Przedmiotem wynalazku jest uklad elektryczny napedu i hamowania odzyskowego pojazdu mechanicznego, wyposazonego w silniki trakcyjne pradu stalego, zasilany z sieci pradu stalego i wyposazony w uklad sterowania impulsowego.Znane sa liczne UKlady wyposazenia elektrycznego pojazdów z ukladami sterowania impulsowego, naj¬ czesciej charakteryzujace sie tym, ze pojazdy oprócz hamulców elektrycznych sa zaopatrzone w pelnowartoscio¬ we hamulce mechaniczne, przewaznie pneumatyczne.W przypadku, gdy pojazd nie posiada roboczych hamulców mechanicznych, a ma jedynie pomocnicze hamulce mechaniczne, uruchamiane w skrajnej potrzebie, hamulce elektryczne musza byc tak skonstruowane, aby umozliwialy natychmiastowe dzialanie w dowolnych zaistnialych warunkach, a wiec takze w przypadku zaniku zasilania, zwarcia przewodu jezdnego i utracie obciazenia na zasilanym odcinku toru jezdnego. Korzystne przy tym, ze wzgledu na oszczednosc energii i dogodnych wymiarów rezystorów hamujacych jest rozwiazanie, w którym hamulce glówne pracuja jako czysto odzyskowe, a hamowanie rezystancyjne wystepuje jedynie przy hamulcach pomocniczych, w przypadku braku zdolnosci przejecia energii hamowania przez zródlo zasilajace.Trudne wymagania techniczne wymagaja rozwiazania szeregu problemów ukladowych.Przede wszystkim nie mozna uzyskac dobrych wyników stosujac silniki obcowzbudne w zwyklym ukla¬ dzie polaczen, które sa najbardziej przydatne dla sterowania impulsowego. Ich uzwojenie wzbudzenia, zasilane jedynie z przewodu jezdnego nie zezwala na wzbudzenie tych silników przy zaniku napiecia w tym przewodzie przy równoczesnym uruchomieniuhamulców. ^~ W przypadku wzbudzania z pomocniczego zródla napiecia pradu stalego, przykladowo baterii wagonowej, niezbedne jest przy zaniku napiecia sieci trakcyjnej pobranie calej energii wzbudzenia z tej wlasnie baterii.Zwykle rozmiary baterii wagonowej nie pozwalaja na to, z uwagi na istniejace ograniczenia przestrzeni dyspono¬ wanej w wagonie, duzej masy, ceny i rozmiarów zródla ladowania. Wzbudzenie kombinowane z baterii wagono¬ wej i nastepnie z twornika silnika trakcyjnego równiez nie moze byc stosowane, poniewaz niedopuszczalne jest laczenie baterii wagonowej z obwodem twornika silnika trakcyjnego, badz z siecia trakcyjna, z wylaczeniem przelaczania poprzez elementy pólprzewodnikowe.o 111802 Silniki szeregowe równiez nie nadaja sie do stosowania, poniewaz przy malej predkosci obrotowej ich praca jako pradnic jest bardzo zawodna.Wymaganie czystego odzysku w calym zakresie predkosci wylacza stosowanie rezystorów tlumiacych i oznacza utrzymywanie napiec tworników nawet przy najwyzszej predkosci obrotowej na nieco nizszym pozio¬ mie niz napiecie zasilania, co praktycznie jest nieosiagalne przy zwyklym polaczeniu szeregowym-dw .Och Silni¬ ków.Moment hamujacy musi byc niezalezny, równiez przy najwyzszej predkosci obrotowej od stanu napiecia sieci trakcyjnej, tym samym nie mozna stosowac polaczenia poprzez diode twornikowa, które powoduje bardzo duza zaleznosc od tego napiecia.Uklad wedlug wynalazku polega na tym, ze dwa szeregowo-bocznikowe silniki trakcyjne z uzwojeniami szeregowymi i uzwojeniami obcowzbudnymi sa ich pierwszym zaciskiem polaczone poprzez pierwszy stycznik jezdny do pierwszego zacisku zasilajacego zródla zasilania, które ma napiecie wyzsze od znamionowego napiecia tworników silników trakcyjnych pradu stalego.Przez pierwszy zacisk pary silników trakcyjnych pradu stalego twornik pierwszego silnika trakcyjnego jest polaczony z uzwojeniem szeregowym drugiego silnika trakcyjnego, a poprzez drugi zacisk pary silników trakcyj¬ nych pradu stalego uzwojenie szeregowe pierwszego silnika trakcyjnego jest polaczone z twornikiem drugiego silnika trakcyjnego.Drugi zacisk pary silników trakcyjnych pradu stalego jest polaczony popfzez drugi stycznik jezdny z zacis¬ kiem wejsciowym przeksztaltnika impulsowego, którego zacisk wyjsciowy jest polaczony z drugim zaciskiem zródla zasilania, a poprzez pierwszy stycznik jezdny z trzecim zaciskiem, laczacym twornik pierwszego silnika trakcyjnego z uzwojeniem^szeregowym tego silnika.- Czwarty zacisk, poprzez który twornik drugiego silnika trakcyjnego jest polaczony z uzwojeniem szerego¬ wym tego silnika jest przylaczony poprzez drugi stycznik hamowniczy do zacisku wejsciowego przeksztaltnika impulsowego. Uzwojenia obcowzbudne obu silników trakcyjnych pradu stalego sa polaczone poprzez stycznik dodatkowego wzbudzenia i diode separujaca ze zródlem pomocniczego napiecia pradu stalego.Przeksztaltnik impulsowy ma wspólny obwód komutacyjny, bez przerzutnika dwufazowego.Uklad wedlug wynalazku umozliwia rozwiazanie problemów niezaleznego wykorzystania hamowania i na¬ pedu w pojezdzie z silnikiem trakcyjnym pradu stalego, zasilanym z sieci pradu stalego i sterowanym impulso¬ wo. Polaczenie tworników i uzwojen szeregowych w czworobok impedancji stanowi równiez korzystny i dogod¬ ny uklad roboczy silników szeregowo-bocznikowych, pozwalajacy na przejscie od jazdy do hamowania przy uzyciu minimalnej liczby zestyków. Przy hamowaniu wspólny prad plynie zawsze przez twornik jednego silnika i uzwojenie szeregowe drugiego silnika, co umozliwia niezawodna prace równolegla pradnic w charakterystyce glównie szeregowej.Silnik o napieciu twornika nizszym od napiecia sieci trakcyjnej, co oznacza stan tak zwanej transformacji w dól, umozliwia jazde przy pelnych parametrach równiez przy okreslonym spadku napiecia sieci trakcyjnej i osiagniecie szerokiego zakresu momentu przez zwykle sterowanie napieciem twornika.Dokladna analiza wykazuje, ze optymalnie wykorzystane silniki trakcyjne, przykladowo pojazdów tran¬ sportowych do przewozu ladunków masowych maja znamionowe napiecie w zakresie 300 — 600 V, tak, ze bez ciaglego przeksztalcania napiecia dobranego do 300V w przypadku dwóch silników polaczonych szeregowo lub 600V w przypadku stosowania jednego silnika na pelne napiecie, nie moga one byc w\)elni wykorzystane.Rozwiazanie wedlug wynalazku, z ciagla transformacja w dól umozliwia wykorzystanie pracy silników przy optymalnym napieciu, które powoduje równiez najlepsze wykorzystanie masy i gabarytów ukladu napedo¬ wo -hamulcowego.Najwieksza jednak zaleta wynalazku jest to, ze uniozliwia on calkowite odzyskiwanie energii, które przy zblizeniu do krytycznego napiecia twornika silników trakcyjnych pradu stalego, równego napieciu sieci zasilaja¬ cej, jest mozliwe tylko w wyjatkowych przypadkach, przy najwyzszych predkosciach i najnizszym napieciu sieci.Przypadki takie wystepuja na ogól przez wyzwolenie znanym sposobem, np. powodujacych odlaczenie styczni¬ ków liniowych, co prowadzi do samoczynnego zadzialania pomocniczych hamulców rezystorowych.Obcowzbudne uzwojenie pomocnicze, laczone poprzez styki ze zródlem pomocniczego napiecia stalego dobiera sie tak, ze zródlo jest obciazone jedynie w stopniu dopuszczalnym. Skutkiem tego przy zadzialaniu hamulców zawsze wlacza sie stopniowane zabezpieczenie, zapewniajace niezawodne dzialanie ukladu hamulco¬ wego, az do najmniejszych predkosci pojazdu.Przez odlaczenie stopniowanego zabezpieczenia przy najwyzszych predkosciach silniki trakcyjne sa korzys¬ tnie odwzbudzone przy jezdzie ihamowaniu i to bez dalszego przeksztaltnika do regulacji wzbudzenia. Rozsze¬ rza to i bez tegaszeroki zakres momentu osiagany w wyniku stalego przeksztalcania napiecia twornika.111802 3 Zastosowanie niedrgajacego przeksztaltnika dwufazowego ze wspólnym obwodem komutacji ma dalsze zalety. Przeksztaltnik tego rodzaju nie wykazuje tak zwanej indukcyjnosci pierwszego skoku, która w przeksztal¬ tniku rodzaju drgajacego powoduje przeksztalcenie napiecia na kondensatorze komutacyjnym na napiecie o ga¬ szacej polaryzacji. Indukcyjnosc pierwszego skoku stanowi w czasie pracy zródlo najwiekszych dodatkowych strat w elementach biernych. Z tej przyczyny przeksztaltniki drgajace stosuje sie przewaznie tylko do rozruchu pojazdu. Przeksztaltniki te nie dzialaja w czasie, gdy trakcyjne silniki pradu stalego sa zalaczone na pelne napiecie zródla.Niedrgajacy dwufazowy przeksztaltnik impulsowy ze wspólnym obwodem trakcyjnym nie stanowi jednak zadnego zródla tych dodatkowych strat. Z tej przyczyny jest on dogodny równiez przy pracy ze stala transfor¬ macja ku dolowi, w której dowolny przeksztaltnik pracuje w sposób ciagly.Zastosowanie niedrgajacego przeksztaltnika impulsowego ujawnia wszystkie zalety wynalazku, a uklad polaczen jest bardzo prosty i tani.Uklad wedlug wynalazku uwidoczniono na przykladzie wykonania na zalaczonym rysunku, przedstawiaja¬ cym schemat ukladu jazdy i niezaleznego hamowania odzyskowego pojazdu mechanicznego z silnikiem trakcyj¬ nym pradu stalego, zasilaniem z sieci pradu stalego i sterowaniem impulsowym.Jako silniki trakcyjne zastosowano dwa silniki szeregowo-bocznikowe pradu stalego. Pierwszy silnik trak¬ cyjny ma twornik 11, uzwojenie szeregowe 121 i uzwojenie bocznikowe, obcowzbudne 122. Drugi silnik trakcyj¬ ny ma twornik 21 uzwojenie szeregowe 221 i bocznikowe uzwojenie obcowzbudne 222. Para tworników 11, 12 silników Udkcjnch, z reguly uniicszczoncli na jednm podwoziu tworzy z ich uzwojeniami szeregowymi 121 i 221 czworobok impedancji, polaczony w czasie jazdy i hamowania do jednego z zacisków 95 przeksztaltnika impulsowego 70, poprzez drugi stycznik jezdny 32 drugim zaciskiem 93 pary silników trakcyjnych i poprzez drugi stycznik hamowuiczy 34 z czwartym zaciskiem 92, laczacym twornik 21 z uzwojeniem szeregowym 221.Pierwszy zacisk 91 pary silników trakcyjnych jest przylaczony poprzez pierwszy stycznik jezdny 31 do pierwszego zacisku zasilajacego 96 zródla pradu stalego 8, przy czym trzeci zacisk 94 laczacy twornik 11 z uzwojeniem szeregowym 121 pierwszego silnika trakcyjnego jest poprzez pierwszy stycznik hamowniczy 33 polaczony z zaciskiem wyjsciowym 97 przeksztaltnika impulsowego 70, który oprócz tego jest polaczony z dru¬ gim zaciskiem zasilajacym 98 zródla zasilajacego pradu stalego 8.Przeksztaltnik impulsowy 70 który w przykladowym wykonaniu stanowi przeksztaltnik trójfazowy jest polaczony zaciskiem wejsciowym 95 we wspólny wezel utworzony przez trzy oddzielajace cewki indukcyjne 61, 62,63.Przelaczniki bezstykowe 41, 42, 43, równiez polaczone we wspólny wezel sa przylaczane do zacisku wyjsciowego 97 przeksztaltnika impulsowego. Diody zerowe 51% 52, 53 przeksztaltnika impulsów 70, przylaczo¬ ne do wspólnego wezla s:( polaczone z pierwszym zaciskiem 96 zródla pradu stalego 8.W przedstawionym przykladzie wykonania uzwojenia wzbudzenia obcego 122, 222 obu silników trakcyj¬ nych sa polaczone w szereg i przylaczone do zródla pomocniczego napiecia 7 pradu stalego poprzez diode separujaca 16 i stycznik dodatkowego wzbudzenia 14.Podczas jazdy prad plynie od pierwszego zacisku zasilajacego 96 zródla zasilania pradem stalym poprzez pierwszy stycznik jezdny 31 i pierwszy zacisk 91 do pary silników trakcyjnych, a dalej poprzez drugi stycznik jezdny 32 do zacisku wejsciowego 95 przeksztaltnika impulsowego 70, sterujacego pradem tworników 11, 21 obu silników trakcyjnych. Tworniki 11, 21 silników trakcyjnych sa tak polaczone z uzwojeniami szeregowymi 121, 221, ze przez kazdy twornik i uzwojenie szeregowe silnika plynie ten sam prad. Pierwszy i drugi hamowni¬ czy stycznik 33 i 34 sa w pozycji jazdy otwarte.W przypadku, gdy charakterystyka silników trakcyjnych wykazuje przewage charakterystyki szeregowej, równolegle polaczenie jest stabilne w czasie jazdy.Uzwojenia wzbudzenia obcego 122, 222 obu silników trakcyjnych sa na poczatku rozruchu przylaczone poprzez zamkniety stycznik 14 do zródla pomocniczego napiecia stalego 7. Polaczenie silników w szereg umoz¬ liwia sterowanie napiecia twornikowego, az do wysokich wartosci i przez to wykorzystanie rezerwy napiecia silnika równiez podczas jazdy, która to rezerwe wykorzystuje sie normalnie jedynie do hamowania.Po osiagnieciu pelnego napiecia ze zródla napiecia zasilajacego pradu stalego 8 na twornikach 11, 21 silników trakcyjnych, mozliwe jest przerwanie obwodu pradowego w uzwojeniach wzbudzenia obcego, co zwieksza i tak juz duzy zakres zmian momentu silników.Przy hamowaniu zamyka sie styczniki hamownicze 33, 34 i otwiera styczniki jezdne 31, 32 tak, iz prad hamowania plynie zawsze przez jeden z tworników 11, 21 i uzwojenie szeregowe 221, 121 drugiego z silników trakcyjnych. Przy zalozeniu przewagi charakteru szeregowego charakterystyk silników trakcyjnych uklad hamo¬ wania jest równiez stabilny.4 111802 Prad hamowania plynie poprzez przeksztaltniki impulsowy 70 sterujacy wartoscia tego pradu i odprowa¬ dza energie hamowania poprzez diody zerowe 51, 52, 53 do zródla pradu stalego 8, przy czym uklad wedlug wynalazku nie rozwiazuje zadania, jak odprowadzic energie hamowania przy awarii zródla zasilajacego pradu stalego 8 lub przy spadku poboru. W tych przypadkach mozna postepowac zgodnie z jednym ze znanych sposobów, przykladowo przez równolegle polaczenie ze zródlem napiecia stalego 8 kombinacji bezstykowego przelacznika tyrystorowego i rezystora.Uzwojenia wzbudzenia obcego 122, 222 sa przy poczatku hamowania przylaczone poprzez stycznik wzbu¬ dzenia dodatkowego 14 do zródla pomocniczego napiecia pradu stalego 7, co umozliwia niezawodne zadzialanie hamulców równiez przy najnizszych predkosciach obrotowych silników trakcyjnych. Przy duzych predkosciach obrotowych mozna równiez odlaczac uzwojenia obcowzbudne 122, 222.Zastosowanie szeregowego polaczenia silników umozliwia hamowanie z czystym odzyskaniem równiez przy wysokich wartosciach napiecia na twornikach.Zastrzezenia patentowe 1. Uklad elektryczny napedu i niezaleznego hamowania odzyskowego pojazdu mechanicznego wyposazo¬ nego w silniki trakcyjne pradu stalego, zasilany z sieci pradu stalego, wyposazony w uklad sterowania impulso¬ wego, z na m i e n n y tym, ze dwa szeregowo-bocznikowe silniki trakcyjne z uzwojeniami szeregowymi (121, lii) i uzwojeniami obcowzbudnymi (122, 111) sa ich pierwszym zacisKiem \yi) polaczone poprzez pierwszy stycznik jezdny (31) do pierwszego zacisku zasilajacego (96) zródla zasilania (8), które ma napiecie wyzsze od znamionowego napiecia tworników (11, 21) silników trakcyjnych pradu stalego, przy czym przez pierwszy zacisk (91) pary silników trakcyjnych pradu stalego twornik (11) pierwszego silnika trakcyjnego jest polaczony z uzwojeniem szeregowym (221) drugiego silnika trakcyjnego, a poprzez drugi zacisk (93) pary silni¬ ków trakcyjnych pradu stalego uzwojenie szeregowe (121) pierwszego silnika trakcyjnego jest polaczone z twor- nikiem (21) drugiego silnika trakcyjnego, zas drugi zacisk (93) pary silników trakcyjnych pradu stalego jest polaczony poprzez drugi stycznik jezdny (32) z zaciskiem wejsciowym (95) przeksztaltnika impulsowego (70), którego zacisk wyjsciowy (97) jest polaczony z drugim zaciskiem (98) zródla zasilania, a poprzez pierwszy stycznik jezdny (33) z trzecim zaciskiem (94), laczacym twornik (11) pierwszego silnika trakcyjnego z uzwoje¬ niem szeregowym (121) tego silnika, przy czym czwarty zacisk (92), poprzez który twornik (21) drugiego silnika trakcyjnego jest polaczony z uzwojeniem szeregowym (221) tego silnika jest przylaczony poprzez drugi stycznik hamowniczy. (34) do zacisku wejsciowego (95) przeksztaltnika impulsowego (70), a uzwojenia obcowzbudne (122, 222) obu silników trakcyjnych pradu stalego sa polaczone poprzez stycznik dodatkowego wzbudzenia (14) i diode separujaca (16) ze zródlem (7) pomocniczego napiecia pradu stalego. 2. Uklad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze przeksztaltnik impulsowy (7) stanowi niedrgajacy, dwufazowy przeksztaltnik impulsowy ze wspólnym obwodem komutacyjnym.Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl PL