RU46228U1

RU46228U1 - DEVICE FOR REGULATING THE SPEED OF ELECTRIC MOBILE COMPOSITION

Info

Publication number: RU46228U1
Application number: RU2005102842/22U
Authority: RU
Inventors: А.С. Мазнев; А.М. Евстафьев
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2005-02-04
Publication date: 2005-06-27

Abstract

Полезная модель относится к области тягового электропривода и может быть применена на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми от сети постоянного напряжения.The utility model relates to the field of traction electric drive and can be used on electric vehicles with DC motors powered from a DC voltage network.

Задача полезной модели - повысить надежность устройства для регулирования скорости электроподвижного состава и повысить экономию электроэнергии устройства за счет возврата в контактную сеть энергии, вырабатываемой тяговыми электродвигателями при рекуперативном торможении.The objective of the utility model is to increase the reliability of the device for controlling the speed of electric rolling stock and to increase the energy savings of the device by returning to the contact network the energy generated by traction motors during regenerative braking.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, соединенный с первым выводом выключателя, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два диода, первый вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока через первый контактор соединен с катодом первого диода, его анод соединен с последовательно включенными вторым и третьим контакторами, последовательно соединенные первый и второй резисторы, последовательно соединенные третий резистор, контактор защиты, возбудитель, четвертый контактор, землю, в него дополнительно введены два ключевых элемента, датчик тока, второй вывод выключателя подключен к общему выводу якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора, второй вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго контактора и анода первого диода, свободный вывод первого резистора соединен с общим выводом катода первого диода и первого контактора, свободный вывод второго резистора соединен с свободным выводом третьего резистора и первым выводом первого ключевого элемента, другой вывод которого соединен с первым выводом второго ключевого элемента и общим выводом контактора защиты и третьего резистора, катод второго диода The technical result is achieved in that in a device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source connected to the first terminal of the circuit breaker, an anchor winding and an excitation winding of a traction DC motor, two diodes, a first output of an anchor winding of a traction DC motor through a first contactor is connected to the cathode of the first diode, its anode is connected to the second and third contactors in series, the first and second resistors are connected in series connected in series with a third resistor, a protection contactor, a pathogen, a fourth contactor, ground, two key elements are additionally introduced into it, a current sensor, a second terminal of the switch is connected to a common terminal of the armature winding of the DC traction motor and the first contactor, a second terminal of the anchor winding of the traction motor DC is connected to the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the free terminal of the first resistor is connected to the common terminal of the cathode of the first diode and the first contact ora, free terminal of the second resistor connected to the free terminal of the third resistor and the first terminal of the first key member, the other terminal of which is connected to a first terminal of the second key member and the common terminal of the third contactor and the protection resistor, a cathode of the second diode

соединен с общим выводом первого и второго резисторов, а его анод с вторым выводом второго ключевого элемента и общим выводом второго и третьего контакторов, первый вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с свободными выводами третьего и четвертого контакторов, второй вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с первым выводом датчика тока и общим выводом контактора защиты и возбудителя, второй вывод датчика тока соединен с землей.connected to the common terminal of the first and second resistors, and its anode with the second terminal of the second key element and the common terminal of the second and third contactors, the first terminal of the excitation winding of the traction DC motor connected to the free terminals of the third and fourth contactors, the second terminal of the excitation winding of the constant traction motor current is connected to the first terminal of the current sensor and the common terminal of the protection contactor and the pathogen, the second terminal of the current sensor is connected to ground.

Description

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Электропоезд ЭР2 инструкционная книга. Рижский вагоностроительный завод. М.: Транспорт, 1966 с.154-159), содержащее две группы тяговых электродвигателей с регулируемыми пусковыми резисторами.A device for controlling the speed of electric rolling stock (Electric Train ER2 instruction book. Riga Carriage Works. M.: Transport, 1966 p.154-159), containing two groups of traction motors with adjustable starting resistors.

Недостатком устройства является низкая надежность, вызванная применением контактных элементов в переключателе и жесткая механическая связь между ними, в результате чего при переключении пусковых резисторов возможно несвоевременное переключение контактных элементов, их подгорание и выход из строя, требуются раздельные группы резисторов для пуска и ослабления возбуждения. Кроме того, не реализуется режим электрического торможения.The disadvantage of this device is the low reliability caused by the use of contact elements in the switch and the rigid mechanical connection between them, as a result of which when switching the starting resistors, the contact elements can be switched off late, burn out and fail, separate groups of resistors are required to start and weaken the excitation. In addition, the electric braking mode is not implemented.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Б.З.Дробкин, С.С.Чернов, М.В.Черахчиев, Э.И.Сукач. Знакомьтесь: электропоезд ЭД4Э. Локомотив, 2002, №7, с.34-35 - прототип). Устройство содержит источник питания, выключатель, контактор защиты, возбудитель, четыре тяговых электродвигателя постоянного тока с якорными обмотками и обмотками возбуждения, с регулируемыми пусковыми резисторами, которые при пуске соединяются сначала в последовательную, а затем в параллельные цепи.A device for controlling the speed of electric rolling stock is known (B.Z.Drobkin, S.S. Chernov, M.V. Cherachchiev, E.I. Sukach. Meet: electric train ED4E. Lokomotiv, 2002, No. 7, p. 34-35 - prototype). The device contains a power source, a switch, a protection contactor, an exciter, four DC traction motors with armature windings and field windings, with adjustable starting resistors, which, when starting up, are connected first in series and then in parallel.

Недостатком устройства является низкая надежность, вызванная применением контактных элементов в переключателе и жесткая механическая связь между ними, в результате чего при переключении пусковых резисторов возможно несвоевременное переключение контактных The disadvantage of this device is the low reliability caused by the use of contact elements in the switch and a rigid mechanical connection between them, as a result of which when switching the starting resistors, untimely switching of contact

элементов, их подгорание и выход из строя, требуются раздельные группы резисторов для пуска и ослабления возбуждения.elements, their burning and failure, separate groups of resistors are required to start and weaken the excitation.

Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, соединенный с первым выводом выключателя, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два диода, первый вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока через первый контактор соединен с катодом первого диода, его анод соединен с последовательно включенными вторым и третьим контакторами, последовательно соединенные первый и второй резисторы, последовательно соединенные третий резистор, контактор защиты, возбудитель, четвертый контактор, землю, в него дополнительно введены два ключевых элемента, датчик тока, второй вывод выключателя подключен к общему выводу якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора, второй вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго контактора и анода первого диода, свободный вывод первого резистора соединен с общим выводом катода первого диода и первого контактора, свободный вывод второго резистора соединен с свободным выводом третьего резистора и первым выводом первого ключевого элемента, другой вывод которого соединен с первым выводом второго ключевого элемента и общим выводом контактора защиты и третьего резистора, катод второго диода соединен с общим выводом первого и второго резисторов, а его анод с вторым выводом второго ключевого элемента и общим выводом второго и третьего контакторов, первый вывод обмотки возбуждения тягового The technical result is achieved in that in a device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source connected to the first terminal of the circuit breaker, an anchor winding and an excitation winding of a traction DC motor, two diodes, a first output of an anchor winding of a traction DC motor through a first contactor is connected to the cathode of the first diode, its anode is connected to the second and third contactors in series, the first and second resistors are connected in series connected in series with a third resistor, a protection contactor, a pathogen, a fourth contactor, ground, two key elements are additionally introduced into it, a current sensor, a second terminal of the switch is connected to a common terminal of the armature winding of the DC traction motor and the first contactor, a second terminal of the anchor winding of the traction motor DC is connected to the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the free terminal of the first resistor is connected to the common terminal of the cathode of the first diode and the first contact ora, the free terminal of the second resistor is connected to the free terminal of the third resistor and the first terminal of the first key element, the other terminal of which is connected to the first terminal of the second key element and the common terminal of the protection contactor and the third resistor, the cathode of the second diode is connected to the common terminal of the first and second resistors, and its anode with the second terminal of the second key element and the common terminal of the second and third contactors, the first terminal of the traction field winding

электродвигателя постоянного тока соединен с свободными выводами третьего и четвертого контакторов, второй вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с первым выводом датчика тока и общим выводом контактора защиты и возбудителя, второй вывод датчика тока соединен с землей.the DC motor is connected to the free terminals of the third and fourth contactors, the second terminal of the field winding of the DC traction motor is connected to the first terminal of the current sensor and the common terminal of the protection contactor and the exciter, the second terminal of the current sensor is connected to ground.

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, соединенный с первым выводом выключателя 2, якорную обмотку 3 и обмотку возбуждения 4 тягового электродвигателя постоянного тока, первый вывод якорной обмотки 3 тягового электродвигателя постоянного тока через первый контактор 5 соединен с катодом первого диода 6, его анод соединен с последовательно включенными вторым 7 и третьим 8 контакторами, последовательно соединенные первый 9 и второй 10 резисторы, последовательно соединенные третий резистор 11, контактор защиты 12, возбудитель 13 (Б.К. Просвирин. Электропоезда постоянного тока. Москва, 2001 год, стр.287-288), четвертый контактор 14, второй вывод выключателя 2 подключен к общему выводу якорной обмотки 3 тягового электродвигателя постоянного тока и первого контактора 5, второй вывод якорной обмотки 3 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом второго контактора 7 и анода первого диода 6, свободный вывод первого резистора 9 соединен с общим выводом катода первого диода 6 и первого контактора 5, свободный вывод второго резистора 10 соединен с свободным выводом третьего резистора 11 и первым выводом первого ключевого элемента 15 (например, тиристор), другой вывод которого соединен с первым выводом второго ключевого элемента 16 (например, двухоперационный тиристор) и общим выводом контактора защиты 12 и третьего резистора 11, катод второго диода 17 соединен с общим выводом первого 9 и второго 10 резисторов, а его анод с вторым выводом второго ключевого элемента 16 и общим выводом второго 7 и третьего 8 контакторов, первый вывод обмотки In accordance with the drawing, a device for controlling the speed of an electric rolling stock comprising a power source 1 connected to a first terminal of a switch 2, an anchor winding 3 and an excitation winding 4 of a DC traction electric motor, a first terminal of an anchor winding 3 of a DC traction electric motor is connected via a first contactor 5 to the cathode of the first diode 6, its anode is connected to the second 7 and third 8 contactors connected in series, the first 9 and second 10 resistors are connected in series, in series connected third resistor 11, protection contactor 12, exciter 13 (B.K. Prosvirin. DC electric trains. Moscow, 2001, pp. 287-288), fourth contactor 14, second output of switch 2 connected to the common output of the armature winding 3 of the traction DC motor and the first contactor 5, the second terminal of the anchor winding 3 of the traction DC motor is connected to the common terminal of the second contactor 7 and the anode of the first diode 6, the free terminal of the first resistor 9 is connected to the common terminal of the cathode of the first diode 6 and the first contact 5, the free terminal of the second resistor 10 is connected to the free terminal of the third resistor 11 and the first terminal of the first key element 15 (for example, a thyristor), the other terminal of which is connected to the first terminal of the second key element 16 (for example, a two-stage thyristor) and the common terminal of the protection contactor 12 and the third resistor 11, the cathode of the second diode 17 is connected to the common terminal of the first 9 and second 10 resistors, and its anode with the second terminal of the second key element 16 and the common terminal of the second 7 and third 8 contactors, the first terminal of the winding

возбуждения 4 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с свободными выводами третьего 8 и четвертого 14 контакторов, второй вывод обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с первым выводом датчика тока 18 и общим выводом контактора защиты 12 и возбудителя 13, второй вывод датчика тока 18 соединен с землей.the excitation 4 of the DC traction motor is connected to the free terminals of the third 8 and fourth 14 contactors, the second terminal of the excitation winding 4 of the DC traction motor is connected to the first terminal of the current sensor 18 and the common terminal of the protection contactor 12 and the exciter 13, the second terminal of the current sensor 18 is connected to ground.

Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава предусматривает реостатный пуск тягового электродвигателя, двухступенчатое ослабление возбуждения шунтированием обмотки возбуждения активным сопротивлением. Для реализации режимов реостатного пуска и ослабления возбуждения в предлагаемом устройстве используются одни и те же элементы: резисторы и силовые полупроводниковые приборы, которые вначале пуска включаются последовательно с обмотками тягового электродвигателя и ограничивают пусковой ток, а затем подключаются параллельно обмотке возбуждения для регулирования ослабления возбуждения.A device for controlling the speed of electric rolling stock provides rheostatic start of the traction motor, two-stage attenuation of the excitation by shunting the excitation winding by active resistance. To implement the rheostatic start and weakening excitation modes, the proposed device uses the same elements: resistors and power semiconductor devices, which at the start of the start are connected in series with the windings of the traction motor and limit the starting current, and then are connected in parallel to the field winding to control the weakening of the excitation.

Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава работает следующим образом. В режиме тяги при включении выключателя 2, собирается схема пуска тягового электродвигателя с полностью введенными пусковыми резисторами 9, 10, 11. Пусковой ток протекает по цепи источник питания 1, выключатель 2, якорная обмотка тягового электродвигателя 3, диод 6, резисторы 9, 10, 11, открытый второй ключевой элемент 16, третий контактор 8, обмотка возбуждения тягового электродвигателя 4, датчик тока 18, земля. Включением первого ключевого элемента 15 выводится первая ступень пусковых резисторов 11, при этом напряжение на тяговом электродвигателе увеличивается, и скорость вращения тягового электродвигателя начинает увеличиваться. Для дальнейшего увеличения скорости вращения тягового электродвигателя включается контактор 7, который выводит вторую ступень пусковых резисторов 9 и 10 соответственно. При этом к обмоткам тягового электродвигателя A device for controlling the speed of electric rolling stock works as follows. In the traction mode, when the switch 2 is turned on, the starting circuit of the traction motor with fully inserted starting resistors 9, 10, 11 is assembled. The starting current flows through the circuit, power supply 1, switch 2, anchor winding of the traction motor 3, diode 6, resistors 9, 10, 11, the open second key element 16, the third contactor 8, the field winding of the traction motor 4, the current sensor 18, ground. By turning on the first key element 15, the first stage of the starting resistors 11 is output, while the voltage on the traction motor increases, and the rotation speed of the traction motor begins to increase. To further increase the speed of rotation of the traction motor, a contactor 7 is turned on, which outputs the second stage of the starting resistors 9 and 10, respectively. At the same time to the windings of the traction motor

прикладывается все напряжение источника питания, этот режим является первым ходовым, ключевые элементы 15 и 16 обесточиваются и выключаются.all the voltage of the power source is applied, this mode is the first running, the key elements 15 and 16 are de-energized and turned off.

При включении контактора защиты 12 диод 17 открывается, вследствие чего часть пусковых резисторов 10, 11 подключается параллельно обмотке возбуждения 4 тягового электродвигателя, чем достигается ослабление возбуждения. Вторая ступень ослабления возбуждения обеспечивается включением первого ключевого элемента 15, при этом резистор 11 выводится и шунтирование обмотки возбуждения тягового электродвигателя 4 осуществляется по цепи: диод 17, резистор 10, ключевой элемент 15, контактор защиты 12. Величина резистора 10 выбирается из условия, что коэффициент ослабления возбуждения на этой позиции достигает номинальной величины. Этот режим является вторым ходовым.When the protection contactor 12 is turned on, the diode 17 opens, as a result of which part of the starting resistors 10, 11 is connected in parallel with the field winding 4 of the traction motor, thereby reducing the excitation. The second stage of weakening the excitation is provided by turning on the first key element 15, while the resistor 11 is output and the bypass of the field winding of the traction motor 4 is carried out along the circuit: diode 17, resistor 10, key element 15, protection contactor 12. The value of resistor 10 is selected from the condition that the coefficient attenuation of excitation in this position reaches a nominal value. This mode is the second running.

В режиме электрического торможения устройство для регулирования скорости электроподвижного состава работает следующим образом. Контактор 8 выключается, а контактор 14 включается, обмотка возбуждения тягового электродвигателя получает питание от возбудителя 13, и тяговый электродвигатель переходит в генераторный режим. Ток, вырабатываемый тяговым электродвигателем, протекает по цепи: земля, датчик тока 18, контактор защиты 12, второй ключевой элемент 16, контактор 7, якорная обмотка тягового электродвигателя 3, выключатель 2, источник питания 1.In electric braking mode, a device for controlling the speed of electric rolling stock works as follows. The contactor 8 is turned off, and the contactor 14 is turned on, the field winding of the traction motor receives power from the pathogen 13, and the traction motor goes into generator mode. The current generated by the traction motor flows through the circuit: earth, current sensor 18, protection contactor 12, second key element 16, contactor 7, anchor winding of the traction motor 3, switch 2, power supply 1.

После того, как ток возбуждения достигнет максимального значения, рекуперативное торможение становится неэффективным, устройство переключается на реостатное торможение с самовозбуждением. Выключатель 2 и контактор 14 отключаются, включаются контакторы 5 и 8. При дальнейшем снижении скорости тормозной ток продолжает автоматически поддерживаться на заданном уровне за счет вывода резистора 11. Ток, вырабатываемый тяговым электродвигателем, протекает по цепи: якорная обмотка тягового электродвигателя 3, контактор 5, резисторы 9, 10, 11, контактор защиты 12, обмотка возбуждения 4, контакторы 8 и 7.After the field current reaches its maximum value, regenerative braking becomes ineffective, the device switches to rheostatic braking with self-excitation. The switch 2 and the contactor 14 are turned off, the contactors 5 and 8 are turned on. With a further decrease in speed, the braking current continues to be automatically maintained at a predetermined level due to the output of the resistor 11. The current generated by the traction motor flows through the circuit: anchor winding of the traction motor 3, contactor 5, resistors 9, 10, 11, protection contactor 12, field winding 4, contactors 8 and 7.

Контактор защиты 12 защищает силовую цепь от тока короткого замыкания в режиме рекуперативного торможения, который измеряется датчиком тока 18.The protection contactor 12 protects the power circuit from short circuit current in the regenerative braking mode, which is measured by the current sensor 18.

Таким образом, предлагаемое устройство для регулирования скорости электроподвижного состава реализует поставленную задачу - повышает надежность, за счет уменьшения числа элементов и исключения переключателя с жесткой механической связью; для пуска и ослабления возбуждения, а также электрического торможения применяются общие группы резисторов; повышает коэффициент полезного действия за счет возврата в контактную сеть энергии, вырабатываемой тяговым электродвигателем при рекуперативном торможении.Thus, the proposed device for controlling the speed of electric rolling stock implements the task - it increases reliability by reducing the number of elements and eliminating the switch with a rigid mechanical connection; to start and weaken the excitation, as well as electrical braking, common groups of resistors are used; increases the efficiency due to the return to the contact network of the energy generated by the traction motor during regenerative braking.

Claims

A device for controlling the speed of electric rolling stock containing a power source connected to the first terminal of the circuit breaker, an anchor winding and an excitation winding of a DC traction motor, two diodes, a first terminal of an anchor winding of a DC traction motor through a first contactor connected to the cathode of the first diode, its anode connected with the second and third contactors connected in series, the first and second resistors connected in series, the third resistor connected in series p, protection contactor, pathogen, fourth contactor, ground, characterized in that it additionally contains two key elements, a current sensor, the second terminal of the switch is connected to the common terminal of the armature winding of the DC traction motor and the first contactor, the second terminal of the anchor winding of the traction motor DC is connected to the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the free terminal of the first resistor is connected to the common terminal of the cathode of the first diode and the first contactor, free terminal of w The second resistor is connected to the free terminal of the third resistor and the first terminal of the first key element, the other terminal of which is connected to the first terminal of the second key element and the common terminal of the protection contactor and the third resistor, the cathode of the second diode is connected to the common terminal of the first and second resistors, and its anode with the second terminal of the second key element and the common terminal of the second and third contactors, the first terminal of the field winding of the DC traction motor is connected to the free terminals of the third and Werth contactors, the second terminal of the excitation winding DC traction motor coupled to a first terminal of the current sensor terminal and the common contactor protection and pathogen second current sensor output is connected to ground.