Устройство для управления тяговым электроприводом электровоза

 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано для управления тяговым электроприводом электровоза переменного тока с двигателями независимого возбуждения. Цель изобретения - повышение надежности . Устройство содержит по числу тяговых двигателей цепи последова- . тельно соединенных регуляторов тока, блок импульсно-фазового управления at с (Л Фи.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (594.. В 60 L 15 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3898347/27-11 (22) 15.05.85 (46) 30.03.87. Бюл. 11- 12 (71) Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт комплектного электропривода (72) А.Д.Винс, Г.В.Львов и В.О.Иельк (53) 621.337.12(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1158396, кл. В 60 L 15/20, 30.05.85.

„„SU... 1299850 А1, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГО-

ВЫИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЭЛЕКТРОВОЗА (57) Изобретенче относится к автоматике и может быть использовано для управления тяговым электроприводом электровоза переменного тока с двигателями независимого возбуждения.

Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит по числу тяговых двигателей цепи последова-.-. тельно соединенных регуляторов тока, блок импульсно-фазового управления

129 и индивидуальных вентильных преобразователей, эадатчик тока якорей тяговых двигателей, датчики ЭДС 12 и скорости тяговых двигателей, послед-: ние из которых связаны с блоком 14 выделения экстремальной частоты вращения колесных пар и формирователь сигналов. Формирователь сигналов состонт из блока сравнения, дифференци-.т

9850 атора, пороговых элементов и преобразователя частота — аналог, блока памяти. Снижение напряжения задания на входе регулятора 2 тока для восста- новления сцепления колеса с рельсом производится на определенную величину, исходя из интенсивности процессов боксования или юза колесных пар °

1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к автоматическому злектроприводу и может быть использовано.для электровоза переменного тока с двигателями независимого возбуждения.

Цель изобретения повышение реализуемой силы тяги.

На фиг.l и 2 представлена функциональная схема устройства для управ- 10 ленин тяговым электроприводом электровоза.

Устройство дпя управлвния тяговым электроприводом электровоза содержит 15 по числу тяговых двигателей индивидуальные вентильные преобразователи

1, блоки 2 импульсно-фазового управления которыми входами подключены к выходам регуляторов 3 тока якорей 20

4 тяговых двигателей, соединенных входами с выходами соответственно задатчика 5 и датчиков 6 тока якорей тяговых двигателей и задатчиков

7 интенсивности боксования колесных пар 8, групповой вентильный преоб« разователь 9, с одним из выходов которого соединены одни из выводов якорей 4 тяговых двигателей, подключенных другими выводами к одним из вы- ЗО ходов соответствующих индивидуальных вентильных преобразователей 1, другие выходы которых соединены с другим . выходом группового вентильного преобразователя 9, блок 10 импульсно- 35

Фазового управления которым входом соединен с выходом блока 11 выделения минимальной ЭДС тяговых двига. телей, подключенного входом к выходам датчиков 12 ЭДС тяговых двига- 40 телей, датчики 13 частоты вращения колесных пар, подключенные выходами

2 к одним из входов блока 14 выделения экстремальной частоты вращения колесных пар и к входам "а" формирователей 15 сигналов, входы "в" которых соединены с выходом блока

14 выделения экстремальной частоты вращения колесных пар, а выходы "а", лейных элементов 16 и "с" релейных элементов 16 и "а" задатчиков 7 интенсивности боксования, входы "в" которых подключены к выходам релейных элементов 16, и задатчик 17 режима работы тяговых, выходом подключенный к другому входу блока 14 выделения экстремальной частоты вращения колесных пар, с выходом которого соединены входы "в" формирователей )5 сигналов. Формирователь 15 сигналов на блоках сравнения 18 и памяти 19, поРоговых элементах 20 и 21, управляемом ключе 22, дифференциаторе 23 и преобразователе 24 "частота - аналог", выход которого соединен с входом порогового элемента 21, а вход— с выходом "а" порогового элемента

20, к которому подключен вход "а" управляемого ключа 22, соединенного выходом с блоком 18 памяти, а входом "в" - с выходом дифференциатора

23, вход которого и вход "а" порогового элемента 20 соединен с выходом блока 18 сравнения, один и другой входы которого являются входами "а" и "в" формирователя 15 сигналов, причем один из входов блока 18 сравне.ния объединен с входом "в" порогового элемента 20, а выходы блока 19 памяти, порогового элемента 21 и выход

"в" элемента 20 являются выходами

"с", "а" и "в" формирователя сигна" лов соответственно.

