Тяговый электропривод постоянного тока

Полезная модель относится к области транспорта, и может быть использована в тяговых электроприводах электропоездов постоянного тока. Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в упрощении комплекта электрооборудования, сокращении его габаритов и массы, что приведет к упрощению устройства и повышению его надежности. Технический результат достигается тем, что в известном тяговом электроприводе, содержащем содержащий две группы тяговых двигателей постоянного тока, каждая из которых подключена посредством первого и второго диодов и подсоединенных к ним контактов тормозного переключателя к источнику питания, пусковые резисторы с шунтирующими контактами тормозного переключателя, третий диод, включенный между первой группой тяговых двигателей и заземляющим устройством, согласно полезной модели, обмотки возбуждения тяговых двигателей постоянного тока подключены через первый и второй контакторы к возбудителям, индуктивные шунты подключены одной стороной к якорным обмоткам каждой группы тяговых двигателей и контактам тормозного переключателя, а другой - к контактам тормозного переключателя и третьему и четвертому контакторам, резисторы ослабления возбуждения подключены к третьему и четвертому контакторам с одной стороны и обмоткам возбуждения тяговых двигателей первой и второй групп с другой, количество пусковых резисторов выбрано равным количеству групп тяговых двигателей постоянного тока, переключающий вывод первой группы пусковых резисторов подсоединен между обмотками возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока и третьим диодом, а переключающий вывод второй группы пусковых резисторов - между вторым диодом и якорными обмотками второй группы тяговых двигателей, пусковые резисторы соединены между собой через пятый контактор, а другие выводы пусковых резисторов через шестой и седьмой контакторы подключены к контактам тормозного переключателя.. 1 ил. Список авторов Тулупов Виктор Дмитриевич - 111116, Москва, ул. Энергетическая, д.12, к.1, кв.57. Рашек Юрий Владимирович - 143900, Московская обл., г.Балашиха, ул.Пионерская, д.7, кв.66.

Полезная модель относится к области транспорта, и может быть использована в тяговых электроприводах электропоездов постоянного тока.

Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые двигатели постоянного тока последовательного возбуждения, которые посредством преобразователей постоянного напряжения через входной LC-фильтр подключены к источнику питания, сглаживающие реакторы, включенные последовательно с якорными обмотками тяговых двигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, регуляторы токов возбуждения, диодные мосты, в диагонали постоянного тока которых включены обмотки возбуждения тяговых двигателей, причем параллельно обмоткам возбуждения включены регуляторы токов возбуждения, при этом каждый преобразователь постоянного напряжения состоит из четырех силовых полупроводниковых ключей с обратной проводимостью, соединенных между собой в виде моста, диагональ постоянного тока которого с включенным в нее тормозным резистором и силовым полупроводниковым ключом подключена к входному LC-фильтру, в диагональ переменного тока преобразователя включены соединенные последовательно якорные обмотки тяговых двигателей, сглаживающий реактор, балластный резистор с контактором шунтирования и диагональ переменного тока диодного моста (RU 2215660 C1, B60L 7/12, 10.11.03).

К недостаткам данного тягового электропривода относятся невысокий коэффициент полезного действия из-за наличия входного LC-фильтра, постоянно включенных преобразователя напряжения, сглаживающих реакторов, шунтирующих резисторов, включенных параллельно обмоткам возбуждения тяговых двигателей, а также недостаточно высокая надежность, обусловленная относительной сложностью средств регулирования скорости вращения якорей тяговых двигателей, и довольно значительная масса электрооборудования.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является тяговый электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные группы тяговых двигателей постоянного тока, каждая из которых подключена посредством диода и подсоединенного к нему контакта тормозного переключателя к источнику питания, обмотки возбуждения которых подключены к возбудителям, цепи пусковых резисторов с шунтирующими контактами тормозного переключателя, включенные между первой и второй группами тяговых двигателей постоянного тока, прочие контакты тормозного переключателя, диод, включенный между первой группой тяговых двигателей и заземляющим устройством (В.Д.Тулупов, Ю.А.Кирюхин, Ю.А.Карпов, А.П.Марченков, А.С.Назаров, М.В.Перевалова, «Возможности резкого улучшения энергетических показателей электропоездов», Железнодорожный транспорт, 6, 2003, с.45-51, рис.1).

