Пристрій контролю електричних параметрів тягового електроприводу

Реферат: Пристрій контролю електричних параметрів тягового електроприводу належить до електротехніки та може бути використаний в тягових електроприводах, в яких застосовується система "імпульсний перетворювач-тяговий двигун постійного струму". Використання пристрою забезпечує поліпшення згладжування низькочастотних пульсацій струму у вхідному ланцюзі тягового електроприводу і в контактній мережі, контроль напруги у вхідному ланцюзі тягового електротехнічного комплексу. UA 74409 U (54) ПРИСТРІЙ КОНТРОЛЮ ЕЛЕКТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТЯГОВОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ UA 74409 U UA 74409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електротехніки та може бути використана в тягових електроприводах, в яких застосовується система "імпульсний перетворювач-тяговий двигун постійного струму". Відоме технічне рішення ("Спосіб контролю іскріння колекторно-щіткового апарата і пристрою для його реалізації, RU2439598 С1, G01R 31/34, опубл. 10.01.2012. Портной О.Ю., Мельниченко О.В., Шрамко С.Г.), пристрій контролю іскріння колекторно-щіткового апарата електроприводу, який складається з фільтра високих гармонік, гальванічної розв'язки, детектора імпульсів, аналого-цифрового перетворювача, пам'яті, блока управління та інтерфейсу, мікропроцесора чи електронно-обчислювальної машини. При контролі іскріння колекторно-щіткового апарата електродвигуна, аналізуються параметри радіоімпульсів, що виникають при горінні дуги, амплітуда радіоімпульсів і амплітудний розподіл радіоімпульсів. Суттєві ознаки, які збігаються з ознаками корисної моделі, яка заявляється: наявність тягового електроприводу постійного струму та згладжуючого вхідного фільтра. Недоліками технічного рішення є те, що в схемі відсутні датчики струму в якірних ланцюгах двигунів, що здійснюють контроль струму; датчик напруги мережі живлення, що дозволяє контролювати напругу мережі та коректувати режими роботи електропривода за рівнем напруги, порівнюючи значення напруги в задавальному елементі та значення напруги мережі в елементі порівняння; відсутній загороджувальний, що під час короткого замикання запобігає розряду конденсатора через дросель в місце короткого замикання; відсутність нульового діода на вході згладжуючого фільтра, що дозволяє дроселю фільтра розряджатися на конденсатор та напівпровідникові перетворювачі. Відомим технічним рішенням є тяговий привід постійного струму (RU2440900 С1, B60L 9/00, опубл. 27.01.2012. Ким С.І., Набатчиков Ю.М., Фетодов М.В.), що складається з тягових електродвигунів постійного струму послідовного збудження, підключені до виходу перетворювача напруги, вхід якого призначений для підключення джерела трифазної напруги, до якірної обмотки першого тягового електродвигуна постійного струму підключені послідовно з'єднані обмотка збудження першого тягового електродвигуна постійного струму, перший датчик струму, в якірній обмотці другого тягового електродвигуна постійного струму підключені послідовно з'єднані обмотка збудження другого тягового електродвигуна постійного струму, другий датчик струму, вільні виходи якірних обмоток першого і другого тягових двигунів постійного струму підключені до плюсової клеми перетворювача напруги, вільні виходи першого і другого датчиків струму з'єднані з колекторами відповідно першого і другого біполярних транзисторів з ізольованими затворами, емітери біполярних транзисторів з ізольованими затворами з'єднані між собою і підключені до мінусового виводу перетворювача напруги, до плюсового виводу джерела живлення і до колекторів кожного біполярного транзистора з ізольованим затвором підключені два датчики напруги, виводи яких з'єднані, відповідно, з третім та четвертим входами блока управління, паралельно-послідовно з'єднаним якірним обмоткам і обмоткам збудження кожного тягового електродвигуна постійного струму підключені діоди, причому катоди діодів підключені до плюсової клеми джерела живлення, а аноди підключення до колекторів першого і другого біполярного транзистора з ізольованим затвором. Суттєві ознаки, які збігаються з ознаками корисної моделі, яка заявляється: наявність тягових електроприводів постійного струму послідовного збудження, підключених до виходів перетворювачів напруги, наявність датчиків струму в якірних обмотках електродвигунів постійного струму, наявність датчика напруги. Недоліком даного технічного рішення є відсутність диференційної ланки в ланцюзі вимірювання струму на вході в електричний ланцюг тягового електроприводу, відсутністьвхідного фільтра, що згладжує низькочастотні пульсації струму у вхідному ланцюзі тягового електроприводу, відсутній загороджувальний діод, що під час короткого замикання запобігає розряду конденсатора через дросель в місце короткого замикання та відсутність нульового діода на вході згладжуючого фільтра, що дозволяє дроселю фільтра розряджатися на конденсатор та напівпровідникові перетворювачі. Найбільш близьким до корисної моделі, що заявляється, є технічне рішення («Тяговий електропривід з живленням від контактної мережі постійного струму», RU2179934 С2, B60L9/04, B60L9/18, опубл. 27.02.2002. Литовченко В.В., Феоктистов В.П.), що містить тягові електродвигуни, які за допомогою напівпровідникового перетворювача електроенергії з вхідним згладжуючим LС-фільтром підключені до струмоприймача, датчик струму тягових електродвигунів і задавальний елемент, виходи яких підключені до елемента порівняння, а вихід останнього - до входу керуючого елемента, вихід якого з'єднаний з входом блока управління напівпровідникового перетворювача, додатково введені датчик струму і диференціююча ланка, причому вказаний додатковий датчик струму своїми входами включений 1 UA 74409 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 до вхідного ланцюга вхідного LC-фільтра, а виходами - через диференціюючу ланку до додаткового входу елемента порівняння. Спільними ознаками є: тягові електроприводи з живленням від контактної мережі постійного струму, які за допомогою напівпровідникових перетворювачів електроенергії з вхідним LCфільтром підключені до струмоприймача, додатково містить датчик струму і диференціююча ланка, причому датчик струму своїми входами підключений до вхідного ланцюга вхідного LCфільтра, а виходами - через диференціюючу ланку до додаткового входу елемента порівняння. Недоліком є те, що в технічному рішенні відсутній датчик напруги мережі, що унеможливлює контроль напруги та корекцію режиму роботи електропривода за рівнем напруги, порівнюючи значення напруги в задавальному елементі та значення напруги мережі в елементі порівняння, відсутній нульовий діод на вході згладжуючого фільтра, що дозволяє дроселю фільтра розряджатися на конденсатор та напівпровідникові перетворювачі, відсутній загороджувальний діод, що під час короткого замикання запобігає розряду конденсатора через дросель в місце короткого замикання. В основу корисної моделі поставлена задача поліпшення згладжування низькочастотних пульсацій струму у вхідному ланцюзі тягового електроприводу і в контактній мережі, контроль напруги у вхідному ланцюзі тягового електротехнічного комплексу. Технічний результат досягається за рахунок введення в схему загороджувального діода, що під час короткого замикання запобігає розряду конденсатора через дросель в місце короткого замикання, введення нульового діода на вході згладжуючого фільтра, що дозволяє дроселю фільтра розряджатися на конденсатор та напівпровідникові перетворювачі, введення датчика напруги, що дозволяє контролювати напругу мережі та коректувати режими роботи електропривода за рівнем напруги, порівнюючи значення напруги в задавальному елементі та значення напруги мережі в елементі порівняння, що дозволяє захистити від можливих причин зникнення напруги контактної мережі на вході електродвигуна: короткого замикання мережі, обриву проводу контактної мережі, наслідків відключення пантографу від контактного проводу. Корисна модель пояснюється принциповою схемою тягового електроприводу рудничного контактного електровозу, на якій позначено: 1 - струмоприймач (пантограф); 2 - автоматичний вимикач; 3 - загороджувальний діод; 4 - нульовий діод; 5 - вхідний згладжуючий LС-фільтр; 6, 7 напівпровідникові перетворювачі; 8, 9 - обмотки якоря першого та другого тягових двигунів постійного струму; 10, 11 - обмотки збудження першого та другого тягових двигунів постійного струму; 12, 13, 14 - датчики струму; 15 - диференціююча ланка; 16, 17, 24 - елементи порівняння; 18, 25 - задавальні елементи; 19, 20, - керуючі елементи; 21, 22, - блоки управління; 23 - датчик напруги; 26 - блок індикації; 27 - вузол заземлення. Запропонований пристрій складається з двох тягових електродвигунів, які містять обмотку якоря 8 та обмотку збудження 10 першого двигуна, обмотку якоря 9 та обмотку збудження 11 другого двигуна, які через напівпровідникові перетворювачі 6, 7 і вхідний LC-фільтр 5 підключені до струмоприймача 1 і до вузла заземлення 27. В ланцюги двигунів 8 і 9 включені датчики струму 12, 13, а у вхідному ланцюзі вхідного згладжуючого фільтра 5 - датчик струму 14. Виходи датчиків струму 12, 13 безпосередньо, а вихід датчика 14 за допомогою диференціюючої