Устройство для регулирования сопротивления пускового или тормозного резистора для тяговых электродвигателей электроподвижного состава

 

Использование: регулирование напряжения на тяговых двигателях электроподвижного состава постоянного тока, а именно в вагонах метрополитена, электропоездах, вагонах трамвая, троллейбусах. Сущность изобретения: устройство содержит тиристорный переключатель N ступеней пускового резистора, блок задания режима, выключатели набора и сброса тяги, источник управляющих импульсов, блок запрета, блок триггеров и блок оптоэлектронных реле с числом N триггеров и N оптоэлектронных реле, равным числу переключаемых ступеней регулируемого резистора. В процессе работы устройства осуществляется контроль правильности его функционирования. Если не срабатывает какая-либо цепь управления переключателем ступеней, то последующая ступень уже не выводится. Это исключает броски тока в тяговом электродвигателе и защищает его от возникновения кругового огня на коллекторе. Принятое исполнение устройства обеспечивает устойчивую работу тягового электродвигателя при кратковременных отскоках токоприемника от контактной сети. 1 ил.

Изобретение относится к регулированию напряжения на тяговых двигателях электроподвижного состава постоянного тока и может быть использовано на вагонах метрополитена, электропоездах, вагонах трамвая и троллейбусах для регулирования сопротивления пускотормозных резисторов.

Известно устройство (см. авт. св. СССР N 806490, кл. B 60 L 15/20, 1981) для регулирования величины сопротивления пускового или тормозного резистора для тяговых электродвигателей электроподвижного состава, содержащее переключатель ступеней регулируемого резистора, блок задания режима, соединенный с выключателями набора и сброса тяги, источник управляющих импульсов, соединенный входом с блоком задания режима, а выходом с блоком запрета.

Недостатками известного устройства являются низкая надежность и ограниченные функциональные возможности, связанные с коммутацией исполнительных элементов переключателя ступеней регулируемого резистора без контроля состояния цепей управления предшествующих им исполнительных элементов, выключением исполнительных элементов без выдержки времени, а также отсутствием гальванической развязки между цепями управления и переключателем ступеней резистора.

Задача изобретения повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача решается тем, что устройство для регулирования сопротивления пускового или тормозного резистора для тяговых электродвигателей электроподвижного состава, содержащее тиристорный переключатель N ступеней регулируемого резистора, блок задания режима, выходы которого соединены со входами источника управляющих импульсов и выключателей набора и сброса тяги, блок запрета, сигнальный вход которого подключен к выходу источника управляющих импульсов, а управляющий вход связан с цепью тока тягового электродвигателя, снабжено блоком из N триггеров и блоком из N оптоэлектронных реле, причем входы синхронизации триггеров соединены с выходом блока запрета, установочный вход первого триггера соединен с выходом выключателя набора тяги, установочные входы второго и последующих до N-го триггеров включительно с выходами соответственно первого и последующих до (N-1)-го триггеров, входы сброса первого и последующих до (N-2)-го триггеров включительно с выходами соответственно третьего и последующих до N-го триггеров, входы сброса (N-1)-го и N-го триггеров с выходом выключателя сброса тяги, выход каждого из триггеров с управляющим входом соответствующего этому триггеру оптоэлектронного реле, выходы оптоэлектронных реле с соответствующими входами тиристорного переключателя.

На чертеже представлена схема устройства.

Переключатель 1 ступеней регулируемого резистора в цепи тягового электродвигателя электроподвижного состава (резистор и цепь тягового электродвигателя на чертеже не показано) содержит N тиристоров 2 с токоограничивающим резистором 3 и защитным резистором 4. Число N тиристоров равно числу переключаемых ступеней регулируемого резистора. Входы переключателя 1 соединены через блок 5 оптоэлектронных реле 6-1, 6-N с выходами блока 7 триггеров 8-1, 8-N. Входы C синхронизации триггеров 8 соединены через блок 9 запрета с источником 10 управляющих импульсов. Блок 9 запрета контролирует ток в цепи тягового электродвигателя и пускового резистора электроподвижного состава. Вход источника 10 управляющих импульсов подключен к первому выходу блока 11 задания режима. Второй выход блока 11 соединен через выключатель 12 набора тяги с установочным входом R первого в блоке 7 триггера 8-1. Третий выход блока 11 подключен через выключатель 13 сброса тяги с входами S сброса предпоследнего и последнего в блоке 7 триггеров 8-(N-1) и 8-N. Установочные входы триггеров 8-2, 8-N соединены соответственно с выходами триггеров 8-1, 8-(N-1). Входы S сброса триггеров 8-1, 8-(N-2) соединены соответственно с выходами триггеров 8-3, 8-N.

Применительно к регулированию сопротивления пускового резистора устройство работает следующим образом.

