Пристрій для живлення тягового двигуна постійного струму з послідовним збудженням

Реферат: Пристрій живлення тягового двигуна постійного струму з послідовним збудженням передбачає паралельне включення до джерела постійної напруги, чотирьох транзисторів з ізольованим затвором, що утворюють Н-міст, між плечима якого включені обмотки двигуна постійного струму з послідовним збудженням. До обмотки якоря двигуна постійного струму підключені послідовно мостовий випрямляч та обмотка збудження двигуна постійного струму. UA 119998 U (12) UA 119998 U UA 119998 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехнічної та транспортної промисловості і може бути використана при розробці ефективних схем перетворення енергії в електричних та гібридних транспортних засобах. Також корисна модель може бути використана при модернізації існуючих електроприводів міського електричного транспорту. Відомі силові схеми тягової електромеханічної системи на базі двигуна постійного струму з послідовним збудженням передбачають включення обмоток двигуна між двома плечима Нмоста, що виконаний на повністю керованих транзисторах з ізольованим затвором (Insulated Gate Bipolar Transistor-IGBT). [Электрооборудование трамваев и троллейбусов. Учебник для техникумов городского транспорта. Авторы: Е.Е. Корягина, O.A. Коськин (Москва: Издательство "Транспорт", 1982)]. Недоліком вказаного пристрою є те, що через таке підключення обмоток призводить до неможливості роботи двигуна в режимі рекуперативного гальмування, оскільки струми якоря та обмотки збудження завжди є однаковими за напрямком. Це суттєво знижує енергоефективність даної схеми при використанні її в тягових електромеханічних системах, оскільки такі системи накопичують значну кінетичну енергію при розгоні та мають можливості для її часткового повернення у мережу або акумулятор при зупинці. Окрім того, ефективне використання режимів рекуперативного гальмування дозволяє знизити рівень споживаної електроенергії при русі по поверхні, що має перепади висот. У цьому випадку при русі з гори частина накопиченої потенціальної енергії може перетворюватися на електричну, заряджаючи акумулятор. Найбільш близьким технічним рішенням, вибраним як найближчий аналог, є структура тягової електромеханічної системи, що передбачає використання збуджувача з зустрічнозмішаним збудженням. Це дозволяє стабілізувати струм рекуперації при зниженні напруги у контактній мережі, оскільки викликає розмагнічення збуджувача і зниження його напруги, а, відповідно, і магнітного потоку збудження. В результаті цього ЕРС тягового двигуна, що працює в режимі рекуперативного гальмування, буде знижуватися і струм рекуперації не буде відчувати значних коливань. Аналогічні процеси відбуваються і при збільшенні напруги у контактній мережі. [http://electrono.ru/elektricheskie-mashiny-postoyannogo-toka/37-elektricheskoetormozhenie]. Недоліком наведеної схеми є використання двигуна з декількома обмотками збудження, що ускладнює його структуру та ремонтопридатність. Окрім того, це вимагає додаткової кількості електричних апаратів для комутації обмоток, а відсутність чітких механізмів автоматизації переходу в режим рекуперативного гальмування вимагає від керуючого персоналу відповідних командних дій при переході в даний режим. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення енергетичної ефективності тягової електромеханічної системи на базі двигуна постійного струму з послідовним збудженням шляхом використання режиму рекуперативного гальмування, що досягається особливою схемою підключення обмоток. Дана схема забезпечує послідовне з'єднання обмотки якоря та збудження при роботі в двигунному режимі та можливість зміни напрямку струму якоря при збереженні напрямку струму збудження при переході в режим рекуперативного гальмування. Технічний результат від використання корисної моделі забезпечує підвищення енергетичної ефективності електричних та гібридних транспортних засобів, забезпечуючи використання рекуперативного гальмування шляхом комутації струмів обмоток якоря і збудження. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що пристрій керування тяговим двигуном постійного струму з послідовним збудженням, що включає паралельне включення джерела постійної напруги та чотирьох транзисторів з ізольованим затвором, що утворюють Н-міст, між плечима якого включаються обмотки двигуна постійного струму з послідовним збудженням. Згідно з корисною моделлю, мостовий випрямляч та обмотка збудження двигуна постійного струму підключені послідовно до обмотки якоря 6 двигуна постійного струму. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: на фіг. 1 зображена схема пристрою керування тяговим двигуном постійного струму з послідовним збудженням; на фіг. 2 - графік струм якоря двигуна при переході в режим рекуперативного гальмування; на фіг. 3 - графік струм збудження двигуна при переході в режим рекуперативного гальмування. Графік фіг. 2 показує залежність протікання струму якоря двигуна від часу I я = f(t), де на осі абсцис 15 вказано час, а на ординаті 12 струм, який протікає через обмотку якоря двигуна. На ділянці 13 показано струм, який протікає в режимі двигуна. На кривій 14 графіка фіг. 2 показано реверс струму якоря при переході в рижим рекуперативного гальмування. Графік фіг. 3 показує залежність протікання струму через обмотку збудження двигуна від часу Iз = f(t), де на осі абсцис 20 вказано час, а на ординаті 17 струм, який протікає через 1 UA 119998 U 5 10 15 обмотку збудження двигуна. Нa ділянці 16 показано струм, який протікає в режимі двигуна. На ділянці 18 графіка фіг. 3 показано спадаючий струм, проте із-за великої індуктивності обмотки збудження струм спаде на незначну величину і в момент коли, струм якоря змінить свій знак на протилежний, як показано на кривій 14 графіка фіг. 2, струм обмотки збудження почне наростати, як показано на ділянці 19. Корисна модель може працювати в трьох режимах: режим двигуна, реверс та в генераторному режимі, який здійснюється під час рекуперативного гальмування. В режимі двигуна струм протікає від джерела живлення 5, через ключ 1 (IGBT), на якірну обмотку 6 двигуна постійного струму, як показано на ділянці 13 графіка фіг. 2. На виході якірної обмотки 6 струм протікає через діод 3 мостового випрямляча, обмотку збудження 7 двигуна постійного струму, як показано на ділянці 16 графіка фіг. 3, та діод 11 мостового випрямляча. При переході двигуна постійного струму в режим рекуперативного гальмування напрямок струму на якірній обмотці 6 двигуна постійного струму змінюється на протилежний, як показано на ділянці 14 графіка фіг. 2. Струм проходить через зворотні діоди ключів 1 та 9, проте струм на обмотці збудження протікає в тому ж напрямі, що забезпечує мостовий випрямляч. В режимі реверс струм протікає від джерела живлення 5, через ключ 2 (IGBT), на якірну обмотку 6 двигуна постійного струму. На виході якірної обмотки 6 струм протікає через діод 4 мостового випрямляча, обмотку збудження 7 двигуна постійного струму, діод 10 мостового випрямляча та силового ключа 8 (IGBT). 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Пристрій живлення тягового двигуна постійного струму з послідовним збудженням, що передбачає паралельне включення до джерела постійної напруги, чотирьох транзисторів з ізольованим затвором, що утворюють Н-міст, між плечима якого включені обмотки двигуна постійного струму з послідовним збудженням, який відрізняється тим, що до обмотки якоря двигуна постійного струму підключені послідовно мостовий випрямляч та обмотка збудження двигуна постійного струму. 2 UA 119998 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3