Устройство пуска и электрического торможения электропоездов постоянного тока

Устройство пуска и электрического торможения электропоездов постоянного тока относится к области тягового электропривода электрического транспорта, в частности, электропоездов постоянного тока. Две группы тяговых двигателей (1) и (2) включены в противоположные плечи моста, вершины которого подключены к плюсу источника питания - пантографу (3) и «земле» - заземляющему устройству (4). Две группы резисторов (5) и (6), сопротивление которых регулируется контакторами контроллера (на схеме не показаны), включены в противоположные плечи моста и каждая шунтирована контакторами контроллера (6), (7) и (9), (10) соответственно. Коммутирующие элементы (11) и (12) в виде диодов (12-1) и (11-1) шунтированы контакторами контроллера (11-2) и (12-2) соответственно. При этом для резисторов (5), находящихся ближе к плюсу источника питания (3) диод (12-1) подключен катодом к началу второй группы тяговых двигателей (2) и плюсу источника питания (3), а анодом - к резисторам (5). Для группы резисторов (6), находящихся ближе к «земле» (4), диод (11-1) подключен анодом к «земле» (4) и к концу первой группе тяговых двигателей (1), а катодом - к этой группе резисторов (6). В диагональ моста включен коммутирующий элемент (13), состоящий из последовательно соединенных диода (13-1) и контактора тормозного переключателя (13-2), шунтированных контактором силового контроллера (13-3). При этом диод (13-1) включен в коммутирующем элементе (13) катодом в направлении начала первой группы двигателей (1), находящихся у «земли» (4), а анодом - к концу тяговых двигателей (2), находящихся у плюса источника питания (3).

Полезная модель относится к области тягового электропривода электрического транспорта, в частности, электропоездов постоянного тока.

Известны устройства пуска и электрического торможения электропоездов постоянного тока, содержащие две группы тяговых двигателей, каждая из которых включена в противоположные плечи моста, вершины которого подключены к плюсу источника питания и «земле», две группы резисторов с контакторами силового контроллера и коммутирующими элементами, в виде электропневматических контакторов с дугогашением, включенные в два другие плечи моста, коммутирующий элемент такого же типа, включенный в диагональ моста, и тормозной переключатель.

В этих устройствах пуск электропоезда, имеющего две группы тяговых двигателей осуществляется посредством переключения тяговых двигателей с последовательного соединения на параллельное с помощью мостового перехода, в котором используются коммутирующие элементы - переходных электропневматических контакторов с дугогашением (см. Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман «Подвижной состав электрифицированных железных дорог». М., Транспорт, 1980 г. [1], см. Б.К.Просвирин «Электропоезда постоянного тока. Учебное пособие.» М., УМК МПС России, 2001 г. [2]).

Имеются также устройства, в которых при электрическом торможении в частности рекуперативном, переключение тяговых двигателей по мере снижения скорости электропоезда с параллельного соединения на последовательное осуществляется с помощью мостового перехода и таких же электропневматических контакторов (см. Л.М.Трахтман «Электрическое торможение электроподвижного состава». М., Транспорт, 1965 г.) [3].

В обоих случаях для вывода ступеней пуско-тормозного резистора используется силовой контроллер, в котором контакторы работают только на замыкания, т.е. не размыкают электрическую цепь под нагрузкой, что обуславливает их высокую износостойкость.

Недостатком известных устройств является относительно низкая надежность электропневматических контакторов с дугогашением, обусловленная эксплуатационным износом дугогасительных камер и контактов контакторов.

Сущность заявляемого объекта состоит в том, что коммутирующие элементы в плечах моста выполнены в виде диодов, шунтированных контакторами силового контроллера, причем для резисторов, находящихся у плюса источника питания диод подключен катодом к началу первой группы тяговых двигателей и плюсу источника питания, а анодом - к резисторам, для группы резисторов, находящихся у «земли» диод подключен анодом к «земле», а катодом - к этой группе резисторов.

В диагональ моста включен коммутирующий элемент, состоящий из последовательно соединенных диодов и контактора тормозного переключателя, шунтированных контактором контроллера, причем диод включен в указанном элементе катодом в направлении начала первой группы двигателей, находящихся у «земли», а анодом - к концу

группы двигателей, находящихся у плюса источника питания.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства пуска и электрического торможения электропоездов постоянного тока.

Две группы тяговых двигателей 1 и 2 включены в противоположные плечи моста, вершины которого подключены к плюсу источника питания (пантографу) 3 и «земле» (заземляющему устройству) 4.

Две группы резисторов 5 и 6, сопротивление которых регулируется контакторами контроллера (на схеме не показаны), включены в противоположные плечи моста и каждая шунтирована контакторами контроллера 6, 7 и 9, 10 соответственно. Коммутирующие элементы 11 и 12 в виде диодов 12-1 и 11-1 шунтированы контакторами контроллера 11-2 и 12-2 соответственно.

При этом для резисторов 5, находящихся ближе к плюсу источника питания 3 диод 12-1 подключен катодом к началу второй группы тяговых двигателей 2 и плюсу источника питания 3, а анодом - к резисторам 5. Для группы резисторов 6, находящихся ближе к «земле» 4, диод 11-1 подключен анодом к «земле» 4 и к концу первой группе тяговых двигателей 1, а катодом - к этой группе резисторов 6.

В диагональ моста включен коммутирующий элемент 13, состоящий из последовательно соединенных диода 13-1 и контактора тормозного переключателя 13-2, шунтированных контактором силового контроллера 13-3. При этом диод 13-1 включен в коммутирующем элементе 13 катодом в направлении начала первой группы двигателей 1, находящихся у «земли», а анодом - к концу тяговых двигателей 2, находящихся у плюса источника питания 3.

Устройство работает следующим образом.

В режиме тяги при пуске включены контакторы 8, 9, 13-2, а

резисторы 5 и 6 полностью введены.

При этом обе группы тяговых двигателей 1 и 2 совместно с резисторами 5 и 6 включены последовательно.

По мере разгона двигателей резисторы 5 и 6 постепенно выводятся контакторами контроллера (на схеме не показаны). В этом случае сначала включаются контакторы контроллера 7 и 10, а контактор 8 и 9 выключаются.

Для перехода тяговых двигателей на параллельное соединение включаются контакторы контроллера 11-2, 12-2 и диод 13-1 запирается. При этом первая группа двигателей 1 оказывается подсоединенной к плюсу источника питания 3 через контактор 7, резисторы 5 и контактор 12-2.

Вторая группа двигателей 2 через контактор 10, группу резисторов 6 и контактор 11-2 подсоединяется к «земле» 4.

Далее путем вывода ступеней групп резисторов 5 и 6 продолжается увеличение скорости вращения двигателей до выхода их на автоматическую характеристику с полным полем.

В режиме электрического торможения выключается контактор тормозного переключателя 13-2 и контакторы силового контроллера 7, 10, 11-2, 12-2, а включаются контакторы 8 и 9.

При этом обе группы тяговых двигателей 1 и 2 соединяются параллельно. Ток рекуперации первой группы двигателей идет по цепи:

«земля» 4 - группа двигателей, 1 - контактор 8 - диод 12-1 - плюс источники питания 3. Ток рекуперации второй группы двигателей 2 проходит по цепи: «земля» 4 - диод 11-1 - контактор 9 - группа двигателей 2 - плюс источник питания 3.

По мере уменьшения скорости вращения тяговых двигателей вследствие торможения электропоезда двигатели переключателя на последовательное соединение. Для этого включается контактор 13-3

силового контроллера, а диоды 11-1 и 12-1 при этом запираются. Ток рекуперации в этом случае проходит по цепи:

«Земля» 4 - группа двигателей 1 - контактор 8 - первая группа резисторов 5 - контактор 13-3 - вторая группа резисторов 6 - контактор 9 - группа двигателей 2 - плюс источники питания 3. Далее силовой контроллер своими контакторами ступенчато уменьшает сопротивление резисторов 5 и 6 до нуля.

На этом процесс перехода на последовательное соединение тяговых двигателей заканчивается.

Использование в предлагаемом устройстве для переключения тяговых двигателей диодов позволяет потенциально разделить электрические цепи двигателей и использовать контакторы силового контроллера, работающих только на замыкание, т.е. не разрывающих электрическую цепь под нагрузкой, вследствие чего увеличивается надежность электрооборудования электропоезда в целом.

1. Устройство пуска и электрического торможения электропоездов постоянного тока, содержащее две группы тяговых двигателей, каждая из которых включена в противоположные плечи моста, вершины которого подключены к плюсу источника питания и «земле», две группы резисторов с силовым контроллером и коммутирующими элементами в виде электропневматических контакторов с дугогашением, включенными в два другие противоположные плеча моста, коммутирующий элемент такого же типа, включенный в диагональ моста, и тормозной переключатель, отличающейся тем, что коммутирующие элементы в плечах моста выполнены в виде диодов, шунтированных контакторами силового контроллера, причем для резисторов, находящихся у плюса источника питания диод подключен катодом к началу второй группы тяговых двигателей и плюсу источника питания, а анодом - к резисторам, для группы резисторов, находящихся ближе к «земле», диод подключен анодом к «земле» и концу первой группы тяговых двигателей, а катодом - к этой группе резисторов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в диагональ моста включен коммутирующий элемент, состоящий из последовательно соединенных диода и контактора тормозного переключателя, шунтированных контактором контроллера, причем диод включен в указанном элементе катодом со стороны начала первой группы двигателей, находящихся у «земли», а анодом к концу группы двигателей, находящихся у источника питания.