Недостатком данного технического решения является дублирование части коммутационной аппаратуры и пуско-тормозных резисторов, а также обязательное наличие мощного возбудителя для возможности использования независимого возбуждения тяговых двигателей в тяговом режиме, две точки заземления, и отсутствие в цепи якорей при рекуперативном торможении индуктивного шунта, что приводит к увеличению габаритов и массы комплекта электрооборудования, усложнению оборудования из-за необходимости использовать специальный возбудитель большой мощности, и сложностям с осуществлением защиты от токов утечек в соединении групп тяговых двигателей и от токов короткого замыкания при рекуперации, а также к увеличению объема работ по его техническому обслуживанию.

Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, состоит в упрощении комплекта электрооборудования, сокращении его габаритов и массы, снижении сложности обслуживания, облегчении осуществления защиты от токов утечек, ограничении скорости нарастания токов короткого замыкания, что приведет к техническому результату в виде упрощения устройства и повышении его надежности.

Технический результат достигается тем, что в известном тяговом электроприводе, содержащем две группы тяговых двигателей постоянного тока, каждая из которых подключена посредством первого и второго диодов и подсоединенных к ним контактов тормозного переключателя к источнику питания, пусковые резисторы с шунтирующими контактами тормозного переключателя, третий диод, включенный между первой группой тяговых двигателей и заземляющим устройством, согласно полезной модели, обмотки возбуждения тяговых двигателей постоянного тока подключены через первый и второй контакторы к возбудителям, индуктивные шунты подключены одной стороной к якорным обмоткам каждой группы тяговых двигателей и контактам тормозного переключателя, а другой - к контактам тормозного переключателя и третьему и четвертому контакторам, резисторы ослабления возбуждения подключены к третьему и четвертому контакторам с одной стороны и обмоткам возбуждения тяговых двигателей первой и второй групп с другой, количество пусковых резисторов выбрано равным количеству групп тяговых двигателей постоянного тока, переключающий вывод первой группы пусковых резисторов подсоединен между обмотками возбуждения первой группы тяговых двигателей постоянного тока и третьим диодом, а переключающий вывод второй группы пусковых резисторов - между вторым диодом и якорными обмотками второй группы тяговых двигателей, пусковые резисторы соединены между собой через пятый контактор, а другие выводы пусковых резисторов через шестой и седьмой контакторы подключены к контактам тормозного переключателя.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содержит источник питания 1, подсоединенные к нему через первый 2 и второй 3 диоды группы тяговых двигателей постоянного тока 4 и 5, обмотки возбуждения 6 и 7 которых подключены к возбудителям 8 и 9 через первый 10 и второй 11 контакторы, параллельно первому диоду 2 подсоединенный контакт тормозного переключателя 12, индуктивные шунты 13 и 14 подключены одной стороной к якорным обмоткам 4 и 5 первой и второй групп тяговых двигателей и контактам тормозного переключателя 15 и 16, а другой к контактам тормозного переключателя 17, 18 и третьему 19 и четвертому 20 контакторам, резисторы ослабления возбуждения 21, 22 подключены к третьему 19 и четвертому 20 контакторам с одной стороны и обмоткам возбуждения тяговых двигателей 6, 7 с другой стороны, с первой группой тяговых двигателей 4 и второй группой тяговых двигателей 5 соединены пусковые резисторы 23 и 24 соответственно, с шунтирующими контактами тормозного переключателя 25 и 26, выводы пусковых резисторов 23 и 24 соединены между собой через пятый контактор 27, переключающий вывод первой группы пусковых резисторов 23 подсоединен между обмотками возбуждения первой группы тяговых двигателей 6 и третьим диодом 28, положительный вывод которого подключен к заземляющему устройству 29, а переключающий вывод второй группы пусковых резисторов 24 - между вторым диодом 3 и якорными обмотками второй группы тяговых двигателей 5, другие выводы пусковых резисторов 23, 24 через шестой 30 и седьмой 31 контакторы подключены к контактам тормозного переключателя 32, 33 и 34, 35 соответственно.

