Пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження електрорухомого складу

Реферат: Пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, включеними послідовно по два в дві паралельні групи, які через індивідуальні датчики струму і індивідуальні імпульсні перетворювачі та загальний індуктивно-ємнісний фільтр підключені до мережі живлення постійного струму, причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги. Два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного мосту зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення через індуктивність вхідного фільтра, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення і в діагональ кожного мосту включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з індивідуальним датчиком струму і індивідуальним індуктивним фільтром. Обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом, включеним катодом до анодної групи зворотних діодів однофазного транзисторного мосту, і послідовно включеними транзистором з резистором, і до точок з'єднання якорів електродвигунів та індивідуальних індуктивних фільтрів з транзисторами кожного однофазного транзисторного мосту підключені катодами два діоди, аноди яких з'єднані між собою і з виводом резистора, який другим виводом з'єднаний з мінусовим виводом мережі живлення і зашунтований транзистором. UA 101885 U (54) ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ ТЯГОВИМИ ЕЛЕКТРОДВИГУНАМИ ПОСЛІДОВНОГО ЗБУДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОРУХОМОГО СКЛАДУ UA 101885 U UA 101885 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електрообладнання електричного транспорту і призначена для електрорухомого складу постійного струму. Відомий пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, в якому дві групи електродвигунів підключені до мережі живлення постійного струму через електромеханічний прискорювач з пусковими реостатами [Корягина Е.Е., Коськин О.А. Электрооборудование трамваев и троллейбусов. Учебник для техникумов городского транспорта. - М.: Транспорт, 1982. - 296 с. С. 182-183.]. Недоліками даного пристрою слід вважати низькі енергетичні показники у зв'язку з наявністю в схемі пускових резисторів, а також живлення двох груп електродвигунів через один електромеханічний прискорювач, вихід з ладу якого унеможливлює рух транспортного засобу. Найбільш близьким рішенням до запропонованого пристрою керування тяговими електродвигунами послідовного збудження є пристрій, в якому дві групи тягових електродвигунів підключені до мережі живлення постійного струму через індивідуальні імпульсні перетворювачі [Электропоезда постоянного тока с импульсными преобразователями. Под. ред. проф. Розенфельда В.Е.- М.: Транспорт, 1976. – 280 с., С. 212-220]. До недоліків такого пристрою слід віднести використання контактної апаратури для зміни напряму руху транспортного засобу, ступінчате ослаблення поля тягових електродвигунів, відсутність обмеження напруги на тягових електродвигунах на рівні номінальної та відсутність резервного обладнання в імпульсних перетворювачах, що знижує надійність схеми пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, які включені послідовно по два в дві паралельні групи та живляться від мережі постійного струму через імпульсні перетворювачі, у якому за рахунок зміни конструкції пристрою забезпечується реверс напряму руху транспортного засобу без використання контактної апаратури, плавне ослаблення поля тягових електродвигунів, обмеження напруги на тягових електродвигунах на рівні номінальної, резервування обладнання в імпульсних перетворювачах, а також електричне реостатне гальмування транспортного засобу. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в пристрої керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, які включені послідовно по два в дві паралельні групи, два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного мосту зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення і в діагональ мосту включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з датчиком струму і індуктивним фільтром, причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги, обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом і послідовно включеними транзистором з резистором, і між мінусовим виводом мережі живлення і якорями електродвигунів кожної групи включені послідовно з'єднані резистор з діодами, причому резистор зашунтований транзистором. Нововведенням даного пристрою керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, включеними послідовно по два в дві паралельні групи, є те, що запропонована нова структура пристрою керування тяговими електродвигунами послідовного збудження і алгоритми керування, які забезпечують реверс напряму руху транспортного засобу без використання контактної апаратури, плавне ослаблення поля тягових електродвигунів, обмеження напруги на тягових електродвигунах на рівні номінальної, резервування обладнання в імпульсних перетворювачах, а також електричне реостатне гальмування транспортного засобу. На кресленні наведена схема пристрою, що ілюструє його роботу, яка містить дві групи тягових електродвигунів послідовного збудження 1, 2 і 3, 4 з обмотками збудження відповідно 5, 6 і 7, 8, включених по два послідовно, два датчики напруги 9 і 10, два індуктивних фільтри 11 і 12, транзистори двох імпульсних перетворювачів 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 і, відповідно, їх зворотні діоди 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, транзистори для ослаблення поля 29 і 30, резистори ослаблення поля 31 і 32, зворотні діоди 33 і 34, гальмівні резистори 35 і 36, транзистори для гальмування 37 і 38, діоди 39, 40 і 41, 42, датчики струму 43 і 44, конденсатор вхідного фільтру 45 та індуктивність вхідного фільтру 46. Схема працює таким чином. Для початку руху транспортного засобу в напрямку "Вперед" включаються транзистори 14 і 18, а транзистори 16 і 20 починають працювати в режимі широтно-імпульсної модуляції, забезпечуючи протікання заданого по величині струму через якоря електродвигунів 1, 2 і 3, 4 та їх обмотки збудження відповідно 5, 6 і 7, 8. Величина струму вимірюється датчиками струму 43 і 44. Індуктивні фільтри 11 і 12 служать для зменшення пульсацій струму. Для забезпечення комфортних умов пасажирам та зниження вірогідності появи надлишкового ковзання колісних пар при пониженому коефіцієнті щеплення на початку 1 UA 101885 U 5 10 15 20 25 30 руху в режимі широтно-імпульсної модуляції працюють також транзистори 29 і 30. При цьому струм через обмотки збудження 5, 6 і 7, 8 спочатку дорівнює 80 % від величини струму, що протікає через обмотки якорів електродвигунів 1, 2 і 3, 4, а по мірі розгону транспортного засобу плавно збільшується і при напрузі на якорях електродвигунів 1, 2 і 3, 4, що відповідає 10 % номінальної напруги мережі живлення, зрівнюється зі струмом якорів, так як транзистори 29 і 30 виключаються. Напруга на якорях електродвигунів 1, 2 і 3, 4 вимірюється датчиками напруги 9 і 10. Транзистори 16 і 20 працюють в режимі широтно-імпульсної модуляції до виходу електродвигунів 1, 2 і 3, 4 на природну характеристику, якщо напруга в мережі живлення не перевищує номінальне значення, після чого починають працювати в режимі широтно-імпульсної модуляції транзистори 29 і 30 для ослаблення поля електродвигунів 1, 2 і 3, 4 та подальшого розгону транспортного засобу. Якщо напруга мережі живлення перевищує номінальне значення, то робота транзисторів 16 і 20 в режимі широтно-імпульсної модуляції продовжується, що обмежує середнє значення напруги на якорях електродвигунів 1, 2 і 3, 4 на рівні номінальної, після чого починають працювати в режимі широтно-імпульсної модуляції транзистори 29 і 30 для ослаблення поля електродвигунів 1, 2 і 3, 4. У разі відмови транзистора 16 або 20, наприклад пробою одного з них, транзистор 14 або 18 переходить в режим широтноімпульсної модуляції і режим руху продовжується з видачею відповідного сигналу про відмову. Для переходу в режим "Гальмування" зі штатного режиму руху транспортного засобу в напрямку "Вперед", виключаються транзистори 16, 20 і, якщо було ослаблення поля електродвигунів, то транзистори 29 і 30 також виключаються. Після зниження струму через якірні обмотки електродвигунів 1, 2 і 3, 4 до нульового значення, виключаються транзистори 14 і 18 і включаються транзистори 15 і 19, а транзистори 37 і 38 переходять в режим широтноімпульсної модуляції. При цьому електродвигуни 1, 2 і 3, 4 працюють в режимі генераторів послідовного збудження і відбувається режим електричного реостатного гальмування. Для початку руху транспортного засобу в напрямку "Назад" включаються транзистори 13 і 17, а транзистори 15 і 19 починають працювати в режимі широтно-імпульсної модуляції, забезпечуючи протікання заданого по величині струму через якоря електродвигунів 1, 2 і 3, 4 та їх обмотки збудження відповідно 5, 6 і 7, 8. В режимі "Гальмування" при русі транспортного засобу в напрямку "Назад" включаються транзистори 16 і 20. Таким чином, запропонований пристрій забезпечує ефективне керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, які включені послідовно по два в дві паралельні групи, в режимах руху і гальмування без їх перевантаження з реверсом напряму руху транспортного засобу без використання контактної апаратури і резервуванням обладнання в імпульсних перетворювачах. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 Пристрій керування тяговими електродвигунами послідовного збудження, включеними послідовно по два в дві паралельні групи, які через індивідуальні датчики струму і індивідуальні імпульсні перетворювачі та загальний індуктивно-ємнісний фільтр підключені до мережі живлення постійного струму, причому паралельно двом якорям електродвигунів однієї групи підключений датчик напруги, який відрізняється тим, що два імпульсні перетворювачі виконані по схемі однофазного транзисторного мосту зі зворотними діодами, катодна група яких підключена до плюсового виводу мережі живлення через індуктивність вхідного фільтра, а анодна - через обмотки збудження електродвигунів до мінусового виводу мережі живлення і в діагональ кожного мосту включені послідовно з'єднані два якоря електродвигунів з індивідуальним датчиком струму і індивідуальним індуктивним фільтром, обмотки збудження кожної групи електродвигунів зашунтовані діодом, включеним катодом до анодної групи зворотних діодів однофазного транзисторного мосту, і послідовно включеними транзистором з резистором, і до точок з'єднання якорів електродвигунів та індивідуальних індуктивних фільтрів з транзисторами кожного однофазного транзисторного мосту підключені катодами два діоди, аноди яких з'єднані між собою і з виводом резистора, який другим виводом з'єднаний з мінусовим виводом мережі живлення і зашунтований транзистором. 2 UA 101885 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3