Устройство для определения тягового усилия электровоза

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА, содержа11щее счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчик скорости и датчики напряжения и тока электродвигателя электровоза, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности путем обработки измерительной информации в импульсной форме, датчик скорости вьтолнен в виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно решающий блок содержит генератор стабильных импульсов, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, который через генератор стабильных импульсов связан с преобразователем тока в длительность импульсов, выW ход которого через регистратор сое-тдивен с выходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4 (5 1) С О 1 ? 5 1 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3606856/24-10 (22) 15.06.83 (46) 23.04.85. Бюл. 915 (72) Л.Г.Кощеев (71) Уральское отделение Всесоюзного ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (53) 531. 781(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

К 51589, кл. С 01 L 5/13, 1937.

2. Авторское свидетельство СССР

Н 155501, кл. G..01 L 5/16, 1963 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА, содержащее счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчик скорости и датчики напряжения и тока

Я0 1151841 A электродвигателя электровоза, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности путем обработки измерительной информации в импульсной форме, датчик скорости выполнен в виде преобразователя ско- рости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно решающий блок содержит генератор стабильных импульсов, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, который через генератор стабильных импульсов связан с преобразователем тока в длительность импульсов, выход которого через регистратор сое-. динен с выходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение.

1 11518

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тягового или тормозного усилия, создаваемого электровозом постоянного тока. 5

Известно устройство для определения тягового усилия локомотива, содержащее регистратор (1) .

Недостатками устройства являются сложность его механической части и 10 необходимость применения специальных сцепных узлов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения тягового усилия электровоза, содержащее счетно -решающий блок с регистратором и

1 подключенные к нему датчики скорости и датчики напряжения и тока электродвигателя электровоза f2) .

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности путем обработки измерительной информации в импульсной форме.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения тягового усилия электровоза, содержащем счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчик скорости и датчики напряжения и гока электродвигателя электроВоза, да Гчик скОрости Выполнен В Виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импуль- 35 сов, а счетно-решающий блок содержит генератор стабильных импульсов, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов 40 и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, который через генератор стабильных импульсов связан с преобразователем тока в длительность импульсов, выход котого через регистратор соединен с выходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, на фиг. 2 — принципиаль- 50 ная схема счетно-решающего блока, на фиг. 3 — эпюры токов и напряжений.

Устройство для определения тягового усилия электровоза содержит датчики 1 и 2, соответственно напря- 55 жения и тока электродвигателя электровоза, датчик 3 скорости электровоза, счетно-решающий блок 4 и ре41 а гистратор 5, Датчик 1 напряжения представляет собой резисторный делитель напряжения ° Датчик тока 2 может быть выполнен в виде омического шунта, в этом случае он подключается к счетно-решающему блоку 4 через операционный усилитель 6.

Датчик 3 скорости электровоза может быть выполнен в виде двух катушек, установленных на заданном расстоянии А 8 друг от друга под кузовом электровоза вдоль направления движения с обеспечением возможности индуктивной связи с индукторами, установленными на полотне железной дороги через равные интервалы, определяемые условиями работы. Питание индукторов может осуществляться от генератора синусоидальных колебаний повышенной частоты.

Счетно-решающий блок 4 (фиг. 2) содержит генератор 7 стабильных импульсов, преобразователь 8 частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь 9 тока в длительность импульсов, преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов, При этом к входу преобразователя 10 напряжения в частоту следования импульсов подключается датчик 1 напряжения, а к выходу — вход генератора 7 стабильных импульсов, который связан с преобразователем 9 тока в длительность импульсов, вход которого соединен с операционным усилителем 6, а выход через регистратор

5 соединен с выходом преобразователя 8 частоты следования импульсов в напряжение, вход которого соединен с датчиком 3 скорости электровоза.

Генератор 7 стабильных импульсов включает в состаь реактор 11, емкость 12, диод 13, тиристор 14 и импульсный трансформатор 15. Преобразователь 8 частоты следования импульсов в напряжение содержит триггер 16, транзистор 17, стабилизатор

18 тока, диод 19 и два конденсатора 20 и 21.

Преобразователь 9 тока в длительность импульсов содержит транзисторы 22-24, стабилизатор 25 тока, диоды 26 и 27, конденсатор 28 и резисторы 29-32.

Преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов содержит динистор 33, импульсный транс3 1151 форматор 34, конденсатор 35 и резистор 36.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение l) с выхода датчика 1 напряжения через резистор 36 поступает на конденсатор 35. Б результате этого конденсатор 35 заряжается и напряжение lc(на нем согласно диаграмме фиг. 3 увеличивается до значения, равного напряжению переключения динистора 33. Отпирание динистора обеспечивает формирование тока,, который поступает в цепь управляющего перехода тиристора 14 через импульсный трансформатор 34.

При отпирании тиристора 14 транзисторы 23 и 24 запираются, а транзистор 22 отпирается под действием отрицательной полуволны напряжения

jj на вторичной обмотке импульсного трансформатора 15, длительность которой равна периоду Т0 собственных колебаний контура, образованного конденсатором 12 и Реактором 11. В 25 это время конденсатор 28 заряжается до напряжения 002, пропорционального току двигателей

После завершения цикла колебаний контура С 12, (11 восстанавливается Зо напряжение О((на диоде 13 и тиристоре 14 и через резисторы 31 и 32 подается положительное напряжение на базы транзисторов 24 и 23. При этом транзистор 24 отпирается и через регистратор 5 протекает импульс тока

Транзистор 23 остается запертым под действием отрицательного напряжения на конденсаторе 28. Транзистор

23 будет находиться в запертом состоянии до тех пор,.пока не разрядит4О ся конденсатор 28. После разряда последнего отпирается транзистор 23, что вызовет запирание транзистора 24 I и прекращение тока (2 через регистратор 5 и резистор 30.

Под действием датчика 3 скорости электровоза напряжение на конденсаторе 21 равное максимальному значению напряжения на конденсаторе 20, изменяется прямо пропорционально длительности отрицательного импульса на базе транзистора 17 и интервалу времени at: между импульсами, формируемыми датчиком 3 скорости электровоза.

Величина напряжения на конденсаторе 21 в рассматриваемом устройстве определяется выражением

И=30 „С (13

20 где („ — ток на выходе стабилизатора 18 тока, — интервал времени между импульсами, формируемыми датчиком 3 скорости электровоза; (-« — емкость конденсатора 20.

Ток через регистратор 5 в предлагаемом устройстве можно определить по формуле

"ст, ?5= 1Т((ДЗО С20 (2) I

1=

"(>ер ь с (ь > (3) ! где ((— напряжение на выходе датчика 1, I>ep — напряжение переключения динистора 20;

Π— емкость конденсатора 35, " ь — сопротивление резистора

36.

Длительность импульса тока через регистратор 5 устройства можно определйть по формуле ! 4= о > (4) гь где То — период собственных колебаний последовательного контура, содержащего ко»денсатор 12 и реактор 11, !

:(— ток на выходе датчика 2 или операционного усилителя 6, ((— ток на выходе стабилизатора 25 тока.

Подставив выражения (3) и (4) в формулу 2, получаем

Iñò UIIefI "зо " ь, сго с,5 где 1 — частота повторения импульсов отпирания тиристора 14;

Т вЂ” длительность импульса тока через регистратор 5и транзистор 24, (1 - сопротивление резистора 30.

Частота повторения импульсов тока отпирания тиристора 14 устройства определяется или

Ic<«< 2ГД,< L« 0 3 дФ, (ь) сг ер " o to " Ьь S где C q — емкость конденсатора 12, 4« — индуктивность реактора

И.

Из выражений (5) и (6) следует, что ток через регистратор 5 устройства пропорционален произведению напряжения, тока и интервала времени на выходах датчиков 1-3 и прямо пропорционален усилию, создаваемому электровозом, поскольку

ll 1 Я.«< ()

1151841 где F — тяговое усилие электровоза, и — интервал времени, за который электровоз переместится на путь (расстояние

5 между катушками датчика скорости), 0 †напряжение на двигателях, — ток через двигатели электровоза.

1О 3

Таким образом, внедрение изобретения позволяет повысить точность определения тягового усилия электровоза и обеспечить возможность автоматизации управления электровозом

И как в тягс>вом, так и в режиме рекуперативного торможения.

I I 51 841

Составитель А. Амаханов

Редактор Е.Лушникова Техред А.Вабинец Корректор " lie.пп енк

Заказ 2311/31 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фплиап ИПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект я