RU148658U1

RU148658U1 - VEHICLE POWER ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU148658U1
Application number: RU2014113272/11U
Authority: RU
Original assignee: Барский Виктор Алексеевич
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2014-12-10
Also published as: UA90223U

Abstract

1. Тяговый электропривод транспортного средства, содержащий тяговый синхронный генератор с двумя статорными трехфазными обмотками, к выводам которых подключены выводы переменного тока шести трехфазных мостовых выпрямителей по числу тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, тормозные резисторы, коммутационные элементы поездных контакторов и тормозного переключателя и систему управления, причем первый трехфазный мостовой выпрямитель содержит шесть тиристоров, подключенных к выводам переменного тока и выходам постоянного тока трехфазного мостового выпрямителя, а второй, третий, четвертый, пятый и шестой трехфазные мостовые выпрямители содержат по три тиристора, которые включены в плечи трехфазного мостового выпрямителя и соединены с одним из выходов постоянного тока и выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, входы управления тиристоров трехфазных мостовых выпрямителей подключены к многоканальной системе управления, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы поездных контакторов подключены каждый между плюсовыми выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого трехфазных мостовых выпрямителей, соответственно, и первыми выводами обмоток якоря первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы тормозного переключателя подключены каждый ко вторым выводам обмоток якоря первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, и чер�1. Traction electric drive of a vehicle, comprising a synchronous traction generator with two stator three-phase windings, the terminals of which are connected to the alternating current leads of six three-phase bridge rectifiers by the number of direct current traction motors with series excitation, brake resistors, switching elements of train contactors and brake switch and the system control, and the first three-phase bridge rectifier contains six thyristors connected to the terminals of the alternating and the DC outputs of a three-phase bridge rectifier, and the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers contain three thyristors, which are connected to the shoulders of a three-phase bridge rectifier and connected to one of the DC outputs and AC terminals of a three-phase bridge rectifier, the thyristor control inputs of three-phase bridge rectifiers are connected to a multi-channel control system, the first, second, third, fourth, fifth and sixth switching elements of train contacts each ditch is connected between the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, respectively, and the first conclusions of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, the first, second, third, the fourth, fifth and sixth switching elements of the brake switch are each connected to the second terminals of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, and black

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока, в частности, на магистральных тепловозах.The utility model relates to the field of railway transport and can be used on vehicles with traction electric motors of direct current, in particular, on mainline diesel locomotives.

Известен тяговый электропривод тепловоза 2ТЭ116У, принятый за прототип, содержащий тяговый синхронный генератор с двумя статорными трехфазными обмотками, к которым подключены шесть управляемых трехфазных мостовых выпрямителей по числу тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, поездные контакторы, тормозные резисторы, тормозной переключатель с тремя группами коммутационных элементов и систему управления. Каждый тяговый электродвигатель постоянного тока подключен к выходу трехфазного мостового выпрямителя через коммутационные элементы, которые в тормозном режиме отключают электродвигатель от выпрямителя и замыкают его якорную обмотку на тормозной резистор, а обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей соединяют последовательно и подключают к одному из выпрямителей (Бабков Ю.В., Ким С.И., Сергеев С.В. и др. Система МСУ-ТП на тепловозе 2ТЭ116У. - «Локомотив», №4, 2009. - с. 14-18).Known electric drive locomotive 2TE116U, adopted as a prototype, containing a synchronous traction generator with two stator three-phase windings, which are connected to six controlled three-phase bridge rectifiers for the number of DC traction motors with series excitation, train contactors, brake resistors, brake switch with three groups of switching elements and control system. Each DC traction motor is connected to the output of a three-phase bridge rectifier through switching elements that, in the braking mode, disconnect the motor from the rectifier and close its anchor winding to the brake resistor, and the excitation windings of all traction motors are connected in series and connected to one of the rectifiers (Babkov Yu. V., Kim S.I., Sergeev S.V. et al. MSU-TP system on a 2TE116U diesel locomotive - Lokomotiv, No. 4, 2009. - pp. 14-18).

Особенность работы данного устройства заключается в том, что в режиме тяги все тиристорные мостовые выпрямители работают как диодные, т.к. сдвиг импульсов включения тиристоров равен нулю. При боксовании оси угол сдвига импульсов включения тиристоров увеличивается до 40 эл. град., в результате чего выходное напряжение выпрямителя уменьшается на 23%. Двигатель боксующей оси замедляется, что способствует восстановлению сцепления колес с рельсами.A feature of the operation of this device is that in the traction mode, all thyristor bridge rectifiers work as diode, because the shift of the thyristor enable pulses is zero. When boxing the axis, the angle of the shift of the pulses for turning on the thyristors increases to 40 el. hail., resulting in the output voltage of the rectifier is reduced by 23%. The engine of the boxing axis slows down, which helps to restore the adhesion of the wheels to the rails.

В режиме электрического торможения пять из шести трехфазных мостовых выпрямителей отключаются, а один выпрямитель питает последовательно соединенные обмотки возбуждения всех шести тяговых электродвигателей, якорные обмотки которых при этом включены на индивидуальные тормозные резисторы.In electric braking mode, five of the six three-phase bridge rectifiers are turned off, and one rectifier feeds the series-connected field windings of all six traction motors, the anchor windings of which are connected to individual brake resistors.

Таким образом, использование в прототипе шести управляемых трехфазных мостовых выпрямителей, и, следовательно, 36 тиристоров, 36 импульсных узлов с высоким уровнем потенциального разделения и 36 каналов управления, является существенным недостатком прототипа, т.к приводит к увеличению стоимости устройства и снижению его надежности, обусловливает значительные потери энергии в тиристорах и в многоканальной системе управления.Thus, the use of six controlled three-phase bridge rectifiers in the prototype, and therefore 36 thyristors, 36 pulse nodes with a high level of potential separation and 36 control channels, is a significant disadvantage of the prototype, because it leads to an increase in the cost of the device and a decrease in its reliability, causes significant energy losses in thyristors and in a multi-channel control system.

Задачей заявляемой полезной модели является усовершенствование тягового электропривода транспортного средства за счет выполнения отключаемых в режиме торможения трехфазных мостовых выпрямителей тиристорно-диодными, а выпрямителя, питающего в режиме торможения последовательно соединенные обмотки возбуждения всех тяговых электродвигателей, - управляемым тиристорным, в результате чего достигается упрощение и уменьшение стоимости устройства, повышение надежности его работы и снижение потерь энергии.The objective of the claimed utility model is to improve the vehicle’s traction electric drive by performing three-phase bridge rectifiers thyristor-diode disconnected in braking mode, and the rectifier supplying in series braking excitation windings of all traction electric motors to controlled thyristor ones, as a result of which simplification and reduction are achieved the cost of the device, increasing the reliability of its operation and reducing energy losses.

Для достижения указанного технического результата в тяговом электроприводе транспортного средства, содержащем тяговый синхронный генератор с двумя статорными трехфазными обмотками, к выводам которых подключены выводы переменного тока шести трехфазных мостовых выпрямителей по числу тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, тормозные резисторы, коммутационные элементы поездных контакторов и тормозного переключателя и систему управления, причем первый трехфазный мостовой выпрямитель содержит шесть тиристоров, подключенных к выводам переменного тока и выходам постоянного тока трехфазного мостового выпрямителя, а второй, третий, четвертый, пятый и шестой трехфазные мостовые выпрямители содержат по три тиристора, которые включены в плечи трехфазного мостового выпрямителя и соединены с одним из выходов постоянного тока и выводами переменного тока трехфазного мостового выпрямителя, входы управления тиристоров трехфазных мостовых выпрямителей подключены к многоканальной системе управления, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы поездных контакторов подключены каждый между плюсовыми выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого трехфазных мостовых выпрямителей, соответственно, и первыми выводами обмоток якоря первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы тормозного переключателя подключены каждый ко вторым выводам обмоток якоря первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, и через тормозные резисторы подключены к плюсовым выходам первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого трехфазных мостовых выпрямителей, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый коммутационные элементы тормозного переключателя подключены каждый между первыми выводами обмоток возбуждения и вторыми выводами обмоток якоря первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, тринадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя, соединенному с минусовым выходом первого трехфазного мостового выпрямителя, и через четырнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя соединен с минусовым выходом первого трехфазного мостового выпрямителя, первый вывод обмотки возбуждения первого тягового электродвигателя через пятнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения второго тягового электродвигателя, первый вывод которой через шестнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения третьего тягового электродвигателя, первый вывод обмотки возбуждения третьего тягового электродвигателя через семнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения четвертого тягового электродвигателя, первый вывод которой через восемнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения пятого тягового электродвигателя, первый вывод обмотки возбуждения пятого тягового электродвигателя через девятнадцатый коммутационный элемент тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения шестого тягового электродвигателя, первый вывод которой через коммутационный элемент седьмого поездного контактора подключен к плюсовому выходу первого трехфазного мостового выпрямителя, вторые выводы обмоток возбуждения второго, третьего, четвертого и пятого тяговых электродвигателей через двадцатый, двадцать первый, двадцать второй, двадцать третий и двадцать четвертый коммутационные элементы тормозного переключателя, соответственно, подключены к минусовым выходам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого трехфазных мостовых выпрямителей, соответственно, согласно полезной модели, во второй, третий, четвертый, пятый и шестой трехфазные мостовые выпрямители введено по три выпрямительных диода, которые включены в плечи трехфазного мостового выпрямителя и соединены со вторым выводом постоянного тока и выводами переменного тока соответствующего трехфазного мостового выпрямителя.To achieve the specified technical result in a traction electric drive of a vehicle containing a synchronous traction generator with two stator three-phase windings, the terminals of which are connected to the alternating current leads of six three-phase bridge rectifiers according to the number of direct current traction motors with series excitation, brake resistors, switching elements of train contactors and a brake switch and a control system, wherein the first three-phase bridge rectifier comprises a gear there are three thyristors connected to the AC terminals and DC outputs of a three-phase bridge rectifier, and the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers contain three thyristors that are connected to the arms of a three-phase bridge rectifier and connected to one of the DC outputs and AC outputs of a three-phase bridge rectifier, thyristor control inputs of three-phase bridge rectifiers are connected to a multi-channel control system, the first, second, third, fourth, heels and the sixth switching elements of the train contactors are each connected between the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, respectively, and the first outputs of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, the first , the second, third, fourth, fifth and sixth switching elements of the brake switch are each connected to the second terminals of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth of traction electric motors, respectively, and through brake resistors are connected to the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, the seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth switching elements of the brake switch are connected each between the first terminals of the windings excitation and second conclusions of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, the thirteenth switching element t the brake switch is connected to the second terminal of the field winding of the first traction motor, connected to the negative output of the first three-phase bridge rectifier, and through the fourteenth switching element of the brake switch is connected to the negative output of the first three-phase bridge rectifier, the first terminal of the field winding of the first traction motor through the fifteenth brake switching element connected to the second terminal of the field winding of the second traction electric motor, the first output of which through the sixteenth switching element of the brake switch is connected to the second output of the excitation winding of the third traction motor, the first output of the excitation winding of the third traction motor through the seventeenth switching element of the brake switch is connected to the second output of the excitation winding of the fourth traction motor, the first output of which is through the eighteenth switching brake switch element is connected to the second terminal of the winding the excitation of the fifth traction motor, the first output of the excitation winding of the fifth traction motor through the nineteenth switching element of the brake switch connected to the second output of the excitation winding of the sixth traction motor, the first output of which is connected through the switching element of the seventh train contactor to the positive output of the first three-phase bridge rectifier, the second conclusions of the excitation winding second, third, fourth and fifth traction motors through the twentieth, the twenty-first, twenty-second, twenty-third and twenty-fourth switching elements of the brake switch, respectively, are connected to the negative outputs of the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, respectively, according to the utility model, in the second, third, fourth, fifth and the sixth three-phase bridge rectifier introduced three rectifier diodes, which are included in the arms of a three-phase bridge rectifier and connected to the second DC output and AC terminals corresponding to the three-phase bridge rectifier.

При этом во втором, третьем, четвертом, пятом и шестом трехфазных мостовых выпрямителях тиристоры могут быть подключены анодами к минусовому выходу трехфазного мостового выпрямителя, а выпрямительные диоды подключены катодами к его плюсовому выходу.Moreover, in the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, thyristors can be connected by anodes to the negative output of a three-phase bridge rectifier, and rectifier diodes are connected by cathodes to its positive output.

Также во втором, третьем, четвертом, пятом и шестом трехфазных мостовых выпрямителях тиристоры могут быть подключены катодами к плюсовому выходу трехфазного мостового выпрямителя, а выпрямительные диоды подключены анодами к его минусовому выходу.Also in the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, thyristors can be connected by cathodes to the positive output of a three-phase bridge rectifier, and rectifier diodes are connected by anodes to its negative output.

Технический результат предлагаемой полезной модели - упрощение и уменьшение стоимости устройства, повышение надежности его работы и снижение потерь энергии обеспечивается за счет уменьшения числа тиристоров (вместо 36 тиристоров применяется 21 тиристор и 15 диодов) и исключения 15 из 36 каналов управления. При этом регулировочные характеристики тиристорного трехфазного мостового выпрямителя (Розанов Ю.К. Основы силовой электроники - М: Энергоатомиздат, 1992. - с. 70) и тиристорно-диодного трехфазного мостового выпрямителя (Попков О.З. Основы преобразовательной техники: учебное пособие для вузов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - с. 82-85.) при небольших углах регулирования (до 40 эл. градусов), достаточно близки. Гармонический состав напряжений питания тяговых двигателей и их токов при использовании тиристорной трехфазной мостовой схемы и тиристорно-диодной трехфазной мостовой схемы при углах регулирования до 40 эл. градусов также изменяется незначительно. Однако в режиме электрического торможения тиристорно-диодная схема по сравнению с тиристорной схемой обеспечивает существенное ухудшение гармонического состава выходного напряжения и уменьшение частоты пульсаций в два раза (Попков О.З. Основы преобразовательной техники: учебное пособие для вузов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2007. - с. 82-85.). Это неприемлемо для выпрямителя, питающего последовательно соединенные обмотки возбуждения тяговых электродвигателей, имеющие небольшие постоянные времени, т.к. приводит к недопустимым пульсациям тока возбуждения и, соответственно, магнитного потока. Поэтому выпрямитель, используемый в режиме торможения, выполнен по управляемой тиристорной трехфазной мостовой схеме.The technical result of the proposed utility model is to simplify and reduce the cost of the device, increase the reliability of its operation and reduce energy losses by reducing the number of thyristors (instead of 36 thyristors, 21 thyristors and 15 diodes are used) and the exclusion of 15 from 36 control channels. At the same time, the adjusting characteristics of the thyristor three-phase bridge rectifier (Rozanov Yu.K. Fundamentals of power electronics - M: Energoatomizdat, 1992. - p. 70) and the thyristor-diode three-phase bridge rectifier (Popkov OZ Basics of converting technology: a training manual for universities . - M.: Publishing House MPEI, 2007. - pp. 82-85.) With small control angles (up to 40 electric degrees), are quite close. The harmonious composition of the supply voltage of the traction motors and their currents when using a thyristor three-phase bridge circuit and a thyristor-diode three-phase bridge circuit with regulation angles of up to 40 el. degrees also varies slightly. However, in the mode of electric braking, the thyristor-diode circuit as compared with the thyristor circuit provides a significant deterioration in the harmonic composition of the output voltage and a decrease in the ripple frequency by half (Popkov OZ Fundamentals of converter technology: a training manual for universities. - M.: Publishing House MPEI , 2007. - p. 82-85.). This is unacceptable for a rectifier supplying series-connected excitation windings of traction electric motors with small time constants, because leads to unacceptable ripples of the excitation current and, accordingly, the magnetic flux. Therefore, the rectifier used in braking mode is made by a controlled thyristor three-phase bridge circuit.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема тягового электропривода транспортного средства.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a traction electric drive of a vehicle.

На фиг. 2 и 3 приведены примеры подключения полупроводниковых приборов в схеме тиристорно-диодного трехфазного мостового выпрямителя.In FIG. Figures 2 and 3 show examples of connecting semiconductor devices in a thyristor-diode three-phase bridge rectifier circuit.

Тяговый электропривод транспортного средства в примере осуществления полезной модели (см. фиг. 1) содержит тяговый синхронный генератор 1 с двумя статорными трехфазными обмотками 2, 3, к выводам которых подключены шесть трехфазных мостовых выпрямителей 4-9 по числу тяговых электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением. Первый трехфазный мостовой выпрямитель 4 содержит шесть тиристоров 10-15, подключенных к выводам переменного тока и выходам постоянного тока выпрямителя 4, причем тиристоры 10-12 анодами соединены с минусовым выходом выпрямителя 4, а тиристоры 13-15 катодами соединены с плюсовым выходом выпрямителя 4. Второй, третий, четвертый, пятый и шестой трехфазные мостовые выпрямители 5-9 содержат по три тиристора и по три выпрямительных диода, которые образуют плечи трехфазного мостового выпрямителя (см. фиг. 2). Тиристоры 16-18 второго выпрямителя 5 соединены анодами с минусовым выходом выпрямителя 5, а катодами - с выводами первой статорной обмотки 2 синхронного генератора 1 и анодами диодов 19-21, катоды которых соединены с плюсовым выходом выпрямителя 5. Тиристоры 22-24 третьего выпрямителя 6 соединены анодами с минусовым выходом выпрямителя 6, а катодами - с выводами первой статорной обмотки 2 синхронного генератора 1 и анодами диодов 25-27, катоды которых соединены с плюсовым выходом выпрямителя 6. Тиристоры 28-30 четвертого выпрямителя 7 соединены анодами с минусовым выходом выпрямителя 7, а катодами - с выводами второй статорной обмотки 3 синхронного генератора 1 и анодами диодов 31-33, катоды которых соединены с плюсовым выходом выпрямителя 7. Тиристоры 34-36 пятого выпрямителя 8 соединены анодами с минусовым выходом выпрямителя 8, а катодами - с выводами второй статорной обмотки 3 синхронного генератора 1 и анодами диодов 37-39, катоды которых соединены с плюсовым выходом выпрямителя 8. Тиристоры 40-42 шестого выпрямителя 9 соединены анодами с минусовым выходом выпрямителя 9, а катодами - с выводами второй статорной обмотки 3 синхронного генератора 1 и анодами диодов 43-45, катоды которых соединены с плюсовым выходом выпрямителя 9. Входы управления тиристоров выпрямителей 4-9 подключены к многоканальной системе управления 46.The vehicle traction electric drive in the utility model example (see Fig. 1) contains a synchronous traction generator 1 with two stator three-phase windings 2, 3, to the terminals of which six three-phase bridge rectifiers 4-9 are connected by the number of DC traction motors with series excitation . The first three-phase bridge rectifier 4 contains six thyristors 10-15 connected to the AC terminals and DC outputs of the rectifier 4, with the thyristors 10-12 anodes connected to the negative output of the rectifier 4, and the thyristors 13-15 cathodes connected to the positive output of the rectifier 4. The second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers 5-9 contain three thyristors and three rectifier diodes, which form the shoulders of a three-phase bridge rectifier (see Fig. 2). The thyristors 16-18 of the second rectifier 5 are connected by anodes to the negative output of the rectifier 5, and the cathodes are connected to the terminals of the first stator winding 2 of the synchronous generator 1 and the anodes of diodes 19-21, the cathodes of which are connected to the positive output of the rectifier 5. Thyristors 22-24 of the third rectifier 6 connected by anodes with the negative output of the rectifier 6, and cathodes with the terminals of the first stator winding 2 of the synchronous generator 1 and anodes of diodes 25-27, the cathodes of which are connected to the positive output of the rectifier 6. Thyristors 28-30 of the fourth rectifier 7 are connected by anodes with the negative output of the rectifier 7, and the cathodes with the terminals of the second stator winding 3 of the synchronous generator 1 and the anodes of the diodes 31-33, the cathodes of which are connected to the positive output of the rectifier 7. The thyristors 34-36 of the fifth rectifier 8 are connected by the anodes to the negative output of the rectifier 8, and the cathodes - with the findings of the second stator winding 3 of the synchronous generator 1 and the anodes of the diodes 37-39, the cathodes of which are connected to the positive output of the rectifier 8. The thyristors 40-42 of the sixth rectifier 9 are connected by the anodes to the negative output of the rectifier 9, and the cathodes are connected to the leads of the second stator winding 3 of the synchronous generator 1 and the anodes of the diodes 43-45, the cathodes of which are connected to the positive output of the rectifier 9. The control inputs of the thyristors of the rectifiers 4-9 are connected to a multi-channel control system 46.

Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы 47-52 поездных контакторов подключены каждый между плюсовыми выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выпрямителей 4-9, соответственно, и первыми выводами обмоток якоря 53-58 первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно.The first, second, third, fourth, fifth and sixth switching elements of 47-52 train contactors are each connected between the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth rectifiers 4-9, respectively, and the first outputs of the armature windings 53-58 of the first , second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively.

Первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой коммутационные элементы 59-64 тормозного переключателя подключены каждый ко вторым выводами обмоток якоря 53-58 первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, и через тормозные резисторы 65-70 соединены с плюсовыми выходами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выпрямителей 4-9.The first, second, third, fourth, fifth and sixth switching elements of the brake switch 59-64 are each connected to the second terminals of the armature windings 53-58 of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, and through the brake resistors 65- 70 are connected to the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth rectifiers 4-9.

Седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый и двенадцатый коммутационные элементы 71-76 тормозного переключателя подключены каждый между первыми выводами обмоток возбуждения 77-82 и вторыми выводами обмоток якоря 53-58 первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно.The seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth switching elements of the brake switch 71-76 are each connected between the first terminals of the field windings 77-82 and the second terminals of the armature windings 53-58 of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively.

Тринадцатый коммутационный элемент 83 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 77 первого тягового электродвигателя, соединенному с минусовым выходом первого выпрямителя 4, и через четырнадцатый коммутационный элемент 84 тормозного переключателя соединен с минусовым выходом первого выпрямителя 4.The thirteenth switching element 83 of the brake switch is connected to the second terminal of the field winding 77 of the first traction motor connected to the negative output of the first rectifier 4, and through the fourteenth switching element 84 of the brake switch is connected to the negative output of the first rectifier 4.

Первый вывод обмотки возбуждения 77 первого тягового электродвигателя через пятнадцатый коммутационный элемент 85 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 78 второго тягового электродвигателя, первый вывод которой через шестнадцатый коммутационный элемент 86 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 79 третьего тягового электродвигателя; первый вывод обмотки возбуждения 79 третьего тягового электродвигателя через семнадцатый коммутационный элемент 87 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 80 четвертого тягового электродвигателя, первый вывод которой через восемнадцатый коммутационный элемент 88 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 81 пятого тягового электродвигателя; первый вывод обмотки возбуждения 81 пятого тягового электродвигателя через девятнадцатый коммутационный элемент 89 тормозного переключателя подключен ко второму выводу обмотки возбуждения 82 шестого тягового электродвигателя, первый вывод которой через коммутационный элемент 90 поездного контактора подключен к плюсовому выходу первого выпрямителя 4.The first terminal of the field winding 77 of the first traction motor through the fifteenth switching element 85 of the brake switch is connected to the second terminal of the excitation coil 78 of the second traction motor, the first terminal of which is connected via the sixteenth switching element 86 of the brake switch to the second terminal of the field coil 79 of the third traction motor; the first terminal of the field winding 79 of the third traction motor through the seventeenth brake switch switching element 87 is connected to the second terminal of the field coil 80 of the fourth traction motor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the field coil 81 of the fifth traction motor through the eighteenth switching element 88 of the brake switch; the first terminal of the field winding 81 of the fifth traction motor through the nineteenth brake switch switching element 89 is connected to the second terminal of the field coil 82 of the sixth traction electric motor, the first terminal of which is connected through the switching element 90 of the train contactor to the positive output of the first rectifier 4.

Вторые выводы обмоток возбуждения 78-82 второго, третьего, четвертого, пятого и шестого тяговых электродвигателей, соответственно, через двадцатый, двадцать первый, двадцать второй, двадцать третий и двадцать четвертый коммутационные элементы 91-95 тормозного переключателя, соответственно, подключены к минусовым выходам второго, третьего, четвертого, пятого и шестого выпрямителей 5-9, соответственно.The second terminals of the field windings 78-82 of the second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, through the twentieth, twenty-first, twenty-second, twenty-third and twenty-fourth brake switch switch elements 91-95, respectively, are connected to the negative outputs of the second , third, fourth, fifth and sixth rectifiers 5-9, respectively.

В случае подключения полупроводниковых приборов тиристорно-диодных трехфазных мостовых выпрямителей 5-9 по схеме на фиг. 3 электрические связи выпрямителей 5-9 с другими элементами устройства остаются такими же.In the case of connecting semiconductor devices of thyristor-diode three-phase bridge rectifiers 5-9 according to the circuit in FIG. 3, the electrical connections of the rectifiers 5-9 with other elements of the device remain the same.

Цепи измерения токов и напряжения, цепи подключения резисторов ослабления поля и резисторы ослабления поля, реверсор на чертеже не показаны.The current and voltage measurement circuits, the field attenuation resistor connection circuits and the field attenuation resistors, and a reverser are not shown in the drawing.

Все элементы устройства стандартны. В качестве полупроводниковых приборов могут быть использованы, например, тиристоры DCR1560F26 и диоды DAD2030F22.All elements of the device are standard. As semiconductor devices, for example, thyristors DCR1560F26 and diodes DAD2030F22 can be used.

Тяговый электропривод транспортного средства работает в двух режимах: в режиме тяги и в режиме электрического реостатного торможения.The traction electric drive of the vehicle operates in two modes: in traction mode and in the mode of electric rheostatic braking.

В режиме тяги коммутационные элементы 47-52 замкнуты, коммутационный элемент 90 разомкнут, состояние коммутационных элементов 59-64, 71-76, 83-89 соответствует указанному на фиг. 1. Обмотки возбуждения 77-82 включены последовательно с обмотками якоря 53-58, соответственно, при этом тяговые электродвигатели получают питание от индивидуальных выпрямителей 4-9.In the traction mode, the switching elements 47-52 are closed, the switching element 90 is open, the state of the switching elements 59-64, 71-76, 83-89 corresponds to that indicated in FIG. 1. The field windings 77-82 are connected in series with the windings of the armature 53-58, respectively, while the traction motors are powered by individual rectifiers 4-9.

Напряжение обмоток 2 и 3 тягового генератора 1 выпрямляется и с плюсовых выходов выпрямителей 4-9 поступает через коммутационные элементы 47-52, соответственно, на первые выводы обмоток якоря 53-58 тяговых электродвигателей. Со вторых выводов обмоток якоря 53-58 через коммутационные элементы 71-76, соответственно, напряжение поступает на первые выводы обмоток возбуждения 77-82 тяговых электродвигателей. Через перемычку, подключенную ко второму выводу обмотки возбуждения 77, и через коммутационные элементы 91-95 цепи питания последовательно соединенных обмоток якоря 53-58 и обмоток возбуждения 77-82 тяговых электродвигателей замыкаются на минусовые выводы выпрямителей 4-9, соответственно. Таким образом, на тяговые электродвигатели с последовательно соединенными обмотками якоря 53-58 и обмотками возбуждения 77-82 подается постоянное напряжение с выводов постоянного тока выпрямителей 4-9, соответственно.The voltage of the windings 2 and 3 of the traction generator 1 is rectified and from the positive outputs of the rectifiers 4-9 comes through the switching elements 47-52, respectively, to the first conclusions of the armature windings of the armature 53-58 of the traction motors. From the second conclusions of the armature windings 53-58 through the switching elements 71-76, respectively, the voltage is supplied to the first conclusions of the excitation windings 77-82 of the traction electric motors. Through the jumper connected to the second output of the excitation winding 77, and through the switching elements 91-95 of the power supply circuit of the armature windings 53-58 connected in series and the excitation windings 77-82 of the traction motors, they are closed to the negative terminals of the rectifiers 4-9, respectively. Thus, direct current is supplied to the traction motors with series-connected armature windings 53-58 and field windings 77-82 from the DC terminals of rectifiers 4-9, respectively.

При равенстве частот вращения тяговых электродвигателей системой управления 46 на тиристоры 10-15, 16-18, 22-24, 28-30, 34-36, 40-42 подаются импульсы отпирания с углом ноль эл. градусов. Таким образом, все выпрямители 4-9 работают в диодном режиме.If the rotation speeds of the traction electric motors are equal, the control system 46 gives thyristors 10-15, 16-18, 22-24, 28-30, 34-36, 40-42 unlock pulses with an angle of zero el. degrees. Thus, all rectifiers 4-9 operate in diode mode.

Боксование колесной пары одного из тяговых электродвигателей, например, тягового электродвигателя с обмоткой якоря 54 и обмоткой возбуждения 78, нарушает установившийся режим тяговой передачи. В этом случае система управления 46 по каналам управления «Канал 7» - «Канал 9» подает управляющие импульсы на тиристоры 16-18 таким образом, чтобы уменьшить выходное напряжение выпрямителя 5 В результате уменьшается ток через тяговый электродвигатель с обмоткой якоря 54 и обмоткой возбуждения 78, уравнивается момент, развиваемый этим электродвигателем, с моментом, обусловленным коэффициентом сцепления боксующей колесной пары. При этом системой управления 46 по каналам управления «Канал 7» - «Канал 9» угол управления тиристорами 16-18 устанавливается в пределах от нуля до 40 эл. градусов, в результате чего боксование колесной пары электродвигателя устраняется.Boxing of a wheel pair of one of the traction electric motors, for example, a traction electric motor with an armature winding 54 and an excitation winding 78, violates the steady state mode of traction transmission. In this case, the control system 46 through the control channels "Channel 7" - "Channel 9" delivers control pulses to the thyristors 16-18 in such a way as to reduce the output voltage of the rectifier 5 As a result, the current through the traction motor with the armature winding 54 and the excitation winding 78 decreases , the moment developed by this electric motor is equalized with the moment due to the coefficient of adhesion of the boxing wheelset. Moreover, the control system 46 through the control channels "Channel 7" - "Channel 9" the angle of control of thyristors 16-18 is set in the range from zero to 40 el. degrees, as a result of which the blocking of the wheel pair of the electric motor is eliminated.

При боксовании других колесных пар или боксовании одновременно нескольких колесных пар система управления 46 и выпрямители 6-9 работают аналогично. Исключение составляет выпрямитель 4, в котором система управления 46 по каналам управления «Канал 1» - «Канал 6» управляет шестью тиристорами 10-15. Как было показано выше, в диапазоне регулирования от нуля до 40 эл. градусов работа выпрямители 4 и 5-9 работают идентично.When boxing other wheelsets or boxing several wheelsets at the same time, the control system 46 and rectifiers 6-9 work similarly. The exception is rectifier 4, in which the control system 46 controls six thyristors 10-15 through the control channels "Channel 1" - "Channel 6". As shown above, in the regulation range from zero to 40 e. degrees work rectifiers 4 and 5-9 work identically.

В режиме электрического реостатного торможения (см. фиг. 1) коммутационные элементы 59-64 замкнуты, коммутационные элементы 71-76 разомкнуты, коммутационные элементы 83, 85-89 замкнуты, коммутационные элементы 91-95 разомкнуты; коммутационные элементы 47-52 и 90 замкнуты. При этом обмотки якоря 53-58 тяговых электродвигателей включены на индивидуальные тормозные резисторы 65-70, соответственно. Обмотки возбуждения 77-82 всех тяговых электродвигателей включены последовательно и подключены к выводам постоянного тока первого выпрямителя 4.In the mode of electric rheostatic braking (see Fig. 1), the switching elements 59-64 are closed, the switching elements 71-76 are open, the switching elements 83, 85-89 are closed, the switching elements 91-95 are open; switching elements 47-52 and 90 are closed. In this case, the windings of the armature of 53-58 traction motors are included on the individual braking resistors 65-70, respectively. The excitation windings 77-82 of all traction electric motors are connected in series and connected to the DC terminals of the first rectifier 4.

По цепи: плюсовой выход выпрямителя 4, коммутационный элемент 90, обмотка возбуждения 82, коммутационный элемент 89, обмотка возбуждения 81, коммутационный элемент 88, обмотка возбуждения 80, коммутационный элемент 87, обмотка возбуждения 79, коммутационный элемент 86, обмотка возбуждения 78, коммутационный элемент 85, обмотка возбуждения 77, плюсовой выход выпрямителя 4 протекает ток возбуждения тяговых электродвигателей. Ток возбуждения задается системой управления 46 по каналам управления «Канал 1» - «Канал 6», сигналы от которых поступают на тиристоры 10-15 выпрямителя 4. Благодаря использованию в выпрямителе 4 шести управляемых тиристоров 10-15 напряжение на выходе выпрямителя и, следовательно, ток возбуждения тяговых электродвигателей в обмотках возбуждения 77-82 может задаваться в широких пределах с допустимым уровнем пульсаций.In the circuit: rectifier 4 positive output, switching element 90, field winding 82, switching element 89, field winding 81, switching element 88, field winding 80, switching element 87, field winding 79, switching element 86, field winding 78, switching element 85, the field winding 77, the positive output of the rectifier 4 flows the excitation current of the traction motors. The excitation current is set by the control system 46 through the control channels "Channel 1" - "Channel 6", the signals from which are fed to the thyristors 10-15 of the rectifier 4. Due to the use of 4 six controlled thyristors 10-15 in the rectifier, the voltage at the rectifier output and, therefore, the excitation current of the traction motors in the excitation windings 77-82 can be set over a wide range with an acceptable level of ripple.

Энергия торможения рассеивается в тормозных резисторах 65-70, замкнутых на обмотки якоря 53-58 тяговых электродвигателей через коммутационные элементы 47-52, 59-64, соответственно.The braking energy is dissipated in the braking resistors 65-70, closed to the windings of the armature of 53-58 traction motors through the switching elements 47-52, 59-64, respectively.

Полупроводниковые приборы 16-45 выпрямителей 5-9 в режиме электрического реостатного торможения не работают благодаря отключению коммутационных элементов 84-95.Semiconductor devices 16-45 of rectifiers 5-9 in the mode of electric rheostatic braking do not work due to the disconnection of switching elements 84-95.

Сопоставительные испытания на заводе-изготовителе тяговых электродвигателей при их питании в режиме тяги от управляемых (тиристорных) и полууправлямых (тиристорно-диодных) преобразователей напряжения показали, что качество коммутации токов в обоих случаях является идентичным и соответствует действующим нормам. При этом вместо 15-ти тиристоров используется 15 более дешевых диодов, исключается 15 узлов формирования управляющих импульсов, в системе управления вместо 36 каналов управления тиристорами остается 21 канал. Стоимость комплектации выпрямителя уменьшается на 10-15%, на 10-15% уменьшаются потери мощности в силовых элементах в связи с меньшим падением напряжения на диодах по сравнению с тиристорами. Кроме того, значительно улучшается тепловой режим системы управления, расположенной в изолированном отсеке, так как тепловыделение уменьшается почти наполовину.Comparative tests at the manufacturer of traction electric motors when they were powered in the traction mode from controlled (thyristor) and semi-controlled (thyristor-diode) voltage converters showed that the quality of current switching in both cases is identical and complies with current standards. In this case, instead of 15 thyristors, 15 cheaper diodes are used, 15 nodes for generating control pulses are excluded, instead of 36 thyristor control channels, 21 channels remain in the control system. The cost of assembling a rectifier is reduced by 10-15%, power losses in power elements are reduced by 10-15% due to a lower voltage drop across the diodes compared to thyristors. In addition, the thermal regime of the control system located in an isolated compartment is significantly improved, since the heat generation is reduced by almost half.

Claims

1. Traction electric drive of a vehicle, comprising a synchronous traction generator with two stator three-phase windings, the terminals of which are connected to the alternating current leads of six three-phase bridge rectifiers by the number of direct current traction motors with series excitation, brake resistors, switching elements of train contactors and brake switch and the system control, and the first three-phase bridge rectifier contains six thyristors connected to the terminals of the alternating and the DC outputs of a three-phase bridge rectifier, and the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers contain three thyristors, which are connected to the shoulders of a three-phase bridge rectifier and connected to one of the DC outputs and AC terminals of a three-phase bridge rectifier, the thyristor control inputs of three-phase bridge rectifiers are connected to a multi-channel control system, the first, second, third, fourth, fifth and sixth switching elements of train contacts each ditch is connected between the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, respectively, and the first conclusions of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, the first, second, third, the fourth, fifth and sixth switching elements of the brake switch are each connected to the second terminals of the armature windings of the first, second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, and black h braking resistors are connected to the positive outputs of the first, second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, the seventh, eighth, ninth, tenth, eleventh and twelfth switching elements of the brake switch are connected each between the first terminals of the field windings and the second terminals of the armature windings of the first , of the second, third, fourth, fifth and sixth traction motors, respectively, the thirteenth switching element of the brake switch is connected to the second terminal the field winding of the first traction motor connected to the negative output of the first three-phase bridge rectifier, and through the fourteenth switching element of the brake switch connected to the negative output of the first three-phase bridge rectifier, the first terminal of the field winding of the first traction motor through the fifteenth switching element of the brake switch is connected to the second terminal of the field winding second traction motor, the first output of which is through sixteenth the brake switch switching element is connected to the second terminal of the excitation winding of the third traction motor, the first terminal of the third excitation of the third traction motor via the seventeenth brake switch element is connected to the second terminal of the fourth winding of the excitation motor, the first terminal of which is connected to the second terminal through the eighteenth brake switch field windings of the fifth traction motor, first the fifth output terminal of the fifth traction motor through the nineteenth switching element of the brake switch is connected to the second terminal of the field winding of the sixth traction motor, the first terminal of which is connected through the switching element of the seventh train contactor to the positive output of the first three-phase bridge rectifier, the second terminals of the field windings of the second, third, fourth and fifth traction electric motors through the twentieth, twenty-first, twenty-second, twenty-third and e the twenty-fourth switching elements of the brake switch, respectively, are connected to the negative outputs of the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, respectively, characterized in that three rectifier diodes are introduced into the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers which are included in the arms of a three-phase bridge rectifier and connected to a second DC terminal and AC terminals of the corresponding three-phase bridge rectifier.

2. Traction electric drive according to claim 1, characterized in that in the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, the thyristors are connected by anodes to the negative output of a three-phase bridge rectifier, and the rectifier diodes are connected by cathodes to its positive output.

3. Traction electric drive according to claim 1, characterized in that in the second, third, fourth, fifth and sixth three-phase bridge rectifiers, the thyristors are connected by cathodes to the positive output of the three-phase bridge rectifier, and the rectifier diodes are connected by anodes to its negative output.