Устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-имнульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов -на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежI21 | го ности, оно снабжено импульсным датчиком частоты вращения двигателя, соединенным с ним одним из входов счетчиком, блокомвыдержки времени, логическими элементами И и триггерами, входы одного из которых подключены соответственно к выходу переполнения разрядов реверсивного счетчика, соединенному с входом блока выдержки времени , и к первому входу блока управления режимами работы двигателя, а выход - к одному из входов первого логического элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока управления режимами работы двигателя, подключенного третьим выходом к второму входу другого формирователя импульсов, при этом другой вход счетчика импульсов подключен к выходу О блока выдержки времени, соединенному с первым входом второго логического элемена та И, а выход - к другому триггеру, соеС диненному с вторым входом второго логического элемента И, подключенного третьим входом к выходу импульсного датчика частоты вращения двигателя, а выходом - к одним из входов реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с выходом ,первого элемента ИГС ее с сх а о гг Т IK L « fZ -JZl/J 1 M-f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сС

О

OC а

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3590646 24-11 (22) 01.04.83. (46) 15.12.84. Бюл. № 46 (72) А. И. Хоменко и Г. Г. Рябцев (71) Московский ордена Ленина и ордена

Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 621.314.57 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство CCgP № 982941, кл. В 60 1 15/04, 1982. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-импульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надеж„„SU„„1129088 ности, оно снабжено импульсным датчиком частоты вращения двигателя, соединенным с ним одним из входов счетчиком, блоком выдержки времени, логическими элементами И и триггерами, входы одного из которых подключены соответственно к выходу переполнения разрядов реверсивного счетчика, соединенному с входом блока выдержки времени, и к первому входу блока управления режимами работы двигателя, а выход— к одному из входов первого логического элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока управления режимами работы двигателя, подключенного третьим выходом к второму входу другого формирователя импульсов, при этом другой вход счетчика импульсов подключен к выходу блока выдержки времени, соединенному с Е первым входом второго логического элемен- ур та И, а выход — к другому триггеру, сое- %ф < диненному с вторым входом второго логи- С ческого элемента И, подключенного третьим входом к выходу импульсного датчика частоты вращения двигателя, а выходом — к одним из входов реверсивного счетчика, > другой вход которого соединен с выходом, первого элемента И. (а

1!29088

Устройство относится к электронному оборудованию транспортных средств с тиристорно-импульсным регулированием тяговых электродвигателей.

Известно устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением, содержа— шее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-импульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя !1).

Недостатком известного устройства является регулирование тока возбуждения тяговых электродвигателей с минимального коэффициента заполнения импульсного цикла независимо от величины начальной частоты вращения якорей двигателей. Это снижает быстродействие устройства и его надежность.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением, содержащее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-импульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя, снабжено импульсным датчиком частоты вращения двигателя, соединенным с ним одним из входов счетчиком, блоком выдержки времени, логическими элементами И и триггерами, входы одного из которых подключены соответственно к выходу переполнения разрядов реверсивного счетчика, соединенному с входом блока, выдержки времени, и к первому входу блока управления режимами работы двигателя, а выход — к одному из входов первого логического элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока управления режимами работы двигателя, подключенного третьим выходом к второму входу другого формирователя импульсов, при это другой вход счетчика импульсов подключен к выходу блока выдержки времени, соединенному с первым входом второго логического элемента И, а выход — к другому триггеру, соединенному с вторым входом второго логического элемента И, подключенного третьим входом к выходу импульсного датчика частоты вращения двигателя, а выходом — к одним из входов реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Выходы блока 1 управления режимами работы электродвигателя соединены с входами триггера 2 и логического элемента И 3, !

О выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 4, входяшего в состав цифрового широтно-импульсного модулятора 5, который содержит также счетчик 6 тактовых импульсов, дешифратор 7 выходных сигналов, коммутатор 8 импульсов, подключенный своими счетными и управляюшими входами соответственно к выходам дешифратора 7 и реверсивного счетчика 4. Счетчик 6 подключен к генератору 9 тактовых импульсов. Выход переполнения разрядов реверсивного счетчика 4 соединен с входом блока 10 выдержки времени и другим входом триггера 2. Выход блока 10 подключен ко входам счетчика 11 импульсов и логического элемента И !2. Другой вход счетчика 11 соединен с выходом импульсного

25 датчика 13 частоты врашения якоря 14 электродвигателя. Выход счетчика 11 через триггер 15 соединен со вторым, входом логического элемента И 12. Третий вход этого элемента соединен с выходом датчика 13.

Выход логического элемента И 12 под30 ключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 4 цифрового широтно-импульсного модулятора 5, выходы которого соединены с входами формирователей 16 и 17 управляюших импульсов для тиристорного регулятора 18 тока обмотки 19 возбуждения электродвигателя: Вход формирователя 7 соединен еше с выходом блока 1 управления режимами работы двигателя. Обмотка 19 зашунтирована резистором 20 для исключения импульсов перенапряжения на ней

41 при регулировании тока. Ток якоря 14 электродвигателя контролируется датчиком 21 тока якоря, выход которого соединен с входом блока 1 управления режимами работы электродвигателя. В режиме электродина4 мического торможения в цепь двигателя включается тормозной резистор 22.

Блок 1 управления процессом регулирования содержит элемент 23 сравнения, источник 24 опорного напряжения, генератор

25 импульсных сигналов низкой частоты, 0 конденсатор 26, триггер 27.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент торможения тирим сторный регулятор 18 полностью открыт, в результате чего замыкается цепь: якорь

14 — тормозной резистор 22 — обмотка 19 возбуждения. Происходит самовозбуждение электродвигателя. Полное открытие регулятора 18 обеспечивается тем, что формирова,— тель 16 генерирует под действием сигналов с!

129088

10 з модулятора 5 управляющие импульсы, а формирователь 17 заперт сигналом с выхода блока 1 управления до тех пор, пока ток в цепи двигателя не достигнет заданного значения (уставки). Гlри увеличении тока якоря до значения уставки, которая задается в блоке 1, запрещающий. сигнал с выхода блока снимается и формирователь 17 включается. Под действием управляющих импульсов формирователей 16 и 17 начинается импульсная работа регулятора 18, поддерживающего ток якоря на заданном уровне.

Необходимые значения коэффициента заполнения импульсного цикла регулятора 18 в процессе торможения электродвигателя задаются с помощью широтно-импульсного модулятора 5.

Формирование требуемого коэффициента заполнения импульсного цикла модулятора 5 осуществляется в следующем порядке. На счетчик 6 модулятора поступают с генератора 9 тактовые импульсы, частота которых выбрана равной !<,—— f np,где fp — требуемая частота переключения регулятора 18;

n> — число позиций счетчика 6.

Такговые импульсы последовательно заполняют разряды счетчика 6. Когда все разряды счетчика заполнены, то очередным тактовым импульсом производится сброс счетчика в нулевое состояние и вновь начинается заполнение его разрядов. В дальнейшем этот процесс периодически повторяется. Сигналы с выхода счетчика 6 и выхода триггера снимаются и логический элемент

И 3 перестает пропускать импульсы от блока 1 на вход реверсивного счетчика 4, который при этом остается с заполненными разрядами.

С выхода переполнения разряда ревер- З5 сивного счетчика 4 сигнал подается также на вход блока 10 выдержки времени. От этого сигнала блок 10 включается, и на его выходе появляется напряжение высокого уровня, сохраняющееся в течение строго заданного интервала времени 1в д . От выходного на- 40 пряжения блока 10 включается счетчик 11 импульсов, которые поступают с импульсного датчика 13 частоты вращения якоря электродвигателя. При заполнении всех разрядов счетчика 11 он переключает триг- 4 гер 15, на выходе которого появляется напряжение высокого уровня. Выходные напряжения высокого уровня блока 10 и триггера 15 разрешают логическому элементу

И 12 пропускать импульсные сигналы с датчика 13 на вычитающий вход реверсивного О счетчика 4. Эти импульсы проходят на реверсивный счетчик 4 только в оставшуюся после заполнения счетчика 11 часть времени от интервала t»,ä, так как по истечении вре.мени te,„,„íàïðÿæåíèå с выхода блока 10 снимается и логический элемент И 12 закрывается. Под действием импульсов, прошедших на реверсивный счетчик 4, в нем сбрасывается определенная часть позиций таким образом, что их число устанавливается соответствующим частоте вращения якоря электродвигателя. Это обусловлено тем, что время выдержки 4 ди число позиций счетчика 11 величины постоянные, а частота импульсов датчика 13 прямо пропорциональна частоте врагцения якоря электродвигателя. Следовательно, чем выше частота вращения якоря электродвигателя, тем скорее заполняются разряды счетчика 11, тем больше времени остается для прохождения импульсов с датчика 13 на реверсивный счетчик 4, тем больше число позиций сбрасывается в реверсивном счетчике 4.

Указанный алгоритм работы устройства обеспечивает установку при максимальной начальной частоте вращения якоря электродвигателя число позиций в реверсивном счетчике 4 соответствующее минимальному коэффициенту заполнения импульсного цикла регулятора 18, так как при этой частоте требуется наибольшее ослабление поля двигателя. Если частота вращения якоря ниже максимальной, но еще находится в зоне, при которой требуется ослабление поля двигателя, то в реверсивном счетчике 4 устанавливается число позиций, соответствующее данной частоте. Если же частота вращения якоря соответствует уже выходу на полное поле, или даже еще ниже, то в реверсивном счетчике 4 устанавливается число позиций, задающее максимальный--коэффициент заполнения импульсного цикла, регулятор.. 8, так как в этих случаях поле двигателя должно быть полным.

Установка начального числа позиций в реверсивном счетчике 4,как отмечалось выше, происходит за время сборки силовой цепи электродвигателя. Следовательно, модулятор

4 уже к началу процесса самовозбуждения двигателя начинает формировать на своих выходах последовательность управляющих импульсов с коэффициентом заполнения, соответствующим начальной частоте вращения якоря двигателя. Но импульсы с выхода, предназначенные .для выключения регулятора 18, не проходят через формирователь 17 до тех пор, пока ток двигателя не дости гнет уровня уста вки. Этим обеспечивается самовозбуждение двигателя при полностью открытом регуляторе 18; т.е. при полном поле двигателя. Запирание формирователя осуществляется с помощью триггера

27 в блоке 1. Триггер 27 при включении питания на устройство устанавливается в положение, при котором íà его выходе имеется напряжение высокого уровня. Это напряжение запирает формирователь 17 (цепь начальной установки триггера 27 на схеме не показана).

Гlри увеличении тока двигателя до уровня уставки, задаваемой источником 24, элемент 23 сравнения переключается и напряжение высокого уровня с его выхода сии1129088

Составитель Л. Резникова

Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Тираж 656 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н. Воловик

Заказ 8952/13 мается. От этого перепада напряжений триггер 27 переключается и снимает запрет с формирователя 17 импульсов. В результате этого формирователи 16 и 17 под действием выходных сигналов модулятора 5 начинают осуществлять переключение регулятора 18 с начально заданным коэффициентом заполнения импульсного цикла. При снятии напряжения высокого уровня с выхода элемента 23 сравнения конденсатор 26 разряжается через выходную цепь элемента 23 и входную цепь триггера 2, подготавливаясь к пропуску через себя импульса тока на триггер 2 при появлении напряжения высокого уровня на выходе элемента 23.

При уменьшении скорости вращения якоря двигателя ток в цепи уменьшается. При уменьшении его ниже уровня уставки, задаваемой источником 24 опорного напряжения, элемент 23 сравнения переключается и на

его выходе появляется напряжение высокого уровня. От этого напряжения включается генератор импульсов набора позиции реверсивного счетчика 4 и через конденсатор

26 переключается триггер 2 в открытое состояние, разрешая логическому элементу И 3 пропускать сигналы от генератора 25 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, который под действием сигнала с генератора 25 переключается на следующую (после начальной) позицию, увеличивая коэффициент заполнения импульсного цикла регулятора 18. При этом ток возбуждения двигателя увеличивается, увеличивая ток якоря. Ток якоря увеличивается выше уровня уставки. От этого элемент 23 сравнения переключается и напряжение с его выхода снимается, запрещая работу генератора 25. В результате реверсивный счетчик 4 остается на новой позиции до тех пор, пока ток якоря вновь не уменьшится ниже уровня уставки. В дальнейшем процесс повторяется

10 и аналогичным образом происходит постепенное ступенчатое увеличение коэффициента заполнения импульсного цикла до максимального значения. В момент увеличения коэффициента заполнения импульсного цикла до максимального значения (т.е. при заполнении всех разрядов счетчика 4) на выходе реверсивного счетчика 4 появляется сигнал, который переключает триггер

2 в закрытое состояние. В результате этого логический элемент И 3 запирается, и реверсивный счетчик 4 удерживается на последней позиции, что соответствует концу процесса регулирования тока возбуждения двигателя.

Применение предлагаемого устройства в системе импульсного регулирования тягового электродвигателя сокращает время выхода двигателя в заданный режим работы при торможении, что повышает надежность за счет повышения быстродействия системы регулирования.