Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза
Использование: железнодорожный транспорт системы автоматического регулирования тяговых электродвигателей тепловоза, системы автоматического регулирования электропередач приводов постоянного тока. Сущность изобретения: устройство содержит контроллер машиниста, тяговый генератор постоянного тока с блоком управления, реверсор и коммутирующие аппараты тягового электродвигателя тепловоза, установленные в тяговой цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор, и в цепи обмотки возбуждения тягового электродвигателя. Коммутирующие аппараты выполнены на базе полупроводниковых приборов, один из которых представляет собой тиристор, а другие два - диоды. Устройство исключает возникновение динамических нагрузок и ударов в коммутирующих аппаратах. Реализация торможения за счет изменения полярности питающего напряжения тягового генератора упрощает конструкцию и повышает надежность устройства в целом. 1 ил.
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам автоматического регулирования работы тяговых электродвигателей тепловозов и может быть найти применение в системах автоматического регулирования электроприводов постоянного тока.
Известен электропривод тепловоза, содержащий тяговый генератор, обмотка независимого возбуждения которого соединена одним из выводов с выходом первого регулятора тока, один и другой входы которого соединены соответственно с задатчиком режимов и с выходом блока умножения, подключенного одним ходом к датчику напряжения тягового генератора, а вторым к датчику тока силовой цепи, второй регулятор тока, соединенный управляющим входом с выходом формирователя управляющего сигнала, а также согласующие блоки, первый из которых включен между выходом первого регулятора тока и другим выводом обмотки независимого возбуждения тягового генератора (а.с. СССР N 1079422, кл. B 60 L 11/04, 1982).
Недостатком этого устройства является его неоправданно сложная конструкция.
Известен также электропривод тепловоза, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых связаны с синхронным генератором, узел управления током обмоток возбуждения, преобразователь фазного напряжения и тока и переключатель режима движения тепловоза (а.с. СССР N 1165602, кл. B 60 L 11/04, 1983).
Недостатком устройства является его высокая энергоемкость.
Наиболее близким из известных по своей технической сущности является выбранное в качестве прототипа устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащее контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения и индивидуальную цепь питания обмотки последовательного возбуждения электродвигателя и реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза (а.с. СССР N 116738, кл. B 60 L 7/04, 1958).
Недостатком устройства являются его высокая стоимость, сравнительно низкая надежность электропневматических контакторов, а также необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала.
Сущность изобретения выражается в совокупности существенных признаков, достаточных для достижения обеспечиваемого предлагаемым изобретением технического результата, который заключается в повышении надежности работы за счет исключения возникновения динамических нагрузок в коммутирующих аппаратах, снижения стоимости и изменения полярности питающего напряжения тягового генератора.
Для достижения указанного технического результата в устройстве для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащем контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения и индивидуальную цепь питания обмотки последовательного возбуждения электродвигателя и реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза, первый коммутирующий аппарат выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа в режиме тяги электродвигателя и изменения направления тока в обмотке независимого возбуждения генератора и полярности его выходного напряжения при переводе электродвигателя из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения электродвигателя обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор генерируемого электродвигателем тока.
На чертеже изображена принципиальная блок-схема предложенного устройства.
Устройство для бесконтактного управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза содержит контроллер машиниста 1, связанный с тяговым генератором 2 постоянного тока через блок управления 3, тяговый электродвигатель 4 постоянного тока с коммутирующими аппаратами 5, 6 и 7, установленными соответственно в тяговый цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор 8, и в цепи обмотки последовательного возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 постоянного тока, а также предназначенные для изменения направления движения тепловоза контакты 10, 11, 12, 13 реверсора, подключенные к тяговому генератору 2 постоянного тока и тяговому электродвигателю 4 тепловоза.
Первый коммутирующий аппарат 5 выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты 6 и 7 выполнены в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа 5 в режиме тяги тягового электродвигателя 4 тепловоза и изменения направления тока в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2 и полярности его выходного напряжения при переводе тягового электродвигателя 4 из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды 6 и 7 включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор 8 генерируемого электродвигателем тока.
