RU65828U1

RU65828U1 - DC TRACTION ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU65828U1
Application number: RU2007114358/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Мазнев; Андрей Михайлович Евстафьев
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-08-27

Abstract

Тяговый электропривод постоянного тока относится к области железнодорожного транспорта и может быть применен на транспортных средствах с тяговыми двигателями постоянного тока, в частности на электровозах переменного тока с двигателями пульсирующего тока. В процессе разгона включается контактор (14), блок управления (9) формирует управляющий сигнал на выходе, который поступает на биполярный транзистор с изолированным затвором (10) и открывает его. При этом тяговый двигатель переходит в режим ослабленного возбуждения так, как параллельно обмотке возбуждения подключается резистор (4). Для ограничения тока якоря при набросе напряжения в цепь первого источника питания (1) включен датчик напряжения (11), а в цепь якоря тягового двигателя (2) датчик тока (8). При достижении на выходах датчиков тока (8) и напряжения (11) пороговых величин блок управления (9) формирует сигнал выключения биполярного транзистора с изолированным затвором (10). Резистор (5) служит для уменьшения переменной составляющей тока в обмотке возбуждения (13) тягового двигателя. Переход в режим электрического торможения осуществляется замыканием контактора (7) и размыканием контактора (3). Регулирование тока якорной обмотки (2) в режиме торможения осуществляется изменением напряжения независимого источника питания (17), подключенного к обмотке возбуждения (13) контакторами (12) и (15). При обнаружении юза обмотка возбуждения (13) шунтируется включением контактора (14). В этом случае обмотка возбуждения шунтирована резистором (4) и диодом (16), который шунтирует силовой биполярный транзистор с изолированным затвором (10) от обратного напряжения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей тягового электропривода постоянного тока за счет реализации режима электрического торможения, повышении его надежности за счет уменьшения числа элементов и улучшения коммутации при питании тягового двигателя пульсирующим током, уменьшении массогабаритных показателей, 1 ил.DC traction electric drive relates to the field of railway transport and can be used on vehicles with DC traction motors, in particular on AC electric locomotives with pulsating current motors. In the process of acceleration, the contactor (14) is turned on, the control unit (9) generates a control signal at the output, which enters the bipolar transistor with an insulated gate (10) and opens it. In this case, the traction motor goes into a weakened excitation mode, as a resistor (4) is connected in parallel with the field winding. To limit the armature current during voltage surge, a voltage sensor (11) is included in the circuit of the first power source (1), and a current sensor (8) is included in the armature circuit of the traction motor (2). Upon reaching the threshold values at the outputs of the current sensors (8) and voltage (11), the control unit (9) generates a shutdown signal for the bipolar transistor with an insulated gate (10). The resistor (5) serves to reduce the alternating current component in the field winding (13) of the traction motor. The transition to the electric braking mode is achieved by closing the contactor (7) and opening the contactor (3). The current regulation of the armature winding (2) in the braking mode is carried out by changing the voltage of an independent power source (17) connected to the field winding (13) by contactors (12) and (15). When a user is detected, the field winding (13) is shunted by switching on the contactor (14). In this case, the field winding is shunted by a resistor (4) and a diode (16), which shunts the power bipolar transistor with an insulated gate (10) from the reverse voltage. The technical result consists in expanding the functionality of a direct current traction electric drive due to the implementation of the electric braking mode, increasing its reliability by reducing the number of elements and improving switching when supplying a traction motor with a pulsating current, reducing the overall dimensions, 1 silt.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми двигателями постоянного тока, в частности на электровозах переменного тока с тяговыми двигателями пульсирующего тока.The utility model relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with DC traction motors, in particular on AC electric locomotives with pulsating current traction motors.

Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, тяговый двигатель постоянного тока, два резистора, десять контакторов, индуктивный шунт (Электровоз ВЛ80С: Руководство по эксплуатации / Н.М.Васько и др. - 2-е изд.. М.: Транспорт, 1990, с.200).Known traction electric drive of direct current, which contains a power source, traction motor of direct current, two resistors, ten contactors, inductive shunt (Electric locomotive VL80S: Operation manual / N.M. Vasko et al. - 2nd ed .. M .: Transport, 1990, p.200).

Недостаток тягового электропривода: большие массогабаритные показатели из-за наличия индуктивного шунта, содержащего большое количество цветных металлов.The drawback of the traction electric drive: large overall dimensions due to the presence of an inductive shunt containing a large number of non-ferrous metals.

Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит два источника питания, два тяговых двигателя постоянного тока, два симмистора, два диода, четыре резистора, семь контакторов, конденсатор, датчик тока, два согласующих блока, блок управления, блок защиты от юза и боксования (RU 43826, B60L 15/08, 2004).Known DC traction electric drive, which contains two power supplies, two DC traction motors, two simistors, two diodes, four resistors, seven contactors, a capacitor, a current sensor, two matching blocks, a control unit, a protection unit against use and boxing (RU 43826, B60L 15/08, 2004).

Недостаток тягового электропривода: низкая надежность из-за большого количества элементов, ухудшение коммутации тягового двигателя при питании тягового двигателя пульсирующим током.The drawback of the traction electric drive: low reliability due to the large number of elements, deterioration of commutation of the traction motor when the traction motor is supplied with a pulsating current.

Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, два тяговых двигателя постоянного тока, биполярный транзистор с изолированным затвором, три резистора, два датчика тока, три контактора, блок управления (RU 55693, B60L 15/08, 2006 - прототип).Known traction electric DC drive, which contains a power source, two DC traction motors, an insulated gate bipolar transistor, three resistors, two current sensors, three contactors, a control unit (RU 55693, B60L 15/08, 2006 - prototype).

Недостаток тягового электропривода: не реализуется режим электрического торможения, ухудшение коммутации тягового двигателя при питании тягового двигателя пульсирующим током.The drawback of the traction electric drive: the electric braking mode is not implemented, the commutation of the traction motor is deteriorated when the traction motor is supplied with a pulsating current.

Задача полезной модели - расширить функциональные возможности тягового электропривода постоянного тока путем реализации режима The objective of the utility model is to expand the functionality of the DC traction electric drive by implementing the mode

электрического торможения, повысить его надежность за счет уменьшения числа элементов и улучшения коммутации при питании тягового двигателя пульсирующим током, уменьшить массогабаритные показатели.electrical braking, to increase its reliability by reducing the number of elements and improving switching when supplying a traction motor with a pulsating current, to reduce overall dimensions.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод постоянного тока, содержащий первый источник питания, последовательно соединенные якорную обмотку тягового двигателя постоянного тока, первый контактор, соединенный с общим выводом первого и второго резисторов, последовательно соединенные третий резистор и второй контактор, выход датчика тока соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором, обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, третий контактор, в него дополнительно введены датчик напряжения, диод, второй источник питания, четвертый и пятый контакторы, к общему выводу якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока и первого контактора подключен свободный вывод второго контактора, свободный вывод третьего резистора соединен с первыми выводами датчика тока и датчика напряжения и подключен к минусовой клемме первого источника питания, выход датчика напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй вывод датчика тока соединен с свободным выводом якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока, к общему выводу первого контактора и второго резистора подключены третий контактор и обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока, свободный вывод которой соединен со свободным выводом второго резистора, вторым выводом датчика напряжения и общим выводом последовательно соединенных четвертого и пятого контакторов и подключен к плюсовой клемме первого источника питания, свободный вывод четвертого контактора соединен с катодом диода и коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом диода и свободным выводом первого резистора, свободный вывод третьего контактора соединен с плюсовой клеммой второго The technical result is achieved in that a direct current traction electric drive comprising a first power supply, an anchor winding of a direct current traction motor, a first contactor connected to a common terminal of the first and second resistors, a third resistor and a second contactor connected in series, the current sensor output is connected with the first input of the control unit, the output of which is connected to the gate of an insulated gate bipolar transistor, the excitation winding of the traction motor is constant of the current, the third contactor, a voltage sensor, a diode, a second power supply, the fourth and fifth contactors are additionally introduced into it, the free output of the second contactor is connected to the common output of the anchor winding of the DC traction motor and the first contactor, the free output of the third resistor is connected to the first outputs a current sensor and a voltage sensor and is connected to the negative terminal of the first power source, the output of the voltage sensor is connected to the second input of the control unit, the second output of the current sensor is connected to idle the output of the anchor winding of the DC traction motor, the third contactor and the excitation winding of the DC traction motor, the free output of which is connected to the free output of the second resistor, the second output of the voltage sensor and the common output of the fourth and fifth connected in series, are connected to the common terminal of the first contactor and the second resistor contactors and connected to the positive terminal of the first power source, the free output of the fourth contactor is connected to the cathode of the diode and the collector of the bipolar a transistor with an insulated gate, the emitter of which is connected to the anode of the diode and the free output of the first resistor, the free output of the third contactor is connected to the positive terminal of the second

источника питания, минусовая клемма которого соединена с свободным выводом пятого контактора.a power source, the negative terminal of which is connected to the free terminal of the fifth contactor.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого тягового электропривода постоянного тока.The drawing shows a circuit diagram of the proposed traction electric drive DC.

В соответствии с чертежом тяговый электропривод постоянного тока, содержит первый источник питания 1, последовательно соединенные якорную обмотку тягового двигателя постоянного тока 2, первый контактор 3, соединенный с общим выводом первого 4 и второго 5 резисторов, последовательно соединенные третий резистор 6 и второй контактор 7, выход датчика тока 8 соединен с первым входом блока управления 9 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47), его выход соединен с затвором биполярного транзистора 10 с изолированным затвором, к общему выводу якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока 2 и первого контактора 3 подключен свободный вывод второго контактора 7, свободный вывод третьего резистора 6 соединен с первыми выводами датчика тока 8 и датчика напряжения 11 и подключен к минусовой клемме первого источника питания 1, выход датчика напряжения 11 соединен с вторым входом блока управления 9, второй вывод датчика тока 8 соединен с свободным выводом якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока 2, к общему выводу первого контактора 3 и второго резистора 5 подключены третий контактор 12 и обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока 13, свободный вывод которой соединен со свободным выводом второго резистора 5, вторым выводом датчика напряжения 11 и общим выводом последовательно соединенных четвертого 14 и пятого 15 контакторов и подключен к плюсовой клемме первого источника питания 1, свободный вывод четвертого контактора 14 соединен с катодом диода 16 и коллектором биполярного транзистора 10 с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом диода 16 и свободным выводом первого резистора 4, свободный вывод третьего контактора 12 соединен с плюсовой клеммой второго источника питания 17, In accordance with the drawing, the DC traction electric drive comprises a first power supply 1, connected in series to the armature winding of the DC traction motor 2, a first contactor 3 connected to a common terminal of the first 4 and second 5 resistors, the third resistor 6 and the second contactor 7 connected in series the output of the current sensor 8 is connected to the first input of the control unit 9 (for example, ADAM-5510, Prosoft short product catalog 6.0, 2001, p. 47), its output is connected to the gate of the bipolar transistor 10 with an insulated gate, to The output terminal of the anchor winding of the DC traction motor 2 and the first contactor 3 is connected to the free terminal of the second contactor 7, the free terminal of the third resistor 6 is connected to the first terminals of the current sensor 8 and voltage sensor 11 and connected to the negative terminal of the first power source 1, voltage sensor output 11 connected to the second input of the control unit 9, the second output of the current sensor 8 is connected to the free output of the anchor winding of the DC traction motor 2, to the common output of the first contactor 3 and the second resistor 5 sub the third contactor 12 and the excitation winding of the DC traction motor 13, the free terminal of which is connected to the free terminal of the second resistor 5, the second terminal of the voltage sensor 11 and the common terminal of the fourth 14 and fifth 15 contactors connected in series and connected to the positive terminal of the first power supply 1, the free output of the fourth contactor 14 is connected to the cathode of the diode 16 and the collector of the bipolar transistor 10 with an insulated gate, the emitter of which is connected to the anode of the diode 16 and the free output of the first ezistora 4, the free terminal of the third contactor 12 is connected to the positive terminal of the second power source 17,

минусовая клемма которого соединена с свободным выводом пятого контактора 15.the negative terminal of which is connected to the free terminal of the fifth contactor 15.

