RU2292272C1 - Drive of electric locomotive - Google Patents

Abstract

FIELD: railway transport.

SUBSTANCE: invention relates to electrical equipment of vehicles with dc traction motors. Proposed drive contains dc traction motors with series wound armature windings, reverser and static exciter. Field windings of electric motors are connected through reverser contacts between armature windings of electric motors and first output of exciter whose second output is connected to opposite contacts of brake selector, cathode of back diode, anode of thyristor, and through first normally-closed separate excitation contact is connected with first output of exciter, anode of back diode and cathode of thyristor. Regenerative diode shunted by normally closed regenerative braking contact is connected by anode to common point, and by cathode, to second output of current-limiting reactor, second output of current-limiting resistor being connected through second normally-open in separate excitation contact between windings of traction motor armatures and reverser.

EFFECT: improved efficiency of protection of traction motors in emergency bypassing exciter and increased stability of drive at regeneration.

1 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию электроподвижного состава, преимущественно магистральных железных дорог с тяговыми электродвигателями постоянного тока.The invention relates to electrical equipment of electric rolling stock, mainly main railways with traction DC motors.

Известен привод электровоза, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, обмотки якорей которых через контакты реверсора включены между токоприемником и первым полюсом возбудителя, и обмотки возбуждения которых включены между вторым полюсом возбудителя и контактами тормозного переключателя, а также последовательно соединенные токоограничивающие реактор и резистор, шунтированный быстродействующим контактором (см. журнал «Электрическая и тепловозная тяга», 1964, №10, С.38-42).A known electric locomotive drive containing DC traction motors, the armature windings of which through the contacts of the reverser are connected between the current collector and the first pole of the exciter, and the field windings of which are connected between the second pole of the exciter and the contacts of the brake switch, as well as series-connected current-limiting reactor and resistor shunted by a high-speed contactor (see the journal "Electric and diesel traction", 1964, No. 10, S.38-42).

Это устройство обладает следующими недостатками. Включение в цепь обмотки якоря тягового электродвигателя токоограничивающего реактора приводит к снижению к.п.д. электровоза за счет электрических потерь в токоограничивающем реакторе. Необходимо обязательное применение специального устройства регулирования магнитного потока тяговых электродвигателей, как в режиме тяги, так и в рекуперации. В связи с тем, что быстродействующие контакторы включены только в цепи якорей, при возникновении короткого замыкания необходимо применение гашения поля тяговых электродвигателей, что накладывает повышенные требования к коммутационной устойчивости тяговых электродвигателей и требует применения специальных быстродействующих датчиков.This device has the following disadvantages. The inclusion in the winding circuit of the armature of the traction motor of a current-limiting reactor leads to a decrease in efficiency electric locomotive due to electrical losses in a current-limiting reactor. Mandatory use of a special device for regulating the magnetic flux of traction electric motors, both in traction mode and in recovery. Due to the fact that high-speed contactors are included only in the chain of anchors, in the event of a short circuit, it is necessary to use field damping of traction motors, which imposes increased requirements on the switching stability of traction motors and requires the use of special high-speed sensors.

Наиболее близким по технической сущности является привод электровоза, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, обмотки якорей которых через контакты реверсора включены между токоприемником и первым выводом возбудителя, обмотки возбуждения которых включены между вторым выводом возбудителя и контактами тормозного переключателя, последовательно соединенные токоограничивающие реактор и резистор, шунтированный быстродействующим контактом, один вывод которого подключен к первому выводу возбудителя, а другой вывод токоограничивающего резистора и выводы токоограничивающего реактора подключены к противоположным от обмоток возбуждения контактам тормозного переключателя (см. а.с. №523818, М. Кл.² В 60 L 9/04, опубл. 05.08.76 г. Бюл. №29).The closest in technical essence is an electric locomotive drive containing DC traction motors, the armature windings of which through the contacts of the reverser are connected between the current collector and the first output of the exciter, the excitation windings of which are connected between the second output of the exciter and the contacts of the brake switch, series-connected current-limiting reactor and resistor, shunted a quick contact, one terminal of which is connected to the first terminal of the pathogen, and the other terminal of the current anichivayuschego resistor current limiting reactor and conclusions are connected to opposite terminals of the excitation winding brake switch (see. AS №523818, M. Kl. ² 60 L 9/04, publ. 08.05.76 g Bul. №29).

Этот привод обладает следующими недостатками. При возникновении аварийного процесса гашение магнитного потока электродвигателей происходит недостаточно быстро, так как осуществляется через возбудитель, э.д.с. которого поддерживает прежнее направление тока возбуждения. Кроме того, схема не предусматривает работу привода в наиболее распространенном в тяговом электроприводе режиме сериесного (последовательного) возбуждения, а в режиме рекуперативного торможения при сложном профиле пути возможны несанкционированные переходы из режима торможения в режим тяги.This drive has the following disadvantages. In the event of an emergency process, the quenching of the magnetic flux of the electric motors is not fast enough, as it is carried out through the pathogen, emf which supports the former direction of the excitation current. In addition, the scheme does not provide for the drive to operate in the most common mode of serial (sequential) excitation in a traction electric drive, and in the regenerative braking mode with a complex path profile, unauthorized transitions from braking to traction mode are possible.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты электропривода в аварийных режимах и устойчивости работы в режиме рекуперативного торможения.The objective of the invention is to increase the efficiency of protection of the drive in emergency conditions and stability in the mode of regenerative braking.

Поставленная задача решается тем, что в известном приводе, содержащем тяговые электродвигатели постоянного тока, обмотки якорей которых соединены последовательно, реверсор, статический возбудитель, последовательно соединенные первыми выводами, токоограничивающие резистор, шунтированный быстродействующим контактом, и реактор, выводы которого подключены к контактам тормозного переключателя, обмотки возбуждения электродвигателей через контакты реверсора включены между обмотками якорей электродвигателей и первым выводом возбудителя, второй вывод которого подключен к противоположным контактам тормозного переключателя, катоду обратного диода, аноду тиристора и через первый нормально закрытый контакт независимого возбуждения соединен с первым выводом возбудителя, анодом обратного диода и катодом тиристора, рекуперативный диод, шунтированный нормально закрытым контактом рекуперативного торможения, присоединен анодом к общей точке, а катодом - ко второму выводу токоограничивающего реактора, причем второй вывод токоограничивающего резистора включен через второй нормально открытый контакт независимого возбуждения между обмотками якорей тяговых электродвигателей и реверсором.The problem is solved in that in the known drive containing DC traction motors, the armature windings of which are connected in series, a reverser, a static exciter connected in series with the first leads, a current-limiting resistor shunted by a high-speed contact, and a reactor whose leads are connected to the contacts of the brake switch, the excitation windings of the electric motors through the contacts of the reverser are connected between the windings of the armature of the motors and the first output of the exciter I, the second terminal of which is connected to opposite contacts of the brake switch, the cathode of the return diode, the thyristor anode and through the first normally closed contact of the independent excitation is connected to the first terminal of the exciter, the anode of the reverse diode and the cathode of the thyristor, a regenerative diode shunted by a normally closed contact of regenerative braking is connected the anode to the common point, and the cathode to the second terminal of the current-limiting reactor, and the second terminal of the current-limiting resistor is connected through the second ormalno open contact between the separate excitation windings and armatures of traction motors reverser.

Снабжение устройства тиристором повышает эффективность защиты, так как позволяет гасить поле тяговых двигателей в аварийных режимах в обход возбудителя и его э.д.с., то есть гораздо быстрее. Контактор, шунтирующий возбудитель, и обратный диод позволяют реализовать режим сериесного возбуждения, а рекуперативный диод отсекает двигательные токи в рекуперативном режиме, повышая устойчивость привода в этом режиме.The supply of the device with a thyristor increases the efficiency of protection, as it allows you to damp the field of traction motors in emergency conditions bypassing the pathogen and its emf, that is, much faster. The contactor, the shunt exciter, and the reverse diode make it possible to implement a series excitation mode, and the regenerative diode cuts off the motor currents in the regenerative mode, increasing the drive stability in this mode.

На чертеже показана схема привода электровоза.The drawing shows a diagram of the drive of an electric locomotive.

Обмотки якорей электродвигателей 1, 2 через контакты реверсора 3-6 подключены к обмоткам возбуждения 7, 8 электродвигателей, которые в свою очередь соединены с первым выводом возбудителя 9. Токоограничивающий резистор 10, зашунтированный быстродействующим контактом 11, последовательно соединен первым выводом с первым выводом токоограничивающего реактора 12, подключенного к контактам тормозного переключателя 13, 14, противоположные контакты которого соединены со вторым выводом возбудителя 9, катодом обратного диода 15, анодом тиристора 16 и через нормально закрытый контакт независимого возбуждения 17 к первому выводу возбудителя 9, аноду обратного диода 15 и катоду тиристора 16. Второй вывод токоограничивающего реактора 12 соединен с катодом рекуперативного диода 18, зашунтированного нормально закрытым контактом рекуперативного торможения 19 и присоединенного анодом к общей точке. Второй вывод токоограничивающего резистора 10 через нормально открытый контакт независимого возбуждения 20 включен между обмотками якорей 1,2 электродвигателей и реверсором 3-6.The windings of the anchors of electric motors 1, 2 through the contacts of the reverser 3-6 are connected to the excitation windings 7, 8 of the electric motors, which in turn are connected to the first output of the pathogen 9. The current-limiting resistor 10, shunted by the high-speed contact 11, is connected in series with the first output to the first output of the current-limiting reactor 12, connected to the contacts of the brake switch 13, 14, the opposite contacts of which are connected to the second output of the pathogen 9, the cathode of the reverse diode 15, the anode of the thyristor 16 and normally closed contact 17 of the independent drive to the first terminal of agent 9, the anode of the diode 15 and the reverse cathode of the thyristor 16. The second terminal of current limiting reactor 12 is connected to the cathode of the regenerative diode 18 shunted normally closed contact 19 and the regenerative braking anode connected to the common point. The second output of the current-limiting resistor 10 through a normally open independent excitation contact 20 is connected between the windings of the armature 1.2 of the electric motors and the reverser 3-6.

На чертеже также показаны токоприемник электровоза 21 и контактная сеть 22.The drawing also shows the current collector of the electric locomotive 21 and the contact network 22.

Привод работает следующим образом.The drive operates as follows.

В режиме тяги при сериесном возбуждении ток обмоток якорей 1, 2 протекает через контакты реверсора 3, 4 или 5, 6 по обмоткам возбуждения 7, 8 нормально закрытый контакт независимого возбуждения 17, контакт тормозного переключателя 14, нормально закрытый контакт рекуперативного торможения 19 и на «землю».In traction mode with serial excitation, the current of the armature windings 1, 2 flows through the contacts of the reverser 3, 4 or 5, 6 along the field windings 7, 8, the normally closed contact of the independent excitation 17, the contact of the brake switch 14, the normally closed contact of regenerative braking 19 and the land. "

Для перехода в режим независимого возбуждения размыкают нормально закрытый контакт независимого возбуждения 17 и включают возбудитель 9, напряжение на выходе которого начинает увеличиваться. При достижении этим напряжением значения, равного падению напряжения на обмотках возбуждения 7, 8, запирается обратный диод 15 и срабатывает нормально открытый контакт 20, при этом ток возбуждения протекает через контакты реверсора 3-6, обмотки возбуждения 7, 8, возбудитель 9, контакт 14 тормозного переключателя, сглаживающий пульсации тока возбудителя реактор 12 и быстродействующий контакт 11. Ток обмоток якорей 1, 2 течет через нормально открытый контакт 20, быстродействующий контакт 11, реактор 12, нормально закрытый контакт рекуперативного торможения 19, «земля».To switch to the independent excitation mode, the normally closed contact of the independent excitation 17 is opened and the exciter 9 is turned on, the output voltage of which begins to increase. When this voltage reaches a value equal to the voltage drop across the excitation windings 7, 8, the reverse diode 15 closes and a normally open contact 20 is activated, while the excitation current flows through the contacts of the reverser 3-6, excitation windings 7, 8, exciter 9, contact 14 brake switch, smoothing the ripple current of the pathogen, the reactor 12 and the high-speed contact 11. The current of the windings of the anchors 1, 2 flows through the normally open contact 20, high-speed contact 11, the reactor 12, normally closed contact regenerative braking Genesis 19, The Earth.

При рекуперативном торможении размыкается контакт рекуперативного торможения 19, размыкается контакт 14 тормозного переключателя и замыкается его контакт 13. Ток обмоток якорей течет через рекуперативный диод 18, реактор 12, быстродействующий контакт 11, нормально открытый контакт 20, обмотки якорей 1, 2, токоприемник 21, контактная сеть 22. Ток возбуждения через возбудитель 9 замыкается по цепи контакт тормозного переключателя 13, быстродействующий контакт 11, нормально открытый контакт 20, реверсор 3-6.During regenerative braking, the contact of regenerative braking 19 opens, the contact 14 of the brake switch opens and its contact 13 closes. The current of the armature windings flows through the regenerative diode 18, reactor 12, high-speed contact 11, normally open contact 20, armature windings 1, 2, current collector 21, contact network 22. The excitation current through the exciter 9 is closed by a circuit contact of the brake switch 13, high-speed contact 11, normally open contact 20, the reverser 3-6.

