RU49766U1

RU49766U1 - DEVICE FOR REGULATING THE SPEED OF ELECTRIC MOBILE COMPOSITION

Info

Publication number: RU49766U1
Application number: RU2005119937/22U
Authority: RU
Inventors: А.С. Мазнев; А.М. Евстафьев
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2005-12-10

Abstract

Полезная модель относится к области тягового электропривода и может быть применена на электротранспортных средствах с двигателями постоянного тока, питаемыми от сети постоянного напряжения. Задача полезной модели - повысить надежность устройства для регулирования скорости электроподвижного состава и экономию электроэнергии за счет возврата в контактную сеть энергии, вырабатываемой тяговыми электродвигателями при рекуперативном торможении. Технический результат достигается тем, что в устройство для регулирования скорости электроподвижного состава, содержащее источник питания, соединенный с первым выводом выключателя, тяговый электродвигатель постоянного тока, первый вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока через первый контактор соединен с катодом первого диода, анод которого через последовательно соединенные второй, третий и четвертый контакторы соединен с возбудителем, первый вывод контактора защиты соединен с анодом второго диода, первый вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора, третий резистор, землю, в него дополнительно введены три 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, первый вывод третьего резистора и общий вывод первого и второго резисторов объединены и подключены к общему выводу катода первого диода и первого контактора, свободные выводы первого, второго и третьего резисторов подключены соответственно к первым выводам первого, второго и третьего ключевых элементов, свободные выводы первого, второго и третьего ключевых элементов объединены и подключены к общему выводу контактора защиты и анода второго диода, катод которого соединен с общим 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. The objective of the utility model is to increase the reliability of the device for controlling the speed of electric rolling stock and save electricity by returning to the contact network the energy generated by traction motors during regenerative braking. 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, a direct current traction motor, a first output of the anchor winding of the direct current traction motor is connected to the cathode of the first diode, the anode of which is connected in series connected second, third and fourth contactors are connected to the pathogen, the first output of the protection contactor is connected to the anode of the second diode, the first the output of the first resistor is connected to the first output of the second resistor, the third resistor is ground, three key elements are additionally introduced into it, the current sensor, the second output of the switch is connected to the common output of the armature winding of the DC traction motor and the first contactor, the second output of the anchor winding of the DC traction motor current is connected to the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the first terminal of the third resistor and the common terminal of the first and second resistors are combined and connected to a common terminal the cathode of the first diode and the first contactor, the free terminals of the first, second and third resistors are connected respectively to the first terminals of the first, second and third key elements, the free terminals of the first, second and third key elements are combined and connected to the common terminal of the protection contactor and the anode of the second diode whose cathode is connected to a common

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

Description

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.

Известно устройство для регулирования скорости электроподвижного состава (Электропоезд ЭР2. Инструкционная книга. Рижский вагоностроительный завод. М.: Транспорт, 1966 с.154-159), содержащее источник питания, выключатель, контактор защиты, возбудитель, четыре тяговых электродвигателя постоянного тока, регулируемые пусковые резисторы.A device for controlling the speed of electric rolling stock (Electric Train ER2. Instruction book. Riga Carriage Building Plant. M .: Transport, 1966 p.154-159), containing a power source, switch, contactor protection, exciter, four traction DC motors, 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, регулируемые пусковые резисторы.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 traction DC motors, and 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.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.

Задача полезной модели - повысить надежность устройства для регулирования скорости электроподвижного состава и экономию электроэнергии 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 save electricity 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, тяговый электродвигатель постоянного тока, первый вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока через первый контактор соединен с катодом первого диода, анод которого через последовательно соединенные второй, третий и четвертый контакторы соединен с возбудителем, первый вывод контактора защиты соединен с анодом второго диода, первый вывод первого резистора соединен с первым выводом второго резистора, третий резистор, землю, в него дополнительно введены три 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, первый вывод третьего резистора и общий вывод первого и второго резисторов объединены и подключены к общему выводу катода первого диода и первого контактора, свободные выводы первого, второго и третьего резисторов подключены соответственно к первым выводам первого, второго и третьего ключевых элементов, свободные выводы первого, второго и третьего ключевых элементов объединены и подключены к общему выводу контактора защиты и анода второго диода, катод которого соединен с общим выводом второго и третьего контакторов, первый вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом третьего и четвертого контакторов, второй вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с первым 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, a direct current traction motor, a first output of the anchor winding of the direct current traction motor is connected to the cathode of the first diode, the anode of which is connected in series connected second, third and fourth contactors are connected to the pathogen, the first output of the protection contactor is connected to the anode of the second diode, the first the output of the first resistor is connected to the first output of the second resistor, the third resistor is ground, three key elements are additionally introduced into it, the current sensor, the second output of the switch is connected to the common output of the armature winding of the DC traction motor and the first contactor, the second output of the anchor winding of the DC traction motor current is connected to the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the first terminal of the third resistor and the common terminal of the first and second resistors are combined and connected to a common terminal the cathode of the first diode and the first contactor, the free terminals of the first, second and third resistors are connected respectively to the first terminals of the first, second and third key elements, the free terminals of the first, second and third key elements are combined and connected to the common terminal of the protection contactor and the anode of the second diode the cathode of which is connected to 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 common terminal of the third and fourth contact Ktorov, the second terminal of the DC traction motor excitation coil is connected to a first

выводом датчика тока, вторым выводом контактора защиты и свободным выводом возбудителя, второй вывод датчика тока соединен с землей.the output of the current sensor, the second output of the protection contactor and the free output of the pathogen, the second output 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 через последовательно включенные второй 7, третий 8 и четвертый 9 контакторы соединен с возбудителем 10 (Б.К.Просвирин. Электропоезда постоянного тока. Москва, 2001 год, стр.287-288), первый вывод контактора защиты 11 соединен с анодом второго диода 12, первый вывод первого резистора 13 соединен с первым выводом второго резистора 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, первый вывод третьего резистора 15 и общий вывод первого 13 и второго 14 резисторов объединены и подключены к общему выводу катода первого диода 6 и первого контактора 5, свободный вывод первого резистора 13 соединен с первым выводом первого ключевого элемента 16 (например транзистор), свободный вывод второго резистора 14 соединен с первым выводом второго ключевого элемента 17 (например транзистор), свободный вывод третьего резистора 15 соединен с первым выводом третьего ключевого элемента 18 (например транзистор), свободные выводы первого 16, второго 17 и третьего 18 ключевых элементов объединены и подключены к общему выводу контактора защиты 11 и анода второго диода 12, катод которого соединен с 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 through a series of second 7, third 8 and fourth 9 contactors connected to the pathogen 10 (B.K. Prosvirin. DC electric trains Moscow, 2001, pp. 287-288), the first output of the protection contactor 11 is connected to the anode of the second diode 12, the first output of the first resistor 13 is connected to the first output of the second resistor 14, the second output of the switch 2 is connected to the common output of the armature winding 3 of the traction DC motor and the first contactor 5, the second output 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 first terminal of the third resistor 15 and the common terminal of the first 13 and second 14 resistors combined s and connected to the common terminal of the cathode of the first diode 6 and the first contactor 5, the free terminal of the first resistor 13 is connected to the first terminal of the first key element 16 (for example, a transistor), the free terminal of the second resistor 14 is connected to the first terminal of the second key element 17 (for example, a transistor) , the free terminal of the third resistor 15 is connected to the first terminal of the third key element 18 (for example, a transistor), the free terminals of the first 16, second 17 and third 18 key elements are combined and connected to the common terminal of the contactor panels 11 and the anode of the second diode 12, whose cathode is connected to the common terminal of the second 7 and third contactor 8, a first terminal of the winding

возбуждения 4 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом третьего 8 и четвертого 9 контакторов, второй вывод обмотки возбуждения 4 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с первым выводом датчика тока 19, вторым выводом контактора защиты 11 и свободным выводом возбудителя 10, второй вывод датчика тока 19 соединен с землей.excitation 4 of the DC traction motor is connected to the common terminal of the third 8 and fourth 9 contactors, the second terminal of the excitation winding 4 of the DC traction motor is connected to the first terminal of the current sensor 19, the second terminal of the protection contactor 11 and the free terminal of the exciter 10, the second terminal of the current sensor 19 connected to the ground.

Устройство для регулирования скорости электроподвижного состава предусматривает плавный реостатный пуск тягового электродвигателя и плавное ослабление возбуждения, шунтированием обмотки возбуждения активным сопротивлением резисторов. 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 a smooth rheostatic start of the traction motor and a smooth weakening of the excitation by shunting the field winding by the active resistance of the resistors. 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. Пусковой ток протекает по цепи источник питания 1, выключатель 2, якорная обмотка тягового электродвигателя 3, диод 6, резисторы 13, 14, 15, ключевые элементы 16, 17, 18, диод 12, контактор 8, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя, датчик тока 19, земля. Последовательностью включений ключевых элементов 16, 17 и 18 регулируется общее сопротивление пусковых резисторов. При этом напряжение на тяговом электродвигателе увеличивается, и скорость вращения тягового электродвигателя начинает увеличиваться. Для дальнейшего увеличения скорости вращения тягового электродвигателя включаются контакторы 7 и 11. Диод 12 закрывается, вследствие чего пусковые резисторы 13, 14 и 15 подключаются параллельно обмотке возбуждения 4 тягового электродвигателя, чем достигается A device for controlling the speed of electric rolling stock works as follows. In traction mode, when the switch 2 is turned on, the starting circuit of the traction motor is assembled. Inrush current flows through the circuit power source 1, switch 2, anchor winding of the traction motor 3, diode 6, resistors 13, 14, 15, key elements 16, 17, 18, diode 12, contactor 8, field winding 4 of the traction motor, current sensor 19, earth. The sequence of switching on of the key elements 16, 17 and 18 regulates the total resistance of the starting resistors. In this case, the voltage on the traction motor increases, and the rotation speed of the traction motor begins to increase. To further increase the rotation speed of the traction motor, the contactors 7 and 11 are turned on. The diode 12 is closed, as a result of which the starting resistors 13, 14 and 15 are connected in parallel with the excitation winding 4 of the traction motor, which is achieved

ослабление возбуждения. Регулирование ослабления возбуждения обеспечивается последовательностью включений ключевых элементов 16, 17 и 18. Величина резисторов 13, 14 и 15 выбирается из условий, что пусковой ток и коэффициент ослабления возбуждения не превышает номинальной величины.weakening of excitement. The regulation of the attenuation of the excitation is provided by the sequence of switching on of the key elements 16, 17 and 18. The value of the resistors 13, 14 and 15 is selected from the conditions that the starting current and the coefficient of attenuation of the excitation does not exceed the nominal value.

В режиме электрического торможения устройство для регулирования скорости электроподвижного состава работает следующим образом. Контактор 8 выключается, а контактор 9 включается, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя получает питание от возбудителя 10, и тяговый электродвигатель переходит в генераторный режим. Ток, вырабатываемый тяговым электродвигателем, протекает по цепи: земля, датчик тока 19, контактор защиты 11, диод 12, 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 9 is turned on, the field winding 4 of the traction motor receives power from the pathogen 10, and the traction motor goes into generator mode. The current generated by the traction motor flows through the circuit: earth, current sensor 19, protection contactor 11, diode 12, 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 9 отключаются, включаются контакторы 5 и 8. При дальнейшем снижении скорости тормозной ток продолжает автоматически поддерживаться на заданном уровне, последовательностью включений ключевых элементов 16, 17 и 18. Ток, вырабатываемый тяговым электродвигателем, протекает по цепи: якорная обмотка тягового электродвигателя 3, контактор 5, резисторы 13, 14, 15, контактор защиты 11, обмотка возбуждения 4 тягового электродвигателя, контакторы 8 и 7. Контактор защиты 11 защищает силовую цепь от тока короткого замыкания в режиме рекуперативного торможения, который измеряется датчиком тока 19.After the field current reaches its maximum value, regenerative braking becomes ineffective, the device switches to rheostatic braking with self-excitation. Switch 2 and contactor 9 are turned off, contactors 5 and 8 are turned on. With a further decrease in speed, the braking current continues to be automatically maintained at a given level, by the sequence of switching on of the key elements 16, 17 and 18. The current generated by the traction motor flows through the circuit: anchor winding of the traction motor 3, contactor 5, resistors 13, 14, 15, protection contactor 11, field winding 4 of the traction motor, contactors 8 and 7. The protection contactor 11 protects the power circuit from short circuit current in the recovery mode braking, which is measured by the current sensor 19.

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 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; for starting and attenuation of excitation, as well as electrical braking, general

группы резисторов; повышает коэффициент полезного действия за счет возврата в контактную сеть энергии, вырабатываемой тяговым электродвигателем при рекуперативном торможении.groups of resistors; 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 output of the switch, a DC traction motor, a first output of the anchor winding of the DC traction motor through a first contactor, connected to the cathode of the first diode, the anode of which is connected through the second, third and fourth contactors in series connected to the pathogen, the first terminal of the protection contactor is connected to the anode of the second diode, the first terminal of the first resistor is connected to the first terminal the house of the second resistor, the third resistor, ground, characterized in that it additionally contains three 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 DC traction motor is connected with the common terminal of the second contactor and the anode of the first diode, the first terminal of the third resistor and the common terminal of the first and second resistors are combined and connected to the common terminal of the cathode of the first diode a and the first contactor, the free terminals of the first, second and third resistors are connected respectively to the first terminals of the first, second and third key elements, the free terminals of the first, second and third key elements are combined and connected to the common terminal of the protection contactor and the anode of the second diode, the cathode of which connected to 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 common terminal of the third and fourth contactors, the second terminal of the excitation coils of the DC traction motor are connected to the first terminal of the current sensor, the second terminal of the protection contactor and the free terminal of the exciter, the second terminal of the current sensor is connected to ground.