Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя

СОВЕТСКИ х 2 И О Е Н АВТОРСН У СВИСТЕЛ ВУ аномпуль-, люсоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена Ленинаинститут инженеров железнодорожного(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 771841 кл. Н 02 Р 7/62, 1978.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 3302688/07,Ыл Н 02 Р 7/42, 1981(54) (57) 1УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИ- .РОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯТЯГОВОЙ)ЭЛЕКТРОДВИГАТЮИ, содержащее два переключателя фаэ, .выполненных на тирис.торах;, соединенных по трехфаэной мос"товой схеме, обратный диодный мост,выходы указанных переключателей .Фази обратного угодного моста соединенымежду собой и предназначены для под". ключения к. фаэным выводам тяговогоэлектродвигателя,два импульсных регулятора, каждый иэ которых обраэоВаи двумя взаимно .шунтированнцмиобратными диодами и рабочими тиристорами, а также цепью:коммутацийсостоящей иэ последовательносоеди:ненных мо)щенсатора и реакгора,ды:рабрчих тиристоров первого исйога регулятора подключены к ивому вьаодуисточника питания,. а их: катоды, соединенные между собойцепью коюяутации, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз,катоды рабочих тиристоров второго цмпульсного регулятора подключены :.:к минусбвому выводу источника питания, а их аноды, связанные между собой через цепь коммутации, " к ка" тодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две вспомогательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенных тирнстора и реактора, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения КПД, в устройство введены два однофазных диодных моста, два дополнительных тиристора, причем зажимы переменного тока каждого однофазного диодного моста подклю- Ф чены к конденсатору цепи коммутации Е соответствующего регулятора, плюсовой вывод постоянного тока каждого однофазного днодного моста - к аноду нефф тиристора соответствующей вспомогательной цепи, свободные выводы реакторов вспомогательных цепей соедине- с: ны с плюсовым выводом источника пи.тания, минусовой вывод которого через дополнительные тиристоры связанс минусовыми выводами однофаэных диодных мостов,2. Устройство по п.1, о т л .и". ч а.ю.щ е е с я, тем, что в него дополнительно введенй два трансформатора собственных нужд идва вспомогательных конденсатора, при этом - первичные обмотки трансформаторов через конденсаторы подключены к выходам однофазных диодных мостов, а вторичные .обмотки замкнуты на нагрузку.510 электродвигателя, содержащее двапереключателя фаэ, выполненных натиристорах, соединенных по трехфазной мостовой схеме, обратный диодныймост, выходы указанных переключателейфаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначеныдля подключения к фазным выводамтягового электродвигателя, два импу"льсных регулятора, каждый из которыхобразован двумя взаимно шунтированными обратными диодами и рабочими тиристорами, а также цепью коммутации,состоящей из последовательно соединенных конденсатора и реактора,аноды рабочих тиристоров первого им- .пульсного регулятора подключены кплюсовому выводу источника питания,а их катоды, соединенные между собойцепью коммутации, - к анодным груп- ЗО пам тиристоров переключателей фаз,катоды рабочих тиристоров второгоимпульсного регулятора подключены кминусовому выводу источника питания,а их аноды, связанные между собой З 5 через цепь коммутации, - к катодным.группам тиристоров переключателейфаз, обратный дйодныймост подключенк источнику питания в непроводящемнаправлении, две вспомогательные це пи, каждая из которых составлена изпоследовательно соединенных тиристора и реактора, введены два однофазных диодных моста, два дополнительных тиристора, прйчем зажимы переменного тока каждого однофазного 45 диодного моста подключены к конденсатору цепи коммутации соответствующего регулятора, йлюсовой вывод постоянного тока каждого однофазногодиодного моста - к аноду тиристора 50 соответствующей вспомогательнойцепи, своббдные выводы реактороввспомогательных цепей соединены сплюсовым выводом источника питания,минусовой вывод которого через до полнительные тиристоры связан с минусовыми выводами однофазных диодныхмостов Кроме того, устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя снабжено двумя трансформаторами собственных нужд и Двумя вспомогательными конденсаторами, при" чем первичные обмотки трансформаторов собственных нужд через конденсаторы 65 подключены к выходам однофазных Изобретение относится к электротехнике, а точнее к устройствомдля регулирования скорости вращенияасинхронных электродвигателей, иможет быть использовано на электри"ческом подвижном составе с бесколлекторными электродвигателями, питающимися от сети постоянного токаИзвестно устройство для регулирования скорости вращения электродвигателя, состоящее из переключателейфаз, обратного диодного моста иимпульсных регуляторов напряжения 1Однако амплитуда напряжения коммутирующих конденсаторов растет с увеличением тока нагрузки, что приводит к увеличению массы и .