Устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„. ВЦ.;; ДЯЩЯ!

3 Р В 60 L 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2999300/24-11 (22) 30.10.80 (46) 07.04.83. Бюп> И 13 (72) Л.А. Баранов, Н.М. Фонарев, В.В. Бурченков, Н.К. Модин, И.В. Куровский, Л.А. Иихальчук, Н.И. Григорьев и А.Г. Антоненко (7l) Белорусский институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.337.52(088.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР

tì 206633, tea. В 60 1 15/20, 1968

-(прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО, РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОВО3А С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ, содержащее задатчик и датчик скорости тепловоза, датчик частоты вращения вала дизеля, усилитель, один из выходов которого соединен с блоком управления возбуждением генератора, блок задания темпа изменения частоты вращения вала дизеля, один выход которого соединен с одним из входов коммутатора, выход которого подключен к регулято-. ру частоты вращения вала дизеля, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его надежности, оно снабжено сумматором, блоком коррекции и блоком задания мощности дизеля, соответствующие входы которого соединены с датчиком тока тяговых электро" двигателей, задатчиком и датчиком скорости, а выход подключен к одному из входов коммутатора, другой вход которого соединен с одним из выходов задатчика темпа изменения частоты вращения вала дизеля, другой выход которого подключен к одному из входов сумматора, а соответствующие входы соединены с третьим выходом усилителя и выходом сумматора, второй и третий входы которого подключены 1 соответственно к датчику тока тяговых электродвигателей и датчику скорости тепловоза, при этом блок кор- С„ рекции подключен входами к датчику тока тяговых электродвигателей и к датчику частоты вращения вала дизеля, а выход соединен с одним из входов усилителя, другие входы которого подключены к датчику и задатчику скорости тепловоза.

1 10098

Изобретение относится к области автоматизации железнодорожного транспорта, к средствам автоматического регулирования скорости движения маневровых тепловозов с электрической пере5 дачей и может быть использовано для автоматизации маневровых передвижений и автоматического регулирования скорости надвига и роспуска на сортировочной горке. о

Известно устройство для автоматического регулирования скорости тепловоза с электрической передачей, содержащее задатчик и датчик скорости тепловоза, датчик частоты вращения вала дизеля, усилитель, один из выходов которого соединен с блоком управления возбуждением генератора, блок задания темпа изменения частоты вра- . щения вала дизеля, один выход которого соединен с одним из входов коммутатора, выход которого подключен к регулятору частоты вращения вала дизеля 1 ).

В известном устройстве регулирование скорости движения тепловоза осуществляется по двум цепям: по цепи возбуждения генератора и по цепи управления механизмом уставки регулятора частоты вращения вала дизеля.

Однако в известном устройстве цепь ЗО регулирования частоты вращения вала дизеля обладает низким качеством переходных процессов, выражающимся в сравнительно большом времени регулирования при работе тепловоза с малыми на- з5 грузками и сравнительно большом перерегулировании при работе с большими нагрузками, так как темп набора частоты вращения вала дизеля не зависит от нагрузки. ео

Целью изобретения является повышение надежности устройства.

Эта цель достигается тек, что устройство для автоматического регулиро-. вания скорости тепловоза с электричес кой передачей, содержащее задатчик и датчик скорости тепловоза, датчик частоты вращения вала дизеля, усилитель, один оз выходов которого соединен с блоком управления возбуждением генера- тора, блок задания темпа изменения частоты вращения вала дизеля, один выход которого соединен с одним из входов коммутатора, выход которого подключен к регулятору частоты вра$5 щения вала дизеля, снабжено сумматором, блоком коррекции и блоком задания мощности дизеля, соответствующие входы которого соединены с датчиком

31 2 тока тяговых электродвигателей, задатчиком и датчиком скорости, а выход подключен к.одному из входов коммутатора, другой вход которого соединен с одним из выходов задатчика темпа изменения частоты вращения вала дизеля, другой выход которого подключен к одному из входов сумматора, а соответствующие входы соединены с третьим выходом усилителя и выходом сумматора, второй и третий входы ко-. торого подключены соответственно к датчику тока тяговых электродвигателей .и датчику скорости тепловоза, при этом блок коррекции подключен входами к датчику тока тяговых электродвигателей и к датчику. частоты вращения вала дизеля, а выход соединен с одним из входов усилителя, другие входы которого подключены к датчику и задатчику скорости тепловоза. .На чертеже представлена блок-схема устройства для автоматического регулирования скорости тепловоза с элект" рической передачей.

Устройство содержит задатчик 1 и датчик 2 скорости тепловоза, датчик 3 частоты вращения вала дизеля, усили". тель .4, один выход которого соединен с блоком 5 управления возбуждением генератора 6, блок,7 задания темпа изменения частоты вращения вала дизеля 8, один выход которого соединен с одним из входов коммутатора 9, выход которого подключен к регулятору 10 частоты вращения вала дизеля 8, а другой вход — к выходу блока 11 задания мощности дизеля, входы которого соединены с датчиком 12 тока тяговых электродвигателей, задатчиком 1 и датчиком 2 скорости, при этом другой выход блока 7 задания темпа изменения частоты вращения вала дизеля подключен к одному из входов сумматора 13, Устройство содержит возбудитель 14, подключенный выходом к одному из входов выпрямителя 15, тяговые двигатели 16, приводящие в движение колесные пары 17, а также устройство содержит блок 18 коррекции.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Сигналы в виде напряжений постоянного тока с задатчика 1 скорости и датчика 2 скорости тепловоза подаются на входы усилителя 4, с выхода которого сигнал в виде постоянного тока, пропорционального разности заданной и истинной скоростей, подается на вход блока 5 управления возбуждением г ене3 10098 ратора, который воздействует на выпрямитель 15 тока возбуждения. При изменении тока возбуждения генератора 6 изменяется ток нагрузки этого генератора и тяговых двигателей 16

5 в результате чего изменяется скорость движения тепловоза.

Для стабилизации статической ошибки регулирования при изменениях частоты вращения вала дизеля и тока тя- ..16 говых электродвигателей на вход усилителя 4 через блок 18 коррекции поступают сигналы от датчика 3 частоты вращения вала дизеля 8 и датчика 12 тока тяговых электродвигателей. Блок 18 коррекции представляет из себя сум,матор с регулируемыми коэффициентами.передачи по каждому входу.

Канал ступенчатого регулирования работает следующим образом.

Сигнал,в виде постоянного напряже- В ния, величина и полярность которого определяются разностью заданной и истинной скоростей движения тепловоза, с выхода усилителя 4 поступает на вход блока 7, на входе которого установлены два пороговых элемента, каждый из которых срабатывает при оп. ределенных уровне и полярности входного напряжения. Эти пороговые эле. менты управляют реле, контактами ко- ЗВ торых осуществляется управление регулятором 10 частоты вращения вала ди-. зеля. Изменение частоты вращения вала дизеля приводит к изменению скорости движения тепловоза. 35

Темп срабатывания реле управления блока 7 задания темпа изменения частоты вращения вала дизеля регулируется сумматором 13, включенным в цепь обратной связи блока 7. Регулирующие воздействия в виде постоянных напряжений на сумматор 13 поступают от. датчика 2 скорости тепловоза и дат- чика 12 тока тяговых электродвигателей. Вследствие этого темп работы ре-. ле управления блока 7 будет зависеть от величины тока тяговых электродвигателей и истинной скороСти движения тепловоза.

Вычислительная операция по опре$0 делению расчетнои позиции регулятора 10 частоты вращения вала дизеля проводится всякий раз-при смене задания по скорости движения. Принимается, что движение тепловоза в момент смены задания по скорости является равномерным. При этом сила .тяги .F<

pasна силе сопротивления движению и пропорциональна суммарному току 1 4 тяговых электродвигателей, что справедливо для электродвигателей посто" янного тока с последовательным возбуждением.

В основу определения расчетной позиции положена зависимость.силы тя" ги F от скорости движения теплово" эа Ч, при условии, что сила сопро" тивления движению% изменяется незначительно в диапазоне. скоростей массовой маневровой и горочной работы. Эффективная мощность дизеля Ие необходимая для достижения заданной скорости, определяется

F Ч М,= "„

1.

Учитывая, что сила 1=.К пропорциональна току 3, получим выражение;: для определения мощности N> требуемой для достижения заданной скорости Ч

ЗЧ

2 где К1 и К2 - коэффициенты пропорциональности.

Вычисления. по формуле (1 ) осущест, вляются множительно-усилительным элементом блока 11, на вход которого поступают сигналы с датчика 12 тока тя-. говых электродвигателей и задатчика 1скорости. Сигнал в виде напряжения постоянного тока с выхода множительноусилительного элемента блока 11 по.У ступает на вход аналого-цифрового преобразователя этого же блока, на выходе которого формируется номер тре" буемой позиции регулятора частоты вращения вала дизеля, запускаются генераторы импульсов увеличения или уменьшения номера позиции регулятора дизе" ля. Тем самым аналого-цифровой преоброзователь преобразует сигнал, по-.. ступающий с множительно-усилительного элемента в вид, удобный для управления регулятором 10 частоты вращения вала дизеля 8. В свою очередь данное воздействие осуществляется через коммутатор 9 дискретных каналов.

Коммутатор 9 дискретных каналов осуществляет переключение управлярщих воздействий, поступающих на вход регулятора 10, с канала ступенчатого регулирования (первый дискретный ка" нал ) и с канала определения и установки расчетной позиции (второй дискретный канал ) a зависимости от сигналов управления, поступающих от задатчика 1 скорости и усилителя 4.

5 100983 .Коммутатор 9 состоит из одновибра- тора, фиксирующего факт смены задания по скорости, схемы выдержки времени, определяющей время между окончанием воздействия, поступающего на регулятор 10 от блока 11, и началом воздействия, поступающего на регулятор 10 от блока 7 и схемы коммутации дискретных каналов, осуществляющей указанные переключения. 1О

Рассмотрим взаимодействие каналов регулирования скорости движения.

Непрерывный канал регулирования возбуждения генератора работает при малых отклонениях истинной скорости движения от заданной в диапазоне, равном изменению скорости в пределах одной позиции регулятора частоты вращения вала дизеля. Если разность истинной и заданной скоростей движе- 2О ния тепловоза превосходит диапазон регулирования скорости по непрерывному каналу, то включается в работу канал ступенчатого регулирования частоты вращения вала дизеля, осуществляющий перевод регулятора частоты вращения на следующую позицию. от блока 7 к регулятору 10. При очередной смене задания цикл работы коммутатора 9 дискретных каналов повторяется.

Дополнение двух каналов регулирования скорости (непрерывного и ступенчатого) каналом определения и установки расчетной позиции, введение корректировок по току тяговых электродвигателей, по частоте вращения вала дизеля и истинной скорости движения, осуществление перехода на 15-позиционное регулирование частоты вращения вала дизеля вместо 8-позиционного позволило существенно улучшить качество переходных процессов регулирования скорости движения тепловоза, повысить точность и стабилизировать статическую ошибку регулирования, повысить экономичность работы силовой установки маневрового тепловоза.

Исполнение системы автоматического регулирования скорости движения тепло-. воза на интегральных микросхемах позволяет уменьшить габариты и вес устройства и повысить надежность его работы.

ВНИИПИ Заказ 2598/11 Тираж 673 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Непрерывный канал регулирования возбуждения генератора и ступенчатый канал регулирования частоты вращения вала дизеля обеспечивают стабилизацию заданной скорости движения тепловоза при изменении сопротивления движению состава, например, в процессе роспуска состава с горки. . зз

При каждом изменении заданной скорости движения тепловоза работает канал определения и установки расчет /1 ной позиции регулятора частоты вращения, который определяет и устанавли- 40 вает позицию регулятора частоты вращения вала дизеля, соответствующую заданной скорости движения тепловоза.

Темп установки расчетной позиции необ» ходимо ограничивать по условию ис- аЗ ключения боксования при разгоне, для чего в блок 11 подаются сигналы от датчиков 2 и 12.

Управляющее воздействие от ступен- о чатого канала регулирования и канала определения и установки расчетной позиции подают на регулятор 10 частоты вращения вала дизеля через коммутатор 9 дискретных каналов.

При каждой смене задания по скорос" ти движения тепловоза сигналом, поступающим с задатчика 1 скорости, ока. зывается воздействие на одновибратор коммутатора 9, формируется импульс управления, который подготавливает к работе схему выдержки времени и возбуждает реле, входящее в состав схемы коммутации, тем самым дается цепь для прохождения сигнала управления от блока 11 к регулятору 10.

После окончания воздействия сигнала, поступающего с выхода блока 11, реле коммутации находится в возбужденном состоянии до тех пор, пока сигналом, поступающим с выхода суммирующего усилителя 4 не запустится схема выдержки времени и на выходе этой схемы не появится импульс управления, возвращающий схему коммутации-в исходное состояние. После прихода схемы коммутации в исходное состояние обесточивается реле коммутации, переключая свои контакты и создавая цепь для прохождения сигналов управления