RU62359U1

RU62359U1 - DEVICE FOR REGULATING THE SPEED OF ELECTRIC MOBILE COMPOSITION

Info

Publication number: RU62359U1
Application number: RU2006141037/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Мазнев; Андрей Михайлович Евстафьев
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2006-11-20
Publication date: 2007-04-10

Abstract

Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава предназначено для транспортных средств с тяговыми электродвигателями постоянного тока. Устройство содержит источник питания (1), два последовательно соединенных тяговых электродвигателя постоянного тока, содержащие якорные обмотки (2, 3) и обмотки возбуждения (4, 5), контакторы реверсора (6, 11, 14, 21), биполярные транзисторы с изолированными затворами (7, 22), конденсатор (8) большой емкости (ионистор), дроссель (9), датчик тока (13), программируемый резистор (17), диоды (10, 16, 20, 23), контакторы (12, 15, 18, 19). В режиме ослабления возбуждения происходит накопление энергии в конденсаторе большой емкости (8). Величина напряжения на конденсаторе задается скважностью импульсов управления, поступающих на затвор транзистора (22). При электрическом торможении обмотки возбуждения (4, 5) тяговых электродвигателей получают питание от конденсатора большой емкости (8), чем достигается экономия электроэнергии. Напряжение питания, прикладываемое к обмоткам возбуждения (4, 5) тяговых электродвигателей, регулируется скважностью импульсов, поступающих на затвор транзистора (7). Реализации режима электрического торможения не требует дополнительного источника питания большой мощности, 1 ил.The device for controlling the speed of electric rolling stock is designed for vehicles with traction DC motors. The device contains a power source (1), two series-connected DC traction electric motors containing anchor windings (2, 3) and field windings (4, 5), reverser contactors (6, 11, 14, 21), bipolar transistors with insulated gates (7, 22), large capacitor (8) (ionistor), inductor (9), current sensor (13), programmable resistor (17), diodes (10, 16, 20, 23), contactors (12, 15, 18, 19). In the mode of attenuation of excitation, energy is accumulated in a large capacitor (8). The voltage across the capacitor is set by the duty cycle of the control pulses supplied to the gate of the transistor (22). With electrical braking of the field windings (4, 5) of the traction motors, they are powered by a large capacitor (8), which saves energy. The supply voltage applied to the field windings (4, 5) of the traction motors is regulated by the duty cycle of the pulses supplied to the gate of the transistor (7). The implementation of the electric braking mode does not require an additional power source of high power, 1 il.

Description

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.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. М.: «Транспорт» 1980, с.250), содержащее источник питания, тяговый электродвигатель постоянного тока, два тиристора, коммутирующий конденсатор, два резистора, диод, трансформатор.A device for controlling the speed of electric rolling stock (B.N. Tikhmenev, L.M. Trakhtman. Rolling stock of electrified railways. M .: "Transport" 1980, p.250), containing a power source, a DC traction motor, two thyristors switching capacitor, two resistors, diode, transformer.

Недостаток устройства: повышенный расход электроэнергии, так как для реализации режима электрического торможения требуется дополнительный источник питания большой мощности.The disadvantage of the device: increased energy consumption, as the implementation of the electric braking mode requires an additional power source of high power.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (RU №56282, B 60 L 3/10, 2005 - прототип), содержащее источник питания, два тяговых электродвигателя постоянного тока, тиристор, биполярный транзистор с изолированным затвором, диод, конденсатор большой емкости, реактор, четыре резистора.A device for controlling the speed of electric rolling stock (RU No. 56282, B 60 L 3/10, 2005 is a prototype), comprising a power source, two DC traction motors, a thyristor, an insulated gate bipolar transistor, a diode, a large capacitor, a reactor, four resistors.

Задача полезной модели - повысить экономию электроэнергии за счет реализации режимов электрического торможения (с независимым возбуждением и самовозбуждением) с питанием обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока от конденсатора большой емкости.The objective of the utility model is to increase energy savings through the implementation of electric braking modes (with independent excitation and self-excitation) with power to the excitation windings of DC traction motors from a large capacitor.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, последовательно соединенные якорные обмотки первого и второго The technical result is achieved in that in a device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source, series-connected anchor windings of the first and second

тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого, второго тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор, последовательно соединенные эммитер биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости, дроссель, свободный вывод дросселя соединен с общим выводом коллектора биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода, землю, в него дополнительно введены семь контакторов, три диода, второй биполярный транзистор с изолированным затвором, программируемый резистор, датчик тока, свободный вывод первого контактора соединен с общим выводом конденсатора большой емкости, дросселя, второго и третьего контакторов и датчика тока, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора подключен через последовательно соединенные четвертый и пятый контакторы к свободному выводу якорной обмотки второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора и шестого контактора, свободные выводы шестого контактора и якорной обмотки первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор к источнику питания, свободный вывод программируемого резистора соединен со свободным выводом третьего контактора и анодом третьего диода, катод которого соединен с общим выводом четвертого, пятого и восьмого контакторов, катодом первого диода и коллектором второго биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер которого соединен с анодом первого и катодом четвертого диодов, анод четвертого диода соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором, свободный вывод обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго и четвертого контакторов, свободный вывод восьмого контактора соединен с общим выводом обмотки возбуждения второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора.DC traction motors, series-connected excitation windings of the first, second DC traction motors and a contactor, series-connected emitter of a bipolar transistor with an insulated gate, a large capacitor, a choke, a free output of a choke connected to a common terminal of a collector of a bipolar transistor with an insulated gate and an anode of the diode , ground, seven contactors, three diodes, a second insulated gate bipolar transistor are additionally introduced into it , a programmable resistor, a current sensor, the free output of the first contactor is connected to the common output of a large capacitor, inductor, second and third contactors and a current sensor, the free output of which is connected to ground, the free output of the second contactor is connected through a series of fourth and fifth contactors to a free the output of the anchor winding of the second traction DC motor and the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the common output of the programmable resistor and the sixth contactor a, the free terminals of the sixth contactor and the armature winding of the first DC traction motor are combined and connected through the seventh contactor to a power source, the free terminal of the programmable resistor is connected to the free terminal of the third contactor and the anode of the third diode, the cathode of which is connected to the common terminal of the fourth, fifth and eighth contactors, the cathode of the first diode and the collector of the second insulated gate bipolar transistor, the emitter of which is connected to the anode of the first and the cathode of the fourth iodine, the anode of the fourth diode is connected to the emitter of the first bipolar transistor with an insulated gate, the free terminal of the excitation winding of the first traction DC motor is connected to the common terminal of the second and fourth contactors, the free terminal of the eighth contactor is connected to the common terminal of the excitation winding of the second DC traction motor and first contactor.

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

В соответствии с чертежом устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания 1, последовательно соединенные якорные обмотки первого 2 и второго 3 тяговых электродвигателей постоянного тока, последовательно соединенные обмотки возбуждения первого 4, второго 5 тяговых электродвигателей постоянного тока и контактор 6, последовательно соединенные эммитер 7 биполярного транзистора с изолированным затвором, конденсатор большой емкости 8, дроссель 9, свободный вывод дросселя 9 соединен с общим выводом коллектора 7 биполярного транзистора с изолированным затвором и анодом диода 10, землю, свободный вывод первого контактора 6 соединен с общим выводом конденсатора большой емкости 8, дросселя 9, второго 11 и третьего 12 контакторов и датчика тока 13, свободный вывод которого соединен с землей, свободный вывод второго контактора 11 подключен через последовательно соединенные четвертый 14 и пятый 15 контакторы к свободному выводу якорной обмотки 3 второго тягового электродвигателя постоянного тока и аноду второго диода 16, катод которого подключен к общему выводу программируемого резистора 17 (Т.С.Ратхор. Цифровые измерения. АЦП/ЦАП. М., Техносфера, 2006, с.96-99.) и шестого контактора 18, свободные выводы шестого контактора 18 и якорной обмотки 2 первого тягового электродвигателя постоянного тока объединены и подключены через седьмой контактор 19 к источнику питания 1, свободный вывод программируемого резистора 17 соединен со свободным выводом третьего контактора 12 и анодом третьего диода 20, катод которого соединен с общим выводом четвертого 14, пятого 15 и восьмого 21 контакторов, катодом первого диода 10 и коллектором второго 22 биполярного транзистора с изолированным затвором, эммитер 22 которого соединен с анодом первого 10 и катодом четвертого 23 диодов, анод четвертого диода 23 соединен с эммитером первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7, In accordance with the drawing, a device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source 1, series-connected anchor windings of the first 2 and second 3 traction DC motors, series-connected excitation windings of the first 4, second 5 traction DC motors and a contactor 6, connected in series to the emitter 7 insulated gate bipolar transistor, large capacitor 8, inductor 9, free lead of inductor 9 is connected to a common terminal collector 7 of an insulated gate bipolar transistor and anode of diode 10, ground, the free terminal of the first contactor 6 is connected to the common terminal of a large capacitor 8, inductor 9, second 11 and third 12 contactors and current sensor 13, the free terminal of which is connected to earth, free the output of the second contactor 11 is connected via series-connected fourth 14 and fifth 15 contactors to the free output of the anchor winding 3 of the second DC traction motor and the anode of the second diode 16, the cathode of which is connected to the general conclusion of the programmable resistor 17 (T.S. Rathor. Digital measurements. ADC / DAC. M., Technosphere, 2006, pp. 96-99.) And the sixth contactor 18, the free terminals of the sixth contactor 18 and the armature winding 2 of the first DC traction motor are combined and connected through the seventh contactor 19 to the power source 1, the free output of the programmable resistor 17 connected to the free terminal of the third contactor 12 and the anode of the third diode 20, the cathode of which is connected to the common terminal of the fourth 14, fifth 15 and eighth 21 of the contactors, the cathode of the first diode 10 and the collector of the second 22 bipolar transistor with insulated gate, e Miter 22 is connected to the first anode 10 and the cathode of the fourth diode 23, the anode of the fourth diode 23 is connected to the emitter of the first bipolar transistor with insulated gate 7

свободный вывод обмотки возбуждения 4 первого тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго 11 и четвертого 14 контакторов, свободный вывод восьмого контактора 21 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 5 второго тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора 6.the free terminal of the field winding 4 of the first traction DC motor is connected to the common terminal of the second 11 and the fourth 14 of the contactors, the free terminal of the eighth contactor 21 is connected to the common terminal of the field of excitation 5 of the second traction DC motor and the first contactor 6.

Устройство работает следующим образом. В режиме ослабления возбуждения импульсы управления поступают на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22, когда транзистор открыт, ток из обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока протекает в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии, при закрытом биполярном транзисторе с изолированным затвором 22 энергия, запасенная дросселем 9, передается в конденсатор большой емкости (ионистор) 8 через четвертый диод 23. Величина напряжения на конденсаторе задается скважностью импульсов управления, поступающих на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 22. При длительном движении в режиме ослабления возбуждения, когда конденсатор большой емкости (ионистор) 8 полностью заряжен, включается третий контактор 12 и коэффициент ослабления возбуждения регулируется программируемым резистором 17. При электрическом торможении обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока питаются от конденсатора большой емкости (ионистора) 8, при этом импульсы управления подаются на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 7, когда транзистор 7 открыт, ток из конденсатора большой емкости (ионистора) 8 подается в дроссель 9, в котором происходит накопление энергии в течение времени пока первый биполярный транзистор с изолированным затвором 7 открыт. При закрытом первом транзисторе 7 энергия, запасенная в дросселе 9, передается в обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока через первый диод 10. Напряжение питания, прикладываемое к обмоткам возбуждения 4, 5 тяговых The device operates as follows. In the mode of weakening the excitation, the control pulses arrive at the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 22, when the transistor is open, the current from the field windings 4, 5 of the DC traction motors flows into the inductor 9, in which energy is accumulated, when the bipolar transistor with an insulated gate is closed 22, the energy stored by the inductor 9 is transferred to a large capacitor (ionistor) 8 through the fourth diode 23. The voltage across the capacitor is set by the duty cycle of the pulses the phenomena arriving at the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 22. During long-term movement in the mode of weakening the excitation, when the high-capacity capacitor (ionistor) 8 is fully charged, the third contactor 12 is turned on and the attenuation coefficient is regulated by a programmable resistor 17. When electrically braking the field winding 4, 5 traction DC motors are powered by a large capacitor (ionistor) 8, while the control pulses are fed to the gate of the first bipolar of a transistor with an insulated gate 7, when the transistor 7 is open, the current from a large capacitor (ionistor) 8 is supplied to the inductor 9, in which energy is accumulated over time while the first bipolar transistor with an insulated gate 7 is open. When the first transistor 7 is closed, the energy stored in the inductor 9 is transferred to the field windings 4, 5 of the DC traction motors through the first diode 10. The supply voltage applied to the field windings 4, 5 of the traction

электродвигателей постоянного тока, совпадает с полярностью напряжения в режиме тяги.DC motors, coincides with the voltage polarity in traction mode.

Изменение направления тока для реализации режима электрического (реостатного) торможения осуществляется реверсором, выполненным на первом 6, втором 11, четвертом 14 и восьмом 21 контакторах, которые также используются для изменения направления движения в режиме тяги. Ток якорных обмоток тяговых электродвигателей в режиме электрического торможения протекает по цепи: шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий диод 20, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (независимое возбуждение); шестой контактор 18, программируемый резистор 17, третий контактор 12, второй контактор 11, обмотки возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, восьмой контактор 21, пятый контактор 15, якорные обмотки 3, 2 тяговых электродвигателей постоянного тока (режим самовозбуждения). Датчик тока 13 используется для контроля тока тяговых электродвигателей постоянного тока в режиме тяги.Changing the direction of the current for the implementation of the electric (rheostatic) braking mode is carried out by a reverser made on the first 6, second 11, fourth 14 and eighth 21 contactors, which are also used to change the direction of movement in traction mode. The current of the anchor windings of the traction electric motors in electric braking mode flows along the circuit: the sixth contactor 18, the programmable resistor 17, the third diode 20, the fifth contactor 15, the anchor windings 3, 2 of the DC traction electric motors (independent excitation); sixth contactor 18, programmable resistor 17, third contactor 12, second contactor 11, field windings 4, 5 of DC traction motors, eighth contactor 21, fifth contactor 15, anchor windings 3, 2 of DC traction motors (self-excitation mode). The current sensor 13 is used to monitor the current of traction DC motors in traction mode.

Поставленная задача реализуется благодаря тому, что в режиме тяги энергия, отбираемая из цепи обмоток возбуждения 4, 5, накапливается в конденсаторе большой емкости 8 и используется в режиме электрического торможения для питания обмоток возбуждения 4, 5 тяговых электродвигателей постоянного тока, чем достигается экономия электроэнергии.The task is realized due to the fact that in traction mode the energy taken from the field winding circuit 4, 5 is accumulated in a large capacitor 8 and is used in electric braking mode to power the field windings 4, 5 of DC traction motors, thereby saving energy.

Claims

A device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source, series-connected anchor windings of the first and second DC traction motors, series-connected excitation windings of the first, second DC traction motors and a contactor, series-connected an emitter of an insulated gate bipolar transistor, a large capacitor, throttle, free throttle terminal connected to the common terminal of the bipolar transistor collector with an insulated gate and anode of the diode, ground, characterized in that seven contactors, three diodes, a second bipolar transistor with an insulated gate, a programmable resistor, a current sensor, a free terminal of the first contactor are connected to a common terminal of a large capacitor, an inductor, the second and third contactors and a current sensor, the free output of which is connected to the ground, the free output of the second contactor is connected through series-connected fourth and fifth contactors to the free output the armature winding of the second DC traction motor and the anode of the second diode, the cathode of which is connected to the common output of the programmable resistor and the sixth contactor, the free terminals of the sixth contactor and the anchor winding of the first traction DC motor are combined and connected through the seventh contactor to the power source, the free output of the programmable resistor connected to the free terminal of the third contactor and the anode of the third diode, the cathode of which is connected to the common terminal of the fourth, fifth and of the seventh contactors, the cathode of the first diode and the collector of the second bipolar transistor with an insulated gate, the emitter of which is connected to the anode of the first and the cathode of the fourth diode, the anode of the fourth diode is connected to the emitter of the first bipolar transistor with an insulated gate, free output of the field winding of the first direct current traction motor a common terminal of the second and fourth contactors, the free terminal of the eighth contactor is connected to a common terminal of the field winding of the second traction ele DC motor and first contactor.