Устройство для распределения тока генератора между параллельными цепями тяговых электродвигателей последовательного возбуждения разгруженных и догруженных колесных пар тепловоза

 

Использование: тепловозы, оборудованные электропередачей и работающие в маневровом режиме. Сущность изобретения: устройство состоит из электрических машин (двигатель-генераторной пары) постоянного тока, которые выполнены с обмотками независимого и последовательного возбеждения. Отличие изобретения в том, что обмотки последовательного возбеждения этих машин включены по отношению друг к другу разнонаправленно, а контакты каждого из цепных реверсивных переключателей введены в соответствующую цепь с возможностью одновременного изменения направления включения обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, якорной обмотки и обмоток последовательного возбуждения соответствующей машины двигатель-генераторной пары. Это обеспечивает определенное и зависимое от механической нагруженности тяговых электродвигателей соответствие между полярностью напряжения их якорных обмоток и якорных обмоток машин двигатель-генераторной пары и между направлениями тока в их обмотках возбуждения. 1 ил.

Изобретение относится к области электрооборудования транспортных средств и предназначено для тепловозов, которые оборудованы электропередачей и работают в маневровом режиме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит двигатель-генераторную пару с обмотками независимого возбуждения, якорными обмотками, включенными однонаправленно по отношению друг к другу, обмотками последовательного возбуждения и реверсивный переключатель с первыми и вторыми контактами. Первые контакты включены в имеющие большое рабочее напряжение цепи тяговых электродвигателей. Через вторые контакты обмотки независимого возбуждения двигатель-генераторной пары подключены к источнику меньшего напряжения управления. Для известного устройства требуется реверсивный переключатель с большим количеством контактов, которые включены в электрические цепи с разными рабочими напряжениями. Такой реверсивный переключатель является сложным в изготовлении, трудоемким в обслуживании и не обеспечивает хорошей надежности.

Сущность изобретения заключается в том, что обмотки последовательного возбуждения электрических машин двигатель-генераторной пары включены по отношению друг к другу разнонаправленно, а контакты реверсивных переключателей введены в параллельные цепи тяговых электродвигателей с возможностью одновременного изменения направления включения (тока) их обмоток возбуждения, якорных обмоток и обмоток последовательного возбуждения двигатель-генераторной пары. Такие отличительные конструктивные признаки позволяют уменьшить в реверсивном переключателе количество контактов и обеспечивают их включение в электрические цепи с одним рабочим напряжением (цепи тяговых электродвигателей).

Технический результат изобретения характеризуется упрощением, уменьшением трудоемкости обслуживания и повышением надежности реверсивных переключателей.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства для распределения тока.

Устройство имеет тяговый генератор 1 постоянного тока, тяговые электродвигатели с якорными обмотками 2 и обмотками 3 последовательного возбуждения, электрические машины постоянного напряжения с якорными обмотками 4.1 и 5.1, обмотками 4.2 и 5.2 последовательного возбуждения, обмотками 4.3 и 5.3 независимого возбуждения и с механической связью 6 между якорями, цепные реверсивные переключатели с парами замыкающих и размыкающих контакторов 7.1-7.4. Обмотки 4.3 и 5.3 подключены к источнику напряжения управления тепловоза. На схеме точками обозначены одноименные выводы обмоток, стрелками показано направление тока, знаками плюс и минус - полярность напряжения на элементах электрических цепей устройства. Тяговые электродвигатели одной параллельной цепи вращают загруженные колесные пары, второй - догруженные. При изменении направления движения тепловоза электродвигатели, вращавшие разгруженные (догруженные) колесные пары до изменения направления движения, после изменения вращают догруженные (разгруженные) колесные пары. Разгружение одних колесных пар и догружение других происходит под действием механических опрокидывающих моментов, которые возникают во время движения тепловоза.

