Устройство для регулирования силы тяги электротранспортного средства

 

Использование: в электрооборудовании подвижного состава железных дорог. Сущность изобретения: повышение тяговых свойств электротранспортного средства за счет предупреждения возникновения синхронного боксования. Для этого воздействуют на величину силы тяги (ток или поток тяговых электродвигателей). Сигнал воздействия формируется в момент, соответствующий отрицательному знаку производной сигнала, пропорционального реализуемой силе тяги, и положительному знаку производной управляющего сигнала регулятора силы тяги. 1 ил.

Изобретение относится к электрооборудованию подвижного состава железных дорог и предназначено для автоматизации управления приводом электротранспортного средства.

Известно устройство для автоматического управления приводом электровоза переменного тока, содержащее задатчик скорости, задатчик тока, регулятор скорости движения, регулятор тока якорей тяговых двигателей (ТД), блоки выделения макcимального тока якорей ТД, максимальной и минимальной скорости вращения колесных пар, датчики токов якорей ТД, датчики скоростей вращения колесных пар и дифференциатор максимальной скорости вращения колесных пар, подключенный выходом через последовательную цепь порогового элемента, блока сигнала обратной пропорциональности и блока выделения минимального сигнала, подключенного к одному из входов регулятора тока ТД. На другой вход блока выделения минимального сигнала подключен через пороговый элемент блока сигнала обратной пропорциональности и выход элемента сравнения, входы которого соединены с выходами блоков выделения максимальной и минимальной скорости.

Известно также устройство, содержащее задатчик тока, соединенный выходом с входом регулятора тока, состоящего из элемента сравнения и соединенного с ним решающего усилителя. Входы регулятора тока являются одновременно входами элемента сравнения, соединенный вычитающим входом с выходом блока выделения максимального тока, подключенного входами с выходами датчиков токов якорей ТД, а вход задатчика тока соединен с выходом усилителя, входы которого подключены к выходам двух компараторов, соединенных входами соответственно с выходами двух сумматоров, одни входы которых подключены к выходам датчиков токов якорей, а инверсные входы - к выходу задатчика тока якоря.

Применение этих устройств может привести к тому, что при ликвидации буксования на руководящем подъеме, будет неоправданно снижена средняя сила тяги электровоза, скорость движения и даже может произойти остановка поезда со всеми вытекающими последствиями, так как при буксовании всего одной колесной пары устройство снижает подведенную мощность ко всем остальным ТД, связанными с небуксующими колесными парами. Опыт показывает, что снижать мощность, подводимую к ТД, целесообразно только в случае предсинхронного буксования колесных пар, когда меры, связанные с искусственным повышением коэффициента сцепления (например подсыпка песка в зону контакта колесо+рельс), с целью ликвидации буксования оказываются недостаточно эффективными.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для регулирования силы тяги электротранспортного средства, содержащее регулятор скорости, входы которого соединены с выходами задатчика скорости и блока выделения минимальной скорости, связанного с датчиками скорости вращения колесных пар, селектор минимального сигнала, входы которого подключены к выходам регулятора скорости и задатчика силы тяги, а выход - к основному входу регулятора силы тяги ТД, установленного в цепях их питания.

Это устройство не позволяет выявить синхронное буксование колесных пар электротранспортного средства и потому не может быть признано эффективным.

Цель изобретения - повышение тяговых свойств электротранспортного средства путем предотвращения синхронного буксования колесных пар при автоматическом регулировании силы тяги.

Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее регулятор скорости, входы которого соединены с выходами задатчика скорости и блока выделения минимальной скорости, связанного с датчиками скорости вращения колесных пар, селектор минимального сигнала, входы которого подключены к выходам регулятора скорости и задатчика силы тяги, а выход - к основному входу регулятора силы тяги электродвигателей, установленного в цепях их питания, введены установленный на автосцепке датчик силы тяги, два дифференциатора и блок антисовпадения знаков производных. Вход одного дифференциатора соединен с выходом датчика силы тяги, а вход другого дифференциатора - с выходом регулятора силы тяги электродвигателей, входы блока антисовпадения знаков производных подключены к выходам дифференциаторов, а выход - к дополнительному входу регулятора силы тяги электродвигателей.

В предлагаемом техническом решении блоки дифференцирования, блок антисовпадения и датчик силы тяги по своему действительному назначению известны в технической литературе. Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в предлагаемое устройство вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, а именно превентивные противобуксовочные свойства к возникновению синхронного буксования колесных пар, что позволяет существенно повысить тяговые свойства электротранспортного средства. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит регулятор скорости (РС) 1, состоящий из элемента сравнения (ЭС) 2 и соединенного с ним решающего усилителя (РУ) 3. Входы РС 1 являются одновременно входами элемента ЭС 2, один из входов последнего соединен с задатчиком скорости (ЭС) 4, а вычитающий вход - с выходом блока выделения минимальной скорости (БВМС) 5, соединенного входами с выходами датчиков скоростей ДС 7, ДС 8, связанных с колесными парами электротранспортного средства (ЭПТС) 6, выход блока РС 1 соединен с одним из входов блоков выделения минимального сигнала (БВМС) 9, другой вход которого соединен с выходом задатчика силы тяги (ЗСТ) 10, выход блока БВМС 9 соединен с одним из входов регулятора силы тяги (РСТ) 11, состоящего из элемента сравнения ЭС 12 и соединенного с ним решающего усилителя РУ 13, при этом входы блока РСТ 11 являются одновременно и входами элемента сравнения ЭС 12, причем один из вычитающих входов ЭС 12 соединен с выходом датчика максимальной силы тяги ТД (ДМСТ) 14, соединенного входом с одним из выходов ЭПТС 6, другой вычитающий вход ЭС 12 соединен с выходом логического элемента антисовпадения И 15, входы которого соединены с выходами дифференциаторов (Д) 16 и 17, входы которых соединены соответственно с выходами блока РСТ 11 и датчика силы тяги электротранспортного средства ДСТ 18, соединенного входом с другим выходом привода электротранспортного средства ЭПТС 6, кроме того, выход блока РСТ 11 соединен с управляющим входом ЭПТС 6.

Устройство работает следующим образом. При пуске электротранспортного средства задают задатчиками ЗС 4 и ЗСТ 10 соответственно скорость движения и необходимую для реализации силу тяги ТД, а так как сигнал на выходе ЗСТ 10 заведомо меньше сигнала на выходе РС 1, то блок БВМС 9 выделяет сигнал пропорциональный заданной силе тяги с выхода ЗСТ 10 и подает на вход ЭС 12 регулятора РСТ 11, который отрабатывал заданную величину силы тяги, выдает на управляющий вход электропривода ЭПТС 6 управляющий сигнал U_у, который растет вплоть до достижения транспортным средством заданной скорости, т. е. пока не сравняется сигнал, пропорциональный заданной скорости движения, с выхода блока ЗС 4 с сигналом, пропорциональным истинной скорости движения, на выходе блока БВНС 5, при этом сигнал отрицательной обратной связи с выхода блока ДМСТ 14, поступающий на один из вычитающих входов элемента ЭС 12, пропорционален максимальному из значений сил тяги, развиваемых ТД ЭПТС 6.

В момент, предшествующий синхронному буксованию, в процессе пуска ЭПТС 4, когда большая часть мощности, подводимой в ТД, идет на увеличение скорости скольжения буксующей группы колесных пар, реализуемая сила тяги транспортного средства на выходе ДСТ 18 начинает падать. Величина U_у на выходе РСТ 11 продолжает расти, так как сигнал на выходе ДМСТ 14, по которому ведется регулирование силы тяги, остается неизменным. В этот момент сигнал на выходе блока Д 16 имеет положительное значение, а на выходе блока Д 17 - отрицательное значение и антисовпадение этих сигналов ведет к срабатыванию логического элемента И 15, который выдает сигнал на другой вычитающий вход ЭС 12, что ведет к прекращению роста мощности, подводимой к ЭПТС 6, и соответственно, к ликвидации буксования группы колесных пар.

Таким образом, групповое буксование не переходит в синхронное, а значит предлагаемое устройство позволяет регулировать силу тяги транспортного средства с одновременной профилактикой синхронного буксования, что существенно улучшает тяговые свойства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ЭЛЕКТРОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащее регулятор скорости, входы которого соединены с выходами задатчика скорости и блока выделения минимальной скорости, связанного с датчиками частоты вращения колесных пар, селектор минимального сигнала, входы которого подключены к выходам регулятора скорости и задатчика силы тяги, а выход - с основному входу регулятора электродвигателей, установленного в цепях их питания, отличающееся тем, что в него введены установленный на автосцепке тензометрический датчик силы тяги, два дифференциатора и блок антисовпадения знаков производных, причем вход одного дифференциатора соединен с выходом датчика силы тяги, а вход другого дифференциатора - с выходом регулятора электродвигателей, входы блока антисовпадения знаков производных подключены к выходам дифференциаторов, а выход - к дополнительному входу регулятора электродвигателей.

РИСУНКИ

Рисунок 1