УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ


RU (11) 2101827 (13) C1

(51) 6 H02H7/08, B60L3/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 95116015/09 
(22) Дата подачи заявки: 1995.09.15 
(45) Опубликовано: 1998.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Сахонова М.П. Электровоз ВЛ 11М: Руководство по эксплуатации. - М.: Транспорт, 1994. 2. SU, авторское свидетельство, 1453512, кл. H 02 H 7/08, 1989. 
(71) Заявитель(и): Кощеев Леонид Григорьевич 
(72) Автор(ы): Кощеев Леонид Григорьевич 
(73) Патентообладатель(и): Кощеев Леонид Григорьевич 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 

Использование: в преобразовательной технике, транспортных средствах. Сущность: предлагаемое устройство содержит конденсатор, тиристор и диод, соединенные между собой встречно-параллельно, датчик аварийного тока двигателей, делитель напряжения, выход которого соединен с конденсатором, формирователь импульса тока, выход которого соединен с управляющим переходом тиристора. Кроме того, он снабжен дополнительным тиристором, подключенным к обмоткам главных полюсов, и вторым формирователем импульсов тока, выход которого соединен с управляющим переходом дополнительного тиристора. Это позволяет обеспечить защиту тяговых двигателей электроподвижного состава быстрым снятием магнитного поля в воздушном зазоре при питании обмоток главных полюсов через тиристорный преобразователь. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, в частности к преобразователям и защитным аппаратам электроподвижного состава, и предназначено для быстрого гашения поля главных полюсов тяговых двигателей, питаемых через тиристорные преобразователи.

В настоящее время для защиты тяговых двигателей на электровозах постоянного тока ВЛ15 обмотки главных полюсов питают через тиристорные преобразователи и применяют быстродействующие контакторы для защиты тяговых двигателей в аварийных режимах, при размыкании контактов которых ток тяговых двигателей начинает протекать через обмотки главных полюсов и выходные цепи преобразователя. При генераторном режиме работы тяговых двигателей их аварийных ток имеет направление, встречное по отношению к направлению тока возбуждения, протекающего от преобразователя. Поскольку величина аварийного тока дви гателей больше тока возбуждения, то результирующий ток через обмотки главных полюсов имеет направление, противоположное по отношению к направлению тока возбуждения. В результате этого происходит уменьшение магнитного потока, создаваемого главными полюсами, и ограничение максимального значения и длительности импульса аварийного тока. Однако длительность протекания аварийного тока через тяговые двигатели и выходные цепи преобразователя электровоза ВЛ15 с такой защитой в зависимости от характера повреждения составляет 0,07-0,15 с, а его максимальное значение достигает 2 кА для преобразователя и 1 кА для двигателей. В случае междувиткового замыкания обмотки якоря тягового двигателя аварийный ток через обмотки главных полюсов одной последовательной ветви двигателей имеет направление, совпадающее с направлением тока возбуждения. При этом вместо уменьшения магнитного потока, создаваемого главными полюсами, имеет место его возрастание, что вызывает дополнительное увеличение аварийного тока в цепи обмотки короткозамкнутой секции якоря. В результате этого повышается вероятность выхода из строя тяговых двигателей.

Известно устройство для защиты тяговых двигателей, обмотки главных полюсов которых подключены к выходу машинного преобразователя через быстродействующий ключ в аварийных режимах при рекуперативном торможении, содержащее конденсатор, подключенный к обмоткам главных полюсов тяговых двигателей через тиристор и диод, соединенные между собой встречно-параллельно, а управляющий переход указанного тиристора через трансформатор и дифференцирующую RC-цепь связан с его анодом и катодом. При наличии такого устройства срабатывание быстродействующего ключа в цепи питания обмоток главных полюсов вызывает резкое увеличение прямого напряжения на тиристоре и протекание короткого импульса тока через дифференцирующую RC-цепь. В результате этого отпирается тиристор и ток обмоток главных полюсов переходит в цепь конденсатора и с некоторого момента меняет свое направление на обратное и протекает через встречный диод. При этом импульс тока обратного направления обеспечивает размагничивание главных полюсов и уменьшает ЭДС тяговых двигателей и аварийный ток через якори. Недостатком такого устройства является невозможность его использования при питании обмоток главных полюсов через тиристорный преобразователь и зависимости амплитуды импульса обратного тока от величины тока возбуждения.

Целью изобретения является обеспечение возможности защиты тяговых двигателей электроподвижного состава быстрым снятием магнитного поля в воздушном зазоре при питании обмоток главных полюсов через тиристорный преобразователь.

Сущность изобретения и его отличительные признаки заключаются в том, что предлагаемое устройство содержит конденсатор, подключенный параллельно обмоткам главных полюсов тяговых двигателей через тиристор и диод, соединенные между собой встречно-параллельно, а управляющий переход указанного тиристора подключен к выходу формирователя импульса тока, вход управления которого соединен с датчиком аварийного тока. При этом обмотки главных полюсов тяговых двигателей подключены к выходным клеммам преобразователя через тиристор.

Сопоставление предлагаемого устройства защиты тяговых двигателей в режиме рекуперативного торможения с известным [1] дает основание считать, что в предлагаемом устройстве при питании обмоток главных полюсов тяговых двигателей через тиросторный преобразователь, зашунтированных в аварийном режиме конденсатором через тиристор и диод, соединенные встречно-параллельно, в отличие от известного управляющий переход указанного тиристора соединен с выходом формирователя импульса тока. При этом обмотки главных полюсов тяговых двигателей в нормальном состоянии соединены с выходными клеммами преобразователя, а указанный конденсатор предварительно заряжен до напряжения заданного уровня. В момент появления аварийного режима с выхода датчика тока поступает сигнал на вход управления ключа и указанного формирователя, происходит их срабатывание и отпирание тиристора и снятие импульсов управления с вентилей выпрямителя преобразователя. При этом заряженный конденсатор подключается к обмоткам главных полюсов двигателей и выходными клеммам преобразователя. Благодаря этому обеспечивается запирание тиристоров выпрямителя, ток через обмотки главных полюсов двигателей переходит в цепь конденсатора и через время, не более 1/4 периода собственных колебаний с момента отпирания тиристора, изменяет свое направление и обеспечивает гашение поля тяговых двигателей. При этом длительность обратной полуволны тока практически не зависит от величины тока возбуждения. Отсюда можно сделать вывод, что изобретение обладает существенными отличительными признаками и преимуществами по отношению к известному устройству.

На фиг. 1 приведены принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временные диаграммы тока через обмотки главных полюсов и напряжения на конденсаторе, иллюстрирующие его работу; на фиг.3,4 приведены принципиальная схема устройства, обеспечивающего увеличение длительности обратной полуволны тока, и диаграммы напряжения и тока.

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит конденсатор 1, тиристор 2, диод 3, подключенный встречно-параллельно к тиристору, делитель напряжения 4, формирователь коротких импульсов тока 5 и датчик тока аварийного режима 6, выход которого соединен с входами управления указанного формирователя импульсов.

Конденсатор 1 предлагаемого устройства соединен с обмотками главных полюсов 11,12 тяговых двигателей 9,10 через тиристор 2 и диод 3.

Питание обмоток главных полюсов осуществляется от контактной сети через преобразователь, в состав которого входят выпрямитель, выполненный на диодах 13,14 и тиристорах 15,16, автономный инвертор напряжения 19 и силовой трансформатор 20. Управляющие переходы тиристоров инвертора соединены с выходами блока управления 17, а тиристоров 15,16 выпрямителя с выходами фазосдвигающего устройства 18, управляющий вход которого соединен с выходом указанного датчика тока аварийного режима.

Действие предлагаемого устройства заключается в следующем.

В исходном состоянии обмотки главных полюсов 11, 12 тяговых двигателей 9,10 получают питание от контактной сети через автономный инвертор 19, силовой трансформатор 20 и выпрямитель, содержащий диоды 13, 14 и тиристоры 15, 16. При этом конденсатор 1 предлагаемого устройства заряжен до напряжения через делитель 4, а тиристор 2 выключен.

При возникновении аварийного режима, обусловленного коротким замыканием в контактной сети или повреждением одного из тяговых двигателей, в цепи датчика тока 6 появляется резкий бросок тока и на его выходе появляется импульс напряжения Uy, обеспечивающий срабатывание формирователя импульсов тока 5, отпирание тиристора 2 и запирание ключей в цепи формирования импульсов тока на выходе фазосдвигающего устройства 18. В результате этого конденсатор 1 подключается к обмоткам главных полюсов 11,12, а тиристоры 15,16 выпрямителя выключаются и ток возбуждения переходит в цепь контура, образованного указанными обмотками, конденсатором 1 и тиристором 2. При этом напряжение на обмотках главных полюсов Ub (фиг.2) резко увеличивается до напряжения на конденсаторе Uco. В процессе перезаряда конденсатора 1 энергия, запасенная в обмотках главных полюсов, переходит в конденсатор и в момент времени t2 ток через обмотки главных полюсов ib становится равным 0, и тиристор 2 выключается. С этого момента ток через обмотки главных полюсов протекает в обратном направлении через диод 3, обеспечивая размагничивание магнитной системы тяговых двигателей и уменьшение их ЭДС до значения, близкого к нуля.

В момент времени t3 напряжение на конденсаторе становится равным 0 и вся энергия реактивных элементов сосредотачивается в магнитном поле главных полюсов. Пренебрегая потерями в обмотках главных полюсов, максимальное значение тока возбуждения можно определить по формуле



где Ibo- ток через обмотки главных полюсов в момент отпирания тиристора 2;

Uco- напряжение на конденсаторе;

C емкость конденсатора;

L- индуктивность обмоток главных полюсов.

В случае использования предлагаемого устройства на электровозах серии ВЛ10, ВЛ11 параметры оборудования имеют значения L= 10 мГ, C 1000 мкФ, а ток возбуждения и напряжение на конденсаторе равны соответственно 400 A и 2000 B. При этом амплитуда обратной полуволны тока через обмотки главных полюсов при срабатывании устройства получается равной 700 A. При уменьшении тока возбуждения до 150 A амплитуда обратной полуволны тока через обмотки главных полюсов снижается до 611 A.

В момент времени t4 ток через обмотки главных полюсов становится равным 0 и диод 3 выключается и напряжение на конденсаторе при заданных параметрах становится равным 2400 B.

Длительность импульса обратной полуволны тока через обмотки главных полюсов определяется выражением



и равна 0,01 с.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает протекание обратной полуволны тока через обмотки возбуждения амплитудой, превышающей начальное значение, и длительностью, большей времени срабатывания защитных аппаратов. Благодаря этому обеспечивается гашение поля магнитной системы тяговых двигателей в аварийном режиме.

С целью увеличения длительности обратной полуволны тока через обмотки главных полюсов до значений порядка 0,1-0,2 с предлагаемое устройство дополнено тиристорным ключом 7 и вторым формирователем импульсов тока (фиг.3), обеспечивающим отпирание тиристора указанного ключа в момент, когда напряжение на конденсаторе уменьшается до величины, близкой к нулю. При этом спад обратной полуволны тока через обмотки главных полюсов резко снижаются и повышается эффективность гашения магнитного поля тяговых двигателей благодаря более полному использованию энергии, запасенной в магнитном поле обмоток главных полюсов и конденсаторе. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Устройство для защиты тяговых двигателей, содержащее датчик тока двигателей, накопительный конденсатор, тиристор и диод, соединенные между собой встречно параллельно, анод тиристора соединен с первым выводом конденсатора, а катод с первым выводом обмоток главных полюсов, второй вывод указанного конденсатора соединен с вторым выводом обмоток главных полюсов, отличающееся тем, что в него введены делитель напряжения, входные выводы которого соединены с выводами источника, а выходные выводы с первым и вторым выводами указанного конденсатора, и формирователь импульсов тока, выход которого связан с управляющим переходом указанного тиристора, а выход указанного датчика тока соединен с входами управления формирователя импульсов тока и управляющим входом фазосдвигающего устройства выпрямителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены дополнительный тиристорный ключ, анод которого соединен с катодом указанного тиристора, а катод с вторыми выводами конденсатора и обмоток главных полюсов, и второй формирователь импульса тока управления, выход которого соединен с управляющим переходом дополнительного ключа, а его входная цепь связана с анодом тиристорного ключа.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru