RU51368U1

RU51368U1 - TRACTION ELECTRIC DRIVE

Info

Publication number: RU51368U1
Application number: RU2005125247/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Сергеевич Мазнев; Андрей Михайлович Евстафьев
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2006-02-10

Abstract

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока. Задача полезной модели - повысить надежность работы тягового электропривода за счет исключения контуров принудительной коммутации тиристоров. Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод, содержащий источник питания, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре диода, четыре контактора, аноды первого и второго тиристоров объединены и через первый контактор соединены с общим выводом якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока и второго контактора, катод первого тиристора соединен с катодом первого диода, катод второго тиристора соединен с общим выводом обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока и катода второго диода, свободный вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с анодом третьего диода, катод четвертого диода соединен с третьим контактором, общую шину, в него дополнительно введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами, резистор, свободный вывод третьего контактора соединен с источником питания, свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом катода четвертого диода, третьего и четвертого контакторов, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода пятого диода, катод которого соединен с общим выводом резистора, анодов первого, второго тиристоров, четвертого диода, катода третьего диода, свободный вывод резистора соединен с свободным выводом четвертого контактора, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором The utility model relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with traction electric motors of direct current. The objective of the utility model is to increase the reliability of the traction electric drive by eliminating the circuits of forced switching of thyristors. The technical result is achieved in that in a traction electric drive containing a power source, an armature winding and an excitation winding of a traction DC motor, two thyristors, four diodes, four contactors, anodes of the first and second thyristors are combined and connected through a first contactor to a common terminal of the traction armature winding a DC motor and a second contactor, the cathode of the first thyristor is connected to the cathode of the first diode, the cathode of the second thyristor is connected to a common terminal of the traction field winding of the direct current electric motor and the cathode of the second diode, the free terminal of the field winding of the DC traction electric motor is connected to the anode of the third diode, the cathode of the fourth diode is connected to the third contactor, a common bus, an additional fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates, are added to it, a resistor, the free terminal of the third contactor is connected to the power source, the free terminal of the anchor winding of the traction DC motor is connected to the common terminal of the cathode of the fourth diode a, of the third and fourth contactors, the collector of the first insulated gate bipolar transistor is connected to the common output of the cathode of the second thyristor and the anode of the fifth diode, the cathode of which is connected to the common output of the resistor, the anodes of the first, second thyristors, the fourth diode, the cathode of the third diode, the free output of the resistor connected to the free terminal of the fourth contactor, the collector of the second insulated gate bipolar transistor

соединен с общим выводом катодов первого тиристора и первого диода, анода третьего диода и обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого, второго биполярных транзисторов с изолированными затворами, аноды первого, второго диодов и свободный вывод второго контактора объединены и подключены к общей шине.connected to the common terminal of the cathodes of the first thyristor and the first diode, the anode of the third diode and the field winding of the DC traction motor, emitters of the first, second bipolar transistors with insulated gates, the anodes of the first, second diodes and the free terminal of the second contactor are combined and connected to a common bus.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта и может быть применена на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.The utility model relates to the field of railway transport and can be applied on vehicles with traction electric motors of direct current.

Известен тяговый электропривод (RU 2216457, B60L7/10, 2002). Тяговый электропривод содержит две группы тяговых электродвигателей с тиристорно-импульсными регуляторами напряжения якорных обмоток и тока возбуждения тяговых электродвигателей, диодами, тиристорами и контакторами.Known traction electric drive (RU 2216457, B60L7 / 10, 2002). Traction electric drive contains two groups of traction electric motors with thyristor-pulse voltage regulators of the armature windings and excitation current of traction electric motors, diodes, thyristors and contactors.

Недостаток устройства: низкая надежность из-за применения контуров принудительной коммутации тиристоров.The disadvantage of the device: low reliability due to the use of circuits forced switching of thyristors.

Известен тяговый электропривод (SU 1303455, B 60 L 15/08, 1984 - прототип). Тяговый электропривод содержит два тяговых электродвигателя постоянного тока, прерыватель постоянного тока, главные, коммутирующие и перезарядные тиристоры, коммутирующие конденсаторы, коммутирующий реактор, диоды и контакторы.Known traction electric drive (SU 1303455, B 60 L 15/08, 1984 - prototype). The traction electric drive contains two DC traction electric motors, a DC chopper, main switching and rechargeable thyristors, switching capacitors, a switching reactor, diodes and contactors.

Задача полезной модели - повысить надежность работы тягового электропривода за счет исключения контуров принудительной коммутации тиристоров.The objective of the utility model is to increase the reliability of the traction electric drive by eliminating the circuits of forced switching of thyristors.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод, содержащий источник питания, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре диода, четыре контактора, аноды первого и второго тиристоров объединены и через первый контактор соединены с общим выводом якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока и второго контактора, катод первого тиристора соединен с катодом первого диода, катод второго тиристора соединен с общим выводом обмотки возбуждения тягового электродвигателя The technical result is achieved in that in a traction electric drive containing a power source, an armature winding and an excitation winding of a traction DC motor, two thyristors, four diodes, four contactors, anodes of the first and second thyristors are combined and connected through a first contactor to a common terminal of the traction armature winding a DC motor and a second contactor, the cathode of the first thyristor is connected to the cathode of the first diode, the cathode of the second thyristor is connected to a common terminal of the traction field winding of motor

постоянного тока и катода второго диода, свободный вывод обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока соединен с анодом третьего диода, катод четвертого диода соединен с третьим контактором, общую шину, в него дополнительно введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами, резистор, свободный вывод третьего контактора соединен с источником питания, свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом катода четвертого диода, третьего и четвертого контакторов, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода пятого диода, катод которого соединен с общим выводом резистора, анодов первого, второго тиристоров, четвертого диода, катода третьего диода, свободный вывод резистора соединен с свободным выводом четвертого контактора, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катодов первого тиристора и первого диода, анода третьего диода и обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого, второго биполярных транзисторов с изолированными затворами, аноды первого, второго диодов и свободный вывод второго контактора объединены и подключены к общей шине.the direct current and the cathode of the second diode, the free output of the excitation winding of the DC traction motor is connected to the anode of the third diode, the cathode of the fourth diode is connected to the third contactor, a common bus, an additional fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates are added to it, a resistor, free output the third contactor is connected to the power source, the free output of the anchor winding of the traction DC motor is connected to the common output of the cathode of the fourth diode, third and fourth contactors, the collector of the first insulated gate bipolar transistor is connected to the common terminal of the cathode of the second thyristor and the anode of the fifth diode, the cathode of which is connected to the common terminal of the resistor, the anodes of the first, second thyristors, the fourth diode, the cathode of the third diode, the free terminal of the resistor is connected to the free terminal of the fourth contactor, the collector of the second insulated gate bipolar transistor is connected to a common terminal of the cathodes of the first thyristor and the first diode, the anode of the third diode and the field winding DC traction motor, the emitters of the first, second insulated-gate bipolar transistor, the anodes of the first, second diodes and the free terminal of the second contactor coupled and connected to a common bus.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.The drawing shows a circuit diagram of the proposed device.

В соответствии с чертежом тяговый электропривод, содержащий источник питания 1, якорную обмотку 2 и обмотку возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока, аноды первого 4 и второго 5 тиристоров объединены и через первый контактор 6 соединены с общим выводом якорной обмотки 2 тягового электродвигателя постоянного тока и второго контактора 7, катод первого тиристора 4 соединен с катодом первого диода 8, катод второго тиристора 5 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока и катода второго диода 9, свободный вывод обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя In accordance with the drawing, a traction electric drive containing a power source 1, an anchor winding 2 and an excitation winding 3 of a DC traction electric motor, anodes of the first 4 and second 5 thyristors are combined and connected through a first contactor 6 to a common terminal of the anchor winding 2 of the DC traction motor and the second contactor 7, the cathode of the first thyristor 4 is connected to the cathode of the first diode 8, the cathode of the second thyristor 5 is connected to the common output of the excitation winding 3 of the DC traction motor and the second cathode a diode 9, the free output of the field winding 3 of the traction motor

постоянного тока соединен с анодом третьего диода 10, катод четвертого диода 11 соединен с третьим контактором 12, свободный вывод третьего контактора 12 соединен с источником питания 1, свободный вывод якорной обмотки 2 тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом катода четвертого диода 11, третьего 12 и четвертого 13 контакторов, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 14 соединен с общим выводом катода второго тиристора 5 и анода пятого диода 15, катод которого соединен с общим выводом резистора 16, анодов первого 4, второго 5 тиристоров, четвертого диода 11, катода третьего диода 10, свободный вывод резистора 16 соединен с свободным выводом четвертого контактора 13, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 17 соединен с общим выводом катодов первого тиристора 4 и первого диода 8, анода третьего диода 10 и обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого 14, второго 17 биполярных транзисторов с изолированными затворами, аноды первого 8, второго 9 диодов и свободный вывод второго контактора 7 объединены и подключены к общей шине.DC is connected to the anode of the third diode 10, the cathode of the fourth diode 11 is connected to the third contactor 12, the free terminal of the third contactor 12 is connected to the power source 1, the free terminal of the armature winding 2 of the DC traction motor is connected to the common terminal of the cathode of the fourth diode 11, third 12 and the fourth 13 contactors, the collector of the first insulated gate bipolar transistor 14 is connected to a common terminal of the cathode of the second thyristor 5 and the anode of the fifth diode 15, the cathode of which is connected to the common terminal of the resistor 16, the anodes of the first 4, the second 5 thyristors, the fourth diode 11, the cathode of the third diode 10, the free terminal of the resistor 16 is connected to the free terminal of the fourth contactor 13, the collector of the second bipolar transistor with an insulated gate 17 is connected to the common terminal of the cathodes of the first thyristor 4 and the first diode 8, the anode of the third diode 10 and the field winding 3 of the DC traction motor, emitters of the first 14, second 17 bipolar transistors with insulated gates, anodes of the first 8, second 9 diodes and free output of the second to ontactor 7 are combined and connected to a common bus.

Устройство работает следующим образом. В моторном режиме при замкнутых 6 и 12 и разомкнутых 7 и 13 контакторах, в зависимости от выбранного направления движения отпирается первый 4 или второй 5 тиристор, при этом ток от источника питания 1 протекает по цепи: третий контактор 12, якорная обмотка 2 тягового электродвигателя, первый контактор 6, первый тиристор 4, обмотка возбуждения 3 тягового электродвигателя, первый биполярный транзистор с изолированным затвором 14, общая шина. Причем величина тока определяется скважностью импульсов подаваемых на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 14. Увеличивая скважность импульсов можно регулировать ток якорной обмотки 2 тягового электродвигателя от нуля до максимального значения при постоянно открытом первом биполярном транзисторе с изолированным затвором 14. Этим достигается вывод тягового The device operates as follows. In motor mode, with closed 6 and 12 and open 7 and 13 contactors, depending on the selected direction of movement, the first 4 or second 5 thyristor is unlocked, while the current from the power source 1 flows through the circuit: third contactor 12, anchor winding 2 of the traction motor, the first contactor 6, the first thyristor 4, the field winding 3 of the traction motor, the first bipolar transistor with an insulated gate 14, a common bus. Moreover, the current value is determined by the duty cycle of the pulses supplied to the gate of the first bipolar transistor with an insulated gate 14. By increasing the duty cycle of the pulses, the current of the armature winding 2 of the traction motor can be adjusted from zero to a maximum value with the first bipolar transistor with an insulated gate constantly open 14. This leads to the conclusion of the traction

электродвигателя на ходовую характеристику при полном возбуждении. Для получения характеристик ослабления возбуждения управляющие импульсы подаются на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 17, отпираясь транзистор шунтирует обмотку возбуждения 3 тягового электродвигателя, ток в которой будет зависеть от скважности импульсов на затворе второго биполярного транзистора с изолированным затвором 17. Диоды 8, 9, 10, 11, 15 служат для возврата энергии запасенной индуктивностью обмоток тягового электродвигателя в источник питания 1 при запирании силовых биполярных транзисторов с изолированными затворами 14 и 17. При изменении направления движения открывается второй тиристор 5 (первый тиристор 4 запирается), при этом регулирующие импульсы на втором биполярном транзисторе с изолированным затвором 17 управляют величиной тока якорной обмотки 2, а на первом биполярном транзисторе с изолированным затвором 14 величиной тока обмотки возбуждения 3. Запирание тиристоров 4 и 5 осуществляется одновременным выключением первого 14 и второго 17 биполярных транзисторов с изолированными затворами.electric motor running characteristics when fully excited. To obtain the characteristics of attenuation, control pulses are applied to the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 17, unlocking the transistor shunts the excitation winding 3 of the traction motor, the current in which will depend on the duty cycle of the pulses on the gate of the second bipolar transistor with an insulated gate 17. Diodes 8, 9, 10, 11, 15 are used to return energy stored by the inductance of the windings of the traction motor to the power source 1 when locking power bipolar transistors with isolator with gates 14 and 17. When the direction of movement changes, the second thyristor 5 opens (the first thyristor 4 is locked), while the control pulses on the second bipolar transistor with an insulated gate 17 control the current value of the armature winding 2, and on the first bipolar transistor with an insulated gate 14 field current 3. The thyristors 4 and 5 are locked by simultaneously turning off the first 14 and second 17 bipolar transistors with insulated gates.

В режиме реостатного торможения при разомкнутых 6, 12 и замкнутых 7, 13 контакторах тяговый электродвигатель переходит в генераторный режим, вырабатываемый якорной обмоткой 2 ток протекает по цепи: третий контактор 13, тормозной резистор 16, включенный первый тиристор 4 (определяется направлением движения), обмотка возбуждения 3, первый биполярный транзистор с изолированным затвором 14, второй контактор 7, якорная обмотка 2. Величина тока якоря 2 определяется скважностью импульсов подаваемых на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 14, а величина тока возбуждения скважностью импульсов на затворе второго биполярного транзистора с изолированным затвором 17.In the rheostatic braking mode with open 6, 12 and closed 7, 13 contactors, the traction motor goes into the generator mode, generated by the anchor winding 2, the current flows through the circuit: the third contactor 13, the braking resistor 16, the first thyristor 4 is turned on (determined by the direction of movement), the winding excitation 3, the first bipolar transistor with an insulated gate 14, the second contactor 7, the armature winding 2. The magnitude of the current of the armature 2 is determined by the duty cycle of the pulses supplied to the gate of the first bipolar transistor from the insulator nym gate 14 and field current pulse duty factor value to the gate of the second insulated-gate bipolar transistor 17.

Поставленная задача достигается за счет исключения контуров принудительной коммутации тиристоров.The task is achieved by eliminating the circuits of forced switching of thyristors.

Claims

A traction electric drive containing a power source, an armature winding and an excitation winding of a traction DC motor, two thyristors, four diodes, four contactors, anodes of the first and second thyristors are combined and connected through a first contactor to a common terminal of the armature winding of a DC traction motor and a second contactor, the cathode of the first thyristor is connected to the cathode of the first diode, the cathode of the second thyristor is connected to the common terminal of the field winding of the DC traction motor and and the second diode, the free output of the excitation winding of the DC traction electric motor is connected to the anode of the third diode, the cathode of the fourth diode is connected to the third contactor, a common bus, characterized in that the fifth diode, two bipolar transistors with insulated gates are additionally inserted into it, a resistor, free the output of the third contactor is connected to the power source, the free output of the anchor winding of the traction DC motor is connected to the common output of the cathode of the fourth diode, third and fourth contactors, the collector of the first insulated gate bipolar transistor is connected to the common output of the cathode of the second thyristor and the anode of the fifth diode, the cathode of which is connected to the common output of the resistor, the anodes of the first, second thyristors, the fourth diode, the cathode of the third diode, the free output of the resistor is connected to the free output of the fourth contactor, the collector of the second insulated gate bipolar transistor is connected to a common terminal of the cathodes of the first thyristor and the first diode, the anode of the third diode and the field winding of a DC direct current electric motor, emitters of the first, second bipolar transistors with insulated gates, anodes of the first, second diodes and a free terminal of the second contactor are combined and connected to a common bus.