Тяговый электропривод постоянного тока работает следующим образом. В режиме тяги при замкнутом контакторе 3 биполярный транзистор с изолированным затвором 10 выключен. Тяговый двигатель при этом работает в режиме полного возбуждения. В процессе разгона включается контактор 14, блок управления 9 формирует управляющий сигнал на выходе, который поступает на биполярный транзистор с изолированным затвором 10 и открывает его. При этом тяговый двигатель переходит в режим ослабленного возбуждения так, как параллельно обмотке возбуждения подключается резистор 4 ослабления возбуждения. При изменении напряжения источника питания 1 происходит увеличение тока якорной обмотки 2, который растет значительно быстрее, чем ток в обмотке возбуждения 13, что может привести к недопустимым режимам эксплуатации тягового двигателя. Для ограничения тока якоря при набросе напряжения в цепь первого источника питания 1 включен датчик напряжения 11, а в цепь якоря тягового двигателя 2 датчик тока 8. При достижении на выходах датчиков тока 8 и напряжения 11 пороговых величин блок управления 9 формирует сигнал выключения биполярного транзистора с изолированным затвором 10. При дальнейшем снижении тока якоря до номинальной величины блок управления 9 повторно включает биполярный транзистор с изолированным затвором 10, для предотвращения звонковой работы повторное включение биполярного транзистора с изолированным затвором 10 осуществляется с задержкой времени. Резистор 5 служит для уменьшения переменной составляющей тока в обмотке возбуждения 13 тягового двигателя. Переход в режим электрического торможения осуществляется замыканием контактора 7 и размыканием контактора 3. В режиме торможения ток якоря протекает через резистор 6. Регулирование тока якорной обмотки 2 в режиме торможения осуществляется изменением напряжения независимого источника питания 17, подключенного к обмотке Traction DC drive operates as follows. In traction mode with the contactor 3 closed, the bipolar transistor with the insulated gate 10 is turned off. In this case, the traction motor operates in the full excitation mode. In the process of acceleration, the contactor 14 is turned on, the control unit 9 generates a control signal at the output, which enters the bipolar transistor with an insulated gate 10 and opens it. When this traction motor enters the mode of attenuated excitation, as in parallel to the excitation winding is connected to the resistor 4 attenuation of excitation. When the voltage of the power source 1 changes, the current of the armature winding 2 increases, which grows much faster than the current in the field winding 13, which can lead to unacceptable operating modes of the traction motor. To limit the armature current during voltage surge, a voltage sensor 11 is included in the circuit of the first power supply 1, and a current sensor 8 in the armature circuit of the traction motor 2. When the current sensors 8 and voltage 11 reach threshold values, the control unit 9 generates a turn-off signal of the bipolar transistor with insulated gate 10. When the armature current is further reduced to the nominal value, the control unit 9 repeatedly turns on the bipolar transistor with an insulated gate 10, to prevent ringing, the bipo is turned on again An insulated gate transistor 10 is delayed. The resistor 5 serves to reduce the alternating current component in the field winding 13 of the traction motor. The transition to the electric braking mode is achieved by closing the contactor 7 and opening the contactor 3. In braking mode, the armature current flows through the resistor 6. Regulation of the current of the armature winding 2 in braking mode is carried out by changing the voltage of an independent power source 17 connected to the winding

возбуждения 13 контакторами 12 и 15. При обнаружении юза обмотка возбуждения 13 шунтируется включением контактора 14. В этом случае обмотка возбуждения шунтирована резистором 4 и диодом 16, который шунтирует силовой биполярный транзистор с изолированным затвором 10 от обратного напряжения.excitation 13 by contactors 12 and 15. When a user is detected, the excitation winding 13 is shunted by turning on the contactor 14. In this case, the field winding is shunted by a resistor 4 and a diode 16, which shunts the power bipolar transistor with an insulated gate 10 from the reverse voltage.