3 .1299

Устройство для управления тяговым ! электроприводом электровоза работает следующим образом.

Сигнал задания тока от задатчика

5 тока якорей тяговых двигателей в 5 виде регулируемого напряжения поступает на входы регуляторов 3 тока, где сравнивается с сигналом обратной связи по току ° Разность этик сигналов поступает на входы соответствующих блоков 2 импульсно-фазового управления индивидуальными вентильными преобразователями. Блоки 2 каждого вентильного преобразователя формируют на выходах импульсы управления вентилямй преобразователей.

В соответствии с фазой управляющих импульсов, величина которой зависит от уровня напряжения задания на входе регуляторов 3 тока, на выхо-20 дах индивидуальных вентильных преобразователей 1 появляется регулируемое по фазе выходное напряжение, которое прикладывается через групповой вентильный преобразователь 9 к якорям 4 тяговых электродвигателей постоянного тока.

Питание тяговых двигателей осуществляется по индивидуально-группо- 30 вой схеме, т.е. от группового вентильного преобразователя 9 и индивидуальных вентильных преобразователей 1.

80 — 85X напряжения на двигателях обеспечивается групповым преобразователем и лишь 15 — 20X — индивидуальными

В момент разгона двигателей при . ЭДС, равной нулю, групповой преобразователь 9 напряжения не выдает, а лишь обеспечивает цепь для прохождения тока нагрузки от напряжений индивидуальных вентильных преобразователей 1. При появлении сигналов от соответствующих датчиков 12 ЭДС тяго-д вых двигателей групповой вентильный преобразователь 9 под действием сигнала, поступающего на блок 10 импульсно-фазового управления с вшхода блока !1 выделения минимальной иэ ЭДС тяговых двигателей, начинает функционировать. Таким образом, нарастание напряжения на двигателях при разгоне обеспечивается групповым преобразователем 6 от возрастающего сигна- ла ЭДС двигателей. Индивидуальные преобразователи обеспечивают регулирование токов в якорях двигателей на уровне, определяемом сигналом за850 4 дания, т.е. происходит выравш вание нагрузок тяговых двигателей независимого возбуждения. Выходное напряжение индивидуальных преобразователей l рассчитано на создание максимально допустимого рабочего тока двигателя и на покрытие расхождения в ЭДС двигателей, достигающего в основном диапазоне скоростей и нагрузок + 3,57.

Применение в схеме индивидуальных вентильных преобразователей позволяет получить на валах двигателей, а следовательно, на ободах колес примерно равные моменты и силы тяги независимо от разбросов характеристик двигателей, в результате чего повышается реализуемая сила тяги электровоза.

Рассмотрим работу устройства управления тяговым электроприводом электровоза при возникновении режима боксования или юэа. На выходах датчиков 13 скоростей формируются сигналы, пропорциональные скоростям колесных пар. При движении электровоза в режиме тяги на выходе задатчика режима 17 формируется сигнал

"1" и на выходе блока 14 выделяется минимальный из сигналов скоростей колесных пар. При движении электровоза в режиме торможения на выходе задатчика 17 режима формируется сигнал "0" и на выходе блока 14 формируется максимальный из сигналов скоростей колесных пар секции электровоза.

При возникновении режима боксования какой-либо иэ колесных пар, когда скорость ее начинает возрастать и превышать значение минимальной из скоростей колесных пар секции электровоза, на выходе блока 18 сравнения формируется сигнал, величина которого пропорциональна разности ьп = и — и ;„, где и скорость боксующей колесной пары, и ;„ — минимальная из скоростей колесных пар секции электровоза.

Выходной сигнал блока 18 сравнения подается на вход дифференциатора

23, иа выходе которого формируется сигнал, величина которого пропорциональна скорости нарастания сигнала.

По этому сигналу можно судить об интенсивности возникшего режима боксовакия колесной пары. Выходной сигнал блока 18 сравнения подается на вход

"а" порогового элемента 20, на выход

1299850

10

30

35 в которого поступает сигнал датчика 13 скорости, т.е. при увеличении скорости колесной пары уставка порогового элемента 20 не остается постоянной, а изменяется, что позволяет достаточно точно определить момент начала боксования или юза колесной пары при различных скоростях движения электровоза.

В том случае, если вепичина дп превысит уставку порогового элемента

20, происходит срабатывание последнего, в результате чего на его выходе "а" формируется импульс определенной длительности, который подается на вход "а" управляемого ключа 22.

Последний замыкается и выходной сигнал дифференциатора 23, величина которого пропорциональна интенсивности процесса боксования, записывается в блок 19 памяти и с его выхода подается на вход с релейного элемента 16 и на вход "а" задатчика 7 инФенсивности.

На выходе "в" порогового элемента 20 формируется аналоговый сигнал, который подается на вход "в" релейного элемента 16, величина выходного сигнала которого зависит от выходного сигнала блока 19 памяти, а следовательно, ат интенсивности процесса боксования колесной пары.

Выходной сигнал релейного элемента 16, величина которого пропорциональна интенсивности процесса. боксования, передается без изменения через задатчик 7 интенсивности боксования, на один из входов регулятора 3 тока и снижает величину напряжения задания.

Скорость боксующей колесной пары уменьшается, и происходит процесс восстановления сцепления колеса с рельсом. При приближении скорости боксующей колесной лары к значению минимальной из скоростей колесных пар, на выходе блока 18 сравнения сигнал дп становится меньше значения уставки порогового элемента 20, что приводит к его отключению и отключению релейного элемента 16. Однако уменьшение выходного сигнала задатчика 7 интенсивности боксования, что соответствует увеличению напряжения задания на входе регулятора 3 тока, происходит с некоторым темпом, величина которого так же зависит от интенсивности, с которой проходил процесс боксования колесной пары.

Это связано с тем, что при резком набросе нагрузки на боксовавшую колесную пару, возможен повторный срыв сцепления колеса с рельсом. Таким образом, чем интенсивней происходит боксование колесной пары, тем медленнее необходимо увеличивать нагрузку на колесную лару до заданного значения.

При возникновении юза какой-либо из колесных пар секции электровоза на выходе блока 18 сравнения формируется сигнал, величина которого пропорциональна разности дп = и „ „, — n где п „, — максимальная из скоростей колесных пар секции электровоза, и„— скорость юзующей колесной пары.

Выходной сигнал блока 18 сравнения подается на вход дифференциатора 23, на выходе которого формируется сигнал, величина которого пропорциональна скорости нарастания сигна ла дп, По величине выходного сигнала дифференциатора. 23 можно судить об интенсивности процесса юза колесной пары. Выходной сигнал блока 18 сравнения подается также на вход "а" порогового элемента 20. Если величина сигнала дп превышает величину уставки, то йроисходит срабатывание порогового элемента 20, в результате чего на его выходе "a формируется импульс определенной длительности, который подается на вход "а" управляемого ключа 22. Последний замыкает40 ся и выходной сигнал дифференциатора

23, величина которого пропорциональна интенсивности процесса юза, записывается в устройство памяти 19. На выходе "в" порогового элемента 20

45 формируется аналоговый сигнал, который подается на вход "в" релейного элемента 16, величина выходного сигнала которого зависит от выходного сигнала блока 19 памяти, пропорцио0 нального интенсивности процесса юза колесной пары. Выходной сигнал релейного элемента 16, величина которого пропорциональна интенсивности процес» са юза, передается без изменения на

55 один из входов регулятора 3 тока и снижает напряжение задания на его входе до определенной величины,- что приводит к снижению тормозной силы тягового двигателя на величину, про12998 порциональную интенсивности процесса юза колесной пары.

После прекращения процесса юза скорость колесной пары приближается к значению максимальной из скоростей колесных пар секции электровоза, и пороговый элемент 20 отключается, что приводит к отключению релейного элемента !6. Однако уменьшение выходного сигнала задатчика интенсивнос- 10 ти 7, что соответствует увеличению напряжения задания на входе регулятора 3 тока якоря, происходит с некоторым темпом, величина которого зависит от интенсивности, с которой про- 15 ходил процесс юза колесной пары.

В реальных условиях возможен режим, при котором срыв сцепления колеса с рельсом с его последующим восстановлением повторяются периодичес- 20 ки в течение определенного промежутка времени, Б этом случае на выходе "а" порогового элемента 20 формируется после- 25 довательиость импульсов определенной длительности, которая подается на вход преобразователя 24 "частота — аналог". На выходе последнего формируется аналоговый сигнал, величина которого зависит от количества импульсов, поданных на его вход, т.е. от количества срывов сцепления колеса с рельсом в течение определенного промежутка времени. Если число срывов сцепления превьппает

35 определенное количество, то на выходе преобразователя 24 "частота — аналог" величина сигнала увеличивается настолько, что превышает величину уставки порогового элемента 2) и приводит к его срабатыванию. В ре-. зультате иа вход "а" релейного элемента 16 поступает сигнал и èà его

Де фоРмиРУетсЯ MGKcHMRHbHblH Ho 45 величине сигнал, который через задатчик 7 интенсивности подается на один из входов регулятора 3 тока и снижает задание на его входе до нуля.

Происходит полное снятие нагрузки с колесной пары. После восстановления сцепления колеса с рельсом на выходе порогового элемента 20 исчезает последовательность импульсов, что приводит к снижению выходного сигна-, ла преобразователя 24 "частота— аналог" с некоторой постоянной времени, величину которой выбирают исходя из времени, необходимого для на50 8 дежного восстановления сцепленйя колеса с рельсом. При уменьшении сигнала на выходе преобразователя 24

"частота — аналог" ниже определенного значения происходит выключение порогового элемента 21 и снижение выходного сигнала релейного элемента

16 до нуля. Но уменьшение сигнала на выходе задатчика 7 интенсивности происходит с темпом, величина которого определяется интенсивностью, с которой происходил последний из режимов боксования или юза колесной пары.

После восстановления сцепления колеса с рельсом схема возвращается в исходное. положение.

Формула изобретения

1. Устройство для управления тя- говым электроприводом электровоза, содержащее по числу тяговых двигателей индивидуальные вентильные преобразователи, блоки управления которыми входами подключены к выходам регуляторов тока якорей тяговых двигателей, соединенных одними из входов с выходами задатчика и соответствующих датчиков тока якорей тяговых двигателей, а другими входами— с выходами задатчиков интенсивности баксования, которые одними из входов соединены с выходами релейных элементов, групповой вентильный преобразователь, с одним из выходов которого соединены одни из выводов якорей тяговых двигателей, подключенных другими выводами к одним из выходов соответствующих индивидуальных вентильных преобразователей, другие выходы которых соединены с другим выходом группового вентильного преобразователя, блок управления которым входом соединен с выходом блока выделении минимальной ЭДС тяговых двигателей, подключенного входом к выходам датчиков ЭДС тяговых двигателей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения реализуемой силы тяги, оно снабжено по числу тяговых двигателей формирователями сигналов, блоком выделения экстремальной частоты вращения колесных пар и соединенными с его входами датчиками частоты вращения колесных пар и задатчиком режима работы тяговых двигателей, причем одни из входов формирователей сигналов соединены с вы" ходом блока выделения экстремаль1299850

Составитель Я.Гаврилов

Техред А.Кравчук Корректор M.Ñàìáîðñêàÿ

Редактор Т.Митейко

Заказ 1106/17 Тираж 599 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 11-.35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 ной частоты вращения колесных пар, другие входы — с соответствующими датчиками частоты вращения колесных пар, одни из выходов — с одними из входов соответствующих репейных элементов и другими входами задатчиков интенсивности боксования, а другие выходы — с другими входами соответствующих релейных элементов.

2. Устроиство Ilo п. 1, o T JI H — 10 ч а ю щ е е с я тем, что формирователь сигналов выполнен на блоках сравнения и памяти, пороговых элементах, управляемом ключе, дифференциаторе и преобразователе частота— аналог, выход последнего из которых соединен со входом одного из пороговых элементов, а вход - с одним из

1 выходов другого порогового элемента, к которому подключен один из входов управляемого ключа, соединенного выходом с блоком памяти, а другим входом — с выходом дифференциато" ра, вход которого и один из входов второго порогового элемента, соединены с выходом блока сравнения, один и другой, входы которого являются соответственно одним и другим входами формирователя сигналов, причем другой вход блока сравнения, объединен с входом другого порогового элемента, а выход бпока памяти и выход одного и другой выход другого пороговых элементов являются соответственно одним и другими выходами формирователя сигналов.