Результат интеллектуальной деятельности: РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЗА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к технике регулирования торможением тяговых электродвигателей постоянного тока транспортного средства.

Известно устройство для автоматического регулирования тормозной силы электроподвижного состава при электрическом торможении, содержащее тяговые двигатели постоянного тока, якорные обмотки которых включены последовательно с тормозными резисторами, а обмотки возбуждения соединены последовательно и подключены к выходу выпрямительной установки, датчики тока якорей и обмотки возбуждения, подключенные соответственно к первому и второму входам элемента сравнения, а к третьему входу которого через выпрямительные мосты подключены задатчик предварительного торможения и задатчик тормозной силы (SU, авт. свид. №1368201, кл. B60L 7/26, опубл. 1988 г.).

Недостатком известного устройства является невозможность поддержания постоянным тормозного тока за счет регулирования тока в обмотке возбуждения.

Известно устройство электродинамического тормоза, в котором две последовательно включенные якорные обмотки тяговых двигателей постоянного тока через два контактора подключены к набору тормозных резисторов, каждый из которых шунтируется вспомогательными контакторами, включением которых достигается ступенчатое изменение сопротивления тормозного контура в диапазоне 5,39-0,95 Ом («Электрические схемы электропоезда ЭД9М», журнал «Локомотив», 2012 г., №3, стр. 26).

Недостатками известного устройства являются ступенчатое регулирование, при котором происходят резкие изменения тормозного усилия и увеличение массогабаритных размеров за счет увеличения количества силовых кабелей и контакторов.

Известен регулятор электродинамического тормоза локомотива (принятый за прототип), содержащий систему управления движением локомотива, якорь с обмоткой тягового двигателя, которая последовательно и при помощи контактора подключена к тормозному резистору, параллельно которому подключен транзисторный ключ, который соединен с системой управления движением локомотива, которая обеспечена устройством управления шириной импульса, задающим длительность включения транзисторного ключа, снабженного демфирующей цепью, содержащей последовательно подключенные между собой диод и дополнительный резистор, который, в свою очередь, снабжен параллельно подключенным к нему конденсатором (RU, патент №2510342, кл. B60T 8/17, опубл. 2014 г.).

Недостатком известного регулятора электродинамического тормоза локомотива является низкая надежность регулятора вследствие того, что устройство управления шириной импульса, задающее длительность включения транзисторного ключа, является частью системы управления движением локомотива, что ведет к увеличению длины и количества линий связи (в зависимости от количества тяговых двигателей) с транзисторным ключом. Кроме этого транзисторный ключ и диод являются дискретными элементами, что не обеспечивает идентичность их основных параметров и соединение их шинами ведет к увеличению паразитной индуктивности транзисторного ключа и соответственно к увеличению перенапряжений на транзисторном ключе при его запирании.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности регулятора электродинамического тормоза транспортного средства за счет сокращения длины проводов управления транзистором и использования чоппера.

Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе электродинамического тормоза транспортного средства, содержащем дополнительный резистор, регулятор тока, информационные входы которого подключены к системе управления движением транспортного средства, а силовые выходы подключены к тормозному резистору и через контактор к обмотке якоря тягового двигателя, и содержащем транзистор, служащий для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированный обратным диодом и последовательно соединенный эмиттером с катодом силового диода, коллектор и эмиттер которого являются силовыми выходами регулятора тока, а управляющие входы подключены к блоку управления, входы которого являются информационными входами регулятора тока и формирующего широтно-импульсный модулированный (ШИМ) сигнал в соответствии со значением скважности, заданной системой управления движением транспортного средства, конденсатор, один из выводов которого подключен к аноду силового диода, а другой вывод соединен с коллектором транзистора, при этом параллельно конденсатору подключен дополнительный резистор, блок управления встроен в регулятор тока и транзистор, шунтированный обратным диодом и силовой диод представляют собой чоппер, а дополнительный резистор вынесен за пределы регулятора тока.

На чертеже представлена структурная схема регулятора электродинамического тормоза транспортного средства.

Регулятор электродинамического тормоза транспортного средства содержит дополнительный резистор 1, регулятор тока 2, информационные входы которого подключены к системе управления 3 движением транспортного средства, а силовые выходы подключены к тормозному резистору 4 и через контактор 5 к обмотке якоря тягового двигателя 6, и содержит транзистор 7, служащий для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированный обратным диодом 8 и последовательно соединенный эмиттером с катодом силового диода 9, коллектор и эмиттер которого являются силовыми выходами регулятора тока 2, а управляющие входы подключены к блоку управления 10, входы которого являются информационными входами регулятора тока 2 и формирующего ШИМ сигнал в соответствии со значением скважности, заданной системой управления 3 движением транспортного средства, конденсатор 11, один из выводов которого подключен к аноду силового диода 9, а другой вывод соединен с коллектором транзистора 7, при этом параллельно конденсатору 11 подключен дополнительный резистор 1. Блок управления 10 встроен в конструкцию регулятора тока 2. Транзистор 7, шунтированный обратным диодом 8, и силовой диод 9 представляют собой чоппер 12 и размещены в одном корпусе. Дополнительный резистор 1 вынесен за пределы конструкции регулятора тока 2.

Регулятор электродинамического тормоза транспортного средства работает следующим образом.

При электродинамическом торможении транспортного средства системой управления 3 движением транспортного средства включают контактор 5, который нагружает обмотку якоря тягового двигателя 6 на тормозной резистор 4 и одновременно задают величину скважности ШИМ сигнала для блока управления 10 регулятора тока 2. Блоком управления 10 формируют ШИМ сигнал, которым осуществляют с высокой частотой включение/выключение транзистора 7, работающего в ключевом режиме. При включении транзистора 7 сопротивление току обмотки якоря тягового двигателя 6 практически отсутствует и ток якоря растет. При выключении транзистора 7 обмотку якоря тягового двигателя 6 нагружают на тормозной резистор 4 и ток якоря спадает. Изменением скважности ШИМ сигнала поддерживают постоянным тормозной ток за счет плавного, а не ступенчатого изменения эквивалентного сопротивления тормозного резистора 4.

Из-за наличия паразитной индуктивности у внутренних шин регулятора тока 2, при выключении транзистора 7 возникают импульсы перенапряжения, способные вывести его из строя. При выключении транзистора 7 энергия, запасенная в паразитной индуктивности, через силовой диод 9 заряжает конденсатор 11, уменьшая при этом импульс перенапряжения. Разряд конденсатора 11 осуществляется через дополнительный резистор 1. Применение чоппера 12, в котором транзистор 7, обратный диод 8, силовой диод 9 размещены в одном корпусе, позволяет использовать для внутренней ошиновки силовых элементов регулятора тока 2 ламинарные (безындукционные) шины, что значительно снижает паразитную индуктивность. Кроме этого чоппер 12 обеспечивает идентичность параметров и условий функционирования транзистора 7 и силового диода 9, что в конечном счете повышает надежность работы регулятора тока 2.

Применение блока управления 10, встроенного в конструкцию регулятора тока 2, обеспечивает минимально возможную длину проводов управления транзистором 7, что значительно повышает помехозащищенность регулятора тока 2.

Вынос дополнительного резистора 1 за пределы конструкции регулятора тока 2 позволяет исключить дополнительный источник тепла.

Заявленный технический результат регулятора электродинамического тормоза транспортного средства достигается:

- снижением паразитной индуктивности ошиновки регулятора тока 2 и за счет этого снижением импульса перенапряжения при запирании транзистора 7, идентичностью параметров и условий функционирования транзистора 7 и силового диода 9;

- минимально возможной длиной проводов управления транзистором 7;

- исключением дополнительного источника тепла.

Предлагаемый регулятор электродинамического тормоза транспортного средства испытан и будет использован в опытном горочном тепловозе ТЭМ7А, оборудованной системой управления горочным локомотивом (САУ ГЛ).