RU52782U1

RU52782U1 - DEVICE FOR POWER SUPPLY AND REGULATION OF SPEED OF DC ELECTRIC MOTORS

Info

Publication number: RU52782U1
Application number: RU2005139718/22U
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Ламанов; Денис Викторович Чуев; Александр Иванович Савенков; Станислав Борисович Резников
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Спецремонт"
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2006-04-27

Abstract

Полезная модель относиться к области электротехники и может быть использована, в частности, в тяговых транспортных приводах с электротрансмиссией (передачей мощности от дизеля к колесам).The utility model relates to the field of electrical engineering and can be used, in particular, in traction transport drives with electric transmission (power transmission from diesel to wheels).

Техническим результатом предложения является повышение надежности.The technical result of the proposal is to increase reliability.

Указанный результат обеспечивается благодаря тому, что в устройстве для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока содержится три управляемых выпрямителя, первые два из которых соединены между собой своими первыми разнополярными выходными выводами, многофазный источник питания переменного тока с тремя выходами, каждый из которых подключен ко входу соответствующего управляемого выпрямителя, второй выходной вывод каждого из первых двух управляемых выпрямителей подсоединен к первому зажиму для подключения якорных обмоток соответствующего электродвигателя, а выходные выводы третьего управляемого выпрямителя соединены со вторыми зажимами для подключения якорных обмоток соответствующего электродвигателя, соответственно, предназначенными также для подключения одного из выводов обмотки возбуждения соответствующего электродвигателя, двухсторонний управляемый ключ, подключенный между соединенными между собой первыми выходными выводами первого и второго управляемых выпрямителей и зажимом, предназначенным для подключения других выводов обмоток возбуждения электродвигателей, два регулируемых тормозного реостата, каждый из которых своим первым выводом подсоединен ко второму выходному выводу соответствующего This result is ensured due to the fact that the device for powering and controlling the speed of DC motors contains three controlled rectifiers, the first two of which are interconnected by their first bipolar output terminals, a multiphase AC power source with three outputs, each of which is connected to the input the corresponding controlled rectifier, the second output terminal of each of the first two controlled rectifiers is connected to the first terminal for connection i the main windings of the corresponding electric motor, and the output terminals of the third controlled rectifier are connected to the second terminals for connecting the anchor windings of the corresponding electric motor, respectively, also designed to connect one of the terminals of the field winding of the corresponding electric motor, a two-way controlled key connected between the first output terminals of the first and second controlled rectifiers and a clamp designed to connect other terminals excitation windings of electric motors, two adjustable brake rheostats, each of which is connected to the second output terminal of its corresponding first output

управляемого выпрямителя, а вторым - к соответствующему выходному выводу третьего управляемого выпрямителя и через регулируемый реостат ослабления возбуждения к аналогичному второму выводу другого тормозного реостата.controlled rectifier, and the second - to the corresponding output terminal of the third controlled rectifier and through an adjustable rheostat for attenuation of excitation to a similar second terminal of another brake rheostat.

Description

Известны устройства для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока, применяемые в тяговых транспортных приводах с электротрансмиссией, например, локомотивных тепловозах, дизель-поездах и др. (см., например, статью Ю.Бабкова, О.Котова, А.Литвинова, Д.Сергеева, П.Чудакова Многофункциональная микропроцессорная система управления тепловозом, Современные технологии автоматизации, №3, 2004 г. с.46-48).Known devices for powering and controlling the speed of DC motors used in traction transport drives with electric transmissions, for example, locomotive diesel locomotives, diesel trains, etc. (see, for example, an article by Y. Babkov, O. Kotov, A. Litvinov, D .Sergeeva, P.Chudakova Multifunctional microprocessor control system of a diesel locomotive, Modern automation technology, No. 3, 2004, pp. 46-48).

Из того же журнала (с.48, рис.5) известно устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока, применяемое в транспортном приводе тепловоза 2ТЭ116КМ. Это содержит регулируемый многофазный источник питания переменного тока (тяговый генератор) с двумя раздельными (трехфазными) выходами, каждый из которых подключен ко входу соответствующего управляемого выпрямителя, выходные выводы которых через тормозные переключатели, регулируемые тормозные контакторно-резистивные реостаты и регулируемые контакторно-резистивные реостаты ослабления (шунтировки поля) возбуждения подсоединены к зажимам для подключения якорных обмоток и обмоток возбуждения тяговых электродвигателей постоянного тока, а управляющие выводы всех управляемых и регулируемых элементов подключены к соответствующим выходам схемы управления, выполненной с возможностью управления From the same journal (p. 48, Fig. 5), a device is known for powering and controlling the speed of DC motors used in the transport drive of a 2TE116KM diesel locomotive. This contains an adjustable multiphase AC power supply (traction generator) with two separate (three-phase) outputs, each of which is connected to the input of the corresponding controlled rectifier, the output terminals of which are through brake switches, adjustable brake contactor-resistive rheostats and adjustable contactor-resistive attenuation rheostats (field shunts) of the excitation are connected to the clamps for connecting the anchor windings and the excitation windings of traction electric motors of constant current ka, and the control terminals of all controlled and adjustable elements are connected to the corresponding outputs of the control circuit, made with the possibility of control

указанными элементами в зависимости от поступающих команд и сигналов в цепях обратных связей.these elements depending on the incoming commands and signals in the feedback circuits.

Недостатками перечисленных выше аналогов являютсяThe disadvantages of the above analogues are

- частые отказы, малый срок службы и частое ремонтное обслуживание из-за большого количества силовых контакторов постоянного тока с дугогасительными камерами;- frequent failures, short service life and frequent repair service due to the large number of DC power contactors with arcing chambers;

- большая вероятность срыва одной из колесных пар в боксование и сложность выхода из него, трудности выравнивания токов при параллельной работе двигателей;- a greater likelihood of one of the wheelsets stalling in boxing and the difficulty of getting out of it, the difficulty of equalizing currents during parallel operation of the engines;

- возможность перегрева балластного резистора в цепи независимого возбуждения;- the possibility of overheating of the ballast resistor in the independent excitation circuit;

- малая нагрузочная способность из-за низкого коэффициента использования установленной мощности генератора и выпрямителя (малый угловой диапазон проводимости диодов) при параллельном соединении трехфазных выпрямителей (взаимном запирании диодов).- low load capacity due to the low coefficient of utilization of the installed power of the generator and rectifier (small angular range of conductivity of the diodes) with parallel connection of three-phase rectifiers (mutual locking of the diodes).

Перечисленные недостатки свидетельствуют о низкой надежности устройства.These shortcomings indicate a low reliability of the device.

Последний из перечисленных аналогов принят в качестве прототипа.The last of these analogues is adopted as a prototype.

Техническим результатом предложения является повышение надежности устройства путем устранения перечисленных недостатков.The technical result of the proposal is to increase the reliability of the device by eliminating the above disadvantages.

Указанный результат обеспечивается благодаря тому, что в устройстве для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока содержится три управляемых выпрямителя, первые два из которых соединены между собой своими первыми разнополярными выходными выводами, многофазный источник питания переменного тока с тремя выходами, каждый из которых подключен ко входу соответствующего управляемого выпрямителя, второй выходной вывод каждого из первых двух управляемых выпрямителей подсоединен к первому зажиму для подключения якорных обмоток соответствующего This result is ensured due to the fact that the device for powering and controlling the speed of DC motors contains three controlled rectifiers, the first two of which are interconnected by their first bipolar output terminals, a multiphase AC power source with three outputs, each of which is connected to the input the corresponding controlled rectifier, the second output terminal of each of the first two controlled rectifiers is connected to the first terminal for connection i ornyh respective windings

электродвигателя, а выходные выводы третьего управляемого выпрямителя соединены со вторыми зажимами для подключения якорных обмоток соответствующего электродвигателя, соответственно, предназначенными также для подключения одного из выводов обмотки возбуждения соответствующего электродвигателя, двухсторонний управляемый ключ, подключенный между соединенными между собой первыми выходными выводами первого и второго управляемых выпрямителей и зажимом, предназначенным для подключения других выводов обмоток возбуждения электродвигателей, два регулируемых тормозного реостата, каждый из которых своим первым выводом подсоединен ко второму выходному выводу соответствующего управляемого выпрямителя, а вторым - к соответствующему выходному выводу третьего управляемого выпрямителя и через регулируемый реостат ослабления возбуждения к аналогичному второму выводу другого тормозного реостата.electric motor, and the output terminals of the third controlled rectifier are connected to the second terminals for connecting the armature windings of the corresponding electric motor, respectively, also designed to connect one of the terminals of the field winding of the corresponding electric motor, a two-way controlled key connected between the first output terminals of the first and second controlled rectifiers connected to each other and a clamp for connecting other terminals of the field windings Ateliers, two adjustable brake rheostats, each with its first output connected to the second output terminal of the corresponding controlled rectifier, and the second to the corresponding output terminal of the third controlled rectifier and, through the adjustable excitation weakening rheostat, to a similar second terminal of the other brake rheostat.

Технический результат обеспечивается и тем, что устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока снабжено трансформатором, через который третий выход источника питания переменного тока подключен ко входу третьего управляемого выпрямителя.The technical result is provided by the fact that the device for powering and controlling the speed of DC motors is equipped with a transformer through which the third output of the AC power source is connected to the input of the third controlled rectifier.

Технический результат обеспечивается также и тем, что устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока снабжено резистором, включенным между зажимом, предназначенным для подключения других выводов обмоток возбуждения электродвигателей, и средним выводом реостата ослабления возбуждения.The technical result is also ensured by the fact that the device for powering and controlling the speed of DC motors is equipped with a resistor connected between the clamp for connecting other terminals of the field windings of the electric motors, and the middle terminal of the rheostat for attenuation of excitation.

Лабораторные и натурные испытания подтверждают возможность широкого промышленного использования предложенного устройства для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока.Laboratory and field tests confirm the possibility of wide industrial use of the proposed device for powering and controlling the speed of DC motors.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока.The drawing shows a block diagram of the proposed device for power and speed control of DC motors.

Устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока содержит три управляемых выпрямителя 1, 2 и 3, первые два из которых соединены между собой своими первыми разнополярными выходными выводами, многофазный источник питания переменного тока 4 с тремя выходами, которые подключены ко входам управляемых выпрямителей 1, 2 и 3, соответственно. Вторые выходные выводы управляемых выпрямителей 1 и 2 подсоединены к зажимам 5 и 6 для подключения якорных обмоток электродвигателей. Выходные выводы управляемого выпрямителя 3 соединены с зажимами 7 и 8 для подключения якорных обмоток электродвигателей, соответственно, предназначенными также для подключения одних из выводов обмотки возбуждения соответствующего электродвигателя. Двухсторонний управляемый ключ 9 подключен между соединенными между собой первыми выходными выводами управляемых выпрямителей 1 и 2 и зажимом 10, предназначенным для подключения других выводов обмоток возбуждения электродвигателей. Регулируемые тормозные реостаты 11 и 12 первыми выводами подсоединены ко второму выходному выводу управляемых выпрямителей 1 и 2, соответственно, а вторыми - к разным выходным выводам управляемого выпрямителя 3 и через регулируемый реостат ослабления возбуждения 13 к аналогичному второму выводу другого тормозного реостата. Управление управляемыми и регулируемыми элементами может осуществляться вручную или с помощью блока управления 14, выполненного с возможностью управления указанными элементами в зависимости от поступающих команд и сигналов в цепях обратных связей.A device for powering and controlling the speed of DC motors contains three controlled rectifiers 1, 2 and 3, the first two of which are interconnected by their first bipolar output terminals, a multiphase AC power source 4 with three outputs that are connected to the inputs of controlled rectifiers 1, 2 and 3, respectively. The second output terminals of controlled rectifiers 1 and 2 are connected to terminals 5 and 6 for connecting the anchor windings of electric motors. The output terminals of the controlled rectifier 3 are connected to the clamps 7 and 8 for connecting the armature windings of the electric motors, respectively, also designed to connect one of the terminals of the field winding of the corresponding motor. A double-sided controlled key 9 is connected between the first output terminals of the controlled rectifiers 1 and 2 connected to each other and the terminal 10, designed to connect other terminals of the field windings of the electric motors. The adjustable brake rheostats 11 and 12 are connected by the first outputs to the second output terminal of the controlled rectifiers 1 and 2, respectively, and by the second to different output terminals of the controlled rectifier 3 and through an adjustable excitation attenuation rheostat 13 to a similar second terminal of another brake rheostat. Management of controlled and adjustable elements can be carried out manually or using a control unit 14, configured to control these elements depending on the incoming commands and signals in the feedback circuits.

Устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока может быть выполнено с A device for powering and controlling the speed of DC motors can be performed with

трансформатором 15, через который третий выход многофазного источника питания переменного тока 4 подключен ко входу управляемого выпрямителя 3.transformer 15, through which the third output of the multiphase AC power supply 4 is connected to the input of a controlled rectifier 3.

Устройство для питания и регулирования скорости электродвигателей постоянного тока может содержать резистор 16, включенный между зажимом 10 и средним выводом регулируемого реостата ослабления возбуждения 13.A device for powering and controlling the speed of DC motors may include a resistor 16 connected between the clamp 10 and the middle terminal of the adjustable excitation attenuation rheostat 13.

Для конкретизации описания работы рассмотрим пример применения устройства в качестве тягового электропривода электротрансмиссии в составе дизель-поезда с приводом тягового генератора переменного тока от дизельного двигателя со стабилизированной скоростью.To concretize the description of the work, we consider an example of the use of the device as a traction electric drive of electric transmission as part of a diesel train with a drive of a traction alternator from a diesel engine with a stable speed.

Используемое указанным выше образом устройство для питания и регулирования скорости двух электродвигателей постоянного тока с якорными обмотками 17 и 18 и обмотками возбуждения 19 и 20, соответственно, работает следующим образом.Used in the above manner, the device for powering and controlling the speed of two DC motors with anchor windings 17 and 18 and field windings 19 and 20, respectively, operates as follows.

В режиме пуска, разгона и стационарной тяги управляемый выпрямитель 3 выключен. В цепях между многофазным источником питания переменного тока 4 и выпрямителями 1 и 2 протекают переменные токи. По цепи: выпрямитель 1, зажим 5, якорная обмотка 17 первого электродвигателя, зажим 7, обмотка возбуждения 19 первого электродвигателя, зажим 10, обмотка возбуждения 20 второго электродвигателя, зажим 8, якорная обмотка 18 второго электродвигателя, зажим 6 и выпрямитель 2 протекает постоянный ток нагрузки - двух электродвигателей постоянного тока, работающих в режиме последовательного возбуждения.In the start, acceleration and stationary traction mode controlled rectifier 3 is turned off. In the circuits between the multiphase AC power source 4 and the rectifiers 1 and 2, alternating currents flow. In the chain: rectifier 1, clamp 5, anchor winding 17 of the first electric motor, clamp 7, field winding 19 of the first electric motor, clamp 10, field winding 20 of the second electric motor, clamp 8, anchor winding 18 of the second electric motor, clamp 6 and rectifier 2 direct current flows load - two DC motors operating in series excitation mode.

По мере нарастания скорости вращения электродвигателей с помощью блока управления 14 производится автоматическое снижение величины сопротивления регулируемого реостата ослабления As the rotational speed of the electric motors increases, the control unit 14 automatically reduces the resistance value of the adjustable attenuation rheostat

возбуждения 13 путем частичного шунтирования обмоток возбуждения 19 и 20, что необходимо для уменьшения противо-ЭДС в якорных обмотках 17 и 18 электродвигателей с целью поддержания постоянным протекающего через них тока.excitation 13 by partially shunting the excitation windings 19 and 20, which is necessary to reduce the counter-EMF in the armature windings 17 and 18 of the electric motors in order to maintain a constant current flowing through them.

Так как электродвигатели в этих режимах соединены последовательно, то протекающие токи через их якорные обмотки 17 и 18, а следовательно, и электромагнитные вращающие моменты равны, благодаря чему снижается вероятность срыва одного из них в боксование (проскальзование одной из колесных пар относительно рельс).Since the electric motors in these modes are connected in series, the currents flowing through their anchor windings 17 and 18, and therefore the electromagnetic torques, are equal, which reduces the likelihood of one of them breaking into the box (slipping of one of the wheel pairs relative to the rail).

Если в силу каких-либо причин, например, из-за различия в силах трения, один из электродвигателей, например, первый сорвался в режим боксования, то по сигналам обратных связей (датчиков скорости) блок управления 14 выключит выпрямитель 1 и включит двухсторонний управляемый ключ 9, что приведет к резкому снижению скорости боксующего электродвигателя из-за быстрого снижения тока в его цепи.If for some reason, for example, due to a difference in the forces of friction, one of the electric motors, for example, the first one fell into the blocking mode, then by the feedback signals (speed sensors), the control unit 14 will turn off the rectifier 1 and turn on the two-way controlled key 9, which will lead to a sharp decrease in the speed of the boxing electric motor due to the rapid decrease in current in its circuit.

При этом, если боксование наступило при существенных скоростях, сопровождавшихся ослаблением возбуждения электродвигателей, то при наличии резистора 16 имеется возможность сохранить цепь ослабления возбуждения неотключенного (второго) электродвигателя.Moreover, if the boxing occurred at significant speeds, accompanied by a weakening of the excitation of the electric motors, then with a resistor 16, it is possible to save the weakening circuit of the excitation of an unconnected (second) electric motor.

После парирования боксования по сигналам цепей обратных связей вновь включится выпрямитель 1, а также отключится двухсторонний управляемый ключ 9, что возвратит схему в начальное рабочее состояние.After parry boxing on the signals of the feedback circuits, the rectifier 1 will turn on again, and the two-way controlled key 9 will turn off, which will return the circuit to its initial working state.

Для обеспечения режима динамического (реостатного) торможения блок управления 14 выключает выпрямители 1 и 2, подключает регулируемые тормозные реостаты 11 и 12, постепенно снижая величину их сопротивлений. Одновременно с этим включается выпрямитель 3, в результате чего по цепи: выпрямитель 3, зажим 7, обмотка возбуждения 19 первого электродвигателя, зажим 10, обмотка возбуждения 20 второго электродвигателя, зажим 8, выпрямитель 3 протекает выпрямленный ток, To ensure dynamic (rheostatic) braking mode, the control unit 14 turns off the rectifiers 1 and 2, connects adjustable brake rheostats 11 and 12, gradually reducing the value of their resistances. At the same time, rectifier 3 is turned on, resulting in a circuit: rectifier 3, terminal 7, field coil 19 of the first electric motor, terminal 10, field coil 20 of the second electric motor, terminal 8, rectifier 3 flows a rectified current,

обеспечивающий независимое возбуждение электродвигателей в процессе торможения (без ослабления возбуждения). В этом режиме через якорные обмотки 17 и 18 электродвигателей ток протекает по цепям: якорная обмотка 17, зажим 5, регулируемый тормозной реостат 11, зажим 7 и якорная обмотка 18, зажим 8, регулируемый тормозной реостат 12, зажим 6, соответственно.providing independent excitation of electric motors during braking (without attenuation). In this mode, current flows through the anchor windings 17 and 18 of the electric motors in the following circuits: anchor winding 17, clamp 5, adjustable brake rheostat 11, clamp 7 and anchor winding 18, clamp 8, adjustable brake rheostat 12, clamp 6, respectively.

Claims

1. Device for powering and controlling the speed of DC motors, containing three controlled rectifiers, the first two of which are interconnected by their first bipolar output terminals, a multiphase AC power source with three outputs, each of which is connected to the input of the corresponding controlled rectifier, the second the output terminal of each of the first two controlled rectifiers is connected to the first clamp for connecting the anchor windings of the corresponding electric motor, and you one of the terminals of the third controlled rectifier is connected to the second terminals for connecting the armature windings of the corresponding electric motor, respectively, also designed to connect one of the terminals of the field winding of the corresponding electric motor, a two-way controlled key connected between the first output terminals of the first and second controlled rectifiers connected to each other, and a clamp, designed to connect other terminals of the field windings of the electric motors, two adjustable x braking rheostat, each of which its first terminal connected to the second output terminal of the corresponding controlled rectifier, and the second - to a corresponding output terminal of the third controllable rectifier and an adjustable rheostat field weakening to the same second terminal of the other braking rheostat.

2. The device for powering and controlling the speed of DC motors according to claim 1, characterized in that it is equipped with a transformer through which the third output of the multiphase AC power source is connected to the input of the third controlled rectifier.

3. The device for powering and controlling the speed of DC motors according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with a resistor connected between the terminal for connecting other terminals of the field windings of the electric motors, and the middle terminal of an adjustable excitation attenuation rheostat.