Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока

.72 (21) 17 21889596 0 с присоединением заявки Государственный комите.5077,65-83 (088.8) лам изобретенийи открытий 45) Дата опубликования описания(72) Авторы изобретения Л, Ю, Вейцман, Н. И. Краснобаев, В. И, Пинский и И. В д 71) Заявитель Управление Прибалтийской железной дороги 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯТЯГОВОГО ЭЛЕКТРО ИМПУЛЬСНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКАИзобретение относится к преооразовательной технике и предназначено, в частности, для тиристорного импульсного регулирования электропривода постоянного тока в режимах пуска и электрического торможения.Известно устройство 1, в котором последовательно электродвигателю постоянного тока включен тиристорный прерыватель с параллельной емкостной коммутацией, а для бесконтактного перехода из режима пуска в режим электрического торможения и наоборот, в нем применен дополнительный тиристор, включенный параллельно электродвигателю.Недостатком известного устройства является отсутствие возможности независимого регулирования возбуждения электродвигателя в обоих указанных режимах работы электродвигателя,Известно и другое устройство для регулирования тягового электродвигателя постоянного тока 2, в котором обмотки якоря и возбуждения имеют общую точку соединения и каждая обмотка шунтирована обратным вентилем, а последовательно с источником питания и обмоткой якоря включен прерыватель с главными и вспомогательным тир исторам и, шунтированными обратными вентилями, и коммутирующим 2цндуктцвцо-емкостцым контуром, кроме того, имеется дополнительный тцрцстор, соединенный с одним цз выводов оохОткц возбуждения.5 Последнее цз указанных устройств болееб,".изкос к описываемому изобретению.Недостатком прототипа является отсутствие возможности ослабления возбуждения электродвигателя прц его работе в ре О жиме пуска, что ограничивает использование мощности двигателя.Цель цзобретснця - расширение функциональных возможностей устройства путем обесгсчецця независимого регулирова цця возбуждения электродвигателя в рекнах и 1"ска и тормокения.Указанная цель достигается тем, что дополнцтельныц ц вспомогательный тиристоры соединены последовательно в направле нцц пх проводимости, а общая точка соединения обмоток якоря ц возбуждения электродвигателя подключена к одному из зажимов источника питания.На фцг. 1 показана электрическая схема 25 предлагаемого устройства.Оомотса якоря 1 электродвигателя, шуцтцровацпая обратным вентилем 2, включена последовательно с тцрцсторным прерывателем, который имеет главный тцристор 30 3, вспомогательный тиристор 4 ц последо731544 3вательпый тпристор 5, Каждый из тпрпсторов прерывания шуцтпровап обратным вентилем - соответственно 6, 7 и 8 Между катодами главного тпрпстора 3 и ьспомогательного тиристора 4 включены коммутп рующий конденсатор 9 и дроссель 10 пере- заряда. Обмотка 11 возбу 5 кдспя шунтпрована обратным вентилем 12 и подкгночспа через дополнительный тиристор 13 к вспомогательному тиристору 4 прсрыватсля в О направлении проводимости обоих этих тпристоров.Входной ипдуктивпо-емкостный фильтр,состоящий из дросселя 14 и конденсатора 15, служит для уменьшения ьлияния пуль саций силового тока на линии связи.Устройство работает следующим образом.Перед началом работы одновременнымотпиранием тиристоров 3 и 13 осуществля ется заряд коммутирующего конденсатора 9 через дроссель 10 перезаряда и обмотку 11 возбуждения. Положительный потенциал оказывается приложенным к левой обкладке коммутирующего конденсатора 9, При 25 отпирании вспомогательного тиристора 4 происходит подготовительный перезаряд коммутирующего кондснсатора 9 по цепи: 9 - 6 - 4 - 10 - 9 без приложения напряжения к нагрузке. Мпцимальпая шиопна им пульса напряжения, прикладывасмого к обмотке якоря по цепи: 15 - 4 - 10 - 9 - 5 -- 1 - 15 будет получена, если последовательный тиристор 5 отпирают в конце персзаряда коммутирующего конденсатора. Об ратный перезаряд коммутирующего конденсатора 9 происходит при отпирании главного тиристора 3 по цепи: 9 - 10 - 7 - 3 - 9.На первом этапе регулирования постепенное увеличение напряжения, подводимо- О го к обмотке 11 якоря электродвигателя, достигается увеличением скважости дополнительного тиристора 5 путем отпирания этого тиристора и вспомогательного тиристора 4. Напряжение к обмотке 11 возбуя дения подводится при отпирании в конце обратного перезаряда конденсатора 9 дополнительного тирпстора 13. Ток в обмотку возбуждения проходит по цепи: 15 - 3 - 9 - 10 - 13 - 11 - 15. Независимое рсгулпрова ние тока в обмотке возбуждения получают изменением скважности дополнительного тиристора 13 за счет изменения интервала времени между моментами отпирания этого тиристора и главного тирпстора 3, 55После того, как моменты отпирания вспо могательного тиристора 4 и последовательного тиристора 5 совпадут, дальнейшее увеличение напряжения, подводимого к обмот.ке якоря 1, достигается увеличением интер вала времени между моментом одновременного отпирания тиристоров 3 и 5 и момен.том отпирания вспомогательного тиристора 4. При одновременном отпирашш тиристоров 3 и 5 происходит прямой перезаряд 65 копдепсатор 2 9, с Ок к Обмотке 5 коря 12 Г 1 1" ,ПГоходп ИО цсии: 10- - й - 0 ----, .,55 "ашраппя ирсрывателя имггльс, ГравГсИП 5 ИОД 2 ОТ Н 2 ВСГ 0:ОГ 2 ТЕ;:ЫЫ ПРИСТОР 4, в результате чего начинается обрапый персз 2 р 5 д комлутирующсГО копдепсаГОра.К главному тиристору 3 оказывается приГожеппьм обратпос папряжсппс, и Оп запирается. Тпрпсторы 4 и 5, имеющие последовательную коммутацию, запираются по еле окончания обратного перезаряда конденсатора.Таким образом, напряжение, подводпмос и обмотке якоря и процессе пуска, изменя сс 5 практпчсси От пу;я и почти до полного напря 5 кенпя истоцника ппташя,В момен закрытого состояния прерывателя убывающий ток обмотки якоря 1 замыкается через обратный вентиль 2, а ток обмотки 11 ьозбуядепия - через обратньш вентиль 12.В режиме элсктрического регулирования торможения последовательный тиристор 5 все время остается запертым. Торможение начгпается одновременным отпиранием тпристоров 3 и 13. Коммутирующий коцдеп.сатор 9 через дроссель 10 персзаряда и об 5 отку 11 возбуждешя зар 5 жается от источника питания, Как и в режиме пуска, подготовительный заряд конденсатора происходит после отпирания вспомогательпогэ тпристора 4. Независимое регулирование тока Обмоки возбу 5 кдснпя Осущсствл 5 ется так жс, как и в режиме пуска,т.е, изменением интервала времени между моментами Отппрани 5 ГлавиОГО и дополпптелыОГО тир исторов.Рскуперпруемая энергия в источнике питаю я возвращается по цепи: 1 - 8 - 6 - 14 - 1.Г 1 о мере сни 5 кеция скорости вращения электродвигателя величша тока возбуткдсния растет, и когда наступает насыщение магнитной системы, тормозной эффект начинает убывать.Схема, изображснцая па фиг, 2, в отличие от схемы на фш. 1 позволяет осуществить электрическое торможение до полной остановки электродвигателя, причем сс рабочая частота существенно выше рабочей частоты рассмотренной схемы, так как частота в основном определяется лишь периодом свободных колебаний коммутирующего ицдуктивно-емкостпого фильтра.В этой схеме коммутирующий ипдуктивпо-смкостпьц контур (9 и 10) включен нспосредствснно параллельно главнсму тиристору 3, а вспомогательцьш тпристор 4, шунтировапный обратным вентилем 7, последовательно с главным тиристором. Обмотка 11 возбуждения, так же как и в устройстве, изображенном на фиг. 1, подключена к вспомогательному тиристору 4 через дополнительный тиристор 13 в направлении проводимости обоих тиристоров.Предварительный заряд коммутирующего конденсатора от источника питания в этом устройстве осуществляется после огпирапия вспомогательного тиристора 4. Он происходит по цепи 15 - 9 - 10 - 4 - 1 - 15. После окончания заряда конденсатора вспомогательный тиристор 4 запирается, а положительный потенциал оказывается приложенным к левой, обмотке конденсатора 9,Регулирование напряжения, подводимого к нагрузке, в процессе пуска начинается с отпирания главногЬ тпристора 3. Прп отпирании главного тиристора происходит первый колебательный перезаряд коьмутирующего конденсатора по цепи: 9 - 3 - 10 - 9, а затем обратный перезаряд по цепи 9 - 10 - 6 - 9. Напряжение на обмотке якоря 1 регулируется изменением интервала времени между моментом главного тиристора 3 и вспомогательного тиристора 4, а напряжение, подводимое к обмотке 11 возбуждения, регулируется изменением интервала между моментом отпирания вспомогательного тиристора 4 и дополнительного тиристора 13.Минимальная ширина импульса напряжения на обмотке якоря получается, если вспомогательный тиристор 4 отпирается в конце обратного перезаряда конденсатора, а максимальная - когда вспомогательный и главный тиристор 3 отпираются одновременно.Сдвигая момент отпирания дойолнительного тиристора 13 по отношению к моменту отпирания вспомогательного тпристора 1, как и в схеме, изображенной на фиг. 1, можно получить усиленное, нормальное или ослабленное возбуждение электродвигателя.Тиристоры 4 и 13 имеют последовательную коммутацию и запираются после окончания обратного перезаряда коммутируюшего конденсатора.Электрическое регулирование торможения начинается с отпирания вспомогательного тиристора 4 и дЬполнительного ти 1 истора 13, При этом конденсатор 9 от источника питания заряжается через обмотку 11 возбуждения, а обмотка якоря 1 оказывается замкнутой накоротко на эту обмотку. Запираются тиристоры 4 и 13 благодаряФормула изобретения 75 Устройство для импульсного регулирования тягового электродвигателя постоянного тока, обмотки якоря и возбуждения ко 30 торого имеют общую точку соединения ишунтированы каждая обратным вентилем,содержащее включенный последовательно с- источником питания и обмоткой якоря прерыватель с главным и вспомогательным тиз 5 ристорами, шунтпрованными обратнымивентилями, и коммутирующим индуктивноемкостным контуром и дополнительный тирпстор, соединенный с одним. из выводовобмотки возбуждения, о т. л и ч а ю щ е е с я40 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дополнительный и вспомогательные тирпсторы соединены последовательно и согласно, а общая точка соединения обмоток якоря и возбуждения элек 45 тродвигателя подключена к одному из закимов источника питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3594629, кл. 321 - 2,50 02.12.69.2. Авторское свидетельство461476,кл. Н 02 р 3/14, 12.06,72. колебательному характеру процесса заряда конденсатора 9, Из-за наличия включенного последовательно с ним дросселя 10 пере- заряда коммутирующий конденсатор заря жается до напряжения более высокого, чемнапряжение источника питания, а затем, разряжаясь на источник питания, он запирает оба тпристора.При последующем отпирании главного 10 тпристора 3 конденсатор вновь перезар- жается. Увеличивая по мере снижения скорости вращения электродвигателя скважность дополнительного тпристора 13, можно получить необходимую величину тормоз ной силы во всем диапазоне скоростей, асамо импульсное регулирование торможе.ния может быть осуществлено до полной остановки электродвигателя.В момент запертого состояния прерыва теля ток обмотки возбуждения замыкаетсячерез обратный вентиль 12, а регулируемая энергия в источник питания возвращается по цепи: 1 - 7 - 6 - 14 - источник.731544 зо едакт аказ 751/11 Изд,280 Тираж 798 ПодписноеПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5