В режиме набора тяги от блока 11 задания режима включается источник 10 управляющих импульсов, через выключатель 12 набора тяги подается сигнал на установочный вход R первого в блоке 7 триггера 8-1. Если блок 9 запрета закрыт, что свидетельствует о превышении током тягового электродвигателя и пускового резистора заданного значения, то управляющие импульсы от источника 10 не поступают на вход C синхронизации триггера 8-1, и он находится в исходном состоянии. Если блок 9 запрета открыт, что свидетельствует о снижении тока тягового электродвигателя и пускового резистора за установленный уровень, то управляющие импульсы от источника 10 поступают на вход C синхронизации триггера 8-1. Триггер 8-1 при этом переключается, на его выходе появляется сигнал высокого уровня, от которого включается оптоэлектронное реле 6-1. Через выходную цепь реле 6-1 управляющий электрод тиристора 2-1 соединяется с его анодом. Тиристор 2-1 открывается и шунтирует первую ступень пускового резистора. Выходной сигнал триггера 8-1 подается также на установочный вход R триггера 8-2, но триггер 8-2 не переключается до момента поступления на его вход C синхронизации управляющего импульса от источника 10 через блок 9 запрета. Частота управляющих импульсов источника 10 выбрана таким образом, чтобы за период их следования закончились все переходные процессы в цепи пускового резистора и в цепях управления. Поэтому, если при выключении первой ступени резистора его ток возрос выше заданного значения, то блок 9 запрета уже закрывается до момента поступления очередного управляющего импульса от источника 10 и не пропускает его на вход С синхронизации триггера 8-2, который остается в исходном состоянии. По мере разгона подвижного состава ток пускового резистора уменьшается ниже заданного значения и блок 9 запрета открывается, разрешая поступление управляющего импульса от источника 10 на вход С синхронизации триггера 8-2, от которого он переключается. При переключении триггера 8-2 включаются оптоэлектронное реле 6-2 и тиристор 2-2, который шунтирует вторую ступень пускового резистора. Шунтирование последующих ступеней пускового резистора осуществляется аналогичным образом.

При описанном алгоритме работы устройства осуществляется контроль правильности его функционирования, т.е. если не сработала какая-либо цепь управления переключателем ступеней резистора, то последующая уже не будет выведена. Это исключает броски тока в цепи тягового электродвигателя и защищает его от возникновения кругового огня на коллекторе.

Выключение триггера 8-2 осуществляется при срабатывании триггера 8-3, с выхода которого сигнал подается на вход S сброса триггера 8-1. Аналогичным образом все последующие триггеры до 8-(N-2) триггера включительно выключаются выходными сигналами триггеров, срабатывающих после них через один такт. Триггеры 8-(N-1) и 8-N выключаются от блока 11 задания режима через выключатель 13 сброса тяги. Такой алгоритм выключения обеспечивает устойчивую работу силовой цепи тягового двигателя без скачков тока в моменты коммутации переключателя ступеней пускового резистора, совпадающие с кратковременной потерей напряжения в цепи тягового электродвигателя, например при кратковременных отскоках токоприемника электроподвижного состава от контактной сети.

Управление переключателем ступеней пускового резистора через оптоэлектронные реле обеспечивает гальваническую развязку между цепями управления и силовой цепью тягового электродвигателя. Это расширяет функциональные возможности устройства, т.к. позволяет использовать перспективные переключающие устройства тиристоры.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает повышение надежности и расширение функциональных возможностей переключателя ступеней регулируемого резистора.

Формула изобретения

Устройство для регулирования сопротивления пускового или тормозного резистора для тяговых электродвигателей электроподвижного состава, содержащее тиристорный переключатель ступеней регулируемого резистора, блок задания режима, выходы которого соединены с входами источника управляющих импульсов и выключателей набора и сброса тяги, блок запрета, сигнальный вход которого подключен к выходу источника управляющих импульсов, а управляющий вход связан с цепью тока тягового электродвигателя, отличающееся тем, что оно снабжено блоком из N триггеров и блоком из N оптоэлектронных реле, причем входы синхронизации триггеров соединены с выходом блока запрета, установочный вход первого триггера соединен с выходом выключателя набора тяги, установочные входы второго и последующих до N-го триггеров включительно с выходами соответственно первого и последующих до (N 1)-го триггеров, входы сброса первого и последующих до (N 2)-го триггеров включительно с выходами соответственно третьего и последующих до N-го триггеров, входы сброса (N - 1)-го и N-го триггеров с выходом выключателя сброса тяги, выход каждого из триггеров с управляющим входом соответствующего этому триггеру оптоэлектронного реле, выходы оптоэлектронных реле с соответствующими входами тиристорного переключателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1