Устройство для защиты от аварийных токов резисторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза

 

Использование: транспортная автоматика, регулирование тяговых электродвигателей с защитой силовых цепей регулирования. Сущность изобретения: устройство содержит токоограничивающий резистор и релейный элемент с размыкающим выходным контактом. Новизна изобретения характеризуется использованием релейного элемента с возможностью использования теплового реле, нагревательный элемент которого подключен к резистору первой ступени ослабления возбуждения, а контакт выполнен с возможностью механической фиксации в отключенном положении. В устройстве имеет место последовательное соединение контактов тепловых реле, которые контролируют резисторы ослабления возбуждения тяговых электродвигателей параллельных цепей. Данное техническое решение обеспечивает повышенную надежность защиты. 1 ил.

Изобретение относится к области регулирования тяговых электродвигателей и предназначено для защиты силовых электрических цепей регулирования.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому является устройство, содержащее токоограничивающие резисторы, диоды и электромагнитное реле, (Вилькович Б. И. Автоматическое управление электрической передачей и электрические схемы тепловозов. М. "Транспорт", 1987, с. 203-204, 220). Его катушка подключена через резисторы, блокировочные контакты реверсивных переключателей и якорных обмоток тяговых электродвигателей параллельных цепей. Размыкающий контакт реле включен в цепь катушек контакторов возбуждения тягового генератора, который питает тяговые электродвигатели. При обрыве цепи обмоток возбуждения и движении с ослабленным возбуждением по контакторам и резисторам цепи ослабления протекает большой аварийный ток и напряжение на этой цепи возрастает. В этом режиме реле срабатывает, размыканием контакта обеспечивает снятие возбуждения с генератора и напряжения с тяговых электродвигателей. Таким образом, предотвращается возгорание электрооборудования тепловоза.

Известному устройству присущи такие недостатки: сложное исполнение, ложные срабатывания от кратковременных повышений напряжения на индуктивных цепях обмоток возбуждения при отключениях резисторов ослабления, невозможность использовать устройство для защиты одной цепи электродвигателей, т.к. реле включается на разность напряжений, как минимум двух параллельных цепей электродвигателей.

Во избежание указанных недостатков в устройстве для защиты от аварийных токов резисторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза, содержащем для группы тяговых электродвигателей токоограничивающий резистор и релейный элемент со снабженным механической защелкой размыкающим контактом, включенным в цепь катушек контакторов возбуждения тягового генератора, связанного через реверсор с последовательно включенными якорными обмотками тягового электродвигателя и их обмотками возбуждения, параллельно которым через замыкающие контакты соответствующих контакторов включены резисторы ослабления, для каждой группы тяговых электродвигателей в качестве релейного элемента использовано тепловое реле, причем нагревательный элемент теплового реле включен через токоограничивающий резистор параллельно резистору первой ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, а контакты тепловых реле соединены последовательно.

Таким образом, особенность настоящего предложения состоит в том, что нагревательный элемент реле включают не последовательно с контролируемым элементом-резистором, а параллельно через токоограничивающий резистор. Такое включение нагревательных элементов позволяет для контроля тока резисторов ослабления, по которым протекает ток, больший наибольшего номинального тока тепловых реле 200А, использовать тепловые реле, имеющие небольшие номинальные токи и соответственно менее инерционные.

При протекании тока в цепи контролируемого резистора ослабления, нагревается он и тепловой элемент реле. При этом путем выбора сопротивления токоограничивающего резистора цепи нагревательного элемента всегда можно обеспечить, чтобы он нагревался быстрее контролируемого резистора и обеспечивая снятие напряжения с тяговых электродвигателей и соответственно с контролируемого резистора раньше, чем его температура достигает значения, при котором может возникнуть пожар. При кратковременных повышениях напряжения на контролируемом резисторе тепловое реле не успевает сработать в силу своей инерционности. В результате этого исключаются ложные срабатывания защиты. Этому способствует также подключение теплового элемента параллельно не обмоткам возбуждения, как в известном устройстве, а параллельно резистору первой ступени ослабления возбуждения, который подключается к обмоткам возбуждения первым и остается подключенным на второй ступени ослабления возбуждения.

Технический результат изобретения характеризуется упрощением и повышением надежности, т. к. предложенное устройство содержит меньшее количество элементов, обеспечивает защитные функции при любом количестве параллельных цепей электродвигателей, защищено от ложных срабатываний от помех.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства защиты.

На схеме показаны тяговый генератор 1, к которому через контакторы 2 подключены тяговые электродвигатели с якорными обмотками 3, соединенными последовательно с обмотками возбуждения 4 через контакты 5 реверсивных переключателей. Параллельно цепям обмоток 4 подключены через контакторы 6 и 7 резисторы первой 8 и второй 9 ступеней ослабления возбуждения тяговых электродвигателей. Устройство защиты содержит тепловые реле с нагревательными элементами 10 и размыкающими контактами 11, которые выполнены с механической фиксацией, когда они размыкают электрическую цепь. Элементы 10 подключены к резисторам первой ступени ослабления возбуждения через токоограничивающие резисторы 12. Контакты 11 соединены последовательно и соединены с клеммами 13, которые включены в цепь питания непоказанных катушек контакторов возбуждения генератора 1.

Устройство защиты работает в такой последовательности.

При движении тепловоза для увеличения его скорости замыкают контакты 6, резисторы 8 шунтируют цепи обмоток 4, обеспечивают первую ступень ослабления возбуждения электродвигателей. Для дальнейшего увеличения скорости замыкают контакты 7. При замкнутых контактах 6 и 7 цепи обмоток 4 шунтируются параллельно соединенными резисторами 8, 9 и обеспечивается вторая ступень более интенсивного ослабления возбуждения тяговых электродвигателей и соответственно дальнейший рост скорости тепловоза. Резисторы 8 и 9 имеют сопротивление, большее сопротивления цепи обмоток 4, которые ограничивают ток, напряжение и соответственно нагрев резисторов 8 и 9. При включенных контакторах 6 напряжение резисторов 8 прикладывается к цепям 10-12 и по элементам 10 протекает ток, величина которого ограничивается сопротивлением резисторов 12 и является недостаточной для срабатывания тепловых реле.

При движении тепловоза в режиме ослабленного возбуждения и обрыве цепи обмоток 4 прекращается возбуждение тяговых электродвигателей, напряжение якорных обмоток 3 значительно уменьшается, большая часть напряжения генератора 1 прикладывается к резистору 8 цепи электродвигателей с поврежденными обмотками 4 и температура резистора 8 этой цепи растет. При этом увеличивается ток в цепи элемента 10, он нагревает биметаллические пластины теплового реле, его контакт 11 размыкает цепь питания катушки контактора возбуждения и становится на защелку (фиксируется механически в отключенном положении). После этого снимаются возбуждение с тягового генератора, напряжение с цепи, которая имеет поврежденную обмотку 4. Нагрев резистора 8 прекращается раньше, чем его температура достигает значения, при котором может возникнуть на тепловозе пожар.

При отключении контакторами 2 одной или нескольких параллельных цепей электродвигателей тепловые реле оставшихся включенными цепей электродвигателей обеспечивают защиту их резисторов ослабления возбуждения электродвигателей.

Формула изобретения

Устройство для защиты от аварийных токов резисторов ослабления возбуждения тяговых электродвигателей тепловоза, содержащее для группы тяговых электродвигателей токоограничивающий резистор и релейный элемент со снабженным механической защелкой размыкающим контактом, включенным в цепь катушек контакторов возбуждения тягового генератора, связанного через реверсор с последовательно включенными якорными обмотками тягового электродвигателя и их обмотками возбуждения, параллельно которым через замыкающие контакты соответствующих контакторов включены резисторы ослабления, отличающееся тем, что для каждой группы тяговых электродвигателей в качестве релейного элемента использовано тепловое реле, причем нагревательный элемент теплового реле включен через токоограничивающий резистор параллельно резистору первой ступени ослабления возбуждения тяговых электродвигателей, а контакты тепловых реле соединены последовательно.