и 6, датчики токов 7, 8 и тормозной резистор 9. Для уменьшения неравномерности токораспределения выход каждого датчика тока 7, 8 связан с первыми входами блоков сравнения 10, 11 и сумматора 12 цепи управления. Вторые входы блоков сравнения связаны с задающим элементом 13. Выход сумматора 12 через фазочувствительный элемент 14 соединен с первыми входами коммутаторов 15, 16, вторые входы которых соединены с выходами блоков сравнения 10, 11, а управляющие входы коммутаторов 15, 16 соединены с блоком режима работы вагона метрополитена 17. Выход задающего генератора 18 соединен с первыми входами пороговых элементов 19, 20 цепи формирования импульсов, вторые входы которых соединены с выходами коммутаторов 15, 16. Вы ходы пороговых элементов 19, 20 через усилители 21, 22, тр иггеры 23, 24 и формирователи импульсов 25, 26, 27, 28 соединены со входами тиристорных ключей 5, 6. Все элементы, входящие в схему устройства, выполнены по стандартным схемам, используемым на вагонах метрополитена серии 81 - 714 (81 - 717) [2]. Блок режима работы вагона метрополитена 17 предназначен для перевода вагона в режимы реостатного торможения с полным или ослабленным полями возбуждения тяговых электродвигателей. Этот блок может быть выполнен в виде переключателя, управляемого машинистом. Заявляемое устройство для регулирования токов возбуждения тяговых электродвигателей работает в двух режимах: уменьшения неравномерности токораспределения между тяговыми электродвигателями при реостатном торможении и полном поле возбуждения при торможении с ослаблением поля по заданному закону. Режим работы устройства задается блоком 17 режима работы вагона метрополитена. Тяговым электродвигателем вагона метрополитена свойственны различия электромеханических характеристик, что приводит к различным якорным токам, т.е. к неравномерности токораспределения. Эта разница способствует перегреву двигателей и уменьшает надежность их работы. При реостатном торможении блок режима работы вагона метрополитена 17 выдает сигнал на открытие коммутаторов 15, 16 по входам, связанным с выходом фазочувствительного элемента 14. Сигналы от датчиков тока 7 и 8 сравниваются между собой в сумматоре 12, где выделяется их алгебраическая разность с тем или иным знаком. В зависимости от полярности сигнала рассогласования на входе фазочувстви тельного элемента 14 этот сигнал проходит через коммутатор 15 или 16, а затем по цепи:, пороговый элемент 19 или 20, усилитель 21 или 22, триггер 23 или 24, формирователи импульсов 25, 26 или 27, 28 поступают на тиристорный ключ 5 или 6. Тиристорный ключ 5 откроется и уменьшит ток в обмотке возбуждения 4 в том случае, если выходной сигнал датчика тока 8 превысит выходной сигнал датчика тока 7. Если выходной сигнал датчика тока 7 превысит выходной сигнал датчика тока 8, то откроется тиристорный ключ 6 и уменьшит ток в обмотке возбуждения 3. Так как сигнал рассогласования пропорционален разнице токов между двигателями, а тиристорные ключи 5 или 6 при своей работе уменьшают эту разницу, заявляемое устройство тем самым уменьшает неравномерность токораспределения между тяговыми двигателями. При торможении с ослаблением поля по заданному закону блок 17 режима работы метрополитена откроет коммутаторы 15 и 16 по входам, соединенным с выходами блоков сравнения 10 и 11. Сигналы датчиков тока 7, 8 сравниваются с сигналами задающего элемента в блоках сравнения 10 и 11, на выходах эти х блоков появляются сигналы рассогласования, равные разности между сигналом задания и сигналом соответствующего датчика тока 7 и 8. Каждый сигнал рассогласования по цепи: коммутатор 15 или 16, пороговый элемент 19 или 20, усилитель 21 или 22, триггер 23 и 24, формирователи импульсов 25, 26 или 27, 28 поступает на входы тиристорных ключей 5 и 6, открывая их в функции сигналов рассогласования. Регулируя токи возбуждения в функции сигнала уставки, появляется возможность изменять по заданному закону тормозное усилие. Так как с одним и тем же сигналом уставки сравниваются разные сигналы датчиков тока, то тиристорные ключи 5 и 6 оказывают различные шунтирующие воздействия на обмотки возбуждения 3 и 4, тем самым различным образом изменяя токи возбуждения двигателей. Изменение токов возбуждения и магнитных потоков по разным законам способствует уменьшению неравномерности токораспределения между тяговыми электродвигателями. Это приводит к надежности работы ТЭД и способствует повышению качества торможения, увеличению срока службы ТЭД.