ланки 15, підключені до входів елементів порівняння 16, 17; до третіх входів елементів 16, 17 підключений вихід задавального елемента 18. Виходи елементів порівняння 16, 17 підключені до входу керуючих елементів 19, 20, а їх виходи - підключені до входів блоків управління 21, 22 напівпровідникових перетворювачів 6 та 7. Датчик напруги 23 на вході в силовий ланцюг підключений до струмоприймача 1 та до входу елемента порівняння 24, а на виході до вузла заземлення 27. До другого входу елемента порівняння 24 підключений вхід задавального елемента 25, сигнал з виходу елемента 24 надходить на блок індикації 26, а другий вихід елемента 24 підключений до блока управління 21 напівпровідникового перетворювача 6 та до блока управління 22 напівпровідникового перетворювача 7. До струмоприймача 1 підключений автоматичний вимикач 2, до якого приєднаний загороджувальний діод 3. До входу згладжуючого фільтра 5 підключений нульовий діод 4. Пристрій працює наступним чином. В тяговому режимі контакт 2 ввімкнений, струм протікає через загороджувальний діод 3, вхідний згладжуюючий фільтр 5 та напівпровідникові перетворювачі 6 та 7, які працюють в режимі широтно-імпульсної модуляції, обмотку збудження 10 та обмотку якоря 8 першого двигуна, обмотку збудження 11 та обмотку якоря 9 другого двигуна. Датчики струму 12, 13 вимірюють струми в якірних ланцюгах двигунів 8, 9 та порівнюють сигнали в блоках 16, 17 з задавального елемента 18, а датчик струму 14 вимірює струм на вхідному згладжуючому фільтрі 5 та через диференційну ланку 15 подає сигнал на вхід елемента порівняння 16, в якому відбувається порівняння сигналів. Якщо поточні значення струмів відрізняються від заданих, то з елементів порівняння 16, 17 подаються сигнали на 2 UA 74409 U 5 10 15 керуючі елементи 19, 20, а з їх виходів подаються сигнали на блоки управління 21, 22, звідки сигнали надходять на входи напівпровідникових перетворювачів 6 та 7, які корегують роботу провідного стану тиристорів. Датчик напруги 23, що підключений до струмоприймача 1, дозволяє контролювати напругу мережі та коректувати режими роботи електропривода за рівнем напруги, порівнюючи значення напруги в задавальному елементі 25 та значення напруги мережі в елементі порівняння 24. Якщо значення напруги мережі нижче або вище мінімального заданого значення в елементі 25, з елемента порівняння 24 надходить сигнал на блок управління 21 напівпровідникового перетворювача 6 та блок управління 22 напівпровідникового перетворювача 7. Автоматичний вимикач 2 розмикається при перевищенні напругою допустимого значення і не пропускає струм через силовий ланцюг. Про зміну рівня напруги сигналізує блок індикації 26. При відновленні напруги контактної мережі вище мінімального допустимого значення вмикається автоматичний вимикач 2. У разі короткого замикання на вході схеми загороджувальний діод 3 запобігає розряду конденсатора через дросель в місце виникнення короткого замикання, не посилюючи тим самим аварію. В будь-якому випадку дросель згладжуюючого фільтра 5 через нульовий діод 4 розряджається на конденсатор та напівпровідникові перетворювачі 6 і 7. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Пристрій контролю електричних параметрів тягового електроприводу, що складається з тягового електроприводу з живленням від контактної мережі постійного струму, що містить тягові електродвигуни, які за допомогою напівпровідникового перетворювача електроенергії з вхідним згладжуючим LС-фільтром підключені до струмоприймача, датчик струму тягових електродвигунів і задавальний елемент, виходи яких підключені до елемента порівняння, а вихід останнього - до входу керуючого елемента, вихід якого з'єднаний з входом блока управління напівпровідникового перетворювача, додатково введені датчик струму і диференціююча ланка, причому вказаний додатковий датчик струму своїми входами включений до вхідного ланцюга вхідного LC-фільтра, а виходами - через диференціюючу ланку до додаткового входу елемента порівняння, який відрізняється тим, що датчик напруги на вході в силовий ланцюг підключений до струмоприймача та до входу елемента порівняння, а на виході до вузла заземлення, до другого входу елемента порівняння підключений вхід задавального елемента, сигнал з виходу задавального елемента надходить на блок індикації, а другий вихід елемента порівняння підключений до блоків управління напівпровідникових перетворювачів, до струмоприймача підключений автоматичний вимикач, до якого приєднаний загороджувальний діод, до входу згладжуючого фільтра підключений нульовий діод. 3 UA 74409 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4