SU1271772A1 - Т говый электропривод подвижного состава однофазного переменного тока - Google Patents

Description

Изобретение относится к транспорту, в частности к электроприводам подвижного состава однофазного переменного тока.

Цель изобретения - повышение экономичности.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема предлагаемого электропривода; на фиг.2 временные диаграммы токов и напряжений в элементах'электропривода,поясняющие его работу.

Тяговый электропривод (фиг.1) содержит тяговые электродвигатели 1, подключенные к одним выводам мостового’ тиристорного преобразователя, выполненного на тиристорах 2-7,.другие выводы которого соединены с секциями 8 и 9 вторичной обмотки тягового трансформатора 10. Первичная обмотка 11.тягового трансформатора подключена к источнику 12 переменного однофазного тока. Мостовой тиристорный преобразователь включает коммутирующий конденсатор 13, соединенный одной обкладкой с секциями 8 и 9 вторичной обмотки тягового трансформатора 10, а другой - с коммутирующими тиристорами 14 и 15, и дополнительными тиристорами 16 и 17, включенными параллельно и встречно тиристорам 6 и 7.

На временных диаграммах (фиг.2) представлены кривые а и S’ - напряжение и ток первичной обмотки 11 тягового трансформатора, кривые Ь и Z - токи секций 8 и 9 вторичной обмотки тягового трансформатора,кривые и е - напряжение и ток коммутирующего конденсатора 13, кривые Ж - токикоммутирующих тиристоров 14, 15, кривые - токи дополнительных тиристоров 16 и 17.

'Тяговый электропривод работает следующим образом.

Регулирование величины выпрямленного напряжения осуществляется зонно-фазовым способом. В конце каждого полупериода на любой зоне происходит искусственная коммутация токов секций 8 и 9 силового трансформатора 10. Для рассматриваемого полупериода питающего напряжения направление ЭДС в секциях 8 и 9 вторичной обмотки трансформатора (соответственно 1₈ . и 1₉), а также полярность заряда конденсатора 13 показаны на фиг.1. До момента t₍ (фиг.2) электро двигатели 1 подключены к секции 9, так как открыты тиристоры 4 и 7.ТоК электродвигателей 1 проходит по цепи: тиристор 4 - секция 9 - тиристор 7 - электродвигатели 1. В момент t₍ отпирается тиристор 2, что приводит к выключению тиристора 4 в момент t₂. В результате электродвигатели 1 подключены к всей вторичной обмотке, т.е. образуется цепь: тиристор 2 - секции 8 и 9 тиристор 7 - электродвигатели 1.

В момент t₃ , опережающий угол К на величину четверти периода частоты собственных колебаний контура конденсатор 13 - секция 9, начинается процесс искусственной коммутации тока в секции 9. Для этого подаются управляющие импульсы на тиристоры 15 и 17, начинается перезаряд конденсатора 13 по цепи: тиристор' 15 - тиристор 7 - секция 9 'конденсатор 13. В момент t₉ величина тока конденсатора (фиг.2 кривая 1) достигает значения тока электродвигателя 1, в результате чего тиристор 7 закрывается, а тиристор 17 - открывается. Ток электродвигателей идет по цепи:: тиристор 2 секция 8 - конденсатор 13 - тиристор 15 - электродвигатели 1. С момента t₄ мгновенное значение тока конденсатора 10 больше, т.е. тока электродвигателей 1. Этим обуславливается импульс тока обратной полярности (по отношению к току с секции 8) обмотке трансформатора 10 (фиг.2).

В момент t₅ снова ток-конденсатора равен току электродвигателей, а в тиристоре 17 становится равным нулю, в результате чего тиристор 17 закрывается и конденсатор 10 отключается от секции 9 обмотки. Однако заряд конденсатора не прекращается так, как через него продолжает идти ток электродвигателей 1 по цепи, указанной для интервала

В момент t₆ напряжение конденсатора 10 достигает максимально допустимой величины, которая определяется из условия: напряжение на конденсаторе не должно превышать такой величины, приложение которой к секции 9 в момент начала искусственной коммутации вызывает превышение амплитудного значения напряжения секции 9. Для предотвращения дальнейшего заряда конденсатора в этот момент открываются тиристоры 5 и 6, ток электродвигателей 1 из цепи: тиристор 2 - секция 8 - Конденсатор 13 тиристор 15 - коммутирует в цепь: тиристор 6 - секция 9 - тиристор 5 - 5 электродвигатели 1. Ускоренному прохождению этой коммутации способствует и то, что напряжение, приложенное к коммутируемым тиристорам, определяется суммой напряжений на сек- Ю циях трансформатора и конденсатора.

В следующем полупериоде питающего напряжения в схеме происходят аналогичные электромагнитные процессы. В момент отпирается тиристор 3, что приводит к выключению тиристора 5 в момент t_g, электродвигатели 1 подключены к всей вторичной обмотке трансформатора. В момент t₉, отстоящий от ΐ на величину четверти периода частоты собственных колебаний контура конденсатор 13 - секция 9, начинается искусственная коммутация тока в секции 9, для чего откры- 25 вается тиристор 14, а в момент t₎₀ тиристор 16. В интервале t₁₀ -t_1f направление тока в секции 9 противоположно току в секции 8, т.е. имеет место импульс тока обратной поляр- ₃₀ ности. В момент t_H выключается тиристор 16, а в момент t_1z>xorfla напряжение конденсатора 13 достигает максимально допустимой величины, открываются тиристоры 4. и 7 и процесс заряда конденсатора прекращается.

Таким образом, предлагаемая схема позволяет регулировать длительность ₄₀ прохождения тока перезаряда конден сатора за счет изменения момента отпирания очередных тиристоров 4-7. Этим обеспечивается возможность управления величиной напряжения конденсатора, поскольку напряжение и ток конденсатора связаны соотношеdUc ни ем 1_с = -С где с - величина емкости конденсатора.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к транспор ту, в частности к электроприводам подвижного состава однофазного переменного тока. Цель изобретени  - повышение эко номичности. На фиг.1 представлена принципиальна  электрическа  схема предлагаемого электропривода; на фиг,2 временные диаграммы токов и напр же ний в элементахэлектропривода,по с н ющие его работу. Т говый электропривод (фигИ) содержит т говые электродвигатели 1 подключенные к одним выводам мостового тиристорного преобраз.овател , выполненного на тиристорах 2-7,,другие выводы которого соединены с сек ци ми 8 и 9 вторичной обмотки т гового трансформатора 10. Первична  о мотка 11.т гового трансформатора подключена к источнику 12 переменно го однофазного тока. Мостовой тирис торный преобразователь включает ком мутирующий конденсатор 13., соединен ный одной обкладкой с секци ми 8 и 9 вторичной обмотки т гового трансформатора 10, а другой - с коммутирующими тиристорами 14 и 15, и дополнительными тиристорами 16 и 17, включенными параллельно и вс.тречно тиристорам 6 и 7. На временных диаграммах (фиг.2) представлены кривые а и 5° - напр же ние и ток первичной обмотки 11 т гового трансформатора, кривые 6 и 1 - токи секций 8 и 9 вторичной обмотки т гового трансформатора,кри вые и е - напр жение и ток коммутирующего конденсатора 13, кривые ж - токикоммутирующих тиристо ров 14, 15, кривые - токи дополнительных тиристоров 16 и 17. Т говый электропривод работает следующим образом, Регулирование величины выпр млен ного напр жени  осуществл етс  зонно-фазовым способом. В конце каждого полупериода на любой зоне щ)оисходит искусственна  коммутаци  токо секций 8 и 9 силового трансформатора 10. Дл  рассматриваемого полупериода питающего напр жени  направ ление ЭДС в секци х 8 и 9 вторичной обмотки трансформатора (соответственно Ig . и 19) а также пол рность зар да конденсатора 13 показаны на фиг.1. До момента t( (фиг.2) электр двигатели 1 подключены к секции 9, так как открыты тиристоры 4 и 7.Ток электродвигателей 1 проходит по цепи: тиристор 4 - секци  9 - тиристор 7 - электродвигатели 1. В момент t, отпираетс  тиристор 2, что приводит к выключению тиристора 4 в момент tj. В результате электродвигатели 1 подключены к всей вторичной обмотке, т.е. образуетс  цепь; тиристор 2 - секции 8 и 9 тиристор 7 - электродвигатели 1. опережающий УГОЛ В момент t. ii на величину четверти периода частоты собствешных колебаний контура конденсатор 13 - секци  9, начинаетс  процесс искусственной коммутации тока в секции 9. Дл  этого подаютс  управл ющие импульсы на тиристбры 15 и 17, начинаетс  перезар д конденсатора 13 по цепи: тиристор 15 - тиристор 7 - секци  9 конденсатор 13. В момент t4 величина тока конденсатора (фиг.2 крива  1) достигает значени  тока электродвигател  1, в результате чего тиристор 7 закрываетс , а тиристор 17 - открываетс . Ток электродвигателей идет по цепи;: тиристор 2 секци  8 - конденсатор 13 - тиристор 15 - электродвигатели 1. С момента tjj мгновенное значение тока конденсатора 10 больше, т.е. тока электродвигателей 1. Этим обуславливаетс  импульс тока обратной пол рности (по отношению к току с секции 8) обмотке трансформатора 10 (фиг.2). В момент t снова ток-конденсатора равен току электродвигателей, а в тиристоре 17 становитс  равным нулю , в результате чего тиристор 17 закрываетс  и конденсатор 10 отключаетс  от секции 9 обмотки. Однако зар д конденсатора не прекращаетс  так, как через него продолжает идт .и ток электродвигателей 1 по цепи, указанной дл  интервала . В момент tg напр жение конденсатора 10 достигает максимально допус мой величины, котора  определ етс  из услови J напр жение на конденсаторе не должно превышать такой величины , приложение которой к секции 9 в момент начала искусственной коммутации вызывает превышение амплитудного значени  напр жени  секции 9. Дл  предотвращени  дальнейшего зар да конденсатора в этот момент открываютс  тиристоры 5 и 6, ток электродвигателей 1 из цепи: тиристор 2 - секци  8 - Конденсатор 13 тиристор 15 - коммутирует в цепь: тиристор 6 - секци  9 - тиристор 5 электродвигатели 1. Ускоренному про хождению этой коммутации способству ет и то, что напр жение, приложенное к коммутируемьм тиристорам, определ етс  суммой напр жений на сек ци х трансформатора и конденсатора. В следующем полупериоде питающего напр жени  в схеме происход т ан логичные электромагнитные процессы. В момент tj отпираетс  тиристор 3, что приводит к выключению тиристора 5 в момент tg, электродвигатели 1 подключены к всей вторичной обмотке трансформатора. В момент t,, отсто  щий от f на: величину четверти периода частоты собственных колебаний контура конденсатор 13 - секци  9 начинаетс  искусственна  коммутаци  тока в секции 9, дл  чего открываетс  тиристор 14, а в момент t,(jтиристор 16, В интервале -t,, на правление тока в секции 9 противопо ложно току в секции 8, т.е. имеет место импульс тока обратной пол рности . В момент t,, выключаетс  тиристор 16, а в момент t,2j coгдa напр жение конденсатора 13 достигает максимально допустимой величины, открываютс  тиристоры 4. и 7 и процесс зар да конденсатора прекращаетс . Таким образом, предлагаема  схема позвол ет регулировать длительность прохождени  тока перезар да конден724 сатора за счет изменени  момента отпирани  очередных тиристоров 4-7. Этим обеспечиваетс  возможность управлени  величиной напр жени  конденсатора , поскольку напр жение и ток конденсатора св заны соотноше где с - величина нием i -С dt . емкости конденсатора. Формула изобретени  Т говый электропривод подвижного состава однофазного переменного тока, содержащий т говые электродвигатели , подключенные к одним выводам мостового тиристорного преобразовател , к другим выводам которого подключены одна и друга  последовательно соединенные секции вторичной обмотки т гового трансформатора , подключенного первичной обмоткой к контактной сети, коммутирующие тиристоры и конденсатор, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности, он снабжен дополнительными тиристорами, включенными встречно тиристорам преобразовател , соединенным с одной из секций вторичной обмотки т гового трансформатора, при этом комму тИрующий конденсатор подключен одной обкладкой к точке соединени  одной и другой секций вторичной обмотки т гового трансформатора, а другой обкладкой - к точке соединений последовательно и согласно включенных коммутирующих тирис.торов , соединенных другими электродами с одними выводами мостового тиристррного преобразовател .