Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава
Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава предназначено для транспортных средств с тяговыми электродвигателями постоянного тока. Устройство содержит источник питания (1), два последовательно соединенных тяговых электродвигателя постоянного тока, содержащие якорные обмотки (2, 3) и обмотки возбуждения (4, 5), контакторы реверсора (6, 11, 14, 21), биполярные транзисторы с изолированными затворами (7, 22), конденсатор (8) большой емкости (ионистор), дроссель (9), датчик тока (13), программируемый резистор (17), диоды (10, 16, 20, 23), контакторы (12, 15, 18, 19). В режиме ослабления возбуждения происходит накопление энергии в конденсаторе большой емкости (8). Величина напряжения на конденсаторе задается скважностью импульсов управления, поступающих на затвор транзистора (22). При электрическом торможении обмотки возбуждения (4, 5) тяговых электродвигателей получают питание от конденсатора большой емкости (8), чем достигается экономия электроэнергии. Напряжение питания, прикладываемое к обмоткам возбуждения (4, 5) тяговых электродвигателей, регулируется скважностью импульсов, поступающих на затвор транзистора (7). Реализации режима электрического торможения не требует дополнительного источника питания большой мощности, 1 ил.
Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. М.: «Транспорт» 1980, с.250), содержащее источник питания, тяговый электродвигатель постоянного тока, два тиристора, коммутирующий конденсатор, два резистора, диод, трансформатор.
Недостаток устройства: повышенный расход электроэнергии, так как для реализации режима электрического торможения требуется дополнительный источник питания большой мощности.
Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (RU №56282, B 60 L 3/10, 2005 - прототип), содержащее источник питания, два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристор, биполярный транзистор с изолированным затвором, диод, конденсатор большой емкости, реактор, четыре резистора.
Недостаток устройства: повышенный расход электроэнергии, так как для реализации режима электрического торможения требуется дополнительный источник питания большой мощности.
Задача полезной модели - повысить экономию электроэнергии за счет реализации режимов электрического торможения (с независимым возбуждением и самовозбуждением) с питанием обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока от конденсатора большой емкости.
Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, последовательно соединенные якорные обмотки первого и второго
тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого, второго тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор, последовательно соединенные эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости, дроссель, свободный вывод дросселя соединен с общим выводом коллектора биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода, землю, в него дополнительно введены семь контакторов, три диода, второй биполярный транзистор с изолированным затвором, программируемый резистор, датчик тока, свободный вывод первого контактора соединен с общим выводом конденсатора большой емкости, дросселя, второго и третьего контакторов и датчика тока, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора подключен через последовательно соединенные четвертый и пятый контакторы к свободному выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора и шестого контактора, свободные выводы шестого контактора и якорной обмотки первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор к источнику питания, свободный вывод программируемого резистора соединен со свободным выводом третьего контактора и анодом третьего диода, катод которого соединен с общим выводом четвертого, пятого и восьмого контакторов, катодом первого диода и коллектором второго биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом первого и катодом четвертого диодов, анод четвертого диода соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором, свободный вывод обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго и четвертого контакторов, свободный вывод восьмого контактора соединен с общим выводом обмотки возбуждения второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора.
На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.
В соответствии с чертежом устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания 1, последовательно соединенные якорные обмотки первого 2 и второго 3 тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого 4, второго 5 тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор 6, последовательно соединенные эммитер 7 биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости 8, дроссель 9, свободный вывод дросселя 9 соединен с общим выводом коллектора 7 биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода 10, землю, свободный вывод первого контактора 6 соединен с общим выводом конденсатора большой емкости 8, дросселя 9, второго 11 и третьего 12 контакторов и датчика тока 13, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора 11 подключен через последовательно соединенные четвертый 14 и пятый 15 контакторы к свободному выводу якорной обмотки 3 второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода 16, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора 17 (Т.С.Ратхор. Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. М., Техносфера, 2006, с.96-99.) и шестого контактора 18, свободные выводы шестого контактора 18 и якорной обмотки 2 первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор 19 к источнику питания 1, свободный вывод программируемого резистора 17 соединен со свободным выводом третьего контактора 12 и анодом третьего диода 20, катод которого соединен с общим выводом четвертого 14, пятого 15 и восьмого 21 контакторов, катодом первого диода 10 и коллектором второго 22 биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер 22 которого соединен с анодом первого 10 и катодом четвертого 23 диодов, анод четвертого диода 23 соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7,
свободный вывод обмотки возбуждения 4 первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго 11 и четвертого 14 контакторов, свободный вывод восьмого контактора 21 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 5 второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора 6.
Устройство работает следующим образом. В режиме ослабления возбуждения импульсы управления поступают на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22, когда транзистор открыт, ток из обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока протекает в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии, при закрытом биполярном транзисторе с изолированным затвором 22 энергия, запасенная дросселем 9, передается в конденсатор большой емкости (ионистор) 8 через четвертый диод 23. Величина напряжения на конденсаторе задается скважностью импульсов управления, поступающих на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22. При длительном движении в режиме ослабления возбуждения, когда конденсатор большой емкости (ионистор) 8 полностью заряжен, включается третий контактор 12 и коэффициент ослабления возбуждения регулируется программируемым резистором 17. При электрическом торможении обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока питаются от конденсатора большой емкости (ионистора) 8, при этом импульсы управления подаются на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7, когда транзистор 7 открыт, ток из конденсатора большой емкости (ионистора) 8 подается в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии в течение времени пока первый биполярный транзистор с изолированным затвором 7 открыт. При закрытом первом транзисторе 7 энергия, запасенная в дросселе 9, передается в обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока через первый диод 10. Напряжение питания, прикладываемое к обмоткам возбуждения 4, 5 тяговых
электродвигателей постоянного тока, совпадает с полярностью напряжения в режиме тяги.
Изменение направления тока для реализации режима электрического (реостатного) торможения осуществляется реверсором, выполненным на первом 6, втором 11, четвертом 14 и восьмом 21 контакторах, которые также используются для изменения направления движения в режиме тяги. Ток якорных обмоток тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения протекает по цепи: шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий диод 20, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (независимое возбуждение); шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий контактор 12, второй контактор 11, обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, восьмой контактор 21, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (режим самовозбуждения). Датчик тока 13 используется для контроля тока тяговых электродвигателей постоянного тока в режиме тяги.
Поставленная задача реализуется благодаря тому, что в режиме тяги энергия, отбираемая из цепи обмоток возбуждения 4, 5, накапливается в конденсаторе большой емкости 8 и используется в режиме электрического торможения для питания обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, чем достигается экономия электроэнергии.
Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, последовательно соединенные якорные обмотки первого и второго тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого, второго тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор, последовательно соединенные эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости, дроссель, свободный вывод дросселя соединен с общим выводом коллектора биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода, землю, отличающееся тем, что в него дополнительно введены семь контакторов, три диода, второй биполярный транзистор с изолированным затвором, программируемый резистор, датчик тока, свободный вывод первого контактора соединен с общим выводом конденсатора большой емкости, дросселя, второго и третьего контакторов и датчика тока, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора подключен через последовательно соединенные четвертый и пятый контакторы к свободному выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора и шестого контактора, свободные выводы шестого контактора и якорной обмотки первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор к источнику питания, свободный вывод программируемого резистора соединен со свободным выводом третьего контактора и анодом третьего диода, катод которого соединен с общим выводом четвертого, пятого и восьмого контакторов, катодом первого диода и коллектором второго биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом первого и катодом четвертого диодов, анод четвертого диода соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором, свободный вывод обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго и четвертого контакторов, свободный вывод восьмого контактора соединен с общим выводом обмотки возбуждения второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора.
