Устройство управления электродвигателем компрессора тепловоза

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 В 60 T. 1 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ (21, 4775124/11 (22) 27. 12. 89 (46) 07.07.92. Бюл. Р 25 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) О.И, Новиков (53) 621.335.11(088,8) (56) Вилькевич Б.И Автоматическое . управление электрической передачей и .электрические схемы тепловозов. Транспорт, 1987, с. 240-244, (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ КОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗА (57) Использование: передача электроэнергии к вспомогательному электроИзобретение относится к передачи электроэнергии к вспомогательному электрооборудованию тепловозов, в частности от генератора постоянного тока к электродвигателю компрессора.

Известно устройство, которое имеет реле давления, регулятор тока возбуж дения генератора и контактор в цепи, соединяющей генератор с электродвигателем: Реле давления воздействует на регулятор, который после включения контактора обеспечивает требуемое для пуска и последующей работы электродвигателя компрессора регулирование напряжения генератора, Такие устройства сложны и не обеспечивают требуемой надежности.

Известно устройство, содержащее . пусковой резистор, включенный в цепь

ÄÄSUÄÄ 1745576 А1 изобретения: устройство имее силовые контакторы, пусковой резистор, реле давления, два реле времени, реле напряжения, кнопку, световой индикатор. При повреждениях контакторов время протекания тока в цепи пускового резистора ограничивается до такой величины, при которой не возникает опасный в пожарном отношении нагрев резистора и последующее его повреждение. Кнопка и световой индикатор позволя:зт получить и запомнить инФормацию о наличии повреждений в силовой цепи электродвигателя компрессора, 1 ил. якоря электродвигателя, два контактора, реле времени и реле давления.

Силовой контакт одного контактора включен параллельно пусковому резисто- м ) ру, силовой контакт другого контактора — в цепь, связывающую электродвига- 1 д тель с генератором. Контакты обоих реле включены в цепи питания катушек одного и другого контакторов. Это известное устройство не имеет достаточной надежности, так как пусковой резистор при реально возможных отказах контакторов может вызвать пожар на тепловозе. Ь

Цель изобретения — повышение надежности за счет снижения вероятности возгорания электрооборудования.

Сущность изобретения сводится к следующему. При понижении давления

174557 сжатого воздуха в резервуарах тепловоза срабатывает реле давления и неподвижный якорь электродвигателя компрессора подключается через силовой кон5 такт одного из этих контакторов (контактор подающий напряжение) и резистор на напряжение генератора. После этого часть его напряжения прокладывается к электродвигателю и он начинает вращаться. Спустя промежуток времени, задаваемый реле времени, второй (шунтирующий) контактор своим силовым контактом шунтирует пусковой резистор, к электродвигателю прикладывается все напряжение генератора и увеличивается частота вращения компрессора.

Электродвигатель вращает компрессор до тех пор, пока давление в резер- 2О вуарах тепловоза достигнет требуемой величины, После этого реле давления возвращается в исходное состояние, снимает напряжение с катушек обоих контакторов, их контакты размыкаются, снимают напряжение с электродвигателя и он оснатавливается.

При нормальном функционировании известного устройства в цепи пусково" го резистора ток протекает непродолжи- ЗО тельное время, равное единицам секунд, Поэтому установленная мощность пускового резистора не позволяет его включать на все время работы электродвигателя, которое составляет десятки минут„ В случае реально возможных отказов контакторов в известном устройстве по пусковому резистору протекает так в течение недопустимо длительного времени. Это вызывает его нагрев, 40 который сопровождается появлением пожароопасной обстановки, и повреждение пускового резистора.

Такими отказами контакторов являются обрыв цепи питания катушки шунтирующего контактора, механическое повреждение его силового контакта, препятствующее его замыканию и сваривание контакта подающего напряжение контактора. Первые два отказа приводят к тому, что после срабатывания реле

50 давления замыкается контакт только контактора, подающего напряжения, контакт шунтирующего контактора остается разомкнутым и пусковой резистор обтекается током в течение всего времени работы электродвигателя. При третьем отказе электродвигатель находится постоянно в работе, независимо

4 от положения контакта реле давления и по пусковому резистору протекает ток в течение недопустимо длительного времени.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что имеет реле напряжения, дополнительное реле времени, световой индикатор и кнопку.

Эти реле контролируют время наличия напряжения на пусковом резисторе и, соответственно, время протекания тока, который его нагревает„ Если при повреждении контакторов контролируемое время превысит допустимую величину, то реле напряжения и дополнительное реле времени обеспечивают прекращение тока возбуждения генератора, после чего напряжение его якорной обмотки снижается до нуля, прекращается ток в цепи пускового резистора и снимается напряжение с электродвигателя компрессора при любом положении контакта реле давления.