При возникновении аварийного процесса в режиме тяги, например при внешнем коротком замыкании якорей 1, 2 тяговых электродвигателей, последний переходит в генераторный режим, при этом включается тиристор 16 и происходит форсированное уменьшение тока возбуждения по цепи э.д.с. якорей 1, 2, рекуперативный диод 18, контакт тормозного переключателя 14, тиристор 16, обмотки возбуждения 7, 8. Форсированно снижают магнитный поток, э.д.с. и ток короткого замыкания электродвигателей, после чего срабатывает быстродействующий контакт 11, вводя в цепь обмоток якорей 1, 2 токоограничивающий резистор 10.In the event of an emergency process in traction mode, for example, with an external short circuit of the armature 1, 2 of the traction motors, the latter goes into the generator mode, and the thyristor 16 is turned on and the field current is forcedly reduced by the emf circuit. anchors 1, 2, regenerative diode 18, contact of the brake switch 14, thyristor 16, field windings 7, 8. Forced decrease the magnetic flux, emf and the short circuit current of the electric motors, after which the high-speed contact 11 is activated, introducing a current-limiting resistor 10 into the winding circuit of the armature 1, 2.

В режиме рекуперативного торможения в аварийном режиме происходит тоже самое, лишь в цепи тока короткого замыкания присутствует токоограничивающий реактор 12, включенный через контакт 13 тормозного переключателя.In the regenerative braking mode in emergency mode, the same thing happens, only in the short circuit current circuit there is a current-limiting reactor 12 connected through the contact 13 of the brake switch.

При сложном (частое чередование подъемов и спусков) профиле пути в режиме рекуперации возможно, при снижении скорости электровоза на подъеме, превышение напряжением контактной сети 22 э.д.с. якорей 1, 2 двигателей, при этом двигатели переходят в двигательный режим. Диод 18 отсекает такие токи.With a complex (frequent alternation of ascents and descents) the track profile in the recovery mode is possible, with a decrease in the speed of the electric locomotive on the rise, the voltage of the contact network exceeds 22 emf anchors 1, 2 engines, while the engines go into motor mode. Diode 18 cuts off such currents.

Предлагаемый привод позволяет форсированно гасить магнитный поток электродвигателей в аварийных режимах в обход э.д.с. возбудителя, тем самым повышая эффективность защиты. Схема привода предусматривает сериесное возбуждение в режиме тяги, а наличие в цепи рекуперативного тока диода исключает переход электродвигателей в несанкционированный режим тяги при выполнении режима торможения.The proposed drive allows you to force quench the magnetic flux of electric motors in emergency conditions, bypassing the emf pathogen, thereby increasing the effectiveness of protection. The drive circuit provides serial excitation in traction mode, and the presence of a diode regenerative current in the circuit eliminates the transition of electric motors to an unauthorized traction mode when braking is performed.

Claims (1)

Привод электровоза, содержащий тяговые электродвигатели постоянного тока, обмотки якорей которых соединены последовательно, реверсор, статический возбудитель, последовательно соединенные первыми выводами, токоограничивающие резистор, шунтированный быстродействующим контактом, и реактор, выводы которого подключены к контактам тормозного переключателя, отличающийся тем, что обмотки возбуждения электродвигателей через контакты реверсора включены между обмотками якорей электродвигателей и первым выводом возбудителя, второй вывод которого подключен к противоположным контактам тормозного переключателя, катоду обратного диода, аноду тиристора и через первый нормально закрытый контакт независимого возбуждения соединен с первым выводом возбудителя, анодом обратного диода и катодом тиристора, рекуперативный диод, шунтированный нормально закрытым контактом рекуперативного торможения, присоединен анодом к общей точке, а катодом - ко второму выводу токоограничивающего реактора, причем второй вывод токоограничивающего резистора включен через второй нормально открытый контакт независимого возбуждения между обмотками якорей тяговых электродвигателей и реверсором.An electric locomotive drive containing DC traction electric motors, the armature windings of which are connected in series, a reverser, a static exciter, serially connected by the first terminals, a current-limiting resistor shunted by a quick contact, and a reactor whose terminals are connected to the brake switch contacts, characterized in that the excitation windings of the electric motors through the contacts of the reverser are connected between the windings of the anchors of the electric motors and the first output of the pathogen, the second output to connected to the opposite contacts of the brake switch, the cathode of the reverse diode, the anode of the thyristor and through the first normally closed contact of the independent excitation connected to the first terminal of the exciter, the anode of the reverse diode and the cathode of the thyristor, a regenerative diode shunted by a normally closed contact of regenerative braking is connected by an anode to a common point and the cathode to the second terminal of the current-limiting reactor, and the second terminal of the current-limiting resistor is turned on through the second normally open minutes contact between the separate excitation windings and armatures of traction motors reverser.