×
10.04.2014
216.012.b4da

УСТРОЙСТВО ОСЛАБЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ПОВЫШЕННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговым электрическим приводом. Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода состоит из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя, резистора ослабления поля и контактора. В схему регулирования ослабления поля включен микропроцессорный блок управления, датчик тока, размещенный в цепи якорной обмотки тягового двигателя, датчик напряжения, включенный в обмотку собственных нужд силового трансформатора, один электронный ключ (IGBT транзистор). Электронный ключ коллектором (к) соединен с резистором ослабления поля, включенного параллельно обмотке возбуждения через контактор, эмиттером (э) соединен с минусовой шиной обмотки возбуждения, а выводом управления электронного ключа (э) соединен с микропроцессорным блоком управления, получающего информацию от датчика тока и датчика напряжения. Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности электровоза, снижении коэффициента искажения синусоидальности тока и снижении расхода электрической энергии. 3 ил.
Основные результаты: Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода, состоящее из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя, резистора ослабления поля и контактора, отличающееся тем, что в схему регулирования ослабления поля включен микропроцессорный блок управления, датчик тока, размещенный в цепи якорной обмотки тягового двигателя, датчик напряжения, включенный в обмотку собственных нужд силового трансформатора, один электронный ключ (IGBT транзистор), который коллектором (к) соединен с резистором ослабления поля, включенного параллельно обмотке возбуждения через контактор, эмиттером (э) соединен с минусовой шиной обмотки возбуждения, а выводом управления электронного ключа (з) соединен с микропроцессорным блоком управления, получающего информацию от датчика тока и датчика напряжения, при этом электронный ключ работает в режиме широтно-импульсной модуляции, что реализует N ступеней ослабления магнитного поля.
Реферат Свернуть Развернуть

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

Задачей изобретения является реализация системы ослабления магнитного поля тяговых двигателей (ОП ТЭД) без применения индуктивных шунтов, а так же повышения энергетических показателей электровоза в режиме ОП ТЭД.

Известно устройство регулирования мощности ТЭД постоянного тока, состоящее из якорной обмотки, обмотки возбуждения, двух резисторов ослабления поля, трех контакторов (образующих три ступени ослабления поля) и индуктивного шунта, предназначенного для исключения бросков тока и облегчения условий коммутации ТЭД при включении режима ослабления поля, колебаниях напряжения в контактной сети или его восстановлении после кратковременного снятия (Б.Н.Тихменев, Л.М.Трахтман. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М.; Транспорт, 1980, с.135-136). Обмотки возбуждения двигателей частично шунтируют резисторами (ослабляют магнитное поле), а последовательно с шунтирующим резистором включают индуктивный шунт. В настоящее время данное устройство применяется на всех отечественных электровозах. Индуктивные шунты обладают значительной массой и габаритами достаточно дороги вследствие наличия в их конструкции цветного металла и сложности ремонта. Недостатком данной системы ОП ТЭД является то, что при ее работе существенно искажается форма потребляемого тока. Это приводит к снижению коэффициента мощности (КМ) электровоза (ввиду снижения коэффициента искажения синусоидальности тока - ν)

где cosφ - косинус угла между основной гармоникой тока и напряжения в контактной сети;

ν - коэффициент искажения синусоидальности формы кривой тока в тяговой сети.

Известен многодвигательный электропривод, который содержит источник питания, два тяговых двигателя постоянного тока, четыре диода, девять контакторов, один дроссель, конденсаторный накопитель, резистор и два биполярных транзистора (RU 2332315, B60L 15/08, 11.12.2006). Техническим недостатком является повышенный расход электроэнергии, так как конденсаторный накопитель заряжается при пуске, требуется большое количество контакторов, которые ухудшают массогабаритные показатели и снижают надежность многодвигательного электропривода. Также само по себе устройство не изменяет коэффициент мощности электровоза.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является тяговый электропривод, который содержит источник питания, тяговый двигатель постоянного тока, два последовательно соединенных резистора, конденсатор, два тиристора, контактор, общая шина, преобразователь напряжения с гальванической развязкой (RU 76295, B60L 15/08, 20.05.2008 - прототип). Регулирование скорости осуществляется включением контактора и первого тиристора, при этом параллельно обмотке возбуждения включается первый резистор. При кратковременной потере питания первый тиристор отключается для предотвращения возникновения аварийных режимов работы тягового двигателя. Недостатком тягового электропривода является:

- дополнительный тиристор и преобразователь усложняют схему и систему управления;

- наличие контура коммутации в цепи, что снижает надежность устройства;

- не предусмотрены защитные элементы в случае пробоя тиристора;

- при таком способе ослабления поля коэффициент мощности электровоза остается неизменным.

Целью предлагаемого изобретения является повышение коэффициента мощности электровоза в режиме ослабления магнитного поля тяговых двигателей (ОП ТЭД), за счет реализация системы ОП ТЭД без применения индуктивных шунтов.

Цель достигается тем, что в устройство ослабления поля тягового электрического привода, состоящее из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя (питаемого постоянным выпрямленным напряжением Ud), двух резисторов, конденсатора, двух тиристоров, контактора, общей шины и преобразователя напряжения, вместо конденсатора, двух тиристоров, резистора и преобразователя напряжения, включен микропроцессорный блок управления, получающий информацию от датчика тока, размещенного в цепи якорной обмотки тягового двигателя для измерения тока протекающего в цепи и датчика напряжения включенного в обмотку собственных нужд силового трансформатора для синхронизации силовых цепей и цепей управления, один электронный ключ (IGBT транзистор), который коллектором (к) соединен с резистором ослабления поля, эмиттером (э) соединен с минусовой шиной обмотки возбуждения, а вывод управления электронного ключа (з) соединен с микропроцессорным блоком управления. Резистор ослабления поля включен параллельно обмотке возбуждения через контактор. Микропроцессорный блок управления выдает импульсы управления электронным ключом и по сигналу датчика тока определяет режим работы (тяга/боксование). При возникновении режима «боксование» подача импульсов на электронный ключ не осуществляется и работа схемы организуется в режиме полного магнитного поля.

Устройство поясняется чертежами: принципиальная электрическая схема устройства ослабления поля тягового электрического привода - на фиг.1, временные диаграммы работы устройства - на фиг.2, форма входного тока при предлагаемом способе управления системы ослабления магнитного поля при неизменном напряжении сети - на фиг.3.

В соответствии с фиг.1 предлагаемое устройство состоит из якорной обмотки 1, обмотки возбуждения 3 тягового двигателя, контактора 4, резистора ослабления поля 5, электронного ключа 6 (транзистор IGBT), датчика тока 2, датчика напряжения 8, обмотки собственных нужд силового трансформатора 9, микропроцессорного блока управления 7. Обмотка возбуждения подключается параллельно резистору ослабления поля и ключу, а резистор ослабления поля и ключ включаются последовательно.

Временные диаграммы работы транзистора IGBT при предлагаемой системе ослабления возбуждения показаны на фиг.2 (а - напряжение питающей сети; б - напряжение управления электронным ключом на первой ступени ослабления поля (β1); в - напряжение управления электронным ключом на второй ступени ослабления поля (β2); г - напряжение управления электронным ключом на третьей ступени ослабления поля (β3)) Количество ступеней ослабления магнитного поля может быть несколько до N значений (фиг.2, д - напряжение управления электронным ключом на N ступени ослабления поля (βN)).

Рассмотрим на примере одного полупериода работу электронного ключа (в интервале от 0 до 10 мс). В определенный момент времени обмотка возбуждения шунтируется резистором за счет включения электронного ключа. В этот момент времени происходит уменьшение поля возбуждения и уменьшение эквивалентного сопротивления якоря, и увеличение тока двигателя. В момент времени, равный несколько мс электронный ключ размыкается, поле возбуждения увеличивается, и ток якоря уменьшается. Так как электронный ключ работает в моменты больших мгновенных значений напряжения питающей сети, то за счет этого достигается приближение к синусоидальной форме значение потребляемого тока (фиг.3 (форма напряжения питающей сети (а) и форма входного тока (б) при предлагаемой системе ослабления возбуждения ТЭД)), за счет этого повышается коэффициент мощности электровоза. Электронный ключ работает в режиме широтно-импульсной модуляции, что дает возможность применения N ступеней ослабления поля.

По результатам физического моделирования полученные результаты подтверждают эффективность данного технического решения. Коэффициент мощности повышается в среднем на 6%.

Техническим результатом предлагаемого устройства является:

- повышение коэффициента мощности электровоза в режиме ОП ТЭД, что снижает расход электрической энергии;

- снижение коэффициента искажения синусоидальности тока;

- обеспечение плавности регулирования тока возбуждения согласно коэффициентам ОП ТЭД, а также в нестационарных режимах его работы;

- снижение возможных коммутационных перегрузок ТЭД, за счет быстродействия работы электронных ключей.

Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода, состоящее из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя, резистора ослабления поля и контактора, отличающееся тем, что в схему регулирования ослабления поля включен микропроцессорный блок управления, датчик тока, размещенный в цепи якорной обмотки тягового двигателя, датчик напряжения, включенный в обмотку собственных нужд силового трансформатора, один электронный ключ (IGBT транзистор), который коллектором (к) соединен с резистором ослабления поля, включенного параллельно обмотке возбуждения через контактор, эмиттером (э) соединен с минусовой шиной обмотки возбуждения, а выводом управления электронного ключа (з) соединен с микропроцессорным блоком управления, получающего информацию от датчика тока и датчика напряжения, при этом электронный ключ работает в режиме широтно-импульсной модуляции, что реализует N ступеней ослабления магнитного поля.
УСТРОЙСТВО ОСЛАБЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ПОВЫШЕННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
УСТРОЙСТВО ОСЛАБЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ПОВЫШЕННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
УСТРОЙСТВО ОСЛАБЛЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА С ПОВЫШЕННЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 26 items.
20.02.2013
№216.012.267e

Способ повышения коэффициента мощности при рекуперативном торможении электровоза переменного тока и устройство для его реализации

Группа изобретений относится к способу повышения коэффициента мощности при рекуперативном торможении электровоза переменного тока и устройству для реализации способа рекуперативного торможения электровоза. Способ заключается в том, что для получения тока возбуждения коллекторных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475374
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2cb8

Устройство для сушки обмоток электрических машин

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при техническом обслуживании и ремонте электрических машин. Предлагаемое устройство для сушки изоляции обмоток электрических машин содержит систему нагрева и подачу воздуха, а также систему контроля за изменением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476975
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.03.2013
№216.012.30dc

Устройство непрерывного температурного контроля и автоматического регулирования нагрузки силового электрооборудования электровоза

Изобретение относится к области электроподвижного состава и направлено на совершенствование систем контроля температуры и автоматического регулирования нагрузки силового электрооборудования, например, непрерывного температурного контроля сглаживающих реакторов и тяговых электрических двигателей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478046
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.06.2013
№216.012.49de

Устройство диагностики асинхронных электрических двигателей

Изобретение относится к области диагностики электромеханического оборудования, применяемого на железнодорожном транспорте, а также других отраслях промышленности, в частности к диагностике асинхронных электрических двигателей. Устройство диагностики асинхронных электрических двигателей,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484490
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.07.2013
№216.012.54da

Способ измерения растягивающих усилий, действующих на рельс, и устройство для его реализации

Изобретения относятся к измерительной технике, в частности к средствам и методам измерения растягивающих усилий, действующих на рельсы. Согласно одному способу измерение растягивающих усилий, действующих на рельс, может реализовываться следующим образом. Рельс закрепляется в двух или более...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487325
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.08.2013
№216.012.61cb

Комбинированный полупроводниковый детектор рентгеновского излучения

Изобретение относится к технике регистрации ионизирующего излучения, в частности к детекторам рентгеновского излучения. Сущность изобретения заключается в том, что для регистрации рентгеновского излучения используется комбинированный полупроводниковый детектор рентгеновского излучения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490667
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.09.2013
№216.012.68aa

Устройство для измерения вибрации

Изобретения относятся к измерительной технике и могут быть использованы для вибродиагностики оборудования, оказывающегося в опасных зонах при подаче на него напряжения. По первому варианту устройство состоит из блока измерения вибрации, содержащего датчик вибрации, фильтр низких частот,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492441
Дата охранного документа: 10.09.2013
27.09.2013
№216.012.6eab

Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода с повышенными энергетическими показателями

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговым электрическим приводом. Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода состоит из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя, резистора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493982
Дата охранного документа: 27.09.2013
27.09.2013
№216.012.70c2

Трехцикловой амплитудно-широтно-прерывный способ сушки изоляции электрических машин

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано преимущественно при техническом обслуживании и ремонте электрических машин и аппаратов. Технический результат - создание наиболее оптимального режима сушки изоляции, обеспечивающего ее надежность. Предложенный трехцикловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494517
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.11.2013
№216.012.7d1c

Комбинированное двухрежимное рессорное подвешивание грузового вагона (варианты)

Изобретение относится к железнодорожным транспортным средствам, в частности к тележкам грузового вагона. Комбинированное двухрежимное рессорное подвешивание предполагает два варианта исполнения и содержит большую пружину (7) повышенной жесткости, в которую вложен стакан (8), в стакан вставлен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497701
Дата охранного документа: 10.11.2013
Showing 1-10 of 56 items.
20.02.2013
№216.012.2838

Управляющий автомат

Изобретение относится к к вычислительной технике и дискретной автоматике и может быть использовано при построении аппаратных средств обработки информации в быстродействующих системах реального времени. Технический результат - снижение сложности конструкции автомата Мили за счет уменьшения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475816
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.284e

Устройство криптографической защиты информации

Изобретение относится к вычислительной технике, дискретной автоматике и системам связи. Техническим результатом является повышение уровня криптозащиты при сохранении быстродействия аппаратурной реализации устройств. Для достижения указанного технического результата предлагается устройство...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475838
Дата охранного документа: 20.02.2013
10.03.2013
№216.012.2ea6

Способ микрофотометрических исследований годичных колец древесины

Способ включает регистрацию отраженного света, характеризующего выявление и измерение морфологической неоднородности древесины. Исследования осуществляют с помощью оптического эндоскопа путем его перемещения по отверстию, просверленному по центру ствола дерева в радиальном направлении с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477473
Дата охранного документа: 10.03.2013
27.03.2013
№216.012.30ca

Способ наплавки коррозионно-эрозионного порошка присадочного материала на стальную поверхность детали

Изобретение относится к способам защиты стальных поверхностей деталей от эрозии, в том числе кавитационной, путем наплавки коррозионно-эрозионного порошка. Предварительно просеивают и прокаливают коррозионно-эрозионностойкий самофлюсующийся присадочный порошковый материал. Создают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478028
Дата охранного документа: 27.03.2013
10.07.2013
№216.012.5459

Способ получения водорода для топливных элементов

Изобретение относится к области получения технического водорода для топливных элементов. Целью изобретения является получение водорода, при котором металлические стружки погружают в емкость с раствором электролита, при этом для увеличения объема выделенного водорода через стружки пропускают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487196
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5c72

Система обеспечения микроклимата в кабине управления локомотива

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к системам отопления и вентиляции железнодорожного транспорта. Система обеспечения микроклимата в кабине управления локомотива содержит кондиционер, подключенный через силовые контакты трехполюсного контактора к источнику...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489287
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.5fe1

Устройство защиты двигателя от попадания посторонних предметов

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам защиты двигателей летательных аппаратов от попадания посторонних предметов. Нижняя панель устройства защиты выполнена с относительной длиной нижней панели и боковыми кромками с относительной высотой , с относительной шириной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490177
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.63e3

Устройство защиты двигателя от попадания посторонних предметов

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам защиты двигателей летательных аппаратов от попадания посторонних предметов. Устройство защиты содержит нижнюю панель, выполненную с относительной длиной нижней панели , с относительной шириной нижней панели и имеет в кормовой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491208
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.63e4

Устройство защиты двигателя от попадания посторонних предметов

Изобретение относится к области авиации, в частности к средствам защиты двигателей летательных аппаратов от попадания посторонних предметов. Устройство защиты содержит нижнюю панель, выполненную с относительной длиной нижней панели , с относительной шириной нижней панели и способную к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491209
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.09.2013
№216.012.6eab

Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода с повышенными энергетическими показателями

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и может быть применено на транспортных средствах с тяговым электрическим приводом. Устройство ослабления магнитного поля тягового электрического привода состоит из якорной обмотки, обмотки возбуждения тягового двигателя, резистора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493982
Дата охранного документа: 27.09.2013
+ добавить свой РИД