ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


RU (11) 2291794 (13) C1

(51) МПК
B60L 15/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.10.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.01.20 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005125490/11 
(22) Дата подачи заявки: 2005.08.10 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.08.10 
(45) Опубликовано: 2007.01.20 
(56) Аналоги изобретения: SU 1303455, 15.04.1987. DE 1438016, 05.11.1970. US 6157148, 05.12.2000. GB 2097205, 27.10.1982. 
(72) Имя изобретателя: Мазнев Александр Сергеевич (RU); Евстафьев Андрей Михайлович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" (RU) 
(98) Адрес для переписки: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9, ПГУПС, патентный отдел 

(54) ТЯГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока. Электропривод содержит источник питания, тяговый электродвигатель с якорной обмоткой и обмоткой возбуждения, два тиристора, четыре диода. Аноды первого и второго тиристоров объединены; 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. В силовую цепь введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами. Коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода четвертого диода, катод которого соединен с общим выводом анодов первого, второго тиристоров, пятого диода, катода третьего диода и якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока. Свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом источника питания и катода пятого диода. 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 и аноды первого, второго диодов объединены и подключены к общей шине. Технический результат заключается в повышении надежности работы за счет уменьшения числа элементов в силовой цепи. 1 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговыми электродвигателями постоянного тока.

Известен тяговый электропривод (Скибинский В.А., Карасев С.И., Бриксман Я.А. «Электрооборудование «ПУЛЬС» новых вагонов» - Локомотив, 12, 1997, с.32-33). Тяговый электропривод содержит две группы тяговых электродвигателей с тиристорно-импульсными регуляторами напряжения якорных обмоток и тока возбуждения тяговых электродвигателей, диодами, тиристорами и контакторами.

Недостаток устройства: низкая надежность из-за большого количества элементов силовой цепи.

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.

Недостаток устройства: низкая надежность из-за большого количества элементов силовой цепи.

Задача изобретения - повысить надежность работы тягового электропривода за счет уменьшения числа элементов силовой цепи.

Технический результат достигается тем, что в тяговый электропривод, содержащий источник питания, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре диода, аноды первого и второго тиристоров объединены, 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 соединен с анодом третьего диода, общую шину, в него дополнительно введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода четвертого диода, катод которого соединен с общим выводом анодов первого, второго тиристоров, пятого диода, катода третьего диода и якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока, свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом источника питания и катода пятого диода, 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 и аноды первого, второго диодов объединены и подключены к общей шине.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства.

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, катод первого тиристора 4 соединен с катодом первого диода 6, катод второго тиристора 5 соединен с общим выводом обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока и катода второго диода 7, свободный вывод обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя соединен с анодом третьего диода 8, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 9 соединен с общим выводом катода второго тиристора 5 и анода четвертого диода 10, катод которого соединен с общим выводом анодов первого 4, второго 5 тиристоров, пятого диода 11, катода третьего диода 8 и якорной обмотки 2 тягового электродвигателя постоянного тока, свободный вывод якорной обмотки 2 тягового электродвигателя соединен с общим выводом источника питания 1 и катода пятого диода 11, коллектор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12 соединен с общим выводом катодов первого тиристора 4 и первого диода 6, анода третьего диода 8 и обмотки возбуждения 3 тягового электродвигателя постоянного тока, эмиттеры первого 9, второго 12 биполярных транзисторов с изолированными затворами и аноды первого 6, второго 7 диодов объединены и подключены к общей шине.

Устройство работает следующим образом. В зависимости от выбранного направления движения отпирается первый 4 или второй 5 тиристор, при этом ток от источника питания 1 протекает по цепи: якорная обмотка 2 тягового электродвигателя, первый тиристор 4, обмотка возбуждения 3 тягового электродвигателя, первый биполярный транзистор с изолированным затвором 9, общая шина. Причем величина тока определяется скважностью импульсов, подаваемых на затвор первого биполярного транзистора с изолированным затвором 9. 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 9. Этим достигается вывод тягового электродвигателя на ходовую характеристику при полном возбуждении. Для получения характеристик ослабления возбуждения управляющие импульсы подаются на затвор второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12, отпираясь, транзистор шунтирует обмотку возбуждения 3 тягового электродвигателя, ток в которой будет зависеть от скважности импульсов на затворе второго биполярного транзистора с изолированным затвором 12. Диоды 6, 7, 8, 10, 11 служат для возврата энергии, запасенной индуктивностью обмоток тягового электродвигателя, в источник питания 1 при запирании силовых биполярных транзисторов с изолированными затворами 9 и 12. При изменении направления движения открывается второй тиристор 5 (первый тиристор 4 запирается), при этом регулирующие импульсы на втором биполярном транзисторе с изолированным затвором 12 управляют величиной тока якорной обмотки 2, а на первом биполярном транзисторе с изолированным затвором 9 - величиной тока обмотки возбуждения 3. Запирание тиристоров 4 и 5 осуществляется одновременным выключением первого 9 и второго 12 биполярных транзисторов с изолированными затворами.

Поставленная задача достигается за счет сокращения числа элементов силовой цепи, так как используемые элементы участвуют в регулировании величины тока и в коммутации направления тока для реверсирования тяговых электродвигателей.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Тяговый электропривод, содержащий источник питания, якорную обмотку и обмотку возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока, два тиристора, четыре диода, аноды первого и второго тиристоров объединены, 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, общую шину, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пятый диод, два биполярных транзистора с изолированными затворами, коллектор первого биполярного транзистора с изолированным затвором соединен с общим выводом катода второго тиристора и анода четвертого диода, катод которого соединен с общим выводом анодов первого, второго тиристоров, пятого диода, катода третьего диода и якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока, свободный вывод якорной обмотки тягового электродвигателя постоянного тока соединен с общим выводом источника питания и катода пятого диода, 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 и аноды первого, второго диодов объединены и подключены к общей шине.