SU564983A1 - Traction motors exciting current control device - Google Patents

Description

Устройство содержит встречные тиристоры 1 и 2, колебательную индуктивно-емкостную цепь, образованную конденсатором 3 и дросселем 4, релаксаторный генератор 5 управл ющих импульсов, зар дный резистор 6, динистор 7 и выпр митель 8. Устройство соединено с обмотками возбуждени  9 и 10, т говых электродвигателей 11 и 12. Обмотки возбуждени  соединены последовательно с обмотками  корей т говых электродвигателей. Устройство содержит трансформатор 13 тока, резистор 14, конденсатор 15, добавочный резистор 16, согласующий трансформатор 17 и нагрузочный резистор 18.The device contains counter thyristors 1 and 2, an oscillatory inductive-capacitive circuit formed by a capacitor 3 and a choke 4, a relaxant control pulse generator 5, a charging resistor 6, a distor 7 and a rectifier 8. The device is connected to the excitation windings 9 and 10, t and electric motors 11 and 12. The field windings are connected in series with the windings of Korean electric motors. The device includes a current transformer 13, a resistor 14, a capacitor 15, an additional resistor 16, a matching transformer 17 and a load resistor 18.

Выход релаксаторного генератора 5 управл ющих импульсов подключен к управл ющему электроду тиристора 1, включенного по направлению протекани  тока т говых электродвигателей . Активно-емкостна  цепь образована резистором 14 и конденсатором 15. Первична  обмотка трансформатора 13 включена последовательно с активно-емкостной цепью 14 и 15, а вторична  обмотка подключена к управл ющему электроду тиристора 2, включенного против направлени  протекани  тока т говых электродвигателей.The output of the relaxator generator 5 of control pulses is connected to the control electrode of the thyristor 1 connected in the direction of current flow of the traction electric motors. The active capacitive circuit is formed by a resistor 14 and a capacitor 15. The primary winding of the transformer 13 is connected in series with the active capacitive circuit 14 and 15, and the secondary winding is connected to the control electrode of the thyristor 2 connected against the direction of current flow of the traction motors.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состо нии через обмотки возбуждени  протекает полный ток  кор  и сохран етс  обычный режим последовательного возбуждени  т говых электродвигателей. При увеличении тока т говых электродвигателей настолько, что падение напр жени  на обмотках возбуждени  становитс  достаточным дл  срабатывани  генератора 5, происходит включение тиристора 1.In the initial state, the full current of the core flows through the excitation windings and the usual sequential excitation mode of the traction motors is maintained. As the current of the traction motors increases so that the voltage drop across the field windings becomes sufficient to trigger the generator 5, the thyristor 1 is turned on.

Как следует из диаграмм фиг. 2, в момент времени i напр жение /а на тиристорах и напр жение Up на конденсаторе генератора 5 становитс  равным напр жению срабатывани  релаксатора и на выходе генератора 5 по вл етс  импульс тока гу Этот импульс тока поступает на управл ющий электрод тиристора 1. Включение тиристора 1 приводит к закорачиванию обмоток возбуждени . При этом через тиристор 1 будет протекать ток IB, величина которого определ етс  током т говых электродвигателей и параметрами колебательной индуктивно-емкостной цепи 3 и 4. Благодар  колебательному контуру ток IB в цепи тиристоров имеет форму, близкую к синусоидальной . При такой форме тока IB в момент времени t ток становитс  равным нулю и тиристор 1 выключаетс .As follows from the diagrams of FIG. 2, at time i, the voltage / a on the thyristors and the voltage Up on the capacitor of the generator 5 becomes equal to the release voltage of the relaxer and the current pulse, Gu, appears at the output of the generator 5 This current pulse arrives at the thyristor control electrode 1. Turning on the thyristor 1 leads to shorting of the field windings. At the same time, a current IB flows through the thyristor 1, the value of which is determined by the current of the traction motors and the parameters of the oscillatory inductive-capacitive circuit 3 and 4. Due to the oscillatory circuit, the current IB in the thyristor circuit has a shape close to sinusoidal. In this form of current IB, at time t, the current becomes zero and the thyristor 1 is turned off.

При включении тиристора 1 по вл етс  импульс тока в цепи управл ющего электрода тиристора 2. С этой целью цепь управл ющего электрода соединена через трансформатор 13 тока и активно-емкостную цепь, содержащую резистор 14 и конденсатор 15, с анодом тиристора 2. Его включение обеспечивает протекание обратной полуволны тока колебательной индуктивно-емкостной цепи 3 и 4. При этом обмотки возбуждени  остаютс  закороченными , а ток т говых электродвигателейWhen the thyristor 1 is turned on, a current pulse appears in the control electrode circuit of the thyristor 2. For this purpose, the control electrode circuit is connected via a current transformer 13 and an active-capacitive circuit containing a resistor 14 and a capacitor 15 to the thyristor 2 anode. the flow of the reverse half-wave of the oscillatory inductive-capacitive current circuit 3 and 4. In this case, the field windings remain short-circuited, and the current of the traction electric motors

протекает через тиристор 2. В момент времени /3 ток IB снова становитс  равным нулю и тиристор 2 выключаетс . В этот момент времени происходит восстановление напр жени  t/a на тиристорах и ток т говых электродвигателей протекает через обмотки возбуждени .flows through thyristor 2. At time / 3, current IB becomes zero again and thyristor 2 is turned off. At this point in time, the voltage t / a on the thyristors is restored and the current of the traction motors flows through the field windings.

В момент времени /i напр жение f/p на конденсаторе генератора 5 снова увеличиваетс  до значени , равного напр жению срабатывани  релаксатора, что обеспечивает формирование импульса тока iy и включение тиристора 1. При этом электромагнитные процессы повтор ютс .At time i, the voltage f / p on the capacitor of the generator 5 increases again to a value equal to the release voltage of the relaxer, which ensures the formation of a current pulse iy and the switching on of the thyristor 1. At the same time, the electromagnetic processes are repeated.

Периодическое закорачивание тиристорами 1 и 2 обмоток возбуждени  т говых электродвигателей обеспечивает уменьщение тока возбуждени  JB в установившемс  режиме по отнощению к току т говых электродвигателей.Periodically short-circuiting, by thyristors 1 and 2, the excitation windings of the traction electric motors, ensures the reduction of the excitation current JB in a steady-state mode with respect to the current of the traction electric motors.

Среднее значение мощности на входе описываемого устройства в установившемс  режиме работы равно мощности, рассеиваемой в его элементах. Параметры колебательной индуктивно-емкостной цепи 3 и 4 и генератора 5 выбраны таким образом, что практически исключена зависимость напр жени  на обмотках возбуждени  от максимального напр жени  на колебательной индуктивно-емкостной цепи 3 и 4The average value of the input power of the described device in the steady state operation is equal to the power dissipated in its elements. The parameters of the oscillatory inductive-capacitive circuit 3 and 4 and the generator 5 are chosen in such a way that the voltage on the field windings is almost completely independent of the maximum voltage on the oscillatory inductive-capacitive circuit 3 and 4

и, следовательно, от тока т говых электродвигателей . Папример, изменение тока нагрузки т говых электродвигателей в три раза может привести к изменению напр жени  на обмотках возбуждени  только на 20%. При этомand, therefore, from the current of traction electric motors. For example, a change in the load current of traction motors three times can lead to a change in voltage on the field windings only by 20%. Wherein

снижение тока т говцх электродвигателей вызывает уменьшение тока в обмотках возбуждени .A decrease in current of electric motors causes a decrease in current in the field windings.

В случае скачкообразного изменени  напр жени  источника питани  происходит резкое изменение тока в цепи резистора 16 и первичной обмотки трансформатора 17. Па вторичной обмотке трансформатора 17 наводитс  э. д. с., котора  через выпр митель 8 подаетс  в цепь нагрузочного резистора 18 и катода динистора 7, что вызывает включение последнего и шунтирование цепи зар да релаксатора генератора 5. Прекращаетс  формирование импульсов тока управлени  тиристором 1 и происходит форсированное изменение токаIn the case of an abrupt change in the voltage of the power source, an abrupt change in the current in the circuit of the resistor 16 and the primary winding of the transformer 17 occurs. Pa is applied to the secondary winding of the transformer 17. d. s., which through the rectifier 8 is fed into the circuit of the load resistor 18 and the cathode of the dynistor 7, which causes the latter to turn on and shunt the charge circuit of the generator relaxer 5. The formation of the thyristor control current pulses 1 stops and a forced change in the current occurs

возбуждени , обусловленное протеканием всего тока  кор  через обмотки возбуждени . После окончани  переходного процесса при скачкообразном изменении напр жени  источника питани  динистор 7 выключаетс  и восстанавливаетс  нормальна  работа генератора 5. Поскольку сигнал при возникновении скачкообразного изменени  напр жени  т говых электродвигателей подаетс  в цепь динистора 7 Через выпр митель 8, то формирование импульсов управлени  релаксаторным генератором 5 прекращаетс  при любом знаке изменени  питающего т говые электродвигатели напр л ени . Наличие конденсатора 3 в колебательнойexcitation due to the flow of the entire current of the core through the excitation windings. After the end of the transient process when the voltage of the power supply voltage changes abruptly, the dynistor 7 is turned off and the normal operation of generator 5 is restored. Since the signal, when a voltage jumps out of the voltage of the traction electric motors, is supplied to the dynistor 7 circuit. for any sign of change in the power supply of traction electric motors. The presence of a capacitor 3 in the oscillatory

индуктивно-емкостной цепи приводит к задержке нарастани  напр жени  на обмотках возбуждени . Однако врем  задержки пренебрежимо мало и наличие конденсатора 3 в колебательной цепи не оказывает заметного вли ни  на характер переходных процессов при колебани х напр жени  источника питани .The inductive-capacitive circuit causes a delay in the build-up of voltage on the field windings. However, the delay time is negligible and the presence of a capacitor 3 in the oscillatory circuit does not have a noticeable effect on the nature of the transients during voltage fluctuations of the power source.

Эффективность работы предлагаемого устройства проверена экспериментально на опытном образце, изготовленном применительно к электровозу ВЛ10. Опытный образец выполнен на тиристорах ТЛ 200 8 класса. Дл  обеспечени  работы при токе 500 А три тиристора соединены параллельно. Колебательна  индуктивно-емкостна  цепь имеет емкость 400 мкФ и индуктивность 25 мкГ. Как следует из графиков фиг. 3, изменение тока в общей цепи с 200 до 700 А приводит к увеличению тока Б цепи обмоток возбуждени  только с 200 до 205 А. Таким образом, описываемое устройство практически исключает зависимость тока в обмотках возбуждени  т говых электродвигателей от тока  кор  при последовательном включении их в цепь  кор  и позвол ет осуществить независимое возбуждение .The performance of the proposed device was tested experimentally on a prototype made in relation to the VL10 electric locomotive. The prototype is made on thyristors TL 200 8 class. To ensure operation at a current of 500 A, three thyristors are connected in parallel. The oscillatory inductive-capacitive circuit has a capacity of 400 µF and an inductance of 25 µG. As follows from the graphs of FIG. 3, a change in current in the common circuit from 200 to 700 A leads to an increase in the current B of the excitation winding circuit only from 200 to 205 A. Thus, the described device practically eliminates the dependence of the current in the excitation windings of the traction electric motors on the core current when they are switched on in series the core circuit allows independent excitation.

Технико-экономическа  эффективность предлагаемого устройства вытекает из сопоставлени  с системой независимого возбуждени  т говых электродвигателей электровоза В Л 10, выполненной с использованием тиристорного возбудител . Необходимость форсировки изменени  тока в обмотках возбуждени  при такой системе возбуждени  обусловливает увеличение максимальной мощности возбудител  до 500 кВт при номинальной мощности, потребл емой обмотками главных полюсов, 63 кВт.Technical and economic efficiency of the proposed device follows from the comparison with the system of independent excitation of the traction electric motors of the electric locomotive VL 10, made using a thyristor driver. The need to force a change in current in the excitation windings with such an excitation system causes an increase in the maximum power of the exciter to 500 kW at a nominal power consumed by the windings of the main poles, 63 kW.

Мощность предлагаемого устройства имеет максимальное значение при небольщом ослаблении пол  и дл  электровоза ВЛ10 составл ет 36 кВт. Масса и стоимость силового оборудовани  описываемого устройства соответственно в 9 и 3,15 раза меньше массы и стоимости оборудовани  тиристорного возбудител .The power of the proposed device has a maximum value with a slight weakening of the floor and for an electric locomotive VL10 is 36 kW. The mass and cost of the power equipment of the described device, respectively, are 9 and 3.15 times less than the mass and cost of the equipment of the thyristor driver.

Устройство может быть использовано дл  обеспечени  независимого возбуждени  электровозов посто нного тока с последовательнопараллельным соединением т говых электродвигателей .The device can be used to provide independent excitation of direct current electric locomotives with a series-parallel connection of traction motors.

На фиг. 4 приведена принципиальна  электрическа  схема системы независимого возбуждени  т говых электродвигателей электровоза посто нного тока при последовательнопараллельном соединении обмоток  кор  и шунтировкой обмоток возбуждени  описываемым устройством. В этом случае описанные БЫЩ§ устройства I и И подключены параллельно обмоткам возбуждени  9, 10 и 9ь Юь включенным последовательно в общую цепь т говых электродвигателей И, 12 и 111, 12i. Релаксаторные генераторы управл ющих импульсов указанных устройств через выпр мители 8, 8i, трансформатор 17 и резистор 16 подключены к источнику питани . Кроме этого, они имеют небольшую отрицательную обратную св зь по току т говых электродвигателей отдельно дл  каждой ветви через датчики 19 и 20 тока. Включение обмоток возбуждени  9, 10 и 9i, lOi в общую цепь т говых электродвигателей позволило создать ток возбуждени , больший тока  кор  даже при максимальном ослаблении пол .FIG. Figure 4 shows the circuit diagram of the system of independent excitation of the traction electric motors of a direct current electric locomotive with series-parallel connection of the windings of the core and shunting of the excitation windings by the described device. In this case, the described BIG device I and I are connected in parallel to the field windings 9, 10 and 9 Yu connected in series in the common circuit of the electric motors I, 12 and 111, 12i. The control pulse generators of these devices through the rectifiers 8, 8i, the transformer 17 and the resistor 16 are connected to a power source. In addition, they have a small negative current feedback for the traction motors for each branch separately via current sensors 19 and 20. The inclusion of the excitation windings 9, 10 and 9i, lOi in the common circuit of the traction motors allowed to create an excitation current, a greater current of the core, even with maximum field weakening.

Claims (3)

1.Устройство дл  регулировани  тока возбуждени  т говых электродвигателей, содержащее подключенные параллельно обмоткам возбуждени  встречные тиристоры и активно-, емкостную цепь, а также релаксаторный генератор управл ющих импульсов, выход которого подключен к управл ющему электроду одного из вышеуказанных тиристоров, включенного по направлению протекани  тока т говых электродвигателей, отличающеес  тем, что, с целью улучшени  т говых характеристик , оно снабжено подключенной параллельно обмоткам возбуждени  колебательной индуктивно-емкостной цепью и трансформатором тока, первична  обмотка которого включена последовательно с активно-емкостной цепью, а вторична  подключена к управл ющему электроду другого из вышеуказанных тиристоров, включенного против направлени  протекани  тока т говых электродвигателей, вход- релаксаторного генератора управл ющих импульсов подключен через зар дный резистор к выводам обмоток возбуждени .1. A device for regulating the excitation current of the traction electric motors, containing counter thyristors connected in parallel to the excitation windings and an active capacitive circuit, as well as a control pulses relaxator generator, the output of which is connected to the control electrode of one of the above thyristors connected in the direction of current flow traction motors, characterized in that, in order to improve the traction characteristics, it is provided with an oscillatory drive connected in parallel with the excitation windings a capacitive current circuit and a current transformer, the primary winding of which is connected in series with the active capacitive circuit and the secondary connected to the control electrode of another of the above thyristors connected against the direction of current flow of the traction motors, is connected to the control pulses A single resistor to the terminals of the field windings. 2.Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что, с целью форсировки тока возбуждени  при колебани х питающего т говые электродвигатели напр жени , оно снабжено подключенным к источнику питающего напр жени  трансформатором, вторична  обмотка которого через выпр митель и динистор подключена ко входу релаксаторного генератора управл ющих импульсов.2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to force the excitation current when the supply voltage oscillates, it is provided with a transformer connected to the supply voltage source, the secondary winding of which is connected to the relaxator input via the rectifier and dynistor control pulse generator. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination 1.Патент Франции № 2151747, кл. Н 02Р 7/00, 1973.1.Patent of France No. 2151747, cl. H 02 R 7/00, 1973. 2.Патент Англии № 1061850, кл. Н 2J, 1967.2. The patent of England No. 1061850, cl. H 2J, 1967. 3.Авторское свидетельство СССР № 415180, кл. В 60L 7/16, 1972.3. USSR author's certificate number 415180, cl. In 60L 7/16, 1972. UsUs UflUfl /I/ I /L/ L Уиг.гWigg