габаритов устройства, энергия, вносимая на каждом интервале дозаряда в контур коммутации, выделяется в нем, снижая КДП устройства.Наиболее близким к предложенному по техническому решению является устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя, которое содержит два переключателя фаз, выполненных на тиристорах, соединенных по Мостовой схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и предназначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя, два импульсных регулятора, каждый из которых образован двумя шунтированными обратными диодами, рабочими тиристорами и цепью коммутации, состоящей из последовательно соединенных конденсатора и реактора, аноды рабочих тиристоров первого импульсного регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью коммутации, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к минусовому выводу источника питания, а их аноды,. связанные между собой цепью коммутации - к катодным груп" пам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнйку питания в непроводящем . направлении, две вспомогательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенных тиристора и реактора, причем катоды тиристоров вспомогательных цепей . подключены к раэноименным обкладкам конденсатора коммутирующей цепи импульсного регулятора, которая снабжена дополнительным реактором, соединенным последовательно с конден; сатором, а свободные выводы реактороЪ вспомогательных цепей - к минусовому выводу источника питания 2 1.Недостатком устройства является зависимость амплитуды напряжения на коммутирующем конденсаторе от величины тока нагрузки, что снижает КДП устройства.Цель изобретения - повышение КДП устройства путем отбора избыточной энергии из коммутирующего контура и возврата ее в питающую сеть или передачи бортовым потребителям.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для регулирования скорости вращения тяговогодиодных мостов, а вторичные обмоткизамкнуты на нагрузку.На чертеже приведена принципиаль ная электрическая схема устройствадля регулирования скорости вращениятягового электродвигателя. 5Устройство содержит переключательфаз 1, выполненный на тиристорах 2-7,переключатель Фаз 8, выполненный натиристорах 9-14. Тиристоры переключателей фаз соединены по трехфазной Омостовой схеме.Устройство содержит обратный диодный мост 15, выполненный на диодах 16-21, два импульсных регулятора,один из которых образован рабочимитиристорами .22 и 23 зашунтированными. диодами 24 и 25, и цепью комму.тации из последовательно соединенныхконденсатора 26 и реактора 27. Второй импульсный регулятор образованрабочими тиристорами 28 и 29, зашунтированными диодами 30 и 31, и цепьюкоммутации из последовательно соединенных конденсатора 32 и реактора 33.Аноды рабочих тиристоров 22 и 23подключены к плюсовому выводу источника питания 34, а катоды их, связанные между собой через цепь коммутации, подключены к анодным группампереключателей фаз 1 и 8.Катоды тирнсторов 28 и 29 подключены к минусовому выводу источникапитания 34, а их аноды, связанныецепью коммутации, подключены к катод"ным группам переключателей фаз 1 и 8.Выходы переключателей фаз 1 и 8 5обратного диодиого моста 15 соеди"нены между собой и подключены к фазнцм выводам тягового электродвигателя 35,Устройство содержит две вспомогательные цепи, одна из которых состав"40лена из последовательно соединенныхтиристора 36 и реактора 37, а другая - из последовательно соединенныхтиристора 38 и реактора 39.В устройство введены два однофазных,диодных моста 40 и 41 и два дополнительных тиристора 42 и 43 Зажимы переменного тока диодного моста 40подключены к конденсатору 26 цепикоммутации первого импульсного регулятора, а зажимы переменного токадиодного моста 41 - к конденсатору 32цепи коммутации второго импульсногорегулятора,Плюсовой вывод постоянного токаоднофаэного диодного моста 40. подключен к аноду тиристора 36 одной вспомогательной цепи, а плюсовой выводпостоянного тока однофазного диодно"го моста 41 - к аноду тиристора 38,вспомогательной цепи.60Свободные выводы реакторов 37 и39 вспомогательных цепей подключенык плюсовому выводу источника питания 34, минусовый вывод которогочерез дополнительные тиристоры 42 65 и 43 подключен к минусовым выводамоднофазных диодных мостов 40 и 41соответственно.В устройство могут быть введеныдва трансформатора собственныхнужд 44 и 45 и два вспомогательных конденсатора 46 и 47, при этом первичная обмотка трансформатора собственных нужд .44 через конденсатор 46 подключена к выходу однофазного диодного моста 40, а первичная. обмоткатрансформатора собственных нужд 45 через конденсатор 47 - к выходуоднофаэного диодного моста 41. Вторичные обмотки трансформаторов собственных нужд эакорочены на нагрузки 48 и 49 соответственно.Переключатели фаэ необходимы дляФормирования кривой выходного напряжения.И мпульсные регуляторы напряжениянеобходимы для выключения тиристоров переключателей Фаз и регулирования величины выходного напряжения. Обратный диодный мост служит для протека" ния реактивных и тормозных токов.Тиристоры вспомогательных цепей предназначены для передачи избытка энергии конденсаторов цепей коммутации источнику питания и бортовым ф потребителям.Трансформаторы собственных нужд обеспечивают питание бортовых потребителей.Устройство работает следующим образом.Предположим, что включены тирис" торы 2, 7, 4, 22 и 28, и ток проте" кает от источника питания 34 через указанные элементы и фазы электро" двигателя 35. Конденсаторы 26 и 32 заряжены до полярности, указанной беэ скобок.Для обеспечения паузы в кривой выходного напряжения необходимо по" дать управляющий сигнал на тиристор 23. При этом конденсатор 26 йерезаряжается по контуру (+) кондейсатбра 26 - реактор 27 - диод 25- тиристор 23 - (-) конденСатора 26. При равенстве напряжений на конденсаторе 26 и вспомогательном конденсаторе 46 отпираются диоды однофазного мосте 40, в результате чего изменяется на интервале дозаряда волновое сопротивление контураЬ.коммутации,С - емкость дополнительногоконденсатора в(10-30 раэбольше емкости коммутирующего конденсатора).Для Формирования следующего им" пульса напряжения на нагрузке необходимо запереть рабочий тиристор 28.1023611Для этого подается управляющий сиг- . лы иа тиристоры 14,11, 13, 23 и 29нал на тиристор 25, и коммутирующий вместо 9, 14, 11, 23 и 29.конденсатор 32 перезаряжаетсяпо Дпя обеспечения независимостиконтуру (+) конденсатора 32 - тирис- . выходного напряжения ст характера тор 29 - диод 30 - реактор 33 - (-) нагрузки на интервале паузы необхоконденсатора 32. Поскольку конденса"димо подавать. управляющие сигйалы на тор 32 не связан е источником пита- все тириоторы катодной или аноднойния ни на одной из стадий процесса группы переключателей фаз, последопереэаряда для поддержания необхо" . :вательно с которой остается открытым . димой энергии, необходимо в конце рабочий тиристор. интервала перезаряда отпирать тирис-. 16: Регулирование выходного.напряжеторы анодной группы переключателя ния осуществляется широтно-импульсфаэ 8. ным методом на несущей частоте.После окончания .перезаряда ком- Э случае наличия трансформаторов мутнрующего конденсатора 32 подают- собственных нужд избыточная энергия ся управляющие сигналы на тирис- ц частично передается обратно источни.торы 9, 14,. 11, 23 и. 29. Для отвода ку питания, а частично .бортовым потэнергии вспомогательных кон 3 енсато- . ребителям.ров необходймо отпирать дополнитель" . . Таким образом, в данной устройст" ные тиристоры 42 и 43. Так, напри" ве отсутствует эффект .накопления мер, при отпирании дополнительных. энергии в контуре коммутации, поэтотиристоров 42 и 43 за счет превыае" 2 ф, му возможно использование контуров с .ния напряженияна вспомогательном высокой добротностью, что приводят. конденсаторе 46 образуется контур - . к умеиьшеннюпотерь, а следовательно, (+ конденсатора 46 . - тиристор 36 - повыаению ВИД. Иапряжение на комму- реактор 37 - источник питания 34 - . тврующем конденсаторе, определяющее тиристор 42 - (-) конденсатора 46, 25 потенциальные условия работы тирис-. при этом источнику питания отдается,. торов, не превъмает.величины избыток энергои вспомогательногоконденсатора 46. Таким образом, вспо- О =У (кч с могательные конденсаторы можно рас. сматривать как частьфильтровых 39 поэтому уменьшается общая установленДля изменения полярности иапряже- ная мощность прЕОбраэователя. Испольния э одной из фаэ необходимр при эование трансформаторов собственных Формировании следующего импульса нап- нужд позволяет обеспечивать питание ряжения подавать увравляющие.сигна- бортовыхпотребителей.