тяговый электропривод транспортного средства

Формула изобретения

Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя напряжения, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включены регуляторы токов возбуждения, отличающийся тем, что преобразователь напряжения состоит из двух регулируемых тиристорных выпрямителей, входы которых подключены к источнику трехфазного переменного напряжения, а их выходы соединены последовательно и являются выходом преобразователя напряжения, регулятор токов возбуждения выполнен в виде блока резисторов, каждый из которых подключен к обмотке возбуждения соответствующего тягового электродвигателя через контактор, а через второй контактор параллельно блоку резисторов включен шунтирующий элемент, при этом цепи управления контакторов и входы управления тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано в тяговых электроприводах рельсовых транспортных средств, в частности в электрических дефектоскопных автомотрисах.

Известен тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели 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 электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, балластные резисторы с контакторами шунтирования, тормозные резисторы, соединенные последовательно с силовыми полупроводниковыми ключами, и регуляторы токов возбуждения (В.Д.Тулупов. «Эффективность электроподвижного состава с импульсным управлением». Железнодорожный транспорт, 1994, с.49-50, рис.6).

К недостаткам известного тягового электропривода следует отнести невысокую надежность из-за наличия контакторной аппаратуры и относительной сложности средств регулирования скорости подвижного состава.

Наиболее близким к заявленному изобретению является тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговые электродвигатели 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 электродвигателей, шунтирующие резисторы, включенные параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, 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 электродвигателей, 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 электродвигателей, сглаживающий реактор, балластный резистор с контактором шунтирования и диагональ переменного тока диодного моста (RU 2215660 C1, B60L 7/12, 10.11.03).

Известный тяговый электропривод транспортного средства обладает широкими функциональными возможностями. Однако он имеет недостаточно высокую надежность, обусловленную относительной сложностью средств регулирования скоростью электродвигателей и потерями энергии при ее передаче от двигателя.

Технический результат заключается в упрощении устройства, повышении его надежности и снижении потерь энергии при ее передаче от двигателей тягового электропривода.

Технический результат достигается тем, что в тяговом электроприводе транспортного средства, содержащем тяговые электродвигатели постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя напряжения, параллельно обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей включены регуляторы токов возбуждения, якорь тягового электродвигателя установлен на оси колесной пары, выполняющей функцию вала электродвигателя, преобразователь напряжения состоит из двух регулируемых тиристорных выпрямителей, входы которых предназначены для подключения трехфазного переменного напряжения, а их выходы соединены последовательно и являются выходом преобразователя напряжения, регулятор токов возбуждения выполнен в виде блока резисторов, который подключен к обмотке возбуждения тягового электродвигателя через контактор, а через второй контактор параллельно блоку резисторов включен шунтирующий элемент, при этом цепи управления контакторов и входы управления тиристорных выпрямителей подключены к соответствующим выходам контроллера.

На чертеже представлена схема тягового электропривода транспортного средства.

Тяговый электропривод транспортного средства содержит тяговые электродвигатели 1, 2 постоянного тока последовательного возбуждения, подключенные к выходу преобразователя 3 напряжения. Якорь тягового электродвигателя установлен на оси колесной пары (на чертеже не показано), поэтому тяговый электродвигатель непосредственно связан с осью колесной пары, которая в данном случае одновременно является и валом тягового электродвигателя. Параллельно обмоткам 4 возбуждения тяговых электродвигателей 1, 2 включены регуляторы 5 токов возбуждения, преобразователь 3 напряжения состоит из двух регулируемых тиристорных выпрямителей 6, 7, входы которых предназначены для подключения трехфазного переменного напряжения, а их выходы соединены последовательно и являются выходом преобразователя 3 напряжения, регулятор 5 токов возбуждения выполнен в виде блока резисторов, который подключен к обмотке возбуждения тягового электродвигателя через контактор 8, а через второй контактор 9 параллельно блоку резисторов включен шунтирующий элемент 10, цепи управления контакторов 8, 9 и входы управления тиристорных выпрямителей 6, 7 подключены к соответствующим выходам контроллера 11.

Тяговый электропривод транспортного средства работает следующим образом.

Тяговые электродвигатели 1, 2 постоянного тока последовательного возбуждения устанавливают на подвижном средстве (автомотрисе), при этом якорь тягового электродвигателя устанавливается на оси колесной пары, а корпус электродвигателя закрепляется через подвеску к раме тележки. Таким образом осуществляется непосредственная передача крутящего момента от тягового электродвигателя 1 (2) на колесные пары, обеспечивающая сведение к минимуму потерь энергии при ее передаче от двигателя. Тяговые электродвигатели 1, 2 получают питание от двух регулируемых тиристорных выпрямителей 6, 7, выполненных по трехфазной мостовой схеме выпрямления. Каждый тиристорный выпрямитель реализуется с номинальными выходными параметрами 230 U, 500 А.

Регулирование скорости в основном диапазоне производится путем изменения величины выпрямленного напряжения, подводимого к электродвигателям. При последовательном соединении выходов регулируемых тиристорных выпрямителей 6, 7 можно достичь максимального выпрямленного напряжения, равного 460 U. При этом обеспечивается скорость двигателей, приближенной к номинальной. Управляющие сигналы на входы управления регулируемых тиристорных выпрямителей 6, 7 поступают от контроллера 11, на вход которого подается сигнал от крестовых переключателей скорости передвижения (на чертеже не показано). Переключатели выполнены с самовозвратом в исходное (нейтральное) положение. При повороте рукоятки переключателя в положение «Больше» начинается процесс нарастания выпрямленного напряжения и, следовательно, разгона, который завершается после отпускания рукоятки. При этом величина скорости остается на достигнутом уровне. Аналогичное действие происходит при повороте переключателя в положение «Меньше». Происходит снижение выпрямленного напряжения. Однако при движении под уклон уменьшение скорости в этом случае может не последовать.

Для увеличения скорости выше номинальной в устройстве предусмотрены регуляторы 5 токов возбуждения, которые подключаются параллельно обмоткам 4 возбуждения тяговых электродвигателей 1, 2, обеспечивая ослабление поля возбуждения. Включение режима ослабления поля происходит автоматически после достижения выходным напряжением номинальной величины и при дальнейшем удерживании переключателя в положении «Больше». Рост выходного напряжения при этом прекращается и на выходе контроллера 11 появляется сигнал, поступающий в цепи управления контакторов 8, которые своими контактами подключают блоки резисторов к обмоткам возбуждения тяговых электродвигателей, обеспечивая ослабление полей возбуждения этих электродвигателей (первая ступень ослабления). При более длительном удерживании переключателя на другом выходе контроллера 11 появляется сигнал, поступающий в цепи управления контакторов 9, которые своими контактами подключают параллельно блокам резисторов шунтирующие элементы 10. Шунтирование блоков резисторов (вторая ступень ослабления) обеспечивает перераспределение токов в направлении уменьшения потока возбуждения. При этом достигается максимальная скорость (на участке без уклона). Сброс тягового напряжения выполняют поворотом рукоятки переключателя вправо или влево.

Таким образом, тяговый электропривод транспортного средства прост в управлении, реализуется с помощью простых средств и обладает высокой надежностью и малыми потерями энергии при ее передаче от двигателей тягового электропривода.