Тяговый электропривод
Предлагается тяговый электропривод, содержащий две идентичные группы электродвигателей постоянного тока, каждая из которых зашунтирована диодом и подключена к источнику электропитания с фильтром посредством импульсного преобразователя с контактором. Дополнительно в каждый из указанных групп электродвигателей импульсный преобразователь с контактором подключены к разным полюсам источника электропитания, а общие точки импульсного преобразователя и контактора в каждой из групп электродвигателей соединены между собой посредством цепочки из трех последовательно соединенных диодов, причем каждая из промежуточных точек этой цепочки подключена посредством дополнительного контактора к ближайшей общей точке импульсного преобразователя и электродвигателей в каждой из их групп.
Предполагаемая полезная модель относится к электротранспорту и может быть использована на электроподвижном составе с питанием от контактной сети постоянного тока или аккумуляторов.
Известен тяговый электропривод, содержащий электродвигатели постоянного тока, объединенные в идентичные группы, которые подключены к источнику электропитания посредством контакторов и пусковых реостатов [1, 2].
Недостаток такого электропривода, применяемого на электроподвижном составе железнодорожного и городского транспорта, связан с использованием реостатно-контакторного регулирования, т.е. с потерями энергии и усложнением электропривода.
Этот недостаток частично устранен в тяговом электроприводе, содержащем две идентичные группы электродвигателей постоянного тока, каждая из которых зашунтирована диодом и подключена к источнику электропитания с фильтром посредством импульсного преобразователя с контактором [3]. Этот электропривод может быть принят за прототип. Его недостаток связан со сложностью импульсных преобразователей, каждый из которых должен быть рассчитан на максимальное значение напряжения и тока одной группы электродвигателей. Кроме того, из-за пульсаций тока необходимо усиливать входной фильтр.
Технический результат заявляемой полезной модели - снижение установленной мощности импульсных преобразователей.
Сущность полезной модели состоит в достижении указанного технического результата за счет того, что в каждой из указанных групп электродвигателей импульсный преобразователь с контактором подключены к разным полюсам источника электропитания, а общие точки импульсного преобразователя и контактора в каждой из групп электродвигателей соединены между собой посредством цепочки из трех последовательно соединенных диодов, причем каждая из промежуточных точек этой цепочки подключена посредством дополнительного контактора к ближайшей общей точке импульсного преобразователя и электродвигателей в каждой из их групп.
Сущность технического решения по данной заявке поясняется на примере, представленном на фиг. 1-3.
Тяговый электропривод содержит электродвигатели с якорными обмотками Я1, Я2, Я3, Я4 и обмотками возбуждения ОВ1, ОВ2, ОВ3, ОВ4; они соединены в две идентичные группы, зашунтированные диодами 5-6. В эти группы последовательно включены импульсные преобразователи 7-8, имеющие входы управления 7А-8А, и контакторы 9-10; обе группы соединены параллельно и подключены к токоприемнику 11 посредством фильтра 12 и к заземляющему устройству 13.
Промежуточные точки "а" в каждой из групп электродвигателей соединены между собой цепочкой из диодов 14, 15, 16, а промежуточные точки "б" и "в" этой цепочки соединены с выводами электродвигателей в каждой группе посредством контакторов 17-18.
Для управления импульсными преобразователями 7-8 и контакторами 9-10 и 17-18 предусмотрен блок управления БУ 19. Он выполнен по стандартной схеме, характерной для электроподвижного состава с плавным регулированием [4].
Электропривод работает следующим образом. При трогании и на начальной стадии движения все контакторы в схеме на фиг. 1 отключены. Импульсные преобразователи 7-8 включают с минимальным коэффициентом заполнения kmin (фиг. 2, а) и затем постепенно увеличивают k и Uд, стабилизируя ток I.
При включенных ИП 7-8 образуется цепь: плюс источника 11-12, обмотки двигателей Я1, Я2, ОВ1, ОВ2, ИП7, диоды 14, 15, 16, ИП8, обмотки двигателей Я3, Я4, ОВ3, ОВ4, заземляющее устройство 13. К каждой группе электродвигателей приложено импульсное напряжение 11/2.
При выключенных ИП 7-8 двигатели отключены от источника электропитания; их ток I при этом замыкается через диоды 5 и 6. В течение периода T среднее напряжение на каждой группе двигателей равно
так что при полном включении ИП 7-8, когда k=1, имеем Uд=U/2. На этом заканчивается первая зона регулирования.
Для дальнейшего повышения напряжения переключаются с чисто последовательного соединения двигателей на смешанное. При этом при включении ИП 7-8 каждая группа двигателей подключается под напряжение источника U, а при выключении ИП 7-8 сохраняется последовательное соединение групп и к каждой из них приложено напряжение U/2 (фиг. 2, б). Среднее за период T напряжение на группе равно
Таким образом, регулирование электропривода осуществляется по двухзонному принципу.
Первая зона реализуется, когда все контакторы в схеме по фиг. 1 выключены. Мгновенные значения напряжения на каждой группе двигателей соответствуют фиг. 2, а. При достижении k=1, т.е. Uд=U/2, реализуют переход ко второй зоне.
Переход к зоне 2 реализуют при полностью включенных ИП 7-8, замыкая контакторы 17-18. После этого полностью выключают ИТ 7-8; последовательное соединение двигателей сохраняется. В этом положении включают контакторы 9-10 и постепенно увеличивают k; при этом напряжение на каждой группе электродвигателей согласно формуле (2) постепенно увеличивают до U, как показано на фиг. 3.
Таким образом, регулировочная характеристика электропривода Uд(k) соответствует прототипу. Преимущество данной полезной модели состоят в следующем:
- снижение пульсаций напряжения и соответственно облегчение их сглаживания фильтром 12;
- каждый из преобразователей 7-8 рассчитан на половину напряжения источника (в зоне 1 ИП 7-8 соединены последовательно, а в зоне 2 в каждой из параллельных цепей половину напряжения U принимают на себя электродвигатели). Таким образом, установленная мощность ИП 7-8 в два раза ниже, чем в прототипе.
Источники информации
1. Вахмянин Э.С., Наговицын В.С. Схемы электровозов ВЛ11, ВЛ11М. М., УМК МПС, 1998.
2. Гаврилов Я.И., Мнацаканов В.А. Вагоны метрополитена с импульсными преобразователями. М., Транспорт, 1986.
3. Техническая документация на электропоезд ЭМ2И. М., ЗАО Спецремонт, раздел "Электрооборудование", 2002 (прототип).
4. Плакс А.В. Системы управления ЭПС. М., УМЦ ЖДТ, 2005.
Тяговый электропривод, содержащий две идентичные группы электродвигателей постоянного тока, каждая из которых зашунтирована диодом и подключена к источнику электропитания с фильтром посредством импульсного преобразователя с контактором, отличающийся тем, что в каждой из указанных групп электродвигателей импульсный преобразователь с контактором подключен к разным полюсам источника электропитания, а общие точки импульсного преобразователя и контактора в каждой из групп электродвигателей соединены между собой посредством цепочки из трех последовательно соединенных диодов, причем каждая из промежуточных точек этой цепочки подключена посредством дополнительного контактора к ближайшей общей точке импульсного преобразователя и электродвигателей в каждой из их групп.
РИСУНКИ
