Тяговый вентильный электродвигатель. Вентильные тяговые двигатели


Вентильные тяговые двигатели — КиберПедия

Электромагнитная система вентильного тягового двигателя подобна синхронной машине. На статоре расположена равномерно распределенная якорная обмотка и на роторе (вращающейся части) обмотка возбуждения постоянного тока, питаемая через специальные контактные кольца и щетки. По принципу действия вентильный двигатель подобен машине постоянного тока, в которой электромеханический коллектор заменен системой управляемых вентилей. Рассмотрим работу такой системы от общего к частному. Принципиальная схема электропривода с тяговыми вентильными двигателями показана на рис. 9.1.

 

 

Рис. 9.1. Принципиальная схема электропривода с тяговыми вентильными двигателями: Ср – сглаживающий реактор; 1 – трансформатор; 2 – тиристорный коммутатор; 3 – статорная обмотка; 4 – роторная обмотка; 5 – измеритель положения ротора; 6 – устройство управления тиристорами

Так как по обмоткам якоря необходимо пропускать постоянный ток, применяют два тиристорных коммутатора. Допустим, необходимо пропустить постоянный ток по фазе С и В, тогда в первый полупериод будут работать тиристоры Т1 и Т2, во второй Т3 и Т4. Обмотка возбуждения получает питание через мостовую схему выпрямления. Определено, что необходимо пропускать ток по соответствующим ветвям якорной обмотки. Это утверждение – первый шаг к обоснованию принципа работы вентильного двигателя. Для простоты рассмотрим работу вентильного двигателя с использованием лишь одного тиристорного коммутатора, считая, что ток уже выпрямлен (рис. 9.2).

 

Рис. 9.2. Схема вентильного двигателя с явно выраженным звеном постоянного тока

 

Допустим, ток протекал вначале по обмоткам А и В в направлении от А к В. Чтобы детально рассмотреть принцип работы коммутатора и образования вращающего момента, необходимо одновременно рисовать два рисунка, одним поясняя первый аспект, вторым иллюстрируя диаграмму замыкания тиристоров (рис. 9.3).

Взаимодействуя между собой магнитный поток статора Фс и ротора Фр, который направлен, как показано на рисунке образуют вращающий момент в соответствии с обычным правилом, как для двигателей постоянного тока (вытеснение проводника с током из магнитного поля). Вращающий момент направлен по стрелке. Для обеспечения протекания тока должны быть замкнуты тиристоры Т1 и Т4.

 

Рис. 9.3. Диаграмма замыкания тиристоров

 

Предположим, что ток протекает по фазам А и В в направлении от А к В.

 

Рис. 9.4. Принцип получения вращающегося поля

 

Если после поворота ротора на определенный угол (» 30°) переключить ток с фазы В на фазу С, то Фс повернется на 60° и соответственно на такой же угол повернется ротор двигателя. При этом замкнутся тиристоры Т1 и Т6. После поворота на 60° фаза А отключается от сети, и ток начинает протекать по фазе В и С. Далее процесс продолжается аналогично. Для обеспечения дальнейшего вращения переключается ток с фазы С на фазу А, и ток протекает по тиристорам Т3 и Т2.

При указанном способе формирования магнитодвижущей силы мдс идеализированная форма токов (допустим для фазы А будет иметь вид, показанный на рис. 9.6).

Рис. 9.5. Принцип получения вращающегося поля (продолжение)

Рис. 9.6. Идеализированная форма фазного тока

Пользуясь таблицей замыкания тиристоров, можно составить такую же диаграмму для всех токов. Для идеального случая такая диаграмма составляться не будет. Достаточно для одной фазы. А для реального распределения токов диаграмма представлена ниже. Но с начало, несколько слов о наводимой в обмотках эдс. В обмотках наводится две эдс от двух источников:

1) эдс от тока, протекающего по обмоткам статора , , , , , (первая буква, откуда вытекает ток, вторая куда втекает). Все они сдвинуты относительно друг друга на 60°;

2) эдс возникающая в обмотках статора при вращении ротора , , .

Проиллюстрируем это диаграммой (рис. 9.7).

Огибающая суммарная эдс характеризуется средним значением Еср. В реальных условиях, коммутация отличается от мгновенной в точке которая изображена выше.

 

Рис. 9.7. Эдс вентильного двигателя

 

Вынесем еА, еВ, еС на отдельную диаграмму (рис. 9.8) и покажем коммутацию эдс с фазы на фазу, а так же диаграмму изменения токов в условиях, когда коммутация осуществляется не мгновенно.

 

 

Рис. 9.8. Зависимость фазных токов и эдс от времени

 

Момент включения фазы, вступающей в работу, должен иметь опережение на угол ( -угол опережения) относительно момента выравнивания эдс коммутирующей секции (фазы). Только при этом условии будут нормально открываться и закрываться тиристоры. Причем т. е. коммутация должна оканчиваться раньше, чем сравняются эдс коммутирующих фаз, (ротор повернется на угол ). Период перехода тока (или изменения направления) (по аналогии) называется периодом коммутации и характеризуется углом . Так как тиристоры имеют определенный разброс параметров, то необходим некоторый запас по времени для их нормальной коммутации. Этот запас называют углом запаса и обозначают как .

По своим характеристикам вентильные тяговые двигатели аналогичны двигателям постоянного тока, поэтому их иногда называют в литературе безколлекторными двигателями постоянного тока.

 

 

Асинхронные двигатели

Физический процесс образования намагничивающей силы в асинхронных двигателях в общем аналогичен процессу в вентильном двигателе, но отличается от него тем, что ток идет сразу по трем фазам, правда, в двух фазах ток в половину меньше, чем в одной. В тяговом электромашиностроении преимущественное применение нашли двигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивное исполнение машины будет рассмотрено несколько позднее, а пока остановимся на образовании намагничивающей силы и форм фазных токов и напряжений.

 

cyberpedia.su

Тяговый вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к электродвигателям с электронной коммутацией, вентильным двигателям. Целью изобретения является повышение надежности за счет уменьшения числа ступеней регулирования и соответствующего числа замыкателей. Каждая фаза обмотки электродвигателя состоит из двух секций, соответственно по фазам 12 и 13, 14 и 15, 6 и 17 с отводами, которые соединены с управляющими входами силовых ключей 18 и 19. Обмотка подключена к выходу трехфазного коммутатора, собранного на шести транзисторных силовых ключг1х 3-8. Эти ключи управляются датчиком положения 9 ротора, механически связанным с индуктором 10. Выход датчика 11 частоты вращения связан с входами порогового устройства 22 дешифратором (Д) 23 и ключом управления 20 датчиком положения ротора. На выходах 24,25 дешифратора сигналы принимают значения, равные нолю и единице. Выход 24 Л связан с входом замыкателя 18 и входом 26 ключа л с ю сд J -vl 1 to

СОЮЗ СОЕ)ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4 Н 02 К 29/06

« (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3824494/24-07 (22) 10.12.84 (46) 15.09.86. Вюл. Ф 34 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.М.Гандшу, В.Т.Гращенков, А.Н.Лебедев и Я.И.Явдошак (53) 621 ° 313.13 ° 014 ° 2:621.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР юг 743131 кл. Н 02 К 29/02, !980 °

Авторское свидетельство СССР

1(г 845234, кл. Н 02 К 29/02, 1981.

Каган В.Г., Рояк С.Л., Боченков Б.М., Шраменко С.Г. Транзисторные приводы с бесконтактными синхронными двигателями дпя стан« ков с ЧПУ. — Электротехническая промышленность. Сер.Электропривод, 1984, вып.1, с.11-14. (54) ТЯГОВЫЙ ВЕНТИЛЬНИЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с электронной коммутацией, вентильным двигателям. Целью изобре тения является повышение надежности за счет уменьшения числа ступеней регулирования и соответствующего числа замыкателей. Каждая фаза обмотки электродвигателя состоит иэ двух секций, соответственно по фазам 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 с отводами, которые соединены с управляющими входами силовых ключей 18 и 19. Обмотка подключена к выходу трехфазного коммутатора, собранного на шести транзисторных силовых ключах 3-8. Эти ключи управляются датчиком положения 9 ротора, механически связанным с индуктором 10. Выход датчика 11 частоты вращения связан с входами порогового устройства 22 дешифратором (Д) 23 и ключом управления 20 датчиком положения ротора.

На выходах 24,25 дешифратора сигналы принимают значения, равные нолю и единице. Выход 24 Д связан с входом замыкателя 18 и входом 26 ключа управления 20 датчиком положения ротора, Выход 25 Д 23 подключен к входу силового ключа 19 и через генератор импульсов 21 — к входу ключа управления 20. В процессе работы при превышении напряжения датчика частоты вращения над величиной опорного напряжения порогового устройства 22 Д 23 отключает секции 13, Г

1257772

15 и 17 обмотки и подключает гене1 ратор импульсов 21. Двигатель при этом переходит на другую механическую характеристику. Выбор опорного напряжения производится таким образом, чтобы избежать дополнительных потерь, связанных с переходными процессами изменения частоты вращения. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике в частности к электродвига-телям с электронной коммутацией вентильным двигателем !,ВД1!.

Цель изобретения — повышение надежности путем уменьшения числа ступеней регулирования и соответствую-щего .числа замыкателей.

На фиг.l приведена функциональная схема тягового ВД; на фиг.2— его характеристики.

Устройство содержит клеммы 1 и 2 цепи питания, силовые ключи 3 — 8 коммутатора, датчик 9 положения ротора, индуктор 10 двигателя, датчик 11 частоты вращения, последовательно соединенные секции 12 и 13 одной фазы обмотки якоря, секции .l4,15 и 16,17 соответственно второй н третьей фаэ обмотки якоря, силовые ключи 18 и 19 замь|кателей, ключ

20 управления датчиком положения ротора, генератор 21 импульсов, пороговое устройство .22, дешифратор

23, выходы 24 и 25 дешифратора и, входы 26 и 27 ключа 20.

На фиг.2 приняты обозначения."

1 — частота вращения; jb — момент нагрузкл, P — мощность двигателя на валу, Я. — допустимая погрешность поддержания постоянства мощнОсти, !1,! вЂ, координаты характерных точек механической характеристики; А — диапазон изменения момента нагрузки при заданной погрешности у .

На фиг. 1 представлен трехфазный вариант тягового ВД. Каждая фаза обмотки состоит из двух секций !соответственноо по фазам 12 и !3, 14 н 15, 16 и 17) с отводами, которые соединены с управляющими входами силовых кличей 18,19, состоящих из транзистора и трехфазного диодного моста.

Обмотка подключена к выходу трехфазного коммутатора, собранного на шести транзисторных силовых ключах

3-8, управляемых датчиком 9 положе-. ния ротора,.механически связанным с индуктором 10. Выход датчика частоты вращения связан с входами поро гового устройства 22, образованного пороговыми элементами, дешифратором 23 и ключом 20 управления датчиком положения ротора, Дешифратор в данном случае представляет собой триггер с одним устойчивым положением, на выходах 24 и 25 которого сигналы принимают значения

"О" и "l". Выход 24 дешифратора связан с входом эамлкателя 18 и входом 26 ключа управления датчика положения ротора. Выход 25 подклю-чен к входу силового ключа 19 и через генератор 21 импульсов к входу

27 ключа 20 управления.

ВД работает следующим образом.

В исходном состоянии при частоте вращения, равной нулю, на выходе 24

ЗО дешифратора 23 сигнал равен "1", а на выходе 25 - "О", при этом ключ

20 и силовой ключ 18 замыкателя открыты, т.е. на датчик положения ротора подается напряжение питания, 35 а выводы секции 13 15 и 17 замкнуты между собой. При подаче напряжения на клеммы 1 и 2 ВД разгоняется под действием электромагнитного момента полной обмотки с двумя по40 следовательно включенными секциями каждой фазы. При увеличении час!

257772 тоты вращения, в момент, когда напряжение датчика частоты вращения превысит напряжение одного из элементов порогового устройства.22, на выходе 24 дешифратора 23 сигнал 5 станет равным "0", на выходе 25

В этом случае транзистор силового ключа 18 закрыт, а секции 13,15, l7 разомкнуты. В это же время открывается транзистор силового ключа 19 и секции 12, 14 и 16 замыкаются.

Одновременно сигналом дешифратора с выхода 25 запускается генератор 21 импульсов, который подает на ключ управления датчиком положения ротора импульсы с определенной скважностью.. Двигатель включен только в течение импульса генератора. При дальнейшем разгоне двигатель работает с меньшим числом витков обмот- 20 ки (секции I2,14, 16) и при импульсном их питании. При нагрузке двигателя его частота вращения уменьшается, а процессы переключения обмотки и генератора происходят в обратном порядке.

При переключении числа витков в обмотке якоря и подаче на нее однополярных импульсов., длительность которых пропорциональна числу включен- 30 ных витков, характеристики ВД изменяются, как пбказано на фиг.2, т.е. часть вращения холостого хода обратно пропорциональна числу включенных витков и не зависит от длитель— ности импульсов, а пусковой момент .прямо пропорционален длительности импульсов и не зависит от числа включенных витков °

С учетом изложенного, характерис- 40 тики 1 = 1{ и Р = 3(р) тягового

ВД,имеют вид, представленный на фнг.2.

При подключении к коммутатору полной обмотки, когда частота враще- 15 иия мала, т.е. напряжение датчика .-: частоты вращения меньше опорного напряжения порогового устройства, дви.гатель работает на участке механической характеристики с координата- 30 ми И = 1, 4 = l. В точке 1 при частоте вращения 4у, напряжение датчика частоты вращения превышает опорное напряжение порогового устройства 22, дешифратор 23 отключает секции 13,15 и 17 обмотки и подключает генератор 21 импульсов. Если принять, что при этом число витков уменьшается вдвое и на выходе генератора импульсов длительность импульса составляет половину периода, то двигатель переходит на механическую характеристику с координатами

0,5;9 = 2.

Выбор опорного напряжения производится таким образом, чтобы переключение обмотки происходило в точке 3 где частота вращения и электромагнитный момент одинаковы для обоих участков, следовательно, при переключении не будет дополнительных потерь, связанных с переходными процессами изменения частоты вращения.

Выходная мощность двигателя определяется кривой, представленной на фиг.2 сплошной линией с двумя максимумами. Максимальная точность поддержания постоянства мощности на учас гке А при кратности изменения момен(И та нагрузки 3 =-- — — определяется

1" величиной Z При этом изменение частст вращения определяется участком В.

Формулаизобретения

Тяговьп нентильный электродвигатель, содержащий индуктор, якорь с ш-глазной обмоткой, подключенной к цепи питания через силовые ключи коммутатора, управляющие цепи которых связаны с выходом датчика положения ротора, каждая фаза выполнена с отводами, каждый из одноименных от-. водов каждой фазы соединен с одним из каналов одного из m --канальных замыкателей, управляющий вход каждого из которых соединен с одним и из выходов дешифратора, каждый вход которого связан с выходом одного .из пороговых элементов, входы которых соединены с выходом датчика частоты вращения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен И генераторами импульсов, датчик положения ротора снабжен ключом управления, служащим для отключения выходного сигнала датчика положения, управляющий вход каждого из генераторов связан с одним из выходов дешифратора, а выход каждого из генераторов соединен с управляющим входом ключа управления датчика положения ротора.

1257772

Составитель А,Санталов

Редактор Л.Пчелинская Техред JI.Ñåðäþêîâà Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5036/54 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

    

www.findpatent.ru

Диссертация на тему «Исследование работы тягового электрооборудования при пуске электровоза ЭП200 с вентильными тяговыми двигателями» автореферат по специальности ВАК 05.22.07 - Подвижной состав железных дорог, тяга поездов и электрификация

1. Автоматизация электрического подвижного состава / Под. ред. Д.Д.Захарченко. М.: Транспорт, 1978. 280С.

2. Амель Ж. Универсальные двухсистемные электровозы с синхронными тяговыми двигателями // Железные дороги мира. 1987.№12.С. 12.18.

3. Аракельян А.К., Афанасьев A.A., Чиликин М.Г. Вентильный электропривод с синхронным двигателем и зависимым инвертором. М.: Энергия, 1977. 224С.

4. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. М.: Энергия, 1969. 424 с.

5. Бурдасов Б.К., Толстых В.А. Система формирования импульсов унифицированного преобразователя переменного тока // Вестник ВНИИЖТ. 1985. №1. С. 12.15.

6. Вахнин М.И., Пенкин Н.Ф., Покровский М.А., Пугин Д.К., Талыков A.A. Устройства СЦБ при электрической тяге переменного тока / Тр. ВНИИЖТ. 1956. Вып. 126. 220 С.

7. Вентильные двигатели и их применение на электроподвижном составе / Под ред. Б.Н.Тихменева. М.: Транспорт, 1976. 280 С.

8. Гаш А. Двухсистемные электровозы ВВ20011 и ВВ 20012 // Железные дороги мира. 1987. №11. С. 7. 11.

9. Герлах В. Тиристоры. М.: Энергоатомиздат, 1985. 328 С.

10. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0. СПб.: Корона принт, 2001.320 С.

11. П.Гнездилов В.В. Система автоматического регулирования электровоза серии 120 // Электрическая и тепловозная тяга. 1988. №7. С. 46.48.

12. Головченко В.А., Денисенко В.И. Электромагнитные процессы тиристорных преобразователей в режиме прерывистых токов // Вестник ВНИИЖТ. 1985. №3. С. 21.24.

13. Горин H.H., Кучумов В.А., Некрасов O.A., Сенаторов В.А. / Повышение силы тяги электровозов с вентильными двигателями. Тр. ВНИИЖТ. 1977. Вып. 576. С. 65.75.

14. Грибанов П.Ф. Система автоматического регулирования независимого возбуждения электровозов с вентильными тяговыми двигателями / Сб. Электрическое торможение электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1984. С. 40.46.

15. Гультяев А.К. Matlab 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows. СПб.: Корона принт, 1999. 288С.

16. Денисенко В.И., Головченко В.А. Совершенствование системы токовой защиты преобразователя вентильного тягового двигателя // Вестник ВНИИЖТ. 1984. №7. С. 19. .22.

17. Жерве Г.К. Промышленные испытания электрических машин. М.: Энергия, 1959. 504 С.

18. Захарченко Д.Д., Ротанов H.A., Горчаков Е.В. Тяговые электрические машины и трансформаторы. М.: Транспорт, 1976. 303 С.

19. Кадомский Д.Е. Активная и реактивная мощности -характеристики средних значений работы и энергии периодического электромагнитного поля в элементах нелинейных цепей // Электричество. 1987. №7. С. 39. .43.

20. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока. М.: исд. АН СССР, 1962. 624 С.

21. Кондратов В. Д. Математическая модель и устойчивость вентильного тягового двигателя при рекуперативном торможении / Сб. Электрическое торможение электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1984. С. 31.39.

22. Кондратов В.Д., Кучумов В.А. Частичная искусственная коммутация тока в вентильном двигателе и выбор расчётных параметров преобразователя / Тр. ВНИИЖТ. 1981. Вып. 636. С. 82.93.

23. Кондратов В.Д., Широченко H.H., Покровский СВ. и др. Испытания электровоза с вентильными двигателями // Электрическая и тепловозная тяга. 1989. №2. С. 28. .29.

24. Конкордиа Ч. Синхронные машины. Переходные и установившиеся процессы. М.: Госэнергоиздат, 1959. 272 С.

25. Колпахчьян Г.И., Тулупов В.Д. Возможности повышения тяговых свойств электроподвижного состава с вентильными тяговыми двигателями // Электричество. 1976. №4. С. 34.39.

26. Копылов И.П., Фрумин В.Л. Электромагнитное преобразование энергии в вентильных двигателях. М.: Энергоатомиздат, 1986. 168 С.

27. Костенко М.П. Электрические машины. Специальная часть. М.: Госэнергоиздат, 1949. 712 С.

28. Косье А. Электровоз ВВ10004 однофазного переменного тока мощностью 5600 кВт с регулируемыми синхронными двигателями // Железные дороги мира. 1984. №3. С. 22. .27.

29. Куксов С.С. Измерение реактивной мощности на электроподвижном составе с компенсатором реактивной мощности // Вестник ВНИИЖТ. 1999. №5. С. 20. .24.

30. Куксов С.С. Исследование спектра сетевого тока при пуске электровоза ЭП200 // Вестник ВНИИЖТ. 2001. №6. С.37. .42.

31. Куксов С.С. Совершенствование алгоритмов управления узлом конденсаторной коммутации электровоза ЭП200 // Депонирование ЦНИИ ТЭИ МПС, справка №6345-жд02. 2002.

32. Кучумов В.А., Горин H.H. О некоторых результатах испытаний тягового вентильного электропривода // Электротехника. 1975. №3. С. 45.47.

33. Кучумов В.А., Покровский СВ. Особенности вентильного тягового привода // Электрическая и тепловозная тяга. 1986. №11. С. 36.37.

34. Кучумов В.А., Покровский СВ., Куксов С.С, Кадыров И.Ф., Прокофьев СН. Результаты приёмочных тягово-энергетических испытаний электровоза ЭП200-001 / Труды ВНИИЖТ. М.: 2000. С. 95.104.

35. Лакот Ф. Поезда TGV второго поколения // Железные дороги мира. 1988. №4. С. 5.7.

36. Лукин В.Н., Романов М.Ф., Толкачёв Э.А. Системный анализ электрических цепей и машин. Л.: изд. Ленинградского университета, 1985. 136 С.

37. Малютин В. А. Принципы синтеза и коррекции комбинированных САР на электровозах переменного тока в режимах тяги и рекуперативного торможения / Сб. Электрическое торможение электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1984. С69.79.

38. Мацухаси Т. Тиристорное управление электроподвижным составом переменного тока с пониженным содержанием высших гармоник // Железные дороги мира. 1980. №1. С. 13. .22.

39. Мед ель В.Б. Подвижной состав электрических железных дорог. М.: Транспорт, 1974. 232 С.

40. Меншутин H.H., Фаминский Г.В., Монахов Л.И. Эффективность локомотивов с жёсткими характеристиками // Железнодорожный транспорт. 1984. №6. С. 52.56.

41. Мосткова Г.П., Родина З.М. Составляющие полной мощности в цепях с вентилями // Преобразовательная техника. 1963. №4. С. 21.25.

42. Независимое возбуждение тяговых двигателей электровозов / Под ред. А.Т.Головатова. М.: Транспорт, 1976. 152 С.

43. Отчёт. Приёмочные испытания электровоза ЭП200. СВ.Покровский, В.А.Кучумов, ССКуксов. М.: ВНИИЖТ МПС РФ, 1999. 37 С.

44. Покровский СВ. Исследование осевой силы тяги вентильного привода//Вестник ВНИИЖТ. 1985. №4. С 16. 19.

45. Покровский СВ. Увеличение силы тяги электровоза с вентильным электроприводом и разработка системы регулирования скольжения его колёсных пар. Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук. М.: ВНИИЖТ МПС СССР, 1989.167 С.

46. Потёмкин В.Г. Matlab5 для студентов. М.: Диалог-МИФИ, 1998. 314 С.

47. Потёмкин В.Г. Система инженерных и научных расчётов MATLAB 5.x. М.: Диалог-МИФИ, 1999. 366 С.

48. Правила тяговых расчётов для поездной работы. М.: Транспорт, 1985.287 С.

49. Проектирование тяговых электрических машин / Под. ред. М.Д.Находкина. М.: Транспорт, 1976. 624 С.

50. Протокол. Испытания электровоза ЭП200-001 по электромагнитной совместимости с системами СЦБ и АЛСН.

51. С.В.Покровский, В.А.Кучумов, А.П.Петровичев, Д.Е.Викулин, ССКуксов. М.: ВНИИЖТ МПС РФ, 1999. 55 С.

52. Протокол поверки средств измерений сетевого тока, применённых в испытаниях электровоза ЭП200-001 по электромагнитной совместимости с системами СЦБ и АЛСН.

53. A. П.Петровичев, ССКуксов. М.: ВНИИЖТ МПС РФ, 1999. 9 С.

54. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap 6. М.: Горячая линия-Телеком, 2001. 344 С.

55. Режимы работы магистральных электровозов / Под ред. О.А.Некрасова. М.: Транспорт, 1983. 231 С.

56. Результаты разработки и испытаний электровоза ВЛ80В с вентильными тяговыми двигателями / Б.А.Стромин, Г.И.Колпахчьян, А.Я.Масюк, В.Я.Дядиченко / Сб. науч. тр. ВЭлНИИ. Новочеркасск, 1983. Т. 23. С. 50.59.

57. Ролле X. Подвижной состав для новых линий TGV // Железные дороги мира. 1985. №5. С. 10. 14.

58. Савоськин А.Н., Ефремов А.А., Зверев В.Г., Завьялова Н.Б. Цифровой БУВИП для электровоза ВЛ80р // Вестник ВНИИЖТ. 1985. №2. С. 17.20.

59. Стромин Б.А., Колпахчьян Г.И., А.Я.Масюк, В.Я.Дядиченко. Результаты разработки и испытаний электровоза ВЛ80в с вентильными тяговыми двигателями / Сб. науч. тр. ВЭлНИИ. Новочеркасск, 1983. т. 23. С. 50.59.

60. Тауфиг Д. Подавление гармоник в преобразователях для трёхфазного тягового привода // Железные дороги мира. 1990. №7. С. 36.40.

61. Тиристоры (Технический справочник) / Пер. с англ. под ред.

62. B. А.Лабунцова, С.Г.Обухова, А.Ф.Свиридова. М.: Энергия, 1971. 560 С.

63. Тихменев Б.Н., Кондратов В.Д., Горин H.H. и др. Исследование способов демпфирования высокочастотных колебаний в тиристорных преобразователях // Тр. ВНРШЖТ. 1982. Вып. 642. С. 94.115.

64. Тихменев Б.Н., Кучумов В.А. Электровозы переменного тока с тиристорными преобразователями. М.: Транспорт, 1988. 311 С.

65. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрифицированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты. М.: Транспорт, 1980. 462 С.

66. Тихменев Б.Н., Басов Ю.А., Находкин В.Д. Потенциальные условия работы тиристоров в выпрямительно-инверторном преобразователе электровоза ВЛ80Р / Сб. тр. Электрическое торможение электроподвижного состава. ВНИИЖТ. М.: 1984. С.9.20.

67. Тулупов В.Д. Автоматическое регулирование сил тяги и торможения электроподвижного состава. М.: Транспорт, 1976. 354 С.

68. Федеральные требования по сертификации на железнодорожном транспорте // Технический регламент. Электровозы. М.: МПС РФ. 1998. 14С.

69. Шипилло В.П. Автоматизированный вентильный электропривод. М.: Энергия, 1969.400 С.

70. Штолл К., Бечка Й., Надводник Б. Влияние тягового подвижного состава с тиристорным регулированием на устройства СЦБ и связи. М.: Транспорт, 1989. 199 С.

71. Щербаков В.Г., Седов В.И., Захаров А.Г. Новый тяговый двигатель для электровозов // Электрическая и тепловозная тяга. 1986.№11.С.32.33.

72. Электровоз ЭШОО // Руководство по эксплуатации. Коломна, 1997. 319 С.

73. Вольтметр универсальный цифровой. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Каунас, 1988. 138 С.

74. Кучумов В.А., Похель В.Б. Компенсация реактивной мощности на электроподвижном составе переменного тока. М.: Интекст, 2001. 88С.

75. Пронтарский А.Ф. Системы и устройства энергоснабжения. М.: Транспорт, 1971. 247С.

76. Протокол тягово-энергетических испытаний электровоза ВЛ86ф и сравнительных испытаний с электровозом ВЛ80в по теме 05.03.44.89.89.00. М.: ВНИИЖТ МПС РФ, 1989.

77. Nouvion F. Three phase motors in electric rail traction // lEEE/ASME Railroad Conf. BaltimoreMd. 26.28 apr. 1983. P. 22.41.

78. S.Nishikata, S.Muto, T.Kataoka. Dynamic Performance Analysis of Self-Controlled Synchronous Motor Speed Control Systems // IEEE Transactions on industry appHcations. Val. lA 18. №3. May/June 1982. P. 205.211.

79. T.Kataoka, S.Nishikata. Transient Performance Analysis of Self -Controlled Synchronous motor // IEEE Transactions on industry applications. Val. l A 17. №2. March/April 1981. P. 152. 159.

80. TGV. Le synchrone aux essais. // La Vie du Rail. 1986. 13/111.№2035. R 12.15.

81. V.Volouch. Linearised mathematical model of the drive with a self -controlled synchronous machine and its frequency characteristics. ActaTechnicaCSAV. 1981, №6. P. 667.687.

www.dissercat.com

Вентильные тяговые двигатели - Физика

Электромагнитная система вентильного тягового двигателя подобна синхронной машине. На статоре расположена равномерно распределенная якорная обмотка и на роторе (вращающейся части) обмотка возбуждения постоянного тока, питаемая через специальные контактные кольца и щетки. По принципу действия вентильный двигатель подобен машине постоянного тока, в которой электромеханический коллектор заменен системой управляемых вентилей. Рассмотрим работу такой системы от общего к частному. Принципиальная схема электропривода с тяговыми вентильными двигателями показана на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Принципиальная схема электропривода с тяговыми вентильными двигателями: Ср – сглаживающий реактор; 1 – трансформатор; 2 – тиристорный коммутатор; 3 – статорная обмотка; 4 – роторная обмотка; 5 – измеритель положения ротора; 6 – устройство управления тиристорами

Так как по обмоткам якоря необходимо пропускать постоянный ток, применяют два тиристорных коммутатора. Допустим, необходимо пропустить постоянный ток по фазе С и В, тогда в первый полупериод будут работать тиристоры Т1 и Т2, во второй Т3 и Т4. Обмотка возбуждения получает питание через мостовую схему выпрямления. Определено, что необходимо пропускать ток по соответствующим ветвям якорной обмотки. Это утверждение – первый шаг к обоснованию принципа работы вентильного двигателя. Для простоты рассмотрим работу вентильного двигателя с использованием лишь одного тиристорного коммутатора, считая, что ток уже выпрямлен (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Схема вентильного двигателя с явно выраженным звеном постоянного тока

Допустим, ток протекал вначале по обмоткам А и В в направлении от А к В. Чтобы детально рассмотреть принцип работы коммутатора и образования вращающего момента, необходимо одновременно рисовать два рисунка, одним поясняя первый аспект, вторым иллюстрируя диаграмму замыкания тиристоров (рис. 9.3).

Взаимодействуя между собой магнитный поток статора Фс и ротора Фр, который направлен, как показано на рисунке образуют вращающий момент в соответствии с обычным правилом, как для двигателей постоянного тока (вытеснение проводника с током из магнитного поля). Вращающий момент направлен по стрелке. Для обеспечения протекания тока должны быть замкнуты тиристоры Т1 и Т4.

Рис. 9.3. Диаграмма замыкания тиристоров

Предположим, что ток протекает по фазам А и В в направлении от А к В.

Рис. 9.4. Принцип получения вращающегося поля

Если после поворота ротора на определенный угол (» 30°) переключить ток с фазы В на фазу С, то Фс повернется на 60° и соответственно на такой же угол повернется ротор двигателя. При этом замкнутся тиристоры Т1 и Т6. После поворота на 60° фаза А отключается от сети, и ток начинает протекать по фазе В и С. Далее процесс продолжается аналогично. Для обеспечения дальнейшего вращения переключается ток с фазы С на фазу А, и ток протекает по тиристорам Т3 и Т2.

При указанном способе формирования магнитодвижущей силы мдс идеализированная форма токов (допустим для фазы А будет иметь вид, показанный на рис. 9.6).

Рис. 9.5. Принцип получения вращающегося поля (продолжение)

Рис. 9.6. Идеализированная форма фазного тока

Пользуясь таблицей замыкания тиристоров, можно составить такую же диаграмму для всех токов. Для идеального случая такая диаграмма составляться не будет. Достаточно для одной фазы. А для реального распределения токов диаграмма представлена ниже. Но с начало, несколько слов о наводимой в обмотках эдс. В обмотках наводится две эдс от двух источников:

1) эдс от тока, протекающего по обмоткам статора , , , , , (первая буква, откуда вытекает ток, вторая куда втекает). Все они сдвинуты относительно друг друга на 60°;

2) эдс возникающая в обмотках статора при вращении ротора , , .

Проиллюстрируем это диаграммой (рис. 9.7).

Огибающая суммарная эдс характеризуется средним значением Еср. В реальных условиях, коммутация отличается от мгновенной в точке которая изображена выше.

Рис. 9.7. Эдс вентильного двигателя

Вынесем еА, еВ, еС на отдельную диаграмму (рис. 9.8) и покажем коммутацию эдс с фазы на фазу, а так же диаграмму изменения токов в условиях, когда коммутация осуществляется не мгновенно.

Рис. 9.8. Зависимость фазных токов и эдс от времени

Момент включения фазы, вступающей в работу, должен иметь опережение на угол ( -угол опережения) относительно момента выравнивания эдс коммутирующей секции (фазы). Только при этом условии будут нормально открываться и закрываться тиристоры. Причем т. е. коммутация должна оканчиваться раньше, чем сравняются эдс коммутирующих фаз, (ротор повернется на угол ). Период перехода тока (или изменения направления) (по аналогии) называется периодом коммутации и характеризуется углом . Так как тиристоры имеют определенный разброс параметров, то необходим некоторый запас по времени для их нормальной коммутации. Этот запас называют углом запаса и обозначают как .

По своим характеристикам вентильные тяговые двигатели аналогичны двигателям постоянного тока, поэтому их иногда называют в литературе безколлекторными двигателями постоянного тока.

Асинхронные двигатели

Физический процесс образования намагничивающей силы в асинхронных двигателях в общем аналогичен процессу в вентильном двигателе, но отличается от него тем, что ток идет сразу по трем фазам, правда, в двух фазах ток в половину меньше, чем в одной. В тяговом электромашиностроении преимущественное применение нашли двигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивное исполнение машины будет рассмотрено несколько позднее, а пока остановимся на образовании намагничивающей силы и форм фазных токов и напряжений.

student2.ru