Устройство для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИ- . РОВАНИЯ ВРАВегНйЯ ТЯГОВОШ ЭЛЁ1СГРОДВИГАТЕЛЯ, содержащее два переключателя фаз, выполненных на тирйсtopiat ., соёдийенных по трехфазной мостовой схеме/ Обратный диодный мост, выходы указанных переключ-ателей фаз и обратного диодного моста соединены между собой и пр еднааначены для подключения к фазным выводам тягового электродвигателя,даа импульсных регуя трра , каждый из которых образоЧ1$ан двумя взаимно 111унтированными оОратш« ш диодами я рабочи,ми тиристорами , а также цепька ;коммутаций Сбстоям@й иэ последовательно соеди:кенных конденсатора и регистора, аниды рабочих тиристрров первого импуль-, ского регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью кокмутации, - к анодным группам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к MHHycdsOMy выводу источника питания , а их аноды, связанные между собой через цепь коммутаций, - к катодным группам тиристоров переключателей фаз, рбратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две всп«;могательные цепи, каждая из которых составлена из последовательно соединенных тиристора и реактора, о т л ичающееся тем, чтР, с целью повышения КПД, в устройство введены два однофазных диодных моста. Два дополнительных тиристора, причем зажимы переменного тока какого однофазного диоднрго моста подклю- С чены к конденсатору цепи коммутации (Л соответствующего регулятора, плюсовой вывод постоянного тока каждого с рднофазного диодного моста - к аноду тиристора соответствующей вспомогательной цепн, свободные выводы реактРров вспомогательных цепей соединены с плюсовым выводом источника питания , минусовой вывод которого чео tc :о рез дополнительные тиристоры связан с минусовьф и выводами однофазных диодньк мостов. 2. Устройство по п. 1, от л .и3 ч а ю.щ е ё с я, тем, что в него « дополнительно введены два трансформатора собственных нужд и два вспомогательных конденсатоТ а, при этом первичные обмотки трансформаторов через конденсаторы подключены к выходам однрфазных диодных мостов, а вторичные .обмотки замкнуты на наг1рузку .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

IHLDC

РЕСПУБЛИК

0% (И)

3(6Ц Н 02 P 7/42

Я гЪ 1 " v.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3383444/24-.07 (22) 20.01.82 .(46) 15.06.83. Бюл. 9.22 (72) А.Н.Рогов, А.С.Иазнев, Б.П.Гаврилов:и.. К.И.Суслова (71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного . трансйорта им. акад. В.Н. Образцова (53.).621.314.572 (088.8) (56) 1..Авторское свидетельство СССР

It 771841s кл. Н 02 Р 7/62, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3302688/07, Ыл .Н 02 Р 7/42, 1981. (54 ) (57) i° . УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИ- . .

POBAHÈß СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ТЯГОВОГО

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛФ, содержащее два переключателя фаэ, .выполненных на тирис.торах;, соединенных по трехфаэной мостовой схеме, обратный диодный мост, выходы указанных переключателей .фаз и обратного двводного моста соединены между собой и предназначены для под. ключения к. фаэным выводам тягового электродвигателя,два импульсных регулятора, каждый иэ которых обраэоВаи двумя взаимно .шунтированными обратными диодами и рабочими тиристорами, а также цепью:коммутаций состоящей из последовательно сбеди:неиных мо щенсатора и реакгора, ано-. дн:рабочих тнристоров первого импуль-, сйога регулятора подключены к плюсовому выводу источника питания, а их

: катоды, соединенные между собой цепью кою утации, - к анодным груп пам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены .:к минусовому выводу источника питания, а их аноды, связанные между собой через цепь коммутаИии, - к ка" тодным группам тиристоров переключателей фаз, обратный диодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две вспомогательные цепи, каждая из которых составлена иэ 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- 0 чены к конденсатору цепи коммутации соответствующего регулятора, плюсовой вывод постоянного тока каждого

-однофазного диодного моста - к аноду ф тиристора соответствующей вспомогательной цепи, свободные выводы реак- торов вспомогательных цепей соедине- 8 ны с плюсовым выводом источника пи.тания, минусовой вывод которого через дополнительные тиристоры свяэай с минусовыми выводамн 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 введены два трансформатора собственных нужд идва вспомогательных конденсатора, при этом

