Устройство для импульсного регулирования электрического торможения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕ Н ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1426889 Союз Советских Социалистицеских Республик(б 1) Зависимое от авт. свидетельств 2) Заявлено 21.12.72 (2 1860933,24 л. В 60/7/16 Н 02 р 3/14 присоединением заявки 18 б 0934/2 сударствеииый комит ооета Министров ССС по делам изобретенийи открытий(088.8) я 04.11,ата опубликования описа 2) Автор изобретения В. Н. Кский инститт сил ьнико Днепропетров ут ииженерок железнодорожного ранспорта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИМИУЛЬСНОГОРЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕ 1 2 става до полнон также надежно двигателей во чала электричес тельно малых з якорей, соизме п яженпя в сил становкн, возбужледнапазоне рможенияостаточс прямым иристора. ого то аченнимыховых т Изобретение относится к области импульсного регулирования электрвеского торможения электроподвижного состава постоянного тока с тяговыми электродвигателями последовательного возбуждения и предназначено 5 преиму 1 цестВенно лля котактно-аккумуляторпого электроподвижного состава (например, маневровых и промышленных электровозов, моторвагонных поезлов и т. л.).Известно устройство импульсного регули О розалия электрического торможе 1 Ия электрополвн:кного состава постоянного тока с тягоВымп дВигателями последователыого возбуждения, содержащее тнристорный прерыватель тока, например двухфазный, с широтно-импульсной модуляцией и емкостной коммутацией, ннлуктВно-емкостный фильтр, разделяющие вентили и дросселя. Схемой электроподвикного состава предусмотрено несколько параллельных групп тяговых двигателей с20 возмож.-ым последовательнымдвгг 2 теле в каждой. Приемником энергии слукнт контактная сеть нлн тясовая аккумуляторная батарея. Каждая группа тяговых25 двигателей соединена с приемшп ом энергии дполамн по направлению рекуперации энер.т 1Известное устройство не позволяет обсспеч:. ть необходимую вели пшу тормозной силы пр: электрическом торможен 1 П электрополвнжиого со его оНевозможно е сиОние тяговых всемскоростей нанз-за сравни йной э. д. с. Рпадением на рпрерывателя. тока,Цель изобретения - повысить надежность и тех 11 КО-экономические ПОказателн э,1 ектри - ческого торможения электрополвижного состава постоянно.о тока прн импульсно регулировании.Поставлсш 1 ая цель достигается тем, что параллельно приемнику энергии полключены последовательно соединенные тормозной резистор н электрический вентиль, анод которого присоелинетн к резистору и положительному полюсу группы якорей тяговых электродвигателей, а катод - к положительному полюсу приемника энергии и аноду тиристорного прерыватсля тока. Для повышения эффективности электрического торможения послелователы 10 с тормозным резисторов Включе дополнительный тнрнсторный прерыватель тока. С целью повышения належностн а:оды силовых тнристоров прерывателя соелпнены с анодом электрического вентиля.Б предлагаемом устройстве обеспечено регулирование величины тормозной силы ло полцои остановки электроподвижцого состава.Это дает возможность применять электрический тормоз для удержания поезда ца спуск;или при цадвиге состава ца сортировочнуюгорку при маневровой работе.При рекуперативцом торможении и умець 5шенин потребляемой мощности, что можетбыть вызвацо наличием поездов на участкеили высокой степенью заряда тяговой аккумуляторцой батареи, возможен переход и рекуператцвцо-реостатцому или замещающему1 Ореостатному торможению для реализацииитреоуемои тормозной силы, определяемойпрофилем пути и скоростью движения электроподвижного состава,На фиг. 1 изображена принципиальнаяэлектрическая схема предлагаемого устройства с одним двухфазным тиристорным прерывателем; ца фиг. 2 - то же с несколькимидвухфазными прерывателями и с дополни отельным прерывателем в цепи тормозногорезистора; ца фиг. 3 - то же с присоедццнием анодов силсвых тиристоров прерывателя к аноду дополцительцого:электрическоговентиля.Устройство для импульсного регулирования электрического торможения соединено сприемником энергии через индуктивцо-емкостный фильтр с дросселем 1 и конденсатором2. Параллельно приемнику ,энергии подключецы последовательно соединенные тормознойрезистор 3 ц дополнительный электрическийвентиль 4, анод которого присоединен к тормозному резистору 3 и положительному полюсу якорей 5, б и 7, 8 тяговых электродви- -5гателей с их обмотками возбуждения 9, 10 и11, 1 соответственно. Якори 5, б и 7, 8 элек 19тродвигателей соединены с приемником энергии электрцческцмп вентилями 13 и 14 по направлению рекуперацци энергии. В катодцых 4 Оцепях двухфазного тиристорного широтноимпульсного прерывателя тока 15 с емкостной коммутацией находятся также разделяющие дроссели 1 б, 17, которые могут иметьраздельный цли общий магнитопровод, и 4электрические вентили 18 19. На фиг. 2 и 3показано также включение последовательнос тормозным резистором 3 дополнительноготцристорого прерывателя тока 20.На фцг. 2 показан вариант устройства с 5 Опараллельным соединением нескольких двухфазцьп тиристорных прерывателей тока 15,21, 22 ц двумя группами тяговых электродвигателей 5, б и 7, 8, При этом включение каждого прерывателя в устройстве полностьюаналогично изображенному на фиг. 1.Устройство работает следующим образом.Прц поочередном открытии силовых тиристоров прерывателя 15 со сдвигом во временина половину периода от приемника энергиипротекает ток через разделяющие дроссели16 или 17 1 фиг. 1), тяговые электродвигатели(5, б, 9, 10 и 7, 8, 11, 12) и тормозной резистор 3. Происходит интенсивное увеличениетока и возбуждение тяговых электродвигате лей в широком диапазоне скоростей начала торможения за счет согласного направления э. д. с. двигателей работающих в генератор. цом режиме, ц э, д. с. контактной сети цли тяговой аккумуляторной батареи.Дополнительный электрический вентиль 4 прц этом закрыт, так как к нему приложено обратное напряжение, равное э. д, с. приемника энергии. Ток тяговых электродвигателей определяется параметра чи их цепей, величиной напряжецця приемника энергии и сопротивлением тормозного резистора 3, а также скоростью движения электроподвижного состава, частотой переключений вентилей прерывателя 15 и коэффициентом импульсцого заполнения. Прц закрытии силовых тиристоров прерывателя 15 ток тяговых электродвигателей под действием э. д. с, самоиндукции замыкается по цепи: тормозной резистор 3, разделяющце диоды 18, 19 и дроссели 1 б, 17.По мере увеличения э. д. с, тяговых двигателей и падения напряжения ца тормозном резисторе,3 уменьшается отрицательный потенциал (отрицательное смещение) ца аноде электрического вентиля 4, Далее вентиль 4 открывается, и схема автоматически переходит в режим рекуперативпо-реостатцого торможения с чередующимися циклами: само. возбуждение и накопление электромагнитной энергии шуцтпровацием тягового двигателя последовательного возбуждения при открытии силовых тиристоров прерывателя 1 Б н отдачи накопленной электромагнитной энергии ,в приемцик при их закрытии. Для устойчивой параллельной работы генераторов последовательного возбуждения на общий приемник энергии применена схема перекрестного соединения цх обмоток возбуждения, При скоростях торможения выше критических, когда э. д. с, тяговых двигателей равна э. д, с. приемника энергии, происходит автоматическое ослабление поля возбуждения при рекуперативном или рекуперативно-реостатном торможении с помощью электрических вентилей 13, 14, Ток яковей 5 - : 8 протекает через всцтцлц 13, 18 или 14, 19, уменьшая при этом ток обмоток возбуждения 9 - : 12. По мере уменьшения скорости и э. д, с. тяговых двигателей уменьшается и ток приемника энергии, частично изменяясь по величине и направлепию. И при малой скорости, вплоть до остановки электроподвижного состава, поддерживается регулирование тока и тормозного момента двигателей теперь за счет энергии, поступающей из приемника энергии. Это позволяет сохранить тормозную силу при нулевой скорости вращения якорей тяговых двигателей для удержания поезда ца спуске цли при цадвиге состава ца сортировочную горку при маневровой работе.Для повышения эффективности импульсной рекуперации тормозной резистор 3 отключается с помощью дополнительного тиристорцого прерывателя тока 20 (см. фиг, 2). Прц частичном отказе рекуперации схема переходит к рекуперативно-реостатному торможению подключением тормозного резистора 3 и регулированию его тока прерывателем 20 для создания требуемой тормозной силы в зависимости от профиля пути н скорости движения электроподвижного состава.Для увеличения рабочей частоты 1,С фильтра и уменьшения его габаритов и пульсаций тока тяговых двигателей и контактной сети тиристорный прерыватель выполнен многофазным. Регулирование тока и напряжения каждой ветви тяговых двигателей с помощью прерывателей 15, 21 и 22 аналогично друг другу и осуществляется открытием силовых тиристоров каждой фазы синхронно со сдвигом во времени.При расположении обмоток дросселей 16 и 17 попарно на общих магнитопроводах, как показано на фиг. 1, пульсации тока цепи тяговых двигателей дополнительно уменьшаются за счет э, д. с. взаимоиндукции, Это позволяет конструктивно выполнить разделяющие дроссели меньших размеров. Вариант многофазного исполнения тиристорного прерывателя тока предлагаемого устройства с параллельным соединением нескольких двухфазных тиристорных прерывателей 15, 21, 22 позволяет од повременно уменьшить пульсации тока тяговых двигателей и приемника энергии. Указанные пульсации в процессе регулирования электрического торможения становятся практически равными нулю при достижении длительности открытого состояния силовых тиристоров каждой фазы прерывателя значений, кратных периоду повторения импульсов тока и напряжения тяговых двигателей.На фиг. 3 показано применение в описываемом устройстве известного двухфазного прерывателя тока 15, содержащего силовые тиристоры 23 и 24, вспомогательные тиристоры 25 - : 28 и конденсатор 29 общего коммутирующего узла, Для повышения надежности работы устройства аноды силовых тиристоров 23 и 24 присоединены к аноду дополнительного электрического вентиля 4. В начале рекуперативного торможения при подаче импульсов управления на вспомогательные тиристоры 25, 27 или 26, 28 со сдвигом во времени происходит заряд или перезаряд коммутирующего конденсатора 29 от приемника энергии через дроссели 16, 17, тяговый,электродвигатель (5) и тормозной резистор 3, По окончании заряда или перезаряда конденсатора 29 тиристоры 25, 27 или 26, 28 закрывайтся, Возникающая э. д. с. самоиндукции поддерживает ток того же направления, который теперь протекает в контурах элементов схемы: электродвигатель (5), тормозной резистор 3, разделяющие вентили 18, 19 и дроссели 16, 17, Ток начального самовозбуждения при этом возможно регулировать изменением частоты переключений вспомогательных тиристоров 25 - :28 коммутирующего узла. Даже при неподвижном якоре электродвигателя при45 50 55 60 65 5 10 15 20 5 Зо 35 40 таком стимулировании начального самовозбуждения под действием э. д. с. самоиндукцни поддерживается непрерывный ток, величина которого определяется параметрами схемы, частотой переключений тиристоров и вслпчппой напряжения приемника энергии. Теперь при включении силовых тиристоров 23, 24 прерывателя 15, работающих как и вспомогательные тиристоры со сдвигом во времени, тяговый электродвигатель (5) и разделяющие дроссели 16 или 17 шунтируются. Токи короткозамкнутых контуров интенсивно нарастают до заданной величины, При подаче импульсов управления на вспомогательные тиристоры 25, 27 или 26, 28 силовые тиристоры 23, 24 закрываются, Под действием суммарной э, д, с. вращения и самоиндукции обмоток электродвигателя (5, 9) и дросселей 16 или 17 происходит отдача накопленной электромагнитной энергии в приемник. Ток рекуперации протекает по элементам схемы;9, 5, 4, 2, 18, 16 илн 9, 5, 4, 2, 19, 17 и через приемник энергии по цепи 9, 5, 4, 1, 18, 16 или 9, 5, 4, 1, 19, 17. Одновременно ток электродвигателя (5) протекает и через тормозной резистор 3. Таким образом, имеет место рекуперативно-реостатное торможение. При расположении обмоток дросселей на общем магнитопроводе как показано на фиг. 3, пульсация тока электродвигателя значительно уменьшается за счет э. д. с. взаимоиндукции, Прп частичной рскуперации ток тормозного резистора 3 автоматически регулируется посредством дополнительного тиристорного прерывателя 20 для создания необходимого тормозного момента электродвигателя (5), а при наличии потребителя - тормозной резистор 3 отключается прерывателем 20. Благодаря этому повышается эффективность импульсной рекуперации и надежность электрического торможения в целом,Предмет изобретения 1, Устройство для импульсного регулирования электрического торможения электро- подвижного состава постоянного тока с тяговыми электродвигателями последовательного ,возбуждения, содержащее индуктивно-емкостпый фильтр, многофазные тиристорные прерыватели тока, разделяющие электрические вентили и дроссели, а также тормозной резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения технико-экономических показателей, оно снабжено дополнительным электрическим вентилем, анод которого подключен к положительному полюсу тяговых электродвигателей, катод - к положительному полюсу приемника энергии через фильтр, а тормозной резистор включен между положительным полюсом тяговых электродвигателей и отрицательным полюсом приемника энергии.2, Устройство по и, 1, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулированпя электрического торможения, оно снабжено дополнительным тиристорным прерывателем тока, включенным последовательно с тормозным резистором.3. Устройство по пп. 1, 2, отличающееся тем, что, с цельо повышения надежности, аноды силовых тиристоров в многофазных тнристорных прерывателях подключены к аноду дополнительного электрического вен тиля.426888 Составитель В. Кучумовктор В. фельдман Техред Т, Курилко Корректор В. Гутман аказ 1660/516ЦНИИПИ Тнп. Харьк. фил. пред. Патент Изд.821 осударственного кпо делам изобре Москва, Ж.35, Р Тираж 678митета Совета Миниений и открытийушская набд. 4/5 Подпнсноов СССР