Предлагаемый тяговый электропривод постоянного тока, реализует поставленную задачу - расширить функциональные возможности тягового электропривода путем реализации режима электрического торможения, повысить его надежность за счет уменьшения числа элементов и улучшения коммутации при питании тягового двигателя пульсирующим током, при уменьшении массогабаритных показателей.The proposed direct current traction electric drive realizes the task of expanding the functionality of the traction electric drive by implementing the electric braking mode, increasing its reliability by reducing the number of elements and improving switching when the traction motor is supplied with a pulsating current, while reducing overall dimensions.

Claims

Тяговый электропривод постоянного тока, содержащий первый источник питания, последовательно соединенные якорную обмотку тягового двигателя постоянного тока, первый контактор, соединенный с общим выводом первого и второго резисторов, последовательно соединенные третий резистор и второй контактор, выход датчика тока соединен с первым входом блока управления, выход которого соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором, обмотку возбуждения тягового двигателя постоянного тока, третий контактор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены датчик напряжения, диод, второй источник питания, четвертый и пятый контакторы, к общему выводу якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока и первого контактора подключен свободный вывод второго контактора, свободный вывод третьего резистора соединен с первыми выводами датчика тока и датчика напряжения и подключен к минусовой клемме первого источника питания, выход датчика напряжения соединен с вторым входом блока управления, второй вывод датчика тока соединен с свободным выводом якорной обмотки тягового двигателя постоянного тока, к общему выводу первого контактора и второго резистора подключены третий контактор и обмотка возбуждения тягового двигателя постоянного тока, свободный вывод которой соединен со свободным выводом второго резистора, вторым выводом датчика напряжения и общим выводом последовательно соединенных четвертого и пятого контакторов и подключен к плюсовой клемме первого источника питания, свободный вывод четвертого контактора соединен с катодом диода и коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, эмиттер которого соединен с анодом диода и свободным выводом первого резистора, свободный вывод третьего контактора соединен с плюсовой клеммой второго источника питания, минусовая клемма которого соединена с свободным выводом пятого контактора.

DC traction electric drive containing a first power source, series connected to the armature winding of a DC traction motor, a first contactor connected to a common terminal of the first and second resistors, a third resistor and a second contactor connected in series, the output of the current sensor is connected to the first input of the control unit, the output which is connected to the gate of an insulated gate bipolar transistor, the field winding of the DC traction motor, a third contactor, characterized in that a voltage sensor, a diode, a second power source, fourth and fifth contactors are additionally introduced into it, a free terminal of the second contactor is connected to the common terminal of the anchor winding of the DC traction motor and the first contactor, a free terminal of the third resistor is connected to the first terminals of the current sensor and voltage sensor and connected to the negative terminal of the first power source, the output of the voltage sensor is connected to the second input of the control unit, the second output of the current sensor is connected to the free output of the anchor coil ki of the DC traction motor, the third contactor and the excitation winding of the DC traction motor are connected to the common terminal of the first contactor and the second resistor, the free terminal of which is connected to the free terminal of the second resistor, the second terminal of the voltage sensor and the common terminal of the fourth and fifth contactors connected in series and connected to the positive terminal of the first power source, the free output of the fourth contactor is connected to the cathode of the diode and the collector of the bipolar transistor from the isolator nym gate, an emitter connected to the anode of the diode and the free terminal of the first resistor, the free terminal of the third contactor is connected to the positive terminal of the second power source, whose minus terminal is connected to the free terminal of the fifth contactor.