Рассмотрим порядок работы устройства для следующих условий. При замкнутых контактах 7.1 и 7.3 и разомкнутых контактах 7.2 и 7.4 реверсивных переключателей тепловоз двигается в направлении, при котором тяговые электродвигатели левой (правой) цепи вращают разгруженные (догруженные) колесные пары. Напряжение генератора 1, обмоток 2, 4.1 и 5.1 имеет показанную на схеме полярность, в обмотках 4.2, 4.3 5.2, 5.3 протекает ток, направление которого показано стрелками. В обмотках 4.2 и 4.3 электрической машины левой цепи протекают однонаправленные токи, магнитные потоки обмоток 4.2 и 4.3 складываются. Эта машина работает в режиме двигателя и вращает якорь электрической машины правой цепи. Напряжение обмотки 4.1 машины-двигателя складывается с напряжением обмоток 2 тяговых электродвигателей левой цепи. В обмотках 5.2 и 5.3 электрической машины правой цепи протекают разнонаправленные токи, магнитные потоки обмоток 5.2 и 5.3 вычитаются, при этом магнитный поток обмотки 5.3 преобладает. Эта машина работает в режиме генератора, напряжение ее обмотки 5.1 вычитается из напряжения обмоток 2 электродвигателей правой цепи.

Напряжение параллельных цепей с обмотками тяговых электродвигателей и двигатель-генераторной пары равно напряжению генератора 1. Под действием напряжения обмотки 4.1 машины-двигателя ток электродвигателя левой цепи уменьшается и падение напряжения на ее сопротивлении становится меньше на величину напряжения обмотки 4.1. Под действием напряжения обмотки 5.1 машины-генератора ток электродвигателей правой цепи увеличивается и падение напряжения на ее сопротивлении становится больше на величину напряжения обмотки 5.1. При постоянстве выходной мощности генератора 1 чем меньше (больше) его напряжение и соответственно больше (меньше) его ток, тем на большую (меньшую) величину отличаются потоки возбуждения и напряжения обмоток 4.1 и 5.1 электрических машин, т.к. их якори вращаются с одинаковой частотой и ток обмоток 4.3 и 5.3 не меняется. В результате этого обеспечивается соответствие между током (тяговым усилием) электродвигателей и механическими нагрузками колесных пар, отличающимися на большую (меньшую) величину при большем (меньшем) токе генератора 1, и увеличение силы тяги тепловоза.

При движении тепловоза в противоположном направлении разомкнуты контакты 7.1 и 7.3 и замкнуты контакты 7.2 и 7.4 реверсивного переключателя, тяговые электродвигатели левой (правой) цепи вращают догруженные (разгруженные) колесные пары, полярность напряжения генератора 1, обмоток 2 тяговых электродвигателей и направление тока в обмотках 4.3 и 5.3 электрических машин не меняются. Ток обмотки 4.2 имеет направление, противоположное показанному на схеме, магнитные потоки обмоток 4.2 и 4,3 вычитаются, электрическая машина левой цепи работает в режиме генератора, напряжение ее обмотки 4.1 вычитается из напряжения обмоток 2 электродвигателей левой цепи. В обмотке 5.2 протекает ток, направление которого противоположное показанному на схеме, магнитные потоки обмоток 5.2 и 5.3 складываются, электрическая машина правой цепи работает в режиме двигателя, который вращает машину-генератор. Напряжение обмотки 5.1 машины-двигателя складывается с напряжением обмоток 2 электродвигателей правой цепи.

Благодаря такому изменению рабочих режимов двигатель-генераторной пары при изменении направления движения тепловоза при его движении в противоположном направлении обеспечивается распределение тока генератора 1 между параллельными цепями тяговых электродвигателей, соответствующее механическим нагрузкам колесных пар тепловоза, и увеличение его силы тяги.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКА ГЕНЕРАТОРА МЕЖДУ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ЦЕПЯМИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ РАЗГРУЖЕННЫХ И ДОГРУЖЕННЫХ КОЛЕСНЫХ ПАР ТЕПЛОВОЗА, содержащее вспомогательную двигатель-генераторную пару с обмотками независимого возбуждения, подключенными к источнику напряжения управления, якорными обмотками и обмотками последовательного возбуждения, включенными последовательно с обмотками тяговых электродвигателей соответствующих цепей, цепные реверсивные переключатели, выполненные с парами замыкающих и размыкающих контактов, отличающееся тем, что обмотки последовательного возбуждения двигатель-генераторной пары включены по отношению одна к другой разнонаправленно, а контакты каждого из реверсивных переключателей введены в соответствующую цепь с возможностью одновременного изменения направления включения обмоток возбуждения тяговых электродвигателей, якорной обмотки и обмотки последовательного возбуждения соответствующей машины двигатель-генераторной пары.

РИСУНКИ

Рисунок 1