Устройство для выравнивания нагрузок тяговых электродвигателей подвижного состава

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ц у В 60 L 15/20

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3859253/24-11 (22) 21.02.85 (46) 23.05.86. Бюл. У 19 (71) Омский институт инженеров железнодорожного транспорта (72) А.Н. Крыгин и Н.С. Назаров (53) 621.335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1079493, кл. В 60 L 15/20, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ НАГРУЗОК ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА, содержащее регулятор тока возбуждения и якорных токов, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с задатчиком силы тяги, задатчиком и датчиком частоты вращения двигателей, а выходы — с выпрямительно-инверторным преобразователем,включенным в цепи питания якорных обмоток и управляемым выйрямителем,включенным в цепь питания обмоток возбуждения, параллельно которым подключены тиристорные ключи, управляющие входы которых соответственно соединены с выходами формирователей импульсов, подключенных входами к выходам блоков ограничения фазы, входы которых соединены с выходами фазорегуляторов, датчик тока возбуждения, „,SUÄÄ 1232521 А 1 подключенный к четвертому входу регулятора тока возбуждения и якорных токов и через блок нелинейности — к одним из входов соответствующих блоков умножения, и датчики якорных токов, подключенные к одним as входов соответствующих блоков сравнения и входам блока выделения максимального сигнала, выход которого соединен с пятым входом регулятора тока возбуждения и якорных токов и с другими входами блоков сравнения, выходы которых соединены через элементы задержки с другими входами блоков умножения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьнпения экономичности, Е оно снабжено источниками смещения, переключателем с размыкающими и saмыкающими контактами, инверторами С: и сумматорами, выходы которых подключены к входам соответствующих фазоре-. гуляторов, а одни входы через одни размыкающие контакты переключаэеля— к одному источнику смещения и одни . замыкающие контакты - к другому источнику смещения, при этом другие,Ю входы сумматоров через другие раз- : 9Ч мыкающие контакты непосредственно 3Я и другие замыкающие контакты и ин- вы вертор — к выходу соответствующего блока умножения.

1232521

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для индивидуального регулирования нагрузок тяговых электродвигателей подвижного состава с двигателями независимого возбуждения.

Цель изобретения - повьппение экономичности °

На фиг. 1 — функциональная блоксхема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы токов и напряжений в элементах устройства.

Устройство содержит регулятор 1 тока возбуждения и якорных токов, к входам которого подключены задатчик

2 силы тяги, задатчик 3 частоты вращения, датчик 4 тока возбуждения, датчик 5 частоты вращения. Датчики

6 и 7 якорных токов тяговых двигателей подключены к входам блока 8 выделения максимального сигнала и к одним из входов блоков 9 и 10 сравнения. Выход блока 8 подключен к входу регулятора 1 тока возбуждения и якорных токов и к другим входам бло25 ков 9 и 10 сравнения. Выходы блоков

9 и 10 через элементы 11 и 12 задержки соединены с одними из входов блоков 13 и 14 умножения, к другим входам которых через блок 15 нелинейности подключен датчик 4 тока возбуждения. Выходы блоков 13 и 14 через замыкающие контакты 16 и 17 переключателя 18 и инверторы !9 и 20 соединены с входами сумматоров 21 и 22. 35

С этими же входами сумматоров 21 и 22 выходы блоков 13 и 14 соединены раэмыкающими контактами 23 и 24. Дру ?ие входы сумматоров 21 и 22 соедине- . ны размыкающим контактом 25 переклю- 40 чателя 18 с одним источником 26, а замыкающим контактом 27 — с другим источником 28 смещения. Выходы сумматоров 21 и 22 соединены с входами фазорегуляторов 29 и 30, выходы кото- 45 рых через блоки 31 и 32 ограничения фазы и формирователи 33 и 34 подключены к входам тиристорных ключей 35 и 36. Тиристорные ключи подключены параллельно обмоткам 37 и 38 возбуж- 50 дения тяговых двигателей, питающихся от управляемого выпрямителя 39. Якорные обмотки,40 и 41,тяговых двигателей подключены к выпрямительно-инверторному преобразователю 42, который, как и выпрямитель 39, подключен к выходу регулятора 1 тока возбуждения и якорных токов.

На временных диаграммах показаны кривая а напряжения на выходе управляемого выпрямителя 39, кривая Б тока управляемого выпрямителя 39, кривая 8 напряжения тиристорных ключей 35 и 36, кривая z напряжения управления на входе тиристорных ключей

35 и 36, кривая д тока тиристорных ключей 35 и 36 при углах о ь регулирования тиристоров управляемого выпрямителя 39 и с, регулирования тиристоров тиристорных ключей 35 и 36.

Выравнивание нагрузок тяговых двигателей основано на индивидуальном регулировании токов возбуждения двигателей, нагрузка которых меньше максимальной. При этом рассогласование нагрузок между регулируемым и наиболее нагруженным двигателем устраняется в режиме тяги уменьшением, а в режиме рекуперативного торможения увеличением тока возбуждения регулируемого двигателя.

Устройство работает следующим образом.

На входах регулятора 1 сравниваются в форме напряжения заданные и действительные значения сигналов от датчиков 5-7 частоты вращения и якорных токов и задатчиков 2 и 3 силы тяги (торможения) и частоты вращения. Разность между заданными и действительными значениями регулируемых параметров воздействует на величину угла открытия тиристоров выпрямительно-инверторного преобразователя 42 и выпрямителя 39. Путем соответствующего изменения угла отпирания тиристоров преобразователя 42 он работает в режиме выпрямителя, через который получают питание якорные обмотки 40 и 41, и режиме инвертора, преобразуя постоянный ток якорных обмоток 40 и 41 тяговых двигателей, работающих в генераторном режиме, в переменный. Через управляемый выпрямитель 39 получают питание обмотки 37 и 38 возбуждения.

Датчиками 6 и 7 измеряются якорные токи параллельных ветвей якорных обмоток 40 и 41 тяговых двигателей, измеренные значения токов поступают в блок 8, который выбирает максимальный ток наиболее нагруженного тягового двигателя. Сигнал, выделенный блоком 8, поступает на вход регулятора 1 и на суммирующие входы блоков 9 и 10 сравнения, на вычитающие входы

1232521 которых подаются сигналы с датчиков

6 и 7 якорных токов. Сигналы, пропор- циональные рассогласованию якорных токов, выделяемые блоками 9 и 10 сравнения, поступают через элементы 11 5 и 12 задержки на входы блоков !3 и

14 умножения, на другие входы которых поступает сигнал от датчика 4 тока возбуждения через блок 15 нелинейности. При этом элементами 11 и 12 задержки исключается влияние процессов буксования (юза) колесных пор на качество регулирования. Блоком 15 нелинейности совместно с блоками 13 и 14 умножения обеспечивается регулирование коэффициента усиления системы по зависимости, близкой к линейной, чем достигается устойчивость системы во всем диапазоне регулирования.

В режиме тяги сигналы от блоков 13 и 14 умножения поступают через размыкающие контакты переключателя 18 на один из входов сумматоров 21 и 22, на другие входы которых поступает сигнал через размыкающий контакт 25 переключателя 18 от источника 26 смещения °

В режиме рекуперативного торможения сигналы от блоков 13 и 14 умно- ЗО жения поступают через замыкающие контакты 16 и 17 переключателя 18 на входы инвертора 19 и 20, выходной сигнал которых поступает на один из входов сумматоров 21 и 22, на дру-З5 гие входы которых через замыкающий контакт 27 переключателя 18 поступают сигналы от источника 28 смещения. Выходные сигналы сумматоров 21 и 22 поступают на входы фазорегуля- 40 торов 29 и 30. Формирование импульсов управления для тиристорных ключей 35 и 36 осуществляют формирователи 33 и 34 импульсов. Входные сигналы формирователей 33 и 34 поступа- 4S ют от блоков 31 и 32 ограничения фазы, обеспечивающих регулирование управляющих сигналов от фазорегуляторов

29 и 30 только при наличии положительного напряжения на анодах тиристорных ключей 35 и 36. . Таким образом, в режиме тяги источник 26 смещения устанавливает начальную фазу сигналов управления относительно фазы напряжения несущей частоты преобразователя 39 на угол

oL = Tl и при увеличении сигнала управления производит его регулирование от Mt =Tt до Qt = „, где d. — угол, ограниченный блоками 31 и 32, увеличивая тем самым величину тока через тиристорные ключи 35 и 36, при этом уменьшается ток возбуждения регулируемого двигателя и, соответственно, увеличивается его нагрузка.

В режиме рекуперативного торможения с помощью инверторов 19 и 20 сигналы управления меняют свою полярность, а источником 28 смещения устанавливается начальная фаза сигналов управления на угол Ы, при этом при отсутствии сигналов управления тиристорные ключи открыты в диапазоне от с доос = là . При увеличении инвертированного сигнала управления произ водится регулирование угла открытия тиристоров тиристорных ключей 35 и

36 orat =с -, до Mt =F что приводит к уменьшению тока через тиристорные ключи 35 и 36 и к увеличению тока возбуждения регулируемого двигателя а следовательно, к увеличению

его нагрузки.

Таким образом, устройство для выравнивания нагрузок тяговых электродвигателей может применяться в резимах тяги и рекуперативного,торможения за счет изменения алгоритма работы тиристоров тиристорных ключей.

Использование предлагаемого устройства позволяет улучшить распределение тяговых и тормозных усилий на

10-12Х, за счет этого снизить на 0,20,4Х расход энергии на тягу поездов и увеличить возврат электроэнергии на 0,3-0,5Х в режиме рекуперативного торможения.

1232521

g Фиг.1

Фи.2

Составитель Н. Лысяков

Техред И.Попович Корректор С. Черни

Редактор В. Петраш

Заказ 2734/19 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам ияобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-тюлиграфнческое предприятие, r. Ужгород, ул. Пр<;-гктная, 4