Работа устройства осуществляется следующим образом. От контроллера-машиниста 1 информация о режиме работы (режима езды или торможения) и необходимой мощности тягового электродвигателя 4 тепловоза поступает в блок управления 3. Последний вырабатывает ток в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2. Тиристорный ключ 5 и развязывающие диоды 6 и 7 с тормозным резистором 8 являются элементами коммутации режима работы тягового электродвигателя 4 тепловоза. Реверсор своими контактами 10, 11, 12, 13 переключает полярность тока в обмотке возбуждения 9 тягового электродвигателя 4 при изменении направления движения тепловоза.
При задании режима езды тепловоза в обмотке 14 независимого возбуждения тягового генератора 2 протекает ток возбуждения и в цепь управления тиристорного ключа 5 поступает управляющее воздействие. Рабочий ток тягового генератора 2 протекает по цепи: полюс якоря 1А1 тягового генератора 2, анод, катод тиристорного ключа 5, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4, контакты реверсов 10 и 11 при движении тепловоза вперед или контакты реверсора 12 и 13 при движении тепловоза назад, полюсы 2F1 и 2F2 обмотки 9 последовательного возбуждения тягового электродвигателя 4, полюс 1В1 якоря тягового генератора 2 тепловоза. Ток в цепи тормозного резистора 8 не протекает.
Таким образом, тяговый электродвигатель 4 тепловоза работает в режиме тяги с последовательным включением обмотки 9 последовательного возбуждения.
При задании режима торможения тепловоза от контроллера машиниста 1 блок управления 3 изменяет полярность и величину тока возбуждения IC на противоположную, что приводит к переключению режима работы тягового электродвигателя 4 езда-торможение. В этом случае цепь протекания рабочего тока тягового генератора 2 тепловоза следующая: полюс 1В1 якоря тягового генератора 2, контакты реверсора 12 и 13 при движении тепловоза назад, полюсы 2F2 и 2F1 обмотки 9 последовательного возбуждения тягового электродвигателя 4, анод, катод развязывающего диода 7, полюс 1A1 тягового генератора 2 тепловоза. При этом обеспечивается независимое возбуждение тягового электродвигателя 4, вращение по инерции ротора которого приводит к образованию напряжения на якоре тягового электродвигателя 4 и протеканию тормозного тока по цепи: полюс 2В1 якоря тягового электродвигателя 4, тормозной резистор 8, анод, катод развязывающего диода 6, полюс якоря 2А1 тягового электродвигателя 4 тепловоза.
При перемене полярности питающего напряжения тягового генератора 2 тиристорный ключ 5 запирается из-за отсутствия управляющего воздействия блока управления 3 и тем самым препятствует короткому замыканию якоря тягового электродвигателя 4 тепловоза. В этом случае тяговый электродвигатель 4 тепловоза работает в режиме электродинамического торможения с независимым возбуждением до полной остановки тепловоза или до момента отключения возбуждения.
В описанном устройстве за счет переключения полярности напряжения тягового генератора 2 режим работы тяговых электродвигателей тепловоза при езде осуществляется с последовательным возбуждением обмоток, а при торможении с независимым возбуждением и переключение режимов работы осуществляется согласованной работой всех коммутирующих аппаратов бесконтактным путем.
Применение данного изобретения по сравнению с известными устройствами упрощает схему управления, что обуславливается исключением применения мощных силовых электропневматических контакторов, при этом также исключаются электродинамические удары в схеме за счет обеспечения плавного изменения питающего напряжения, что, несомненно, повышает общую эксплуатационную надежность устройства в целом.
Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя постоянного тока тепловоза, содержащее контроллер машиниста, подключенный через блок управления к обмотке независимого возбуждения тягового генератора постоянного тока, первый и второй коммутирующие аппараты, связанные с одним и тем же полюсом последнего и включенные соответственно в общую цепь питания якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения электродвигателя, реверсор, установленный с возможностью переключения направления тока в обмотке последовательного возбуждения при изменении направления движения тепловоза, отличающееся тем, что первый коммутирующий аппарат выполнен в виде связанного с блоком управления тиристорного ключа, второй и третий коммутирующие аппараты в виде развязывающих диодов, а блок управления с возможностью отпирания тиристорного ключа в режиме тяги электродвигателя и изменения направления тока в обмотке независимого возбуждения генератора и полярности его выходного напряжения при переводе электродвигателя из режима тяги в режим торможения, при этом развязывающие диоды включены в направлениях, обеспечивающих в режиме торможения протекание через обмотку последовательного возбуждения электродвигателя обратного тока возбуждения, а через тормозной резистор генерируемого электродвигателем тока.