Тяговый электропривод постоянного тока в режиме тяги работает следующим образом. При подготовке схемы к включению режима тяги включаются коммутирующие элементы 12, 15, 16, 27, 33, 34, остальные коммутирующие элементы разомкнуты. После включения источника питания 1, создается цепь протекания пускового тока: источник питания 1, контакт тормозного переключателя 12, первая группа тяговых двигателей 4, контакт тормозного переключателя 15, обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей 6, переключающий вывод пускового резистора 23, пусковой резистор 23, пятый контактор 27, пусковой резистор 24, переключающий вывод пускового резистора 24, вторая группа тяговых двигателей 5, контакт тормозного переключателя 16, обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей 7, заземляющее устройство 29. В процессе разгона пусковые резисторы 23 и 24 выводятся из цепи тока якорей, после этого включаются третий 19 и четвертый 20 контакторы и путем регулирования резисторов ослабления возбуждения 21 и 22 поддерживается требуемая сила тяги (образуются цепи, параллельные обмоткам возбуждения обеих групп тяговых двигателей 6 и 7: индуктивные шунты 13 и 14, третий 19 и четвертый 20 контакторы, резисторы ослабления возбуждения 21 и 22), затем включаются шестой 30 и седьмой 31 контакторы, а пятый 27, третий 19 и четвертый 20 контакторы размыкаются. Создаются две независимые цепи для обеих групп тяговых двигателей 4 и 5. Первая цепь: источник питания 1, контакт тормозного переключателя 12, первая группа тяговых двигателей 4, контакт тормозного переключателя 15, обмотки возбуждения первой группы тяговых двигателей 6, переключающий вывод пускового резистора 23, пусковой резистор 23, шестой контактор 30, контакт тормозного переключателя 33, заземляющее устройство 29. Вторая цепь: источник питания 1, контакт тормозного переключателя 34, седьмой контактор 31, пусковой резистор 24, переключающий вывод пускового резистора 24, вторая группа тяговых двигателей 5, контакт тормозного переключателя 16, обмотки возбуждения второй группы тяговых двигателей 7, заземляющее устройство 29. После вывода пусковых резисторов 23 и 24 дальнейший разгон осуществляется за счет ослабления возбуждения тяговых двигателей обеих групп 4 и 5. Для этого включаются третий 19 и четвертый 20 контакторы и образуются цепи, параллельные обмоткам возбуждения тяговых двигателей обеих групп 6 и 7: индуктивные шунты 13 и 14, третий 19 и четвертый 20 контакторы, резисторы ослабления возбуждения 21 и 22.

Тяговый электропривод постоянного тока в режиме торможения работает следующим образом. При подготовке схемы к включению режима торможения включаются коммутирующие элементы 17, 18, 25, 26, 32, 35, остальные коммутирующие элементы разомкнуты. В начале торможения образуется две независимые цепи для каждой группы тяговых двигателей 4, 5. После включения источника питания 1, включаются первый 10 и второй 11 контакторы, создаются цепи протекания тормозного тока первой группы тяговых двигателей 4: заземляющее устройство 29, диод 28, контакт тормозного переключателя 17, индуктивный шунт 13, первая группа тяговых двигателей 4, диод 2, источник питания 1; второй группы тяговых двигателей 5: заземляющее устройство 29, контакт тормозного переключателя 18, индуктивный шунт 14, вторая группа тяговых двигателей 5, диод 3, источник питания 1. Требуемое тормозное усилие создается с помощью возбудителей 8 и 9. После исчерпания возможностей поддержания требуемого тормозного усилия, происходит включение пятого контактора 27, образуется цепь тормозного тока: заземляющее устройство 29, контакт тормозного переключателя 18, индуктивный шунт 14, вторая группа тяговых двигателей 5, переключающий вывод пускового резистора 24, часть пускового резистора 24, пятый контактор 27, часть пускового резистора 23, переключающий вывод пускового резистора 23, контакт тормозного переключателя 17, индуктивный шунт 13, первая группа тяговых двигателей 4, диод 2, источник питания 1. По мере снижения скорости происходит вывод пусковых резисторов 23 и 24 из цепи тормозного тока и поддержание величины тормозного усилия за счет возбудителей 8 и 9. При дальнейшем снижении скорости, либо при невозможности приема электрической энергии источником питания 1, для поддержания тормозного усилия, включаются шестой 30 и седьмой 31 контакторы, а пятый 27 отключается. Образуются две независимые цепи тормозного тока. Первая цепь: первая группа тяговых двигателей 4, контакт тормозного переключателя 32, шестой контактор 30, контакт тормозного переключателя 25, часть пускового резистора 23, переключающий вывод пускового резистора 23, контакт тормозного переключателя 17, индуктивный шунт 13, первая группа тяговых двигателей 4. Вторая цепь: вторая группа тяговых двигателей 5, переключающий вывод пускового резистора 24, часть пускового резистора 24, контакт тормозного переключателя 26, седьмой контактор 31, контакт тормозного переключателя 35, контакт тормозного переключателя 18, индуктивный шунт 14, вторая группа тяговых двигателей 5. Процесс торможения заканчивается при уменьшении пусковых резисторов 23 и 24 до минимально допустимой величины.

Таким образом, в сравнении с прототипом уменьшено количество электрооборудования для уменьшения сопротивления пуско-тормозных сопротивлений, появляется возможность использования менее мощного возбудителя, замедления нарастания токов короткого замыкания и облегчаются условия создания защиты от токов утечек при сохранении относительной простоты схемы и возможности использования основного электрооборудования прототипа.

В предлагаемом устройстве могут быть применены элементы, освоенные и производящиеся промышленностью. В каждой группе может быть два или четыре тяговых двигателя. Примеры тяговых двигателей: для первого варианта - 1ДТ-17К, для второго варианта - 1ДТ.003.8. В качестве диодов 2, 3, 28 можно использовать вентили ДЛ 153-1250-2 8. Для первого 10 и второго 11 контакторов можно использовать контакторы МК2-30УЗ, для третьего 19, четвертого 20, пятого 27, шестого 30 и седьмого 31 контакторов можно использовать контакторы 1КП.005.09. В качестве возбудителей 8 и 9 можно использовать серийные возбудители на тиристорах Т161-160-6-42. В качестве переключателя величины пусковых резисторов можно использовать реостатные контроллеры на основе 1КС.009.1 или другие аппараты (в том числе с полупроводниковыми элементами), разработанные для этих целей. В качестве тормозного переключателя (контакты 12, 15, 17, 32, 33, 25, 26, 34, 18, 16, 35) можно использовать переключатель на основе 1П.004. В качестве пусковых резисторов можно использовать блоки сопротивлений типов 1БС.0851БС.087.

Тяговый электропривод постоянного тока, содержащий две группы тяговых двигателей постоянного тока, каждая из которых подключена посредством первого и второго диодов и подсоединенных к ним контактов тормозного переключателя к источнику питания, пусковые резисторы с шунтирующими контактами тормозного переключателя, третий диод, включенный между первой группой тяговых двигателей и заземляющим устройством, отличающийся тем, что в нем обмотки возбуждения тяговых двигателей постоянного тока подключены через первый и второй контакторы к возбудителям, индуктивные шунты подключены одной стороной к якорным обмоткам каждой группы тяговых двигателей и контактам тормозного переключателя, а другой - к контактам тормозного переключателя и третьему и четвертому контакторам, резисторы ослабления возбуждения подключены к третьему и четвертому контакторам с одной стороны и обмоткам возбуждения тяговых двигателей первой и второй групп с другой, количество пусковых резисторов выбрано равным количеству групп тяговых двигателей постоянного тока, переключающий вывод первой группы пусковых резисторов подсоединен между обмотками возбуждения первой группы тяговых двигателей и третьим диодом, а переключающий вывод второй группы пусковых резисторов - между вторым диодом и якорными обмотками второй группы тяговых двигателей, пусковые резисторы соединены между собой через пятый контактор, а другие выводы пусковых резисторов через шестой и седьмой контакторы подключены к контактам тормозного переключателя.