Результат интеллектуальной деятельности: РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЗА ЛОКОМОТИВА

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, а именно к технике регулирования торможением тяговых электродвигателей локомотива.

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, МПК 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 происходит резкое изменение 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, МПК В60Т 8/17, опубл. 2014 г.).

Недостатком известного регулятора электродинамического тормоза локомотива является низкая надежность и увеличение массогабаритных размеров регулятора за счет использования дополнительного резистора.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности регулятора электродинамического тормоза локомотива и снижение его массогабаритных показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что регулятор электродинамического тормоза локомотива, связанный с системой управления движением локомотива, содержащий чоппер, состоящий из транзистора, служащего для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированного обратным диодом и последовательно соединенного эмиттером с катодом силового диода, при этом коллектор и эмиттер транзистора чоппера подключены через контактор к обмотке якоря тягового двигателя, а управляющие входы чоппера подключены к блоку управления, формирующего широтно-импульсный модулированный (ШИМ) сигнал в соответствии со значением скважности, заданным системой управления движением локомотива, информационные выходы которой подключены к блоку управления и к управляющему входу контактора, тормозной резистор, демпфирующий конденсатор, один из выводов которого подключен к аноду силового диода чоппера, а другой вывод соединен с коллектором транзистора чоппера, при этом тормозной резистор подключен параллельно демпфирующему конденсатору и через силовой диод чоппера и контактор к обмотке якоря тягового двигателя.

На чертеже представлена структурная схема регулятора электродинамического тормоза локомотива.

Регулятор электродинамического тормоза локомотива, связанный с системой управления 1 движением локомотива, содержит чоппер 2, состоящий из транзистора 3, служащего для поддержания постоянного тормозного усилия, шунтированного обратным диодом 4 и последовательно соединенного эмиттером с катодом силового диода 5, при этом коллектор и эмиттер транзистора 3 чоппера 2 подключены через контактор 6 к обмотке якоря тягового двигателя 7, а управляющие входы чоппера 2 подключены к блоку управления 8, формирующего ШИМ сигнал в соответствии со значением скважности, заданным системой управления 1 движением локомотива, информационные выходы которой подключены к блоку управления 8 и к управляющему входу контактора 6, тормозной резистор 9, демпфирующий конденсатор 10, один из выводов которого подключен к аноду силового диода 5 чоппера 2, а другой вывод соединен с коллектором транзистора 3 чоппера 2, при этом тормозной резистор 9 подключен параллельно демпфирующему конденсатору 10 и через силовой диод 5 чоппера 2 и контактор 6 к обмотке якоря тягового двигателя 7.

Транзистор 3, шунтированный обратным диодом 4, силовой диод 5 размещены в корпусе чоппера 2 и имеют идентичные параметры по току и быстродействию. Обратный диод 4 служит для защиты транзистора 3 от обратного тока при его выключении.

Регулятор электродинамического тормоза локомотива работает следующим образом.

При электродинамическом торможении системой управления 1 движением локомотива включают контактор 6, который нагружает обмотку якоря тягового двигателя 7 через силовой диод 5 чоппера 2 на тормозной резистор 9, и одновременно задают величину скважности ШИМ сигнала для блока управления 8. Блоком управления 8 формируют ШИМ сигнал, которым осуществляют с высокой частотой включение/выключение транзистора 3 чоппера 2, работающего в ключевом режиме. При включении транзистора 3 сопротивление постоянному току обмотки якоря тягового двигателя 7 практически отсутствует и ток якоря растет. При выключении транзистора 3 обмотку якоря тягового двигателя 7 нагружают через силовой диод 5 чоппера 2 на тормозной резистор 9 и ток якоря спадает. По мере торможения напряжение на обмотке якоря тягового двигателя 7 уменьшается. Изменением скважности ШИМ сигнала поддерживают постоянным тормозной ток за счет плавного, а не ступенчатого изменения эквивалентного сопротивления тормозного резистора 9.

Из-за наличия паразитной индуктивности у внутренних шин регулятора электродинамического тормоза локомотива при выключении транзистора 3 чоппера 2 возникают импульсы перенапряжения, способные вывести его из строя. При выключении транзистора 3 чоппера 2 энергия, запасенная в паразитной индуктивности через силовой диод 5 чоппера 2, заряжает демпфирующий конденсатор 10, уменьшая при этом импульс перенапряжения. Разряд демпфирующего конденсатора 10 осуществляется через тормозной резистор 9. Подключение тормозного резистора 9 параллельно демпфирующему конденсатору 10 позволяет осуществлять разряд демпфирующего конденсатора 10 без применения дополнительного разрядного резистора, имеющего большие массогабаритные размеры. Кроме этого, при использовании дополнительного резистора в случае его обрыва произойдет выход из строя транзистора 3 чоппера 2, что снизит надежность регулятора электродинамического тормоза локомотива.

Заявленный технический результат регулятора электродинамического тормоза локомотива достигается подключением тормозного резистора 9 параллельно демпфирующему конденсатору 10 и одновременно через силовой диод 5 чоппера 2 и контактор 6 к обмотке якоря тягового двигателя 7, что исключает использование дополнительного резистора.

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