- первичные обмотки трансформаторов через конденсаторы подключены к выходам однофазных диодных мостов, а вторичный .обмотки замкнуты на наг рузку. 3

1023611

10 электродвигателя, содержащее два переключателя фаэ, выполненных на тиристорах, соединенных по трехфазной 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 импу" льсных регулятора, каждый из которых образован 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 к плюсовому выводу источника питания, а их катоды, соединенные между собой цепью коммутации, — к анодным групЗО пам тиристоров переключателей фаз, катоды рабочих тиристоров второго импульсного регулятора подключены к минусовому выводу источника питания, а их аноды, свйзанные между собой

З5 через цепь коммутации, — к катодным. группам тиристоров переключателей фаз, обратный дйодный мост подключен к источнику питания в непроводящем направлении, две вспомогательные це4 пи, каждая из которых составлена из последовательно 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 однофазного диодного моста — к аноду тиристора

50 соответствующей вспомогательной цепи, свобОдные выводы реакторов вспомогательных цепей соединены с плюсовым выводом источника питания, минусовой вывод которого через до55 полнительные тиристоры связан с минусовыми выводами однофазных диодных мостов

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 устройством для регулирования скорости вращения асинхронных электродвигателей, и может быть использовано на электри" ческом подвижном составе с бесколлекторными электродвигателями, питающимися от сети постоянного тока..

Известно устройство для регулирования скорости вращения электродвигателя, состоящее из переключателей фаз, обратного диодного моста и импульсных регуляторов напряжения 1)а

Однако 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 группам 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 f2 $.

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 B устройство для регулирования скорости вращения тягового

1023611 диодных мостов, а вторичные обмотки замкнуты на нагрузку.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема устройства для регулирования скорости вращения тягового электродвигателя. - 5

Устройство содержит переключатель фаз 1, выполненный на тиристорах 2-7, переключатель фаз 8, выполненный на тиристорах 9-14. Тиристоры переключателей фаз соединены по трехфазной ip мостовой схеме.

Устройство содержит обратный диодный мост 15, выполненный на диодах 16-21, два импульсных регулятора, один из которых образован рабочими тиристорами .22 и 23 зашунтированными. диодами 24 и 25, и цепью комму.тации из последовательно соединенных конденсатора 26 и реактора 27. Второй импульсный регулятор образован рабочими тиристорами 28 и 29, зашунтированными диодами 30 и 31, и цепью коммутации из последовательно соединенных конденсатора 32 и реактора 33.

Аноды рабочих тиристоров 22 и 23 подключены к плюсовому выводу источ- 2э ника питания 34, а катоды их, связанные между собой через цепь коммутации, подключены к анодным группам переключателей фаз 1 и 8.

Катоды тирнсторов 28 и 29 подклю- 30 чены к минусовому выводу источника питания 34, а их аноды, связанные цепью коммутации, подключены к катод ным группам переключателей фаз 1 и 8.

Выходы переключателей фаз 1 и 8 5 обратного диодиого моста 15 соединены между собой и подключены к фазним выводам тягового электродвигателя 35.

Устройство содержит две вспомогательные цепи, одна из которых состав-40 лена из последовательно соединенных тиристора 36 и реактора 37, а другая — из последовательно соединенных тиристора 38 и реактора 39.

В устройство введены два однофаз- 45 ных,диодных моста 40 и 41 и два дополнительных тиристора 42 и 43..Зажимы переменного тока диодного моста 40 подключены к конденсатору 26 цепи коммутации первого импульсного регу- 50 лятора, а зажимы переменного тока диодного моста 41 — к конденсатору 32. цепи коммутации второго импульсного регулятора.

Плюсовой вывод постоянного тока однофаэного диодного моста 40 подключен к аноду тиристора 36 одной вспомогательной цепи, а плюсовой вывод постоянного тока однофазного диодного моста 41 — к аноду тиристора 38 .вспомогательной цепи.

Свободные выводы реакторов 37 и

39 вспомогательных цепей подключены к плюсовому выводу источника питания 34, минусовый вывод которого через дополнительные тиристоры 42 65 и 43 подключен к минусовым выводам однофазных диодных мостов 40 и 41

1соответственно.

В устройство могут быть введены два трансформатора собственных нужд 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. обмотка трансформатора собственных нужд 45через конденсатор 47 — к выходу однофаэного диодного моста 41. Вторичные обмотки трансформаторов собственных нужд эакорочены на нагрузки 48 и 49 соответственно.

Переключатели фаэ необходимы для формирования кривой выходного напряжения.

И мпульсные регуляторы напряжения необходимы для выключения тиристоров переключателей фаз и регулирования величины выходного напряжения. Обратный диодный мост служит для протекания реактивных и тормозных токов.

Тиристоры вспомогательных цепей предназначены для передачи избытка энергии конденсаторов цепей коммутации источнику питания и бортовым потребителям.

Трансформаторы собственных нужд обеспечивают питание бортовых потребителей.

Устройство работает следующим образом.

Предположим, что включены тиристоры 2, 7, 4, 22 и 28, и ток протекает от источника питания 34 через указанные элементы и фазы электродвигателя 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 (+} кондеясатбра 26 — реактор 27 - диод 25тиристор 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 контура

Lg

c+ñ где . Д вЂ” волновое сопротивление, Ь - параметры контура .коммутации, Cq - емкость дополнительного конденсатора в(10-30 раэ больше емкости коммутирующего конденсатора).

Для формирования следующего им" пульса напряжения на нагрузке необходимо запереть рабочий тиристор 28.

1023611

Для этого подается управляющий сиг- . лы на тиристоры 14, 11> 13, 23 и 29 нал на тиристор 25, и коммутирующий вместо 9, 14, 11, 23 и 29. конденсатор 32 перезаряжается по Дпя обеспечения независимости контуру (+} конденсатора 32 - тирис- . выходного напряжения ст характера тор 29 - диод 30 - реактор 33 — (-) нагрузки на интервале паузы иеобхоконденсатора 32. Поскольку конденса- 5 димо подавать. управляющие сигйалы на тор 32 не связан с источником пита- все тирнСторы катодной или анодной ния 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-. 1О: Регулирование выходного.напряжеторы анодной группы переключателя ния осуществляется широтно-импульсфаэ 8. ным методом на несущей частоте.

После окончания .перезаряда ком- В случае наличия трансформаторов мутирующего конденсатора 32 подают- собственных нужд избыточная энергия ся управляющие сигналы на тирис- :д частично передается обратно источни.торы 9, 14,. 11, 23 и. 29. Для -отвода ку питания, а .частично .бортовым потэнергии вспомогательных кон3енсато- . ребителям. ров необходймо отпирать дополнитель- . . Таким образом, в данном устройстные 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- 2О, му возможно использование контуров с .ння напряжения на вспомогательном высокой добротностью, что приводнт. конденсаторе 46 образуется контур —, к умеиьшенню потерь, а следовательно, (+} конденсатора 46, — тиристор 36 - повыаению ВИД. Иапряжение на коммуреактор 37 - источник питания 34 - . тврующем конденсаторе, определяющее тиристор 42 - (-} конденсатора 46, 2 потенциальные условия работы тириспрн этом источнику питания отдается,. торов, не превъмает.величины избыток энергии вспомогательного конденсатора 46. Таким образом, вспо- . 0 -U + ts÷С,С могательные конденсаторы можно рас. сматривать как часть фильтровых.. Зо поэтому уменьшается общая установленДля изменения полярности иапряже- ная мощность прЕОбраэователя. Исполь ния в одной из фаэ .необходимр при эованне трансформаторов собственных формировании следующего импульса нап- нужд позволяет обеспечивать питание ряжения подавать увравляющие.сигна- бортовых потребителей.

1023611

Составитель В. Тарасов

Техред И.Костик,:" КорректорЮ. Макаренко.Редактор Jl. Веселовская

Подписное .

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 г и

Заказ 4236/48 Тираж 687

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5