Устройство для регулирования силы тяги маневрового тепловоза с тяговым генератором постоянного тока и двумя параллельными цепями тяговых электродвигателей последовательного возбуждения

 

Использование: в электрооборудовании маневровых тепловозов. Сущность изобретения: предложение основано на принудительном перераспределении тока между параллельными цепями тяговых электродвигателей при помощи резистора, который включается при определенном токе тягового генератора и шунтируется контактором с выдержкой времени по отношению к моменту, когда ток генератора уменьшается до заданного значения. Дополнительно осуществляется регулирование емкости конденсаторов, задающих длительность выдержки времени, при изменении напряжения тягового генератора тепловоза и массы поезда. Устройство имеет реверсивный переключатель, контроллер управления, резистор, контактор, токовое реле, питающий инерционный блок с батареей конденсаторов, расчлененной на секции, реле напряжения и вспомогательные выключатели. Новизна устройства характеризуется наличием в нем реле напряжения и вспомогательных выключателей, позволяющих за счет регулирования емкости конденсаторов устанавливать требуемое для оптимального регулирования силы тяги соответствие между меняющейся длительностью переходного процесса и регулируемой длительностью временной задержки, формируемой питающим инерционным блоком. 2 ил.

Изобретение относится к техническим средствам регулирования силы тяги маневренных тепловозов, к тяговым свойствам которых в зоне ограничения силы тяги по сцеплению предъявляются повышенные требования.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, которое содержит контактор, токоограничивающий резистор, токовое реле, подключенное к датчику тока тягового генератора, блокирующее реле и питающий инерционный блок. Блок содержит батарею конденсаторов, зарядный резистор, разрядный диод и формирует временную задержку между моментами отпадания токового реле и включения контактора, шунтирующего токоограничивающий резистор. Недостаток известного устройства в том, что длительность временной задержки не зависит от скорости тепловоза и массы поезда. В результате этого не обеспечивается хорошая точность управления контактором и регулирования силы тяги тепловоза, что ухудшает его тяговые свойства и увеличивает расход дизельного топлива.

Сущность изобретения сводится к следующему. Известное устройство дополняют выключателями и реле напряжения, катушки которых подключают к тяговому генератору, и батарею конденсаторов выполняют из секций, состоящих из нескольких конденсаторов. При помощи контакторов реле и выключателей регулируют емкость батареи при изменениях массы поезда и напряжения генератора, изменяющегося при изменениях скорости движения. Это позволяет регулировать длительность временной задержки при изменениях массы поезда и скорости тепловоза и обеспечить таким образом оптимальное время включения токоограничивающего резистора в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар. Такая оптимизация обеспечивает технический результат, который характеризуется улучшением тяговых свойств тепловоза и экономией дизельного топлива.

На фиг. 1 и 2 приведены принципиальные электрические схемы силовых цепей и цепей управления устройства для регулирования силы тяги.

Устройство содержит тяговый генератор 1 постоянного тока, выполненный с якорной обмоткой, 1.1 и обмоткой 1.2 дополнительных полюсов, последовательно с которой включена обмотка 2 возбудителя генератора 1. Параллельно обмоткам 1.1 и 1.2 включена цепь, образованная катушкой 3 токового реле, выполненного с размыкающим 3.1, замыкающим 3.2 контактами, и последовательно соединенными резисторами 4 и 5. К генератору 1 подключены катушки m реле напряжения 6 и 7 с n + 1 замыкающим контактом 6.1-6.3 и две параллельных цепи тяговых электродвигателей 8 с обмотками 8.1 последовательного возбуждения. Реверсивные переключатели 9 обмоток 8.1 соединены с токоограничивающим резистором 10, который шунтирован замыкающим контактом 11.1 контактора с обмоткой 11. Обмотка 11 соединена с источником управляющего напряжения через замыкающий контакт 12 контроллера управления и размыкающий контакт 13.1 блокирующего реле 13, катушка которого подключена к выходу питающего инерционного блока 14. Блок 14 имеет батарею конденсаторов 14.1, выполненную в виде n + 1 секции 14.2, каждая из которых состоит из m + 1 конденсатора, разрядный диод 14.3, зарядный резистор 14.4 и n вспомогательных выключателей 15.1 и 15.2. Контакты 6.1-6.3, 7.1-7.3 и выключатели 15.1, 15.2 включены в схему блока 14 так, что имеется возможность увеличения и уменьшения количества параллельно включенных секций от 1 до n + 1 и количества параллельно включенных конденсаторов в каждой секции от 1 до m + 1. Вход блока 14 соединен через контакт 3.2 и клеммы 16 с непоказанным на схеме источником управляющего напряжения. Для приведенной схемы устройства m = n = 2.

Тяговые электродвигатели одной параллельной цепи вращают разгруженные колесные пары, второй - догруженные. Электродвигатели, вращавшие разгруженные (догруженные) колесные пары до изменения направления движения, после изменения вращают погруженные (разгруженные) колесные пары. Разгружение одних колесных пар и догружение других происходит под действием механических опрокидывающих моментов, которые появляются во время движения тепловоза. Обмотки 1.1 и 1.2 выполняют для токового реле функции датчика тока генератора 1. Резистор 5 позволяет регулировать установку срабатывания токового реле. Резистор 4 и шунтирующий его контакт 3.1 обеспечивает увеличение уставки отпадания токового реле. В результате улучшается качество регулирования, т. к. токовое реле срабатывает и отпадает при более близких значениях тока генератора 1. Выключатели 15.1 и 15.2 устанавливаются в кабине тепловоза и переключаются в зависимости от массы поезда. Реле напряжения 6 (7) имеет меньшую (большую) уставку срабатывания.

Устройство работает в такой последовательности.

На низких позициях контроллера управления его контакт 12 разомкнут, напряжение не поступает на обмотку 11 контактора, его контакт 11.1 разомкнут и резистор 10 включен в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар. По электродвигателям разгруженных (догруженных) колесных пар протекает меньший (больший) ток.

На высоких позициях контроллера управления его контакт 12 замкнут и положение контакта 11.1 зависит от величины тока генератора 1, контролируемой токовым реле. Когда ток генератора 1 имеет величину, при которой токовое реле выключено и его контакт 3.2 разомкнут, то управляющее напряжение не поступает на катушку реле 13 и его контакт 13.1 замкнут. Через контакт 13.1 управляющее напряжение подается на обмотку 11 контактора. Его замкнутый контакт 11.1 шунтирует резистор 10 и токи параллельных цепей тяговых электродвигателей имеют близкие значения.

Когда при замкнутом контакте 12 ток генератора 1 достигает значения, при котором токовое реле срабатывает, то его контакт 3.1 размыкается, замыкается контакт 3.2, резистор 4 вводится в цепь катушки 3 токового реле, управляющее напряжение подается на катушку реле 13 и на вход блока 14. Реле 13 срабатывает и размыкает контакт 13.1. После этого снимается напряжение с обмотки 11 контактора, его контакт 11.1 размыкается, вводится резистор 10 в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар и уменьшаются токи этих электродвигателей. Система регулирования генератора 1 увеличивает его напряжение, чтобы обеспечить постоянство его выходной мощности. Рост напряжения сопровождается увеличением тока тяговых электродвигателей догруженных колесных пар и силы тяги тепловоза.

При наличии напряжения на входе блока 14 заряжается батарея конденсатора 14.1 через резистор 14.4, который ограничивает зарядный ток. Количество заряжаемых конденсаторов определяется напряжением генератора 1, массой поезда и, соответственно, положением реле 6, 7 и выключателей 15.1, 15.2. При движении тепловоза с поездом небольшой массы выключатели 15.1, 15.2 выключены и заряжаются конденсаторы левой секции 14.2 батареи 14.1. При низком напряжении генератора 1, когда реле 6, 7 выключены и их контакты разомкнуты, заряжается левый конденсатор левой секции 14.2. Если напряжение генератора 1 имеет большее значение, реле 6 включено и его контакты 6.1-6.3 замкнуты, то в левой секции 14.2 заряжаются два конденсатора. Когда напряжение генератора 1 имеет значение, при котором включены реле 6, 7 и их контакты 6.1-6.3, 7.1-7.3 замкнуты, то заряжаются все конденсаторы левой секции 14.2. Если поезд имеет большую массу, то выключатель 15.1 включен и заряжаются конденсаторы левой и средней секций 14.2. При еще большей массе поезда включены выключатели 15.1, 15,2 и заряжаются конденсаторы трех секций 14.2.

Когда при замкнутом контакте 12 ток генератора 1 уменьшается и токовое реле отпадает, то его замкнувшийся контакт 3.1 шунтирует резистор 4, а его разомкнувшийся контакт 3.2 отключает блок 14 от источника управляющего напряжения. После этого предварительно заряженные конденсаторы батареи 14.1 разряжаются черед диод 14.3, который повышает инерционные свойства блока 14, и катушку реле 13. Это реле отпадает и замыкает контакт 13.1 с выдержкой времени относительно момента размыкания контакта 3.2 токового реле. Через замкнувшийся контакт 13.1 управляющее напряжение поступает на обмотку контактора 11, он замыкает контакт 11.1, шунтирующий резистор 10. После этого меняется характер распределения тока генератора 1 между параллельными цепями электродвигателей и их токи имеют близкие значения.

Формируемая блоком 14 выдержка времени зависит от емкости батареи 14.1 и, соответственно, от количества включенных реле напряжения и выключателей, находящихся во включенном положении. При увеличении (уменьшении) скорости движения и пропорционального ей напряжения генератора 1 увеличиваются (уменьшаются) количество включенных реле напряжения, емкