RU55693U1

RU55693U1 - DC TRACTION ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU55693U1
Application number: RU2006109146/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Мазнев; Андрей Михайлович Евстафьев
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2006-08-27

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.The utility model relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with traction electric motors of direct current.

Задача полезной модели - повысить надежность работы тягового электропривода постоянного тока за счет упрощения конструкции.The objective of the utility model is to increase the reliability of the DC traction electric drive by simplifying the design.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные источник питания, выключатель, якорные обмотки первого и второго тяговых электродвигателей постоянного тока, обмотки возбуждения первого и второго тяговых электродвигателей постоянного тока, первый и второй датчики тока, последовательно соединенные первый и второй резисторы, к общему выводу которых подключен первый вывод первого контактора, его второй вывод соединен со свободным выводом второго резистора, свободный вывод первого резистора соединен с третьим резистором, второй контактор, общую шину, в него дополнительно введены датчик напряжения, биполярный транзистор с изолированным затвором, блок управления, к общему выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока подключен второй контактор, его свободный вывод соединен с общим выводом первого и третьего резисторов, общий вывод второго резистора и первого контактора соединен с коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, его эмиттер соединен со свободным выводом второго датчика тока, свободный вывод третьего резистора через датчик напряжения соединен с общим выводом первого и второго датчиков тока, который соединен с общей шиной, первый, второй, третий входы блока управления соединены с выходами первого, второго датчиков тока и датчика напряжения соответственно, выход блока управления соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором.The technical result is achieved by the fact that in a traction DC electric drive containing a serially connected power supply, a switch, anchor windings of the first and second traction DC motors, field windings of the first and second traction DC motors, the first and second current sensors connected in series to the first and the second resistors, to the common terminal of which the first terminal of the first contactor is connected, its second terminal is connected to the free terminal of the second resistor, its one output of the first resistor is connected to the third resistor, the second contactor, a common bus, it additionally includes a voltage sensor, an insulated gate bipolar transistor, a control unit, is connected to the common output of the armature winding of the second DC traction motor and the excitation winding of the first DC traction motor the second contactor, its free output is connected to the common output of the first and third resistors, the common output of the second resistor and the first contactor is connected to the collector an insulated gate bipolar transistor, its emitter is connected to the free output of the second current sensor, the free output of the third resistor through the voltage sensor is connected to the common output of the first and second current sensors, which is connected to the common bus, the first, second, third inputs of the control unit are connected to the outputs the first, second current sensors and voltage sensors, respectively, the output of the control unit is connected to the gate of an insulated gate bipolar transistor.

Description

Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, выключатель, два тяговых электродвигателя постоянного тока, четыре тиристора, два диода, три резистора, два контактора, коммутирующий конденсатор, коммутирующий реактор (а.с. СССР №1632825, B 60 L 15/08, 1989).Known traction electric drive DC, which contains a power source, a switch, two traction DC motors, four thyristors, two diodes, three resistors, two contactors, a switching capacitor, a switching reactor (AS USSR No. 1632825, B 60 L 15 / 08, 1989).

Недостаток устройства: низкая надежность, обусловленная большим числом дополнительных элементов для коммутации главного тиристора.The disadvantage of the device: low reliability due to the large number of additional elements for switching the main thyristor.

Известен тяговый электропривод постоянного тока, который содержит источник питания, выключатель, два тяговых электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре резистора, коммутирующий конденсатор, два контактора (RU 2208530, B 60 L 15/08, 2001 - прототип).Known traction electric drive DC, which contains a power source, a switch, two traction DC motors, two thyristors, four resistors, a switching capacitor, two contactors (RU 2208530, B 60 L 15/08, 2001 - prototype).

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные источник питания, выключатель, якорные обмотки первого и второго тяговых электродвигателей постоянного тока, обмотки возбуждения первого и второго тяговых электродвигателей постоянного тока, первый и второй датчики тока, последовательно соединенные первый и второй резисторы, к общему выводу которых подключен первый вывод первого контактора, его второй вывод соединен со свободным выводом второго резистора, свободный вывод первого резистора соединен с третьим резистором, второй контактор, общую шину, в него дополнительно введены датчик напряжения, биполярный транзистор с The technical result is achieved by the fact that in a traction DC electric drive containing a serially connected power supply, a switch, anchor windings of the first and second traction DC motors, field windings of the first and second traction DC motors, the first and second current sensors connected in series to the first and the second resistors, to the common terminal of which the first terminal of the first contactor is connected, its second terminal is connected to the free terminal of the second resistor, its odny terminal of the first resistor connected to the third resistor, a second contactor, a common bus, it is further introduced a voltage sensor, a bipolar transistor

изолированным затвором, блок управления, к общему выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока подключен второй контактор, его свободный вывод соединен с общим выводом первого и третьего резисторов, общий вывод второго резистора и первого контактора соединен с коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором, его эмиттер соединен со свободным выводом второго датчика тока, свободный вывод третьего резистора через датчик напряжения соединен с общим выводом первого и второго датчиков тока, который соединен с общей шиной, первый, второй, третий входы блока управления соединены с выходами первого, второго датчиков тока и датчика напряжения соответственно, выход блока управления соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором.an insulated shutter, the control unit, to the common terminal of the anchor winding of the second DC traction motor and the field winding of the first DC traction motor, a second contactor is connected, its free output is connected to the common terminal of the first and third resistors, the common terminal of the second resistor and the first contactor is connected to the collector an insulated gate bipolar transistor, its emitter is connected to the free output of the second current sensor, the free output of the third resistor through the sensors voltage connected to the common terminal of the first and second current sensors, which is connected to the common bus, the first, second, third inputs of the control unit are connected to the outputs of the first, second sensor current and voltage sensor respectively, the control unit output is connected to gate bipolar transistor with insulated gate.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.The drawing shows a circuit diagram of the proposed device.

В соответствии с чертежом тяговый электропривод постоянного тока, содержащий последовательно соединенные источник питания 1, выключатель 2, якорные обмотки первого 3 и второго 4 тяговых электродвигателей постоянного тока, обмотки возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей постоянного тока, первый 7 и второй 8 датчики тока, последовательно соединенные первый 9 и второй 10 резисторы, к общему выводу которых подключен первый вывод первого контактора 11, его второй вывод соединен со свободным выводом второго резистора 10, свободный вывод первого резистора 9 соединен с третьим резистором 12, к общему выводу якорной обмотки 4 второго тягового электродвигателя постоянного тока и обмотки возбуждения 5 первого тягового электродвигателя постоянного тока подключен второй контактор 13, его свободный вывод соединен с общим выводом первого 9 и третьего 12 резисторов, общий вывод второго резистора 10 и первого контактора 11 соединен с коллектором биполярного транзистора с изолированным затвором 14, его эмиттер соединен со свободным выводом According to the drawing, a direct current traction electric drive comprising a power supply 1, a switch 2, anchor windings of the first 3 and second 4 direct current traction motors, field windings of the first 5 and second 6 direct current traction motors, the first 7 and second 8 current sensors connected in series to the first 9 and second 10 resistors, to the common terminal of which the first terminal of the first contactor 11 is connected, its second terminal is connected to the free terminal of the second resistor 10, free the first output of the first resistor 9 is connected to the third resistor 12, the second contactor 13 is connected to the common output of the anchor winding 4 of the second DC traction motor and the field winding 5 of the first DC traction motor, its free output is connected to the common terminal of the first 9 and third 12 resistors, the common terminal of the second resistor 10 and the first contactor 11 is connected to the collector of the insulated gate bipolar transistor 14, its emitter is connected to the free terminal

второго датчика тока 8, свободный вывод третьего резистора 12 через датчик напряжения 15 соединен с общим выводом первого 7 и второго 8 датчиков тока, который соединен с общей шиной, первый, второй, третий входы блока управления 16 соединены с выходами первого 7, второго 8 датчиков тока и датчика напряжения 15 соответственно, выход блока управления 16 (например ADAM-5510, Прософт краткий каталог продукции 6.0, 2001, с.47) соединен с затвором биполярного транзистора с изолированным затвором 14.the second current sensor 8, the free output of the third resistor 12 through the voltage sensor 15 is connected to a common terminal of the first 7 and second 8 current sensors, which is connected to a common bus, the first, second, third inputs of the control unit 16 are connected to the outputs of the first 7, second 8 sensors current and voltage sensor 15, respectively, the output of the control unit 16 (for example, ADAM-5510, Prosoft short product catalog 6.0, 2001, p.47) is connected to the gate of an insulated gate bipolar transistor 14.

Устройство работает следующим образом. При замкнутом контакте выключателя 2 тяговые двигатели работают в режиме полного возбуждения. При включении второго контактора 13 на датчик напряжения 15 подается напряжение с обмоток возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей. Наличие напряжения на датчике напряжения 15 свидетельствует о включении второго контактора 13. При набросе напряжения в контактной сети, напряжение на обмотках возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей увеличивается. Увеличивается также ток в цепи якорных обмоток первого 3 и второго 4 тяговых электродвигателей. Так как режим ослабления возбуждения еще не включен, ток в обмотках возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей равен току якорных обмоток первого 3 и второго 4 тяговых электродвигателей и контроль предельных величин напряжения на обмотках возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей и величины тока, являются достаточными условиями для контроля наброса напряжения в контактной сети. При отсутствии наброса напряжения в контактной сети производится проверка на отрыв токоприемника по сигналам с первого 7 и второго 8 датчиков тока, этому событию соответствует падение тока в цепи якорных обмоток первого 3 и второго 4 тяговых электродвигателей меньше установленной величины. При положительном результате выполнения всех условий, по сигналу с контроллера управления 16 включается силовой биполярный транзистор с изолированным затвором 14 и параллельно обмоткам возбуждения первого 5 и второго 6 тяговых электродвигателей подключаются первый 9 и второй 10 резисторы. The device operates as follows. With the closed contact of the switch 2, the traction motors operate in full excitation mode. When the second contactor 13 is turned on, a voltage sensor 15 is supplied with voltage from the field windings of the first 5 and second 6 traction motors. The presence of voltage on the voltage sensor 15 indicates the inclusion of the second contactor 13. When the voltage surge in the contact network, the voltage on the field windings of the first 5 and second 6 traction motors increases. The current in the chain of anchor windings of the first 3 and second 4 traction motors also increases. Since the mode of weakening the excitation is not yet turned on, the current in the field windings of the first 5 and second 6 traction motors is equal to the current of the anchor windings of the first 3 and second 4 traction motors and the control of the limiting voltage values on the field windings of the first 5 and second 6 traction motors and the current value, are sufficient conditions for controlling the voltage surge in the contact network. If there is no voltage surge in the contact network, the current collector is checked for detachment by signals from the first 7 and second 8 current sensors, this event corresponds to a current drop in the chain of anchor windings of the first 3 and second 4 traction motors less than the set value. If all the conditions are positive, the signal from the control controller 16 turns on the power bipolar transistor with an insulated gate 14 and the first 9 and second 10 resistors are connected in parallel with the field windings of the first 5 and second 6 traction motors.

Тяговые электродвигатели переходят в режим ослабления возбуждения. При включении первого контактора 11 выводится второй резистор 10 и реализуется вторая ступень ослабления возбуждения. В режиме ослабления возбуждения при набросе напряжения, отрыве токоприемника, то есть при невыполнении одного из условий проверок, биполярный транзистор с изолированным затвором 14 выключается и повторное включение происходит после устранения причины вызвавшей отключение, но не ранее, чем через 0,2 с. При выключении второго контактора 13 напряжение на датчике напряжения 15 становится равным 0 и биполярный транзистор с изолированным затвором 14 отключается. Тяговые двигатели переходят в режим полного возбуждения.Traction motors go into the mode of attenuation of excitation. When you turn on the first contactor 11, the second resistor 10 is output and the second stage of attenuation is realized. In the mode of weakening the excitation during an overvoltage, separation of the current collector, that is, if one of the test conditions is not fulfilled, the bipolar transistor with an insulated gate 14 is turned off and reconnected after eliminating the cause of the disconnection, but not earlier than after 0.2 s. When you turn off the second contactor 13, the voltage at the voltage sensor 15 becomes equal to 0 and the bipolar transistor with an insulated gate 14 is turned off. Traction motors go into full excitation mode.

Предлагаемый тяговый электропривод постоянного тока содержит на восемь элементов меньше, чем прототип, реализует поставленную задачу - повысить надежность работы, позволяет оптимизировать режим пуска и максимальной мощности, обеспечивая максимальный коэффициент полезного действия тягового электропривода, чем достигается экономия электроэнергии.The proposed direct current traction electric drive contains eight elements less than the prototype, realizes the task - to increase the reliability of operation, allows to optimize the start-up mode and maximum power, ensuring the maximum efficiency of the traction electric drive, which saves energy.

Claims

A direct current traction electric drive comprising a power source, a circuit breaker, anchor windings of the first and second direct current traction motors, excitation windings of the first and second direct current traction motors, first and second current sensors, the first and second resistors connected in series, to the common output of which the first terminal of the first contactor is connected, its second terminal is connected to the free terminal of the second resistor, the free terminal of the first resistor is connected to a second resistor, a second contactor, a common bus, characterized in that a voltage sensor, an insulated gate bipolar transistor, a control unit are additionally inserted into the second contactor , its free output is connected to the common output of the first and third resistors, the common output of the second resistor and the first contactor is connected to the bipolar transistor collector with an isolated gate, its emitter is connected to the free output of the second current sensor, the free output of the third resistor through the voltage sensor is connected to the common output of the first and second current sensors, which is connected to a common bus, the first, second, third inputs of the control unit are connected to the outputs of the first , a second current sensor and a voltage sensor, respectively, the output of the control unit is connected to the gate of an insulated gate bipolar transistor.