В результате этого при повреждении контакторов время протекания тока в цепи пускового резистора ограничивается до такой величины, при котором не возникает пожароопасный нагрев этого резистора и последующее его разрушение.

Световой индикатор позволяет получить и запомнить информацию о появлении повреждений в силовых цепях электродвигателя и генератора. Кнопка, доблокировав дополнительное реле времени и сняв напряжение со светового индикатора, переводит их в исходное состояние и, таким образом, обеспечивает их многократное действие при повреждениях контакторов, сопровождающихся увеличением времени протекания тока по пусковому резистору. В результате этого повышается надежность устройства управления электродвигателем компрессора.

На чертеже показана схема вспомогательного электрооборудования тепловоза с предложенным устройством.

Схема содержит реле напряжения с катушкой 1.1 и контактором 1,2, пусковой резистор 2, предохранитель 3, подающий напряжение контактор с силовым 4.1 и блокировочным 4.3 контактами и катушкой 4.2, шунтирующий контактор с силовым контактом 5.1 и катушкой 5.2, электродвигатель 6 компрессора с якорной обмоткой 6.1 и обмоткой 6.2 возбуждения, раздели1745576 тельный диод 7, генератор 8 постоянного напряжения с якорной обмоткой 8.1 и обмоткой 8.2 возбуждения, контакт 9 контактора питания регулятора 10 то5 ка возбуждения генератора 8, аккумуляторную батарею 11, контакт 12 реле давления, реле 13 времени с контактом

13.1, кнопку 14, световой индикатор

15, реле 16 времени с контактами 16.116.3 и KJIeMh1bl 17, которые находятся в цепи показана) катушки контактора с контактом 9., Предохранитель 3 защищает от короткого замыкания цепи электродвигателя 15

6, которьпr вращает компрессор, подающий сжатый воздух в резервуары тепловоза. Величина давления в этом резервуаре контролируется с помощью реле давления, которое при определенном 20 значении контролируемого давления меняет положение своего контакта 12.

Разделительный диод 7 и контактор с контактом 9 исключают при неработающем дизеле разряд аккумуляторной ба- 25 тареи 111 на обмотки 8.1 и 8.2 соответственно (через регулятор 10) генератора 8.

Якорь генератора 8 соединен механически с коленчатым валом дизеля 30 тепловоза и при работающем дизеле вращается„ Во время пуска дизеля генератор 8 работает в режиме двигателя, который получает электроэнергию от аккумуляторной батареи 11 и вращает коленчатый вал дизеля. На приведенной

35 схеме не показаны электрические цепи, обеспечивающие работу генератора 8 в таком режиме.

При работающем дизеле генератор 8 40 вместе с регулятором 10 выполняют функции регулируемого источника постоянного напряжения. Этот источник имеет управляющий вход с контактом 9 и питает потребители (электродвигатели, аккумуляторная батарея, катушки контакторов и т.п.) собственных нужд тепловоза„ При работе генератора 8 в таком режиме регулятор 10 стабилизирует напряжение якорной обмотки 8.1 генератора 8 при изменениях его нагрузочного тока и частоты вращения коленчатого вала дизеля„

Процесс .такой стабилизации осуществляется следующим образом„

При уменьшении (увеличении) напряжения обмотки 8.1 уменьшается (увеличивается) напряжение рассогласования, формируемое соответствующим Ьункциональным блоком регулятора 10. В результате этого растет (убывает) длительность периодических импульсов напряжения, которые формируются регулятором 10 и прикладываются к обмотке

8.2 возбуждения генератора 8, и увеличивается (уменьшается) его ток возбуждения. Такое регулирование тока возбуждения генератора 8 обеспечивает стабилизацию напряжения его якорной обмотки 8,1.

Работа предложенного устройства характеризуется двумя режимами: нормальным рабочим режимом, когда оба контактора не имеют повреждений и правильно функционируют,.и аварийными режимами при поврежденных контакторах.

В первом режиме устройство работает в следующей последовательности.

В исходном состоянии контакт 9 замк.нут, дизель вращает якорь генератора

8 и его якорная обмотка 8.1 имеет напряжение, полярность которого показана на схеме. Регулятор 10 изменяет ток обмотки 8 возбужденич генератора

8 так, что при изменениях частоты .вращения его якоря и тока нагрузки ! напряжение якорной обмотки сохраняет стабильную величину, Генератор 8 через разделительный диод 7 заряжает аккумуляторную батарею 11 и питает цепи вспомогательного электрооборудования тепловоза. При давлении сжатого возлуха в резервуаре тепловоза, которое превышает уставку реле давления его контакт 12 разомкнут, катушки контакторов, реле 13 и 16 времени, реле напряжения обесточены, световой индикатор 15 не светится и электродвигатель 6 не вращает компрессор.

Когда давление сжатого воздуха в резервуаре тепловоза понижается и достигает уставки реле давления, то последнее срабатывает и замыкает свой контакт f?. После этого напряжение поступает на катушку 4.2 подающего напряжения контактора и он замыкает свои силовой 4.1 и блокировочный 4.3 контакты. Через пусковой резистор 2, предохранитель 3 и замкнувшийся контакт 4. 1 напряжение генератора 8 прикладывается к электродвигателю 6 и он начинает вращать компрессор, который подает сжатый воздух в резервуары тепловоза и давление в резервуаре увеличивается. При этом к обмотке 6.2 воз7

174 буждения электродвигателя 6 прикладывается полное напряжение якорной обмотки 8.1 генератора 8, а к якорной обмотке 6.2 электродвигателя 6 прикладывается только часть этого напряжения, а оставшаяся его доля падает на пусковом резисторе 2. Замкнувшийся блокировочный контакт 4.3 подающего напряжение контактора подает напряжение на реле 13 времени. Оно запускается и через промежуток времени, равный своей уставке, срабатывает и замыкает свой контакт 13.1, Через этот замкнувшийся контакт напряжение поступает на катушку 5.2 шунтирующего контактора. Еro контакт 5, 1 замыкается и шунтирует пусковой резистор 2.

После появления тока в цепи резистора 2 и появления на нем напряжения реле напряжения замыкает свой контакт 1.2, подает напряжение на световой индикатор 15, который начинает светиться, и на реле 16 времени и оно запускается практически одновременно с реле 13 времени. Так как по сравнению с реле 16 у реле времени 13 меньшая уставка по времени,то реле 13 срабатывает, обеспечивает шунтирование резистора 2 и отпадает реле напряжения раньше, чем сработает реле 16 времени. После отпадания реле напряжения его контакт 1.2 размыкается, напряжение снимается со светового индикатора 15 и с реле 16 времени и оно возвращается в исходное состояние.

После шунтирования пускового резистора 2 к якорной обмотке 6.1 электродвигателя 6 прикладывается все напряжение якорной обмотки 8.1 генератора 8 и электродвигатель 6 продолжает вращать с большей частотой компрессор, который подает сжатьп воздух в резервуары тепловоза и давление в них увеличивается.

Такой рабочий режим продолжается ло тех пор, пока давление в резервуарах не достигнет такой величины, при которой реле давления сработает и разомкнет свой контакт 12.

После размыкания онтакта 1? Йапря жение снимается с катушек 4„2 и 5,2 контакторов и с реле 13 времени, которое возвращается в исходное состояние. После этого размыкаются силовые контакты 4.1 и 5.1 обоих контакторов, напряжение с электродвигателя

6 снимается и компрессор прекращает подавать сжатый воздух в резерв апы

5576 тепловоза. Далее по мере расхода сжатого воздуха давление в резервуарах постепенно понижается, достигает значения, при котором реле давления снова замыкает свой контакт 12 и после этого повторяется работа устройства в описанной последовательности, При повреждении шунтирующего кон1О тактора, которое сопровождается неэамыканием его силового контакта 5.1, работа устройства осуществляется в такой последовательности.

После замыкания контакта 12 реле давления, подающий напряжение контактор замыкает свой силовой 4.1 и блокировочный 4.3 контакты. После замыкания контакта 4.1 появляется ток в цепи пускового резистора 2, срабаты9 вает реле напряжения и замыкает свой контакт 1„2. Замыкание контакта 1.2 выэываеT появление свечения у светового индикатора 15 и запускает реле

16 времени. После замыкания блокиро>5 вочного контакта 4.3 запускается реле

13 времени. Таким образом, практически одновременно запускаются реле 13 и 16 времени. По истечению времени, равного уставке реле 13 времени, оно

3О срабатывает и замыкает свой контакт

13.1. На обмотку 5.2 шунтирующего контактора поступает напряжение, но вследствие повреждений шунтирующего контактора его силовой контакт 5,1 не замыкается, в цепи резистора 2 про35 должает протекать ток и реле напряжения не отпадает. Поэтому после срабатывания реле 13 времени, реле 16 времени не возвращается в исходное

46 состояние.

Далее по истечению интервала времени, равного уставке реле 16 времени, .оно срабатывает и замыкает (размыкает) свои контакты 16. 1 (16.2 и 16.3).

Через замкнувшийся контакт 16.1 и замкнутый контакт кнопки 14 реле 16 времени становится на самоподпитку„

Разомкнувшийся, контакт 16,2 прерывает ток в цепи катушки контактора с контактом 9. Поэтому после размыкания контакта 16.2 размыкается контакт 9, с регулятора 10 напряжения снимается, ток в обмотке 8.2 возбуждения генератора 8 прекращается и напряжение его якорной обмотхи 8.1 снижается до ну55 ля, После этого независимо от положения контактов 4.1 и 5.1 ток в цепи пускового резистора 2 прекращается, снимается напряжение с электродвига10 тактора, который не имеет. повреждений, размыкается, а силовой контакт

4.1 поврежденного контактора продолжает замыкать цепь. После таких переключений вводится сопротивление резистора 2 в цепь электродвигателя 6 и он продолжает вращаться с пониженной частотой„ При появлении тока в цепи пускового резистора " срабатываетреле напряжения изамыкает свойконтакт 1.2.

Ралее по истечению времени, равного уставке реле 16 времени, оно срабатывает и меняет положение своих контактов, Последующая работа устройства продолжается в той последовательности, которая описана при рассмотрении аварийного режима, когда не замыкается силовой контакт 5„. 1 шунтирующего контактора

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство управления электродвигателем компрессора тепловоза, содер д жащее пусковой резистор Включенный в цепь якоря электродвигателя, и два контактора, силовой контакт одного из которых включен параллельно пусковому резистору, а силовой контакт другого контактора — в цепь, связывающую электродвигатель с регулируемым источником питания, реле времени и давления, контакты которых включены в цепи питания катушек соответственно одного и другого контакторов, о т л и35 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено реле напряжения, дополнительным реле времени с замыкающим и размыкающим контактами, кнопкой с размыкающим контактом и световым индикатором, связанным с регулируемым источником питания через размыкающий контакт кнопки и замыкающий контакт дополнительного реле времени, катушка которого подключена параллельно световому

1 индикатору и связана с регулируемым источником питания через замыкающий. контакт реле напряжения, катушка которого подключена к пусковому резистору, причем размыкаюгрп контакт дополнительного. реле времени связан с управляющим входом регулируемого источника питания.

1745576 теля 6, компрессор останавливается, реле напряжения отпадает и размыкает свой контакт,1.2„ После его размыкания световой индикатор 15 и реле 16 времени через контакты 14 и 16,1 по5 лучают от аккумуляторной батареи 11 напряжение. В результате размыкания. контакта 16.,3 реле 16 времени снимается напряжение с катушек 4.2 и 5„2 контакторов и с реле 13 времени, При этом контакт 4.1 подающего напряжение контактора, которьпI исправен, размыкается, а цепь контакта 5.1 шунтирующего контактора, который поврежден, сохраняется в разомкнутом состоянии

После окончания описанных переключений в схеме устройства от аккумуляторной батареи 11 напряжение поступает на реле 16 времени, которое поэтому не переходит в исходное состояние, и на световой индикатор 15, который светится, сигнализируя о аварийном снятии напряжения генератора 8.Устранив неисправность, нажимают кратковременно кнопку 14 . Ее контакт снимает напряжение с реле 16 времени, и со светового индикатора 15, который потухает. Затем отпускают кнопку 14 и ее контакт замыкает цепь, но напряжение на световой индикатор !5 и на реле 16 времени не поступает, так как

его контакт 16.1 успевает разомкнуться за время, в течение которого кнопка 14 .нажата, и повторно не замыкает цепь, После этого схема работает в той же последовательности При повреждении, ко орое сопровождается неразмыканием контакта 4 1, например ввиду его сваривания, устройство .работает следующим образом.

Процесс включения эдектродвигателя в работу и его последующая работа не имеют каких-либо особенностей по сравнению с нормальным рабочим режимом„

Особенности появляются после размыкания контакта 12 реле давления и заключаются в следующем.

Когда контакт 12 реле давления размыкается, напряжение снимается с катушек 4.2 и 5.2 контакторов и с реле

13 времени, которое после этого переходит в исходное состояние„ При этом силовой контакт 5.1 шунтирующего конСоставитель О. Новиков

Техрел М.Моргентал Корректор И.Самборская

Редактор Л. Козориэ

Заказ 2356 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035,::осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101