Устройство для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Устройство для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом содержит средство рассеивания электрической энергии и средство переключения, передающее электрическую энергию от силовых шин на средство рассеивания электрической энергии. Причем средство рассеивания электрической энергии содержит катушку индуктивности и тепловоспринимающий элемент, выполненный из электропроводного диамагнитного или ферромагнитного материала и приспособленный для его нагрева при воздействии на него магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности. Средство переключения выполнено с возможностью создания в катушке индуктивности переменного тока и содержит полумостовой транзисторный модуль, выход которого подключен к резонансному контуру, образованному катушкой индуктивности и по меньшей мере одним конденсатором. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности поглощения энергии торможения при одновременном сокращении объема и массы устройства. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системах электродинамического торможения машин различного назначения, в том числе самоходных машин с автономным ботовым источником энергии и электромеханической трансмиссией.

При торможении машины с электрическим приводом ее хода или рабочего органа, реализованным на основе электродвигателя (электродвигателей) переменного тока (асинхронного, синхронного, вентильно-индукторного и т.д.) и частотного преобразователя, электродвигатель переводится в генераторный режим. Генерируемое при этом напряжение выпрямляется обратными диодами биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT транзисторов), на которых, как правило, выполнена силовая часть частотного преобразователя. В результате этого энергия торможения машины или ее рабочего органа поступает на силовую шину звена постоянного тока, приводя к увеличению напряжения на ней.

Часть этой энергии может поступать в бортовой источник энергии и накапливаться или рассеиваться в нем. Однако если этого недостаточно, напряжение на силовой шине может вырасти до недопустимо высокого значения. В этом случае для предотвращения перенапряжения электрический привод должен быть оснащен устройством поглощения энергии торможения.

Известна система электропривода, в которой поглощение избытка мощности при торможении машины осуществляется в самом электродвигателе и преобразователе. В этом случае преобразователь управляет IGBT транзисторами из условия специального увеличения потерь мощности в электродвигателе, формируя сигналы управления в соответствии со значениями крутящего момента электродвигателя на характеристической линии увеличения потерь с целью изменения фазы тока относительно оптимального значения (RU 2379821 C1, Н02Р 21/00, Н02Р 3/18, B60L 9/12, B60W 10/08, 20.01.2010).

Недостатком этого технического решения является ограниченная возможность поглощения энергии торможения, не превышающая 20-30% номинальной мощности электропривода.

Это ограничение отсутствует в устройстве для поглощения энергии торможения, традиционно применяющемся в электроприводах и реализованном на основе тормозного резистора и тормозного прерывателя, осуществляющего подключение тормозного резистора к силовой шине при возникновении на ней перенапряжений (US 5420491 А, Н02Р 1/24, 30.05.1995, US 6072291 А, H02K 7/10, 06.06.2000).

Однако в электроприводах, работающих на нагрузку с большим моментом инерции, в том числе в трансмиссиях самоходных машин, количество энергии торможения, поступающей через преобразователь частоты на силовую шину, относительно велико. Это исключает возможность размещения тормозного резистора внутри корпуса преобразователя.

На тормозной резистор, размещенный вне корпуса преобразователя, особенно на самоходных машинах, воздействуют механические вибрации и удары, атмосферные конденсированные осадки и т.д., что может привести к возникновению токов утечек и коротких замыканий на корпус (землю, массу) машины. Это приводит, с одной стороны, к снижению надежности устройства, а с другой стороны, к его усложнению, поскольку в этом случае ГОСТ Р 50807 (МЭК 755) указывает на необходимость применения защитного устройства, управляемого дифференциальным (остаточным) током и выявляющего постоянную составляющую тока утечки тормозного резистора на корпус (землю, массу) машины с его последующим отключением от силовых шин.

С целью упрощения защитного устройства предложено устройство поглощения энергии торможения, в котором тормозной резистор подключен к тормозному прерывателю через трансформатор (US 6072291 А, H02K 7/10, 06.06.2000).

Наличие гальванической развязки тормозного резистора от силовых шин позволяет упростить защитное устройство за счет замены защитного отключения тормозного резистора сигнализацией тока утечки.

Недостатками этого технического решения являются повышенные габаритные размеры и масса, обусловленные наличием трансформатора.

Наиболее близким к предложенному является устройство для поглощения энергии торможения в электроприводе, в котором в качестве средства рассеивания электрической энергии вместо тормозного резистора используется катушка индуктивности, намотанная вокруг ферромагнитного магнитопровода дросселя фильтра в звене постоянного тока и подключаемая с помощью однотактного коммутатора к силовой шине преобразователя во время торможения машины электродвигателем (US 8487560 Al, Н02Р 3/22, 20.10.2010; ЕР 2356738 Al, Н02Р 3/18, 17.08.2011).

Однако использование в качестве тепловоспринимающего элемента средства рассеивания электрической энергии исключительно ферромагнитного магнитопровода дросселя приводит к необходимости увеличения объема и массы этого магнитопровода и устройства в целом из-за необходимости обеспечения возможности накопления в магнитопроводе большого количества теплоты.

В этом устройстве эффективному отводу тепла от магнитопровода препятствует катушка, охватывающая этот магнитопровод. Кроме того теплопроводность электротехнической стали ниже теплопроводности конструкционной стали и цветных металлов, причем выполнение магнитопровода шихтованным из листов электротехнической стали приводит к дальнейшему ухудшению условий отвода тепла от магнитопровода. Поэтому недостатком известного устройства является невысокая удельная мощность поглощения энергии торможения - невысокое отношение поглощаемой мощности в длительном режиме работы устройства к его объему или массе.

Из анализа аналогов и прототипа следует, что в предшествующем уровне техники не решена техническая проблема создания малогабаритного устройства для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом, обладающего высокой эффективностью поглощения энергии, простотой конструкции и высокой надежностью. Задачей изобретения является создание такого устройства.

Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, повышение мощности поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом при одновременном уменьшении объема и массы устройства, т.е. повышение удельной мощности устройства в длительном режиме его работы.

В устройстве для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом, содержащем средство рассеивания электрической энергии, генерируемой электродвигателем при торможении машины и передаваемой преобразователем на силовые шины, соединенные с выводам питания этого преобразователя, и средство переключения, подключенное к силовым шинам, соединенное со средством рассеивания электрической энергии и передающее электрическую энергию с силовых шин на средство рассеивания электрической энергии, содержащее катушку индуктивности, указанный технический результат достигается за счет того, что средство переключения выполнено с возможностью создания в катушке индуктивности переменного тока, а средство рассеивания электрической энергии содержит тепловоспринимающий элемент, выполненный из электропроводного диамагнитного или ферромагнитного материала и приспособленный для его нагрева при воздействии на него магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности.

В целях достижения указанного технического результата в частных вариантах реализации изобретения:

- катушка индуктивности и ее электрическая изоляция выполнены с возможностью передачи тепла от катушки индуктивности тепловоспринимающему элементу;

- в качестве по меньшей мере части тепловоспринимающего элемента используется элемент конструкции машины;

- тепловоспринимающий элемент оснащен средством отвода от него тепла окружающей среде, или по меньшей мере одному элементу конструкции машины, или рабочей жидкости машины;

- тепловоспринимающий элемент выполнен из диамагнитного или ферромагнитного материала, в частности, из алюминия, латуни, меди, в виде трубы, приспособленной для протекания внутри нее рабочей жидкости машины;

- тепловоспринимающий элемент выполнен из магнитотвердого материала с возможностью его дополнительного нагрева за счет потерь на гистерезис при перемагничивании в магнитном поле, создаваемом катушкой индуктивности;

- средство переключения содержит полумостовой транзисторный модуль, выход которого подключен к первому выводу катушки индуктивности, второй вывод которой по меньшей мере через один конденсатор подключен по меньшей мере к одной силовой шине.

Реализация отличительных признаков независимого и зависимых пунктов формулы изобретения обеспечивает получение одного и того же технического результата.

В том числе реализация признаков независимого пункта формулы изобретения, предусматривающих создание средства переключения, формирующего переменный ток в катушке индуктивности, а также применение в средстве рассеивания электрической энергии тепловоспринимающего элемента, не являющегося сердечником (магнитопроводом) дросселя и выполненного из электропроводного диамагнитного или ферромагнитного материала, приспособленного для его нагрева при воздействии на него магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности, позволяет использовать в качестве тепловоспринимающего элемента широкий спектр элементов конструкции машины и ее привода, а также разнообразные конструкции, выполненные не только из ферромагнетика, но из цветных металлов и сплавов. В частности, применение в качестве тепловоспринимающего элемента массивных металлических конструктивных элементов машины (рамы, корпуса и т.д.) позволяет без применения специально установленного тепловоспринимающего элемента существенно увеличить возможности накопления теплоты в этом элементе и его охлаждения, что обеспечивает существенное повышение мощности поглощения энергии торможения машины при одновременном уменьшении объема и массы устройства. Аналогичным образом, выполнение тепловоспринимающего элемента, например, в виде плиты жидкостного охлаждения из алюминиевого или медного сплава, также обеспечивает значительное повышение удельной мощности устройства.

Обеспечение возможности передачи тепла от катушки индуктивности тепловоспринимающему элементу, предусмотренное первым отличительным признаком зависимого пункта формулы изобретения, обеспечивает повышение удельной мощности устройства за счет обеспечения возможности уменьшения размеров и объемом катушки благодаря улучшению условий ее охлаждения и более интенсивной передачи тепла от нее тепловоспринимающему элементу.

Использование в качестве тепловоспринимающего элемента какого-либо элемента конструкции машины, предусмотренное следующим отличительным признаком зависимого пункта формулы, обеспечивает повышение удельной мощности за счет исключения необходимость установки отдельного тепловоспринимающего элемента и улучшения отвода тепла от него.

Оснащение тепловоспринимающего элемента средством отвода от него тепла окружающей среде, какому-либо элементу конструкции или рабочей жидкости машины позволяет повысить интенсивность отвода тепла от этого элемента и уменьшить его размеры (объем), что также обеспечивает достижение указанного технического результата.

Выполнение тепловоспринимающего элемента из диамагнитного материала (алюминия, латуни, меди и т.п.), в частности, в виде трубы с протекающей внутри нее рабочей жидкостью машины, позволяет увеличить удельную мощность устройства за счет более высокой теплопроводности этого материала и более эффективного отвода тепла от такого элемента.

Реализация следующего отличительного признака зависимого пункта формулы изобретения, предусматривающего изготовление тепловоспринимающего элемента из магнитотвердого материала, обладающего, по сравнению с магнитомягким материалом сердечника дросселя, использующегося в прототипе, более высокими потерями на гистерезис при перемагничивании в магнитном поле, создаваемом катушкой индуктивности, позволяет повысить интенсивность нагрева этого тепловоспринимающего элемента, что также обеспечивает повышение удельной мощности устройства.

В случае реализации последнего отличительного признака зависимого пункта формулы изобретения, согласно которому средство переключения содержит полумостовой транзисторный модуль и конденсатор, включенный последовательно с катушкой индуктивности, достигается снижение объема устройства да счет более лучших удельных характеристик полумостовых транзисторных модулей по сравнению с модулями других топологий, а также за счет использования явления резонанса в контуре, образованном катушкой индуктивности и конденсатором. Это позволяет уменьшить объем средства переключение, повысить его КПД и мощность, что также обеспечивает достижение указанного технического результата - повышение удельной мощности предложенного устройства.

В этом устройстве может быть реализован как один из указанных альтернативных отличительных признаков независимого и зависимых пунктов формулы изобретения, так и одновременно несколько отличительных признаков. Например, передача или отсутствие передачи тепла от катушки индуктивности к тепловоспринимающему элементу может обеспечиваться путем обеспечения теплового контакта катушки с этим элементом, либо теплоизоляции катушки от этого элемента, что не влияет на возможность реализации других отличительных признаков изобретения.

Изобретение может быть реализовано в любом реверсивном электрическом приводе.

Для пояснения технической сущности, принципа действия и возможности осуществления предложенного устройства на чертеже в качестве примера показана упрощенная схема электрического привода машины с автономным источником энергии и предложенным устройством поглощения энергии ее торможения.

На этой машине, роль первичного источника энергии выполняет приводной двигатель 1, выполненный в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

ДВС механически соединен с генератором 2, который является источником электрической энергии для работы привода. Генератор может иметь любую конструкцию. В частности, с постоянными магнитами на роторе, как показано на чертеже.

Выходное переменное напряжение генератора 2 через силовой выпрямитель 3 поступает на сглаживающий фильтр, выполненный, например, в виде конденсатора (блока конденсаторов) 4. Напряжение постоянного тока, например с номинальным напряжением 540 V, по силовым шинам 5 поступает на выводы питания преобразователя 6, который может именоваться также инвертором, контроллером, силовым электронным блоком и т.д.

Преобразователь 6 предназначен для преобразования постоянного напряжения на силовых шинах 5 в многофазное переменное напряжение или однополярные импульсы, поступающие на фазные обмотки электродвигателя 7, а также для их обратного преобразования в постоянное напряжение при работе электродвигателя в генераторном режиме при торможении машины. Преобразователь содержит, как правило, силовые электронные ключи, выполненные по симметричной или несимметричной мостовой схеме на биполярных транзисторах (модулях) с изолированным затвором (IGBT), гальванически развязанные драйверы этих транзисторов (модулей), микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор, а также интерфейсные устройства, приспособленные для обмена информацией между другими составными частями электропривода и/или системы управления машины в целом.

Электродвигатель может быть реактивным индукторным, асинхронным, синхронным с постоянными магнитами на роторе и т.д.

Возможна реализация электрического привода машины как с одним, так и с несколькими электродвигателями, которые могут работать от одного преобразователя 6 или от нескольких преобразователей, подключенных к общим силовым шинам 5.

Силовой выпрямитель 3 может быть выполнен по схеме многофазного неуправляемого диодного, управляемого тиристорного или полууправляемого диодно-тиристорного моста, либо иметь конструкцию, аналогичную преобразователю 6. В последнем случае силовые IGBT транзисторы (ключи) используются для возбуждения генератора, например, вентильно-индукторного, а выпрямление его выходного напряжения осуществляется с помощью обратных диодов IGBT транзисторов.

Сигналы контроля и управления электрическим приводом и машиной, на которой он используется, могут предаваться по мультиплексной линии передачи информационных сигналов 8, выполненной с использованием стандарта промышленной сети CAN (Controller Area Network - сеть контроллеров), либо с использованием других технических средств.

В случаях, когда машина имеет автономный источник энергии (ДВС 1 с генератором 2), рекуперация энергии торможения во внешнюю электрическую цепь невозможна. Если при этом машина имеет большую массу или большую инерционную нагрузку, а в ее приводе отсутствует автономный накопитель энергии или его емкость недостаточна, электрический привод должен быть оснащен устройством поглощения избыточной энергии торможения.

Это устройство состоит из двух основных составных частей - из средства рассеивания электрической энергии, генерируемой электродвигателем при торможении машины, которое осуществляет утилизацию этой энергии, и средства переключения, обеспечивающего включение в работу средства рассеивания электрической энергии, управление им, а также формирование токов и напряжений определенной формы и амплитуды, необходимых для его работы.

Средство рассеивания электрической энергии состоит из катушки индуктивности 9, электропроводного тепловоспринимающего элемента 10 и элементов крепления катушки индуктивности 11 к тепловоспринимающему элементу.

Катушка индуктивности 9 может быть выполнена из медного или алюминиевого провода и может иметь любую форму. В качестве примера на чертеже показана однослойная плоская спиральная катушка, выполненная из провода с термостойкой изоляцией, например, из стекловолокна или слюды, и прижатая к поверхности тепловоспринимающего элемента.

Охлаждение катушки может осуществляться как через ее наружную поверхность (например, естественное конвективное охлаждение), так и через тепловоспринимающий элемент 10. В последнем случае катушка и ее электрическая изоляция выполнены с возможностью передачи тепла от этой катушки тепловоспринимающему элементу. Варианты такого исполнения - применение изоляции провода катушки с высокой теплопроводностью, заполнение зазоров между катушкой и тепловоспринимающим элементом теплопроводным компаундом (нанесение компаунда на поверхность тепловоспринимающего элемента перед установкой на нее катушки, пропитка в сборе и т.п.), устройство канавок на поверхности тепловоспринимающего элемента, сечение которых соответствует сечению провода катушки с изоляцией.

Тепловоспринимающий элемент может быть выполнен как из диамагнитного (алюминия и его сплавов, меди, латуни и т.п.), так и ферромагнитного материала. Например, из конструкционной стали.

С целью обеспечения возможности дополнительного нагрева тепловоспринимающего элемента за счет потерь на гистерезис при перемагничивании в магнитном поле, создаваемом катушкой индуктивности 9, возможно также его изготовление из магнитотвердого материала, например, из стали, закаленной на мартенсит или легированной хромом или кобальтом.

В качестве тепловоспринимающего элемента или его части целесообразно использовать какой-либо элемент конструкции машины или ее привода, предпочтительно массивный и/или крупногабаритный. Например, днище или боковую стенку корпуса, раму или остов машины, корпус генератора, корпус электродвигателя, корпус ДВС и т.д.

В этом случае отпадает необходимость в применении отдельного тепловоспринимающего элемента, а катушка индуктивности 9 закрепляется непосредственно на корпусе, раме, остове или другом конструктивном элементе (составной части) машины или ее привода. Такое техническое решение обеспечивает, с одной стороны, минимизацию объема и массы предложенного устройства, а с другой стороны - высокую мощность поглощаемой энергии, что обусловлено массивностью (большим сечением) или большой площадью указанных элементов конструкции и, соответственно, малым тепловым сопротивлением на пути отвода тепла от зоны нагрева.

Тепловоспринимающий элемент может быть также выполнен в виде конструктивно законченной конструкции, например, в виде стальной, медной, алюминиевой или латунной плиты 10, к которой с помощью элементов 11 прикреплена катушка индуктивности 9.

При высоком уровне поглощаемой мощности торможения такой элемент должен быть оснащен средством отвода от него тепла окружающей среде, элементу конструкции или рабочей жидкости машины (охлаждающей жидкости или масла в системе смазки ДВС, масла в гидросистеме рабочего оборудования и т.д.), выполняющей роль хладагента.

Например, он может быть выполнен в виде металлической плиты, имеющей ребра для естественного или принудительного воздушного охлаждения, или прикреплен к элементу конструкции машины с обеспечением теплового контакта между ними. Например, приварен или прижат к нему через теплопроводящую прокладку, пасту и т.п.

Внутри тепловоспринимающего элемента могут быть выполнены каналы жидкостного охлаждения, соединенные с системой жидкостного охлаждения ДВС или с гидросистемой рабочего оборудования машины.

Возможна также реализация тепловоспринимающего элемента в виде стальной, медной, алюминиевой или латунной трубы, на которую намотаны витки катушки индуктивности. В этом случае рабочая жидкость машины (антифриз, вода, масло и т.д.), протекающая внутри трубы с помощью циркуляционного насоса, охлаждается во внешнем теплообменнике (радиаторе). Дополнительно тепло, выделяющееся в катушке при протекании по ней электрического тока, через изоляцию катушки индуктивности передается на трубу и далее на рабочую жидкость машины (хладагент).

Средство рассеивания электрической энергии может быть разделено на несколько частей (средств рассеивания энергии меньшей мощности). При этом катушки индуктивности этих частей могут быть соединены между собой последовательно или параллельно и подключены к одному (общему) средству переключения, либо к отдельным (нескольким) средствам переключения.

Средство переключения, обеспечивающее передачу электрической энергии от силовых шин 5 к средству рассеивания электрической энергии и создающее в катушке индуктивности 9 переменный ток, может именоваться также тормозным прерывателем, тормозным коммутатором, тормозным частотным инвертором и т.д. Это средство может содержать мостовой или полумостовой транзисторный модуль 12, контроллер 13, обеспечивающий управление этим модулем, и прочие элементы.

Выход модуля 12 соединен с катушкой индуктивности, последовательно с которой включены конденсаторы 14, 15, величины емкостей которых выбраны из условия настройки контура, образованного катушкой индуктивности 9 и этими конденсаторами, в резонанс на частоте выходного переменного напряжения транзисторного модуля. Один из конденсаторов 14 или 15 может отсутствовать.

Возможна также реализация иной схемы средства переключения. Например, мостовой схемы резонансного преобразователя с последовательным формирующим контуром в диагонали.

Контроллер 13 может именоваться также устройством или блоком управления, информационно-управляющей схемой и т.д. Он содержит драйверы силовых транзисторов модуля 12 и может быть реализован как на основе микроконтроллера, так и на основе дискретных электронных компонентов или микросхем малой и средней степени интеграции. Этот контроллер реализует предварительно определенные алгоритмы управления силовыми транзисторами модуля 12, их защиту, а также, в случае необходимости, прием и передачу сигналов управления устройством по шине CAN.

Предложенное устройство поглощения энергии торможения может также содержать различные дополнительные элементы, условно не показанные на чертеже. В том числе обеспечивающие контроль и сигнализацию токов утечки силовых шин 5 на «массу» машины, контроль температуры составных частей устройства, разряд фильтрующего конденсатора 4 после остановки ДВС и т.д.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Оператор осуществляет запуск ДВС и задает скорость и направление движения машины (скорость и направление вращения электродвигателя 7). ДВС приводит во вращение ротор генератора 2. Его выходное напряжение с помощью силового выпрямителя (контроллера генератора) 3 преобразуется в напряжение постоянного тока +Uc, -Uc, фильтруется конденсатором 4 и по силовым шинам 5 поступает на выводы питания преобразователя 6 электродвигателя 7 и на транзисторный модуль 12 средства переключения.

Преобразователь 6 после получения сигнала управления по шине CAN преобразуют напряжение постоянного тока +Uc, -Uc на силовых шинах 5 в переменное напряжение или в однополярные импульсы регулируемой частоты и скважности, поступающие на фазные обмотки электродвигателя 7. Крутящий момент, создаваемый электродвигателем, приводит машину в движение. Аналогичным образом приводится в движение рабочее оборудование машины, если электродвигатель 7 используется для его привода.

При торможении машины или ее рабочего оборудования электродвигатель 7 работает в генераторном режиме. Кинетическая энергия, преобразованная в электрическую, т.е., энергия торможения, с электродвигателя 7 через преобразователь 6 передается на силовые шины 5, что приводит к повышению напряжения на этих шинах.

Если это напряжение превышает предварительно установленную допустимую величину, контроллер 13 формирует сигналы управления транзисторным модулем 12, в результате чего на катушку индуктивности 9 средства рассеивания электрической энергии поступает переменное напряжение. Частота этого напряжения устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура, образованного этой катушкой и конденсаторами 14, 15. Она выбирается из условия достижения максимальной удельной мощности устройства и составляет, как правило, единицы килогерц при реализации тепловоспринимающего элемента из ферромагнитного материала и десятки килогерц, если этот элемент выполнен из диамагнитного материала.

Переменный ток, протекающий по катушке индуктивности 6, создает переменное магнитное поле внутри тепловоспринимающего элемента 10, осуществляя его индукционный нагрев за счет вихревых токов, гистерезиса и магнитной вязкости. Одновременно осуществляется дополнительный нагрев тепловоспринимающего элемента за счет передачи тепла от катушки индуктивности элементу. В результате этого осуществляется преобразование электрической энергии торможения в тепловую энергию и ее передачей от силовых шин 5 на тепловоспринимающий элемент.

Далее эта тепловая энергия, в зависимости от конструктивного исполнения тепловоспринимающего элемента, рассеивается путем ее передачи окружающей среде, конструктивным элементам или рабочей жидкости машины.

Регулирование интенсивности поглощения энергии торможения (мощности) осуществляется контроллером 13 путем изменения скважности импульсов управления транзисторами модуля 12. Максимальная мощность достигается при скважности этих импульсов Q=2, при которой амплитуда первой гармоники выходного напряжения средства переключения имеет максимальное значение.

В результате указанного поглощения энергии торможения происходит снижение напряжения на силовых шинах 5. Контроллер 13, выявляя это снижение, обеспечивает уменьшение коэффициента заполнения импульсов управления транзисторами модуля 12, что приводит к снижению тока в катушке индуктивности 9 и к уменьшению поглощаемой мощности.

В контроллере 13 может быть также предусмотрена реализация алгоритма двухпозиционного релейного регулирования. В этом случае силовые транзисторы модуля 12, в зависимости от величины напряжения на силовых шинах, либо работают со скважностью Q=2, либо полностью выключены.

После снижения напряжения на силовых шинах 5 до предварительно заданной величины и отключения силовых транзисторов модуля 12, напряжение на силовых шинах вновь возрастает и далее процессы в устройстве повторяются до прекращения торможения (остановки) машины или ее рабочего оборудования.

Если в электрическом приводе присутствует накопитель энергии, например батарея аккумуляторов или конденсатор 4 повышенной емкости (емкостный накопитель энергии), то часть энергии торможения передается в этот накопитель, что приводит к снижению необходимой мощности поглощения энергии торможения. В остальном работа устройства остается прежней.

Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов устройства для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом возможны также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.

1. Устройство для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом, содержащее средство рассеивания электрической энергии, генерируемой электродвигателем во время торможения машины и передаваемой преобразователем на силовые шины, подключенные к выводам питания этого преобразователя, и средство переключения, подключенное к силовым шинам, соединенное со средством рассеивания электрической энергии и приспособленное для передачи электрической энергии от силовых шин на средство рассеивания электрической энергии, причем средство рассеивания электрической энергии содержит катушку индуктивности, отличающееся тем, что средство рассеивания электрической энергии содержит тепловоспринимающий элемент, выполненный из электропроводного диамагнитного или ферромагнитного материала и приспособленный для его нагрева при воздействии на него магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности, а средство переключения выполнено с возможностью создания в катушке индуктивности переменного тока и содержит по меньшей мере один полумостовой транзисторный модуль, выход которого подключен к резонансному контуру, образованному катушкой индуктивности и по меньшей мере одним конденсатором.

2. Устройство для поглощения энергии по п.1, отличающееся тем, что катушка индуктивности и ее электрическая изоляция выполнены с возможностью передачи тепла от катушки индуктивности тепловоспринимающему элементу.

3. Устройство для поглощения энергии по п.1, отличающееся тем, что в качестве по меньшей мере части тепловоспринимающего элемента используется элемент конструкции машины или ее электрического привода.

4. Устройство для поглощения энергии по п.1, отличающееся тем, что тепловоспринимающий элемент оснащен средством отвода от него тепла окружающей среде, или по меньшей мере одному элементу конструкции машины, или рабочей жидкости машины.

5. Устройство для поглощения энергии по п.1 или 4, отличающееся тем, что тепловоспринимающий элемент выполнен в виде трубы из диамагнитного или ферромагнитного материала, приспособленной для протекания внутри нее рабочей жидкости машины.

6. Устройство для поглощения энергии по п.1, отличающееся тем, что тепловоспринимающий элемент выполнен из магнитотвердого материала с возможностью его дополнительного нагрева за счет потерь на гистерезис при перемагничивании в магнитном поле, создаваемом катушкой индуктивности.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Способ надежного управления тормозным моментом системы (1) привода, которая содержит синхронную машину (2) и устройство (3) переключения, заключается в следующем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроэнергетических системах судов большой мощности как гражданского, так и военно-морского флота, содержащих два и более гребных электродвигателя с гребными винтами, для которых необходимо обеспечить работу системы электродвижения с высоким показателем энергетической эффективности без использования блоков гашения энергии торможения гребных электродвигателей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления бесщеточным электродвигателем инструмента. Техническим результатом является обеспечение надежности при торможении инструмента, приводимого бесщеточным электродвигателем.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электроприводу переменного тока с режимом динамического торможения асинхронного двигателя. При отказе механического тормоза при аварийной остановке применяется электрический тормоз - электропривод переходит в режим регулируемого динамического торможения.

Изобретение относитя к области электротехники и может быть использовано в электрической ручной машине, оснащенной опасным инструментом. Технический результат - обеспечение эффективного торможения с меньшим искрением под щетками и малым их износосм.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в системе электрического тормоза для электромеханической машины (М). Техническим результатом является уменьшение магнитных потерь в сердечнике.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в приводах и высоковольтной технике. Техническим результатом является повышение надежности за счет исключения полного отказа установки, использующей вентильный преобразователь.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода. Технический результат - исключение перегрузки мощных полупроводников автономных выпрямителей импульсного тока со стороны генератора при проведении теста self-load-test.

Изобретение относится к дизель-электрической системе привода. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в дизель-электрической системе привода с возбуждаемым постоянными магнитами синхронным генератором.

Изобретение относится к каркасу катушки для установки на магнитном сердечнике для вращающейся электрической машины или к преобразователю и соответствующему магнитному сердечнику.

Изобретение относится к электротехни^- ке и может быть использовано в различных электротехнических устройствах, преиму- Ш|1ественно источниках вторичного злектропитания для создания дросселей и трансформаторов.Микроминиатюризация современного радиоэлектронного оборудования прёдьявляет повышенные требования к массогаба^^ ритным показателям источников вторичного электропитания, в; состав крторых кроме стандартных электрорадио^ле- • ментов входят дроссели и трансформаторы, габариты которых нередко являются опр^ деляющими.

Изобретение относится к электротехнике , а именно к выполнению обмоток электротехнических устройств. .

Изобретение относится к релестроению. .

Изобретение относится к электротехнике. .

Изобретение относится к электротехнической промышленности , в частности, к конструкциям магнитопроводов сердечников и якоря электрических аппаратов, реле, магнитных пускателей и электромагнитов.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к текстурированному листу электротехнической стали, используемому в качестве материала железных сердечников трансформаторов.

Изобретение относится к электродинамическим тормозным системам для транспортных средств. Устройство для поглощения энергии торможения машины с электрическим приводом содержит средство рассеивания электрической энергии и средство переключения, передающее электрическую энергию от силовых шин на средство рассеивания электрической энергии. Причем средство рассеивания электрической энергии содержит катушку индуктивности и тепловоспринимающий элемент, выполненный из электропроводного диамагнитного или ферромагнитного материала и приспособленный для его нагрева при воздействии на него магнитного поля, создаваемого катушкой индуктивности. Средство переключения выполнено с возможностью создания в катушке индуктивности переменного тока и содержит полумостовой транзисторный модуль, выход которого подключен к резонансному контуру, образованному катушкой индуктивности и по меньшей мере одним конденсатором. Технический результат изобретения заключается в повышении мощности поглощения энергии торможения при одновременном сокращении объема и массы устройства. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх