Устройство для автоматического регулирования электропривода тепловоза

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) И1) (5D 4 В 60 L 11/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3529723/24-11 (22) 29.12.82 (46) 15.05.87. Бюл. N- 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский тепловозный институт (72) Ю.M.Перегудов, И.А.Новиков, Ю.А.Варегин и С.И.Шевченко (53) 621.355.2.833.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 341694, кл, В 60 ? 11/04, 1972. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

ТЕПЛОВОЗА, содержащее регулятор подачи топлива теплового двигателя, датчик положения контроллера машиниста, регулятор напряжения тягового генератора, с одним иэ выходов которого связан блок умножения, и датчик тока генератора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точ.ности, оно снабжено блоком контроля тока генератора и мощности теплового двигателя, датчиком боксования,-интегрирующими блоками, блоком формирования уставки напряжения генератора, ключевым элементом и преобразователем кода, соединенным выходом с одним из входов блока умножения, а входом — с выходом датчика положения контроллера машиниста, к которому подключен один вход блока контроля тока генератора, другой вход которого соединен с выходом датчика тока генератора, а выход — с одним из входов блока формирования уставки напряжения генератора, другие входы которого соответственно соединены с выходами датчика боксования и блока контроля мощности теплового двигателя, а выхоц — с входом одного иэ интегрирующих блоков, выход которого соединен с другим входом блока умножения, причем к другому входу регулятора напряжения тягового генератора подключен выход ключевого элемента, входы которого соединены с выходом датчика боксования и одним из входов другого интегрирующего блока, другой выход которого соединен с входом блока контроля мощности теплового двигателя, а вход — с выходом регулятора подачи топлива.

131

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля тока генератора содержит нелинейный преобразователь кода в аналоговый сигнал, узел сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом узла сравнения, к одному входу которого подключен выход нелинейного преобразователя кода в аналоговый сигнал, а другой — является другим входом блока контроля тока генератора, один вход и выход кото— рого соответственно являются входом нелинейного преобразователя кода в аналоговый сигнал и ,выходом аналого — цифрового пре обраэователя.

3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования уставки напряжения генератора содержит дешифратор, генератор тактовых импульсов, управляемый делитель частоты и распределитель импульсов, один вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а другой — с одним из выходов дешифратора, другой выход которого соединен с одним входом управляемого делителя частоты, с другим входом которого соединен выход генератора тактовых импульсов, причем входы дешифратора являются входами, а выход распределителя импульсов выходом блока формирования уставки напряжения генератора.

Изобретение относится к электрическим передачам тепловозов, в частности к устройствам для формирования внешних характеристик тягового генератора.

Известно устройство для автоматического регулирования электропривода тепловоза, содержащее регулятор подачи топлива теплового двигателя, датчик положения контроллера машиниста, регулятор напряжения тягового генератора, с одним иэ входов которого связан блок умножения, и датчик тока генератора.

Известное устройство характеризуется недостаточно высокой точностью регулирования, что может привести к резкому увеличению напряжения тягового генератора в процессе регулирования его параметров при возникновении даже кратковременного боксования всех колесных пар и дальнейшему развитию боксования.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования электропривода тепловоза, содержащее регулятор подачи топлива теплового двигателя, датчик положения контроллера машиниста, регулятор напряжения тягового генератора, с одним из выходов которого связан блок умножения, и датчик тока генератора, снабжено блоками контроля тока генератора и мощности теплового двигателя, датчиком боксования, .интегрирующими блоками, блоком формирования уставки напряжения генератора, ключевым элементом и преобразователем кода, соединенным выходом с од10 ним из входов блока умножения, а входом " с выходом датчика положения контроллера машиниста, к которому подключен один вход блока контроля тока генератора, другой вход которого соединен с выходом датчика тока генератора, а выход — с одним из входов блока формирования уставки напряжения генератора, другие входы которого соответственно соединены с вы2О ходами датчика боксования и блока контроля мощности теплового двигателя, а выход — с входом одного из интегрирующих блоков, выход которого соединен с другим входом блока умножения, причем к другому входу регулятора напряжения тягового генератора подключен выход ключевого элемента, входы которого соединены с выходом датчика боксования и одним из

ЗО входов другого интегрирующего блока, другой выход которого соединен с входом блока контроля мощности теплово13102

55 4 а выход — с входом цифрового интегрирующего блока 11, выход которого соединен с вхоДом блока 12 умножения, подключенного другим входом к выходу преобразователя 4 кода, а выходом— к входу регулятора 13 напряжения тягового генератора 6, другие входы которого соответственно соединены с выходами тягового генератора 6 и ключевого элемента 14, входы которого соответственно соединены с выходом датчика 9 боксования и выходом гидромеханического интегрирующего блока

15, подключенного входом к выходу регулятора 1 подачи топлива, а выходом — к входу блока 10 контроля мощности теплового двигателя, причем к выходу тягового генератора 6 подключен выпрямитель 16, с выходом которого соединены тяговые двигатели 17.

Блок 5 контроля тока генератора состоит из нелинейного функционального преобразователя 18 кода в аналоговый сигнал (фиг. 3), вход которого является входом блока 5, а,выход соединен с входом узла 19 сравнения, подключенного выходом к входу четырехразрядного аналого-цифрового преобразователя 20 параллельного действия, выход которого является выходом блока 5, а вход узла 19 сравнения является входом блока 5. Блок 8 формирования уставки напряжения генератора состоит из дешифратора 21 (фиг ° 4), входы которого являются входами блока 8, а выходы соответственно соединены с входами управляемого делителя 22 частоты и распределителя 23 импульсов, подключенного входом к выходу управляемого делителя 22 частоты, вход которого соединен с выходом генератора 24 тактовых импульсов, причем выход распределителя 23 импульсов является выходом блока 8.

На фиг. 1 и 2 изображена блоксхема предлагаемого устройства для автоматического регулирования элект35 ропривода тепловоза; на фиг. 3 функциональная схема блока контроля .тока генератора; на фиг. 4 — то же, блока формирования уставки напряжения генератора.

Устройство для автоматического регулирования электропривода тепловоза состоит из регулятора 1 подачи топлива теплового двигателя 2, вход 4 которого соединен с контроллером машиниста, к которому подключен вход датчика 3 положения контроллера машиниста, с выходом которого соответственно соединены вход преобразовате- п ля 4 кода и вход блока 5 контроля тока генератора 6, подключенного другим входом к выходу датчика 7 тока генератора, а выходом — к входу блока 8 формирования уставки напряжения генератора, другие входы которого соответственно соединены с выходами датчика 9 боксования и блока 10 контроля мощности теплового двигателя, го двигателя, а вход — с выходом регулятора подачи топлива, при этом блок контроля тока генератора содержит нелинейный преобразователь кода в аналоговый сигнал, узел сравнения и аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом узла сравнения, к одному входу которого подключен выход нелинейного преобразователя кода в аналоговый сигнал, а другой — является другим входом блока контроля тока генератора, один вход и выход которого соответственно являются входом нелинейного преобразователя кода в аналоговый сигнал и 15 выходом аналого-цифрового преобразователя, а блок формирования уставки напряжения генератора содержит дешифратор, генератор тактовых импульсов, управляемый делитель частоты и 20 распределитель импульсов, один вход которого соединен с выходом управляемого делителя частоты, а другой — с одним из выходов дешифратора, другой выход которого соединен с одним 25 входом управляемого делителя частоты, с другим входом которого соединен выход генератора тактовых импульсов, причем входы дешифратора являются входами, а выход распределителя им- 30 пульсов — выходом блока формирования уставки напряжения генератора.

Устройство работает следующим образом. . В исходном режиме работы тепловоза напряжение тягового генератора 6 соответствует току в цепи его якорной обмотки и определяется уставкой напряжения в регуляторе 13 напряжения тягового генератора. Основная доля уставки напряжения задается от блока 12 умножения, а дополнительная — через ключевой элемент 14 с интегрирующего блока 15. В установившемся режиме координата интегрирую5 131025 щего блока 15 равна заданному значению. Код блока 10 контроля мощности теплового двигателя соответствует координате интегрирующего блока 15. Делитель 22 частоты блока 8 формирования уставки напряжения генератора заторможен и в интегрирующем блоке 11 хранится число, определяющее основную уставку напряжения регулятора 13.

Если .ток генератора уменьшается, например, при изменении профиля пути движения тепловоза и неизменном напряжении генератора, возникает недоиспользование мощности теглового двигателя, например дизеля, и при заданной частоте вращения дизеля, определяемой кодом контроллера машиниста, появляется рассогласование в заданном и измеренном положениях рейки топливного насоса дизеля. Начальное интегрирование этого рассогласования осуществляется интегрирующим блоком 15. При этом напряжение тягового генератора увеличивается медленно и незначительно, так как доля уставки в регулятора 13, определяемая сигналом с интегрирующего блока 15, невелика и составляет 3-5Х от максимального напряжения уставки. При увеличении З0 координаты интегрирующего блока 15 от ее среднего значения до порогового увеличивается число в коде блока 10 контроля мощности и начинается интегрирование с помощью интегрирующего блока 11 с большой постоянной интегрирования (дешифратор 21 в блоке 8 по команде с блока 10 контроля мощности включает делитель 22 частоты и распределитель 23 импульсов и на 40 вход цифрового интегрирующего блока 11 поступают импульсы с низкой тактовой частотой). Напряжение тяговаго генератора увеличивается медленно со скоростью не более 5-7 В/с, что 45 создает благоприятные условия для локализации и ликвидации боксования любого числа одновременно боксующих колесных пар тепловоза. Если медленного увеличения напряжения генератора недостаточно для компенсации недоиспользования мощности дизеля, то координата интегрирующего блока 15 возрастает и достигает предельного значения, при котором дополнительно увеличивается число в коде блока !О контроля мощности и начинается интегрирование только с помощью интегрирующего блока 11, работающего с ма5 6 лой постоянной интегрирования (дешифратор 21 по команде с блока 10 контроля мощности включает делитель 22 частоты и распределитель 23 импульсов и на вход блока 11 поступают импульсы с высокой тактовой частотой).

При этом напряжение генератора увеличивается достаточно быстро со скоростью 14-15 В/с, но эта скорость изменения напряжения находится ниже допустимого предела, гри котором боксование колесных пар переходит в разносное. При увеличении числа в интегрирующем блоке 11 до требуемого значения недоиспользование мощности дизеля устраняется и процесс цифрового интегрирования прерывается. При этом координата гидромеханического интегрирующего блока 15 принимает первоначальную величину, а код блока 10 контроля мощности становится равным исходному. Аналогично формируется внешняя характеристика генератора при увеличении тока генератора, вызванного новым переломом профиля.

При постепенном уменьшении тока генератора, например, при разгоне тепловоза, устройство формирует участок внешней характеристики генератора где мощность генератора поддерживается постоянной. Счетчик цифрового интегрирующего блока 11 постепенно заполняется, что приводит к плавному увеличению уставки напряжения в блоке 13. При полном заполнении счетчика устройство начинает формировать участок внешней характеристики гене-. ратора, на котором осуществляется ограничение по величине напряжения, причем максимальное напряжение генератора пропорционально коду позиции контроллера машиниста, снимаемого с датчика Э положения контроллера. При

1 постепенном увеличении тока генератора, например, при движении тепловаза на подъем, счетчик интегрирующего блока 11 постепенно считывается.

В результате напряжение генератора плавно уменьшается при поддержании мощности неизменной. При достижении тока генератора предельного значения формирование внешней характеристики генератора осуществляется по командам с блока 5 контроля тока генератора. Сигнал уставки блока 5, вводимый в виде кода от датчика 3 положения контроллера машиниста, преобразуется в нелинейном функциональном

7 1310? 5 преобразователе 18 (фиг. 3), за счет чего обеспечивается пропорциональное изменение уставки числу в коде датчика 3 на первых позициях контроллера машиниста (до 7-9 позиции), а затем уставка сохраняется на предельном уровне независимо от кода датчика 3 °

При малых отклонениях измеренного тока от заданного, фиксируемых узлом 1О

19 сравнения, начинается считывание счетчика интегрирующего блока 11 с малой скоростью (дешифратор 21 по команде с блока 5 контроля тока включает делитель 22 частоты и распреде- 15 литель 23 импульсов и на вход блока

11 поступают импульсы с низкой тактовой частотой). При больших отклонениях тока от заданного значения начинается считывание счетчика инте- 20 грирующего блока 11 с большой скоростью (дешифратор 21 по команде с блока 5 контроля тока включает делитель 22 частоты и распределитель

23 импульсов и на вход блока 11 поступают импульсы с высокой тактовой частотой). В этом случае формирует5 8 ся участок внешней характеристики генератора, на котором ограничивается допустимая величина тока его нагрузки.

Для улучшения сцепных свойств тепловоза используется датчик 9 боксования, выполненный, например, в виде трех электромеханических реле боксования, настроенных на три разные порога срабатывания.

При слабом боксовании включается самая чувствительная ступень датчика 9 боксования, сигнал которого выключает ключевой элемент 14, прекращая доступ сигналов с интегрирующего блока 15 на вход регулятора 13 и принудительно фиксируя число в счетчике интегрирующего блока 11 по команде с блока 8. При развитии боксования в зависимости от его интенсивности осуществляется медленное или быстрое изменение уставки напряжения в регуляторе 13,.что позволяет ликвидировать начавшееся боксование.

Таким образом, применение предла-, гаемого устройства позволит улучшить тяговые свойства тепловоза..

I фиг2

1310255

tPue 3

Составитель В.Резникова

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Редактор 1О.Середа

Заказ 1856/17 Тираж 599 Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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