Устройство для плавного автоматического регулирования силы тяги электроподвижногосостава

 

l92 240

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Саветскис

Социалистических

Республик

Зависимое от авт, свидетельства №

Кл 20l 24/06

Заявлено 08.VI II.1963 (№ 851683/24-7) с присоединением заявки №

МПК В 61п

УДК 621.337.2.07 (088.8) Приоритет

Комитет по делам лзобретеиий и отирытий ори Совете Министров

СССР

Опубликовано 06.I1.1967. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 24.111.1967

Авторы изобретения

В. Д. Тулупов и Б. К. Баранов

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО

СОСТАВА

Настоящее изобретение направлено на улучшение тяговых свойств подвижного состава за счет оптимального регулирования силы тяги по ее предельным значениям, определяемым сцеплением, током якоря, условиями коммутаци и тяговых двигателей и скоростью движения. Такое регулирование силы тяги может быть осуществлено и при общем регулировании тока возбуждения всех двигателей одновременно и по од ному закону.

Отсутствие плавного регулирования напряжения е. тока возбуждения каждого двигателя индивидуально не позволяет устранить имеющие место существенные отклонения нагрузок тяговых двигателей от номинальных значений.

Последние за счет допускаемых производственных и эксплуатационных отклонений параметров локомотивов достигают 10 о о, что определяет соответсгвующее недоиспользование мощности и сцепного веса существующего подвижного состава.

Предлагаемое устройство обеспечивает предельное совместное использование тяговых

° двигателей электроподвижного состава, реа-. лизующих предельную силу тяги по условиям сцепления, току якорей и коммутационной устойчивости электрических двигателей, что позволяет усовершенствовать тяговый электро. привод за счет лучшего использования установленной мощности локомотива, а не простоro наращивания мощности тяговых двигателей. Это достигается тем, что применены элементы сравнения, включенные между элементами, задающими параметры, и блоками контроля и соединенные с исполнительными органами, выравнивающими нагрузки тяговых двигателей, а в качестве обратной связи использована цепь контроля скорости тягового двигателя, состоящая из последовательно вклю10 ченных датчиков скорости, элемента сравнения, соединенного с задающим элементом и исполнительным органом.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для автоматического регулирования силы тяги.

Объектом регулирования являются двигатели Д. Исполнительными элементами системы являются усилители-возбудители УВ. Последние наиболее целесообразно выполнить на

20 управляемых кремниевых вентилях, так как они управляются импульсными сигналами, что обеспечивает устойчивую и надежную работу системы. Поэтому схема, иллюстрирующая принцип работы предлагаемого устрой25 ства, построена в предположении, что ее исполнительные элементы соединяют в себе функции преобразователей тока и безынер ционных усилителей и выполнены на управляемых кремниевых вентилях. Это не исключает

30 принципиальной возможности выполнения

192240 предлагаемого устройства»а любых др гих известных типах усилителей.

В цепях токов якорей и токов возбуждения включены датчики тока, представляющие собой трансформаторы постоянного тока Тр. Их выходы включены на входы соответствующих лопических устройств Или, которые выявляют наибольшие в даиный момент сигналы, пропорциональные наибольшим значениям регулируемых параметров тока якоря и тока возбуждения, и подают нх на вход системы регулнровапия. Устройства Или являются известными дноднымн системямн, работающими ня общуlo нагрузку. Применение логических систем явления наибольших значений регулируемых параметров позволяет регулировать многодвигательную систему по наиболее загруженному двигателю. Одновременно она позволяет исключить влияние электромеханических переходных процессов в одном тяговом двигателе, используемом в качестве эталонного, на работу оистемы в целом. Предлагаемое устройство может быть выполнено и при использовании в системе регулирования сигналов, пропорциональных токам только одного двигателя.

Возбудители УВ управляются сигналами статических фазорегуляторов СФ, которые, в свою очередь, через общий статический фазорегулятор СФ,бц, управляются сигналами выхода регулятора силы тяги по ее предельным значениям.

Основными элементами описываемого устройства являются элементы сравнения тока якоря ЭС„тока возбуждения ЗС, и скорости движения ЗС с их заданными значениями, устанавливаемыми машинистом на соответствующих задающих элементах 39, 39„

3З „„изображенных Ila схеме в виде потенциометров. Сигналы, поступающие от соответствующих измерительных элементов, сравниваются с задан ными и в том случае, если конгролируемые параметры системы отличаются от заданных, на выходах элементов сравнения появляются сигналы, пропорциональные разности заданных и истинных величин контролируемых параметров.

Сигналы элементов сравнения поступают в органы управления суммирующего усилителя

УС. Выходной сигнал последнего в общем случае может быть сигналом управления возбуд ителей или возбудителя. Сигнал усилителя

УС является управляющим сигналом общего статического фазорегулятора. При отсутствии управляющего сигнала фазорегулятор СФ,,„ обеспечивает задержку вырабатываемых генератором импульсов ГИ прямоугольных или другой формы импульсов на угол несколько больший 90 . Благодаря тому, что импульсы генератора импульсов IH появляются в момент перехода общего напряжения питания всего устройства через нуль, указанная выше задержка импульса обеспечивает установление минимального тока возбуждения тяговых двигателей. Фазорегуляторы СФ системы ре5

65 гулирования распределения нагрузок создаюг дополнительную задержку импульсов на некоторый относительно небольшой угол, обеспечивающий необходимую для регулирования распределения нагрузок разницу токов возбуждения отдельных двигателей. Таким образом, при отсутствии сигналов на входе суммирующего усилителя УС устройство устанавливает миннмальцый ток возбуждения двигателей.

Рассмотрим работу устройства, начиная с пуска подвижной единицы. До момента установления на двигателях номинального няllð5Iжения замкнут контакт К, благодаря чему ня входе элемента сравнения тока возбуждения

ЗС, подается сигнал задающего элемента тока возбуждения 39, который в норма IbllbIx режимах больше сигнала функционального преобразователя ФП. Сигнал преобразователя ФП даже при максимальных токах якорей должен быть весьма малым и поэтому в левой части тяговой области рабочую точку элемента сравнения тока возбуждения ЗС, определяет сигнал задающего элемента тока якоря

ЗС . Элемент сравнения ЗС, выполнен тяиим, что его сигнал равен нулю до тех пор, пока истинное значение тока возбуждения больше заданного, и пропорционален разности этих значений, если истинное значение меньше заданного. Благодаря этому система устанавливает заданное значение тока возбуждения независимо от режима работы двигателей, что позволяет осуществить пуск подвижного cocTdI à с постоянным и не зависящим от скорости движения током возбуждения. Если же в процессе llóñêà ток якорей превзойдет заданно. значение, устанавливаемое ня задающем эле-.менте тока якоря 39, то устройство через элемент сравнения тока якоря ЗС обеспечивает рост тока возбуи дения и, следовательно, ограничение роста тока якорей. Описанные два элемента сравнения позволяют осуществить пуск с максимальным током возбуждения, который в общем случае может превосходить эквивалентное максимальное значение тока возбуждения двигателей последовательного возбуждения, или с максимальным током якорей в том случае, если переключение на следующую ступень напряжения будет происходить раньше, чем TQK якорей уменьшится до величины установки задающего элемента

39,, Очевидно, что элемент сравнения ЗС„ одновременно выполняет и защитные функции. вызывая рост тока возсуждения при превышении током якорей заданных значений. Кроме того, описанные элементы позволяют осущестгить пуск и разгон подвижного состава с постоянной силой тяги, что имеет существенное значение для пассажирского подвижного состава с точки зрения выдерживания заданного значения ускорения, а на грузовых локомотивах позволяет регулировать силу тяги по ее предельному по условиям сцепления значению. В режиме регулирования на постоянство силы тяги устройство работает следующим

192240

5 образом, Желаемые значения тока якоря и тока возбуждения устанавливаются на соответствующих задающих элементах 39 и 3Э я в что является установкой требуемого значения силы тяги. Следующая ступень напряжения включается автоматически в момент исчезновения сигнала на выходе элемента сравнеш|я тока якоря. Очевидно, что в этом сл .чае п;ск оудет осуществляться при приблизительно постоянных значениях тока якоря и тока возбу>кдения.

Во всех описанных выше режимах ток возоу>кдения не зависит от случайных, например вызванных боксованием, изменений тока якоря одного или нескольких двигателей, что существенно улучшает противобоксовочные свойства подвижного состава.

По достижении номинального напряжения на якорях тяговых двигателей система в рассматриваемом режиме будет поддерживать приблизительно постоянную скорость движения по .тяговой характеристике независимого возбу>кдения, соответствующей выбранному току возбу>кдеиия.

В случае необходимости дальнейшего увеличения скорости дви»<ения контакт К должен быть включен вручную или автоматически. В результате от входа элемента сравнения ЭС, отключается задающий элемент ЗЭ в и раоочая точка элемента ЭС, определяется сигналом функционального преобразователя

ФП. В нормальных случаях в рассматриваемом диапазоне скоростей движения система регулирования по каналу функционального преобразователя ФП стремится установить очень большой ток якоря, для чего она должна соответственно уменьшить ток возбуждения, Однако еще до того, как мог бы включиться в работу канал регулирования через функциональный преобразователь, включится система регулирования на постоянство тока якоря. Это происходит потому, что после размыкапия контакта К будет уменьшаться поток возбуждения и расти ток якоря. 1(ак только последний превзойдет уставку задающего элемента 3Э„появится сигнал на выходе элемента сравнения ЭС„что при данной скорости движения вызовет стабилизацию тока возбуждения. Таким образом, в момент размыкания контакта К в рассматриваемом режиме происходит рост тока якоря. Если размыкание контакта К происходит непосредственно после установления номинального напряжения на двигателях в режиме регулирования на постоянство тока якоря или постоянство силы тяги, то существенного изменения тока якоря быть пе может. Если же регулирование осуществлялось на постоянство тока, возбуждение или размыкание контакта К происходит с некоторой задержкой, в результате чего ток якорей успеет существенно уменьшиться по соответствующей линейной характеристике, то размыкание контакта может вызвать большое увеличение тока якорей. Для предотвращения черезмерно большого увеличения тока якорей

55 необходимо к моменту изменения режима регулирования принять меры к согласованию уставки задающего элемента ЗЭ с фактической величиной тока якоря.

По мере дальнейшего увеличения скорости движения будет происходить плавное ослабление поля при постоянном значении гока якорей. Этот процесс продолжается до момента достижения ограничения по коммутации, т. е. до момента, когда ток возбуждения

)меньшится до величины, равной сигналу выхода блока 27 при данном значении тока якоря. После этого начнется относительное усн IE ние поля (при абсолютном уменьшешш тока возбу>кдения) из-за того, что вновь вступит в работу система регулирования тока âîçîó>êдения, на этот раз через канал функционального преобразователя ФП. Последний преобразует сигнал, пропорциональный току якорей, в сигналы, пропорциональные требуемому значению тока возбуждения при данном значении тока якоря в режиме работы на границе коммутационной устойчивости двигателей. По мере роста скорости движения уменьшается ток якоря и растет напряжение на коллекторах тяговых двигателей, что обусловливает необходимость уменьшения отношения тока якоря к току возбу>кдения, что и обеспечивается каналом регулирования через функциональный преобразователь. Если скорость движения достигнет значения, IipHG;IHзительно равного скорости движения задающего элемента ЗЭ,,„то с выхода элемента сравнения скорости движения ЭС„. поступит сигнал на увеличение тока возбуждения, что автоматически ограничит дальнейший рос г скорости движения под воздействием силы тяги.

Если в области с напряжением на ко. ле:торах, меньшим номинального, регулирование осуществлялось на постоянство тока якоря через канал элемента сравнения ЭС то весь процесс регулирования происходит аналогично описанному выше, за исключением момента размыкания контакта К, которое в рассматриваемом случае не меняет режим работы системы. Таким образом, предлагаемое устройство автоматического регулирования силы тяги по ее предельным значениям обеспечивает непрерывное плавное регулирование силы тяги по заданному неизменному, в том числе и максимальному значению,. Iio максимальному току якорей, что соответст1ует ре>киму регулирования на постоянство мощности по границе коммутационной устойчивости двигателей и по максимальной на данном участке скор о сти дви >к ен и я, Предмет изобретения

Устройство для плавного автоматического регулирования силы тяги электроподвижного состава с тяговыми двигателями независимого или смешанного возбуждения, содержащее элементы, задающие параметры, блоки контроля, датчики тока якоря, тока возбуждения

192240

Тр

Составитель В. Попова

Текрсд А. A. Камышиикова

Корректоры: С. М. Белугина н Е. Ф. Полионова

Редактор Е. Кречетова

Заказ 666/3 Тираж 535 Подписное

ЦНИИПИ Ко!питета по дедам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 и скорости движения, преобразователи, су. !мирующий элемент и исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью улучи!ения использования установленной мощности и сцепного веса локомотивов IH. автоматического ограничения скорости движения по заданНОм значению, Оно снаОжено элементами сравнения, включенными между элементами, задающими параметры, и блоками контроля, и соединенными через суммирующий элемент

5 с исполнительными органами, регулирующими ток возоуждения,