PL210696B1 - Układ impulsowego hamowania silnika szeregowego prądu stałego - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ impulsowego hamowania silnika szeregowego prądu stałego, znajdujący zastosowanie w układach napędowych pojazdów trakcyjnych.

Znany z polskiego opisu patentowego nr 150 766 układ hamowania silnika szeregowego prądu stałego, w którym twornik silnika wraz z uzwojeniem wzbudzenia zbocznikowany jest pierwszą gałęzią zawierającą tyrystor główny i dławik oraz drugą gałęzią zawierającą rezystor hamowania, a także połączony poprzez diodę ze źródłem zasilania, zawiera bocznikujący uzwojenie wzbudzenia silnika układ regulacji prądu wzbudzenia oraz układ komutacji. Układ regulacji prądu wzbudzenia utworzony jest z równolegle połączonych: kondensatora, diody oraz tyrystora połączonego szeregowo z dławikiem, przy czym zacisk kondensatora, katoda diody i anoda tyrystora tego układu połączone są z początkowym zaciskiem uzwojenia wzbudzenia podłączonym do ujemnego bieguna źródła napięcia stałego, a zacisk końcowy uzwojenia wzbudzenia po łączony jest bezpoś rednio z koń cem uzwojenia twornika silnika. Układ komutacji zawiera kondensator w postaci dwóch baterii kondensatorowych, których jedne zaciski są zwarte i połączone z zaciskiem uzwojenia pierwotnego transformatora oraz z jednym biegunem źródła zasilania, a pomiędzy drugie ich zaciski włączona jest dioda, której anoda poprzez tyrystor komutacyjny połączona jest z katodą tyrystora układu regulacji prądu wzbudzenia, zaś jej katoda połączona jest poprzez następny tyrystor komutacyjny z katodą tyrystora głównego. Drugi zacisk uzwojenia pierwotnego transformatora połączony jest poprzez drugą diodę i dławik ze wspólnym punktem komutacyjnej drugiej baterii kondensatorowej i anody pierwszej diody. Punkt wspólny drugiej diody i dławika połączony jest poprzez kolejną diodę z końcowym zaciskiem uzwojenia wzbudzenia, który jest połączony z końcem twornika silnika. Uzwojenie wtórne transformatora poprzez następną diodę połączone jest z akumulatorem i równolegle do niego dołączonymi: kondensatorem i obwodami pomocniczymi.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 184 311 układ dwustrefowego sterowania silnika szeregowego prądu stałego, wykorzystywany w pojazdach trakcyjnych podczas ich jazdy, w którym uzwojenie twornika silnika i połączone z nim szeregowo uzwojenie wzbudzenia są zasilane impulsowo ze źródła napięcia stałego poprzez filtr wejściowy i tranzystorowy główny łącznik mocy, a uzwojenie twornika i uzwojenie wzbudzenia silnika zbocznikowane są diodą zerową której katoda połączona jest z począ tkiem uzwojenia twornika silnika, a do uzwojenia wzbudzenia silnika podłączony jest równolegle układ regulacji prądu wzbudzenia. Układ regulacji prądu wzbudzenia zawiera trzy gałęzie równoległe, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera pierwszą diodę, a gałąź trzecia zawiera kondensator połączony szeregowo z dławikiem, który jest zbocznikowany drugą diodą włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej. Punkt wspólny katody diody, kondensatora i łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z punktem wspólnym końca uzwojenia twornika silnika i początkiem uzwojenia wzbudzenia, zaś punkt wspólny łącznika mocy, dławika i anody pierwszej diody tego układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony poprzez trzecią diodę włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia z punktem wspólnym koń ca uzwojenia wzbudzenia, z którym jest połączona anoda diody zerowej i zacisk głównego łącznika mocy. Punkt wspólny łącznika mocy, dławika i anody pierwszej diody tego układu regulacji prądu wzbudzenia jest również połączony poprzez czwartą diodę z punktem wspólnym źródła zasilania silnika i drugim zaciskiem głównego łącznika mocy, przy czym dioda ta włączona jest przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy.

Układ, według wynalazku, w którym szeregowo połączony twornik i uzwojenie wzbudzenia są zbocznikowane rezystorem hamowania i gałęzią zawierającą półprzewodnikowy łącznik mocy, a uzwojenie wzbudzenia zbocznikowane jest układem regulacji prądu wzbudzenia, który zawiera trzy gałęzie równoległe, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera pierwszą diodę, a szeregowo-równoległa gałąź trzecia zawiera kondensator, który połączony jest szeregowo z dławikiem i równocześnie z drugą diodą włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej, przy czym punkt wspólny Katody pierwszej diody, kondensatora i łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z początkiem uzwojenia wzbudzenia, zaś punkt wspólny łącznika mocy, anody pierwszej diody i katody drugiej diody tego układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z koń cem uzwojenia wzbudzenia, poprzez kolejną diodę włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia charakteryzuje się tym, że układ regulacji prądu

PL 210 696 B1 wzbudzenia zawiera rezystor, który jest połączony szeregowo ze znanym dławikiem i wraz z nim jest zbocznikowany znaną drugą diodą tego układu regulacji, a koniec uzwojenia wzbudzenia połączony jest z poprzez równolegle połączone rezystor hamowania oraz główny łącznik mocy i włączoną do niego przeciwrównolegle diodę obwodu głównego. Koniec twornika silnika jest równocześnie połączony z punktem wspólnym anody pierwszej diody i anody trzeciej diody oraz katody drugiej diody układu regulacji prądu wzbudzenia poprzez sprzęgającą diodę, przy czym sprzęgająca dioda jest włączona przeciwrównolegle do kierunku przewodzenia głównego łącznika mocy, zaś początek uzwojenia wzbudzenia jest połączony z początkiem twornika silnika.

Zaletą układu, według wynalazku, jest jego prostota, a zastosowanie rezystora w jego układzie regulacji prądu wzbudzenia umożliwia ograniczenie prądu rozładowania kondensatora tego układu w trakcie osłabiania pola w czasie hamowania napędu oraz wytracanie energii zgromadzonej w dł awiku tego uk ładu regulacji, zaś zastosowanie diody sprzę gają cej gł ówny obwód ukł adu z jego układem regulacji prądu wzbudzenia, umożliwia samoczynne rozładowanie kondensatora układu regulacji prądu wzbudzenia w momencie przejścia ze stanu pracy silnikowej napędu do stanu hamowania, a tym samym powoduje zwiększenie niezawodności układu.

Rozwiązanie, według wynalazku, uwidocznione jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat układu.

Układ, według wynalazku, zawiera silnik szeregowy prądu stałego, którego twornik 1 szeregowo połączony z uzwojeniem wzbudzenia 2 zbocznikowany jest rezystorem hamowania 3, głównym tranzystorowym łącznikiem mocy 4 i diodą 5 głównego obwodu, włączoną przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy 4, przy czym początek D1 uzwojenia wzbudzenia 2 jest połączony z początkiem A1 twornika 1. Układ zawiera również układ regulacji prądu wzbudzenia A, który jest podłączony równolegle do uzwojenia wzbudzenia 2 silnika oraz znaną sieć odciążającą nie uwidocznioną na rysunku. Układ regulacji prądu wzbudzenia A zawiera trzy gałęzie równoległe, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo tranzystorowy łącznik mocy 6, gałąź druga zawiera pierwszą diodę 7, a gałąź trzecia zawiera kondensator 8 połączony szeregowo z dławikiem 9 i rezystorem 10. Dławik 9 wraz z rezystorem 10 są zbocznikowane drugą diodą 11 włączoną przeciwrównolegle do pierwszej diody 7 gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy 6 gałęzi pierwszej, przy czym punkt wspólny katody pierwszej diody 7, kondensatora 8 i łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A jest połączony z początkiem D1 uzwojenia wzbudzenia 2, zaś punkt wspólny łącznika mocy 6, anody pierwszej diody 7 i katody drugiej diody 11 tego układu regulacji A jest połączony z końcem D2 uzwojenia wzbudzenia 2 poprzez kolejną diodę 12 włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A. Ponadto punkt wspólny łącznika mocy 6, anody pierwszej diody 7, anody trzeciej diody 12 i katody drugiej diody 11 tego układu regulacji A jest połączony równocześnie z końcem B2 uzwojenia twornika 1 poprzez sprzęgającą diodę 13, która jest włączona przeciwrównolegle do głównego łącznika mocy 4.

Działanie układu, według wynalazku, polega na tym, że w momencie przejścia układu napędowego ze stanu pracy silnikowej do stanu hamowania na kondensatorze 8 układu regulacji prądu wzbudzenia A silnika szeregowego może utrzymywać się napięcie o dużej wartości. Bezpośrednio po przystąpieniu do hamowania, czyli po odłączeniu silnika od źródła zasilania, nieuwidocznionego na rysunku, i po zestawieniu obwodów układu napędowego odpowiednio do hamowania, napięcie występujące na kondensatorze 8 powoduje przepływ prądu rozładowania tego kondensatora 8 poprzez twornik 1 silnika i równocześnie poprzez bocznikujące go uzwojenie wzbudzenia 2 i rezystor hamowania 3, a następnie poprzez sprzęgającą diodę 13, rezystor 10 i dławik 9. Samoczynne obniżenie się wartości napięcia na kondensatorze 8 powoduje, że pierwsze wyzwolenie półprzewodnikowego łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A, w postaci tranzystora mocy typu IPM przebiega bez przetężenia prądowego dzięki ograniczającemu rezystorowi 10 i dławikowi 9, które ograniczają wartość prądu rozładowania kondensatora 8.

Przy prędkościach silnika powyżej charakterystyki naturalnej, regulacja siły hamowania realizowana jest poprzez rozdzielenie prądu twornika 1 na prąd płynący przez uzwojenie wzbudzenia 2 i prąd płynący przez łącznik mocy 6 i diodę 12 układu regulacji prądu wzbudzenia A, przy czym względny czas przewodzenia łącznika mocy 6 tego układu A decyduje o proporcji rozdziału prądu twornika 1 pomiędzy uzwojenie wzbudzenia 2 i układ regulacji A. Pojemność kondensatora 8 i częstotliwość pracy łącznika mocy 6 określają możliwy do osiągnięcia stopień osłabienia pola. Po załączeniu łącznika 6 wartość prądu rozładowania kondensatora 8 ograniczana jest przez rezystor 10 i dławik 9, a dioda 11 zapobiega przeładowaniu kondensatora 8 do napięcia o przeciwnej polaryzacji.

PL 210 696 B1

Prawidłowe warunki pracy łącznika mocy 6 układu regulacji prądu wzbudzenia A zapewniają dioda 7, która zapobiega jego wstecznej polaryzacji oraz kondensator 8 tego układu, który ogranicza wartość przepięć generowanych w uzwojeniu wzbudzenia 2 w wyniku komutacji prądu w tworniku 1 silnika lub też spowodowanych impulsową pracą głównego łącznika mocy 4.

Przy prędkościach silnika poniżej charakterystyki naturalnej, regulacja siły hamowania realizowana jest poprzez regulację wartości średniej rezystancji rezystora hamowania 3 za pomocą głównego łącznika mocy 4. Dioda 5 zapobiega wstecznej polaryzacji tego łącznika 4.

Po wyłączeniu głównego łącznika mocy 4 dioda 12 układu regulacji prądu wzbudzenia A uniemożliwia rozładowanie energii zgromadzonej w polu magnetycznym uzwojenia wzbudzenia 2 poprzez diodę 7 tego układu A.

Claims (1)

1. Układ impulsowego hamowania silnika szeregowego prądu stałego, w którym szeregowo połączony twornik i uzwojenie wzbudzenia są zbocznikowane rezystorem hamowania i gałęzią zawierającą półprzewodnikowy łącznik mocy, a uzwojenie wzbudzenia zbocznikowane jest układem regulacji prądu wzbudzenia, który zawiera trzy gałęzie równoległe, z których gałąź pierwsza zawiera sterowany napięciowo półprzewodnikowy łącznik mocy, gałąź druga zawiera pierwszą diodę, a szeregoworównoległa gałąź trzecia zawiera kondensator, który połączony jest szeregowo z dławikiem i równocześnie z drugą diodą włączoną przeciwrównolegle do diody gałęzi drugiej i zgodnie równolegle do łącznika mocy gałęzi pierwszej, przy czym punkt wspólny katody pierwszej diody, kondensatora i łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z początkiem uzwojenia wzbudzenia, zaś punkt wspólny łącznika mocy, anody pierwszej diody i katody drugiej diody tego układu regulacji prądu wzbudzenia jest połączony z końcem uzwojenia wzbudzenia, poprzez kolejną diodę włączoną zgodnie z kierunkiem przewodzenia łącznika mocy układu regulacji prądu wzbudzenia, znamienny tym, że układ regulacji prądu wzbudzenia (A) zawiera rezystor (10), który jest połączony szeregowo ze znanym dławikiem (9) i wraz z nim jest zbocznikowany znaną drugą diodą (11) tego układu regulacji (A), a koniec (D2) uzwojenia wzbudzenia (2) połączony jest poprzez równolegle połączone rezystor hamowania (3), główny łącznik mocy (4) i włączoną do niego przeciwrównolegle diodę (5) obwodu głównego z końcem (B2) twornika (1) silnika, który jest połączony z punktem wspólnym anody pierwszej diody (7) i anody trzeciej diody (12) oraz katody drugiej diody (11) układu regulacji prądu wzbudzenia(A) poprzez sprzęgającą diodę (13), przy czym sprzęgająca dioda (13) jest włączona przeciwrównolegle do kierunku przewodzenia głównego łącznika mocy (4), zaś początek (D1) uzwojenia wzbudzenia (2) jest połączony z początkiem (A1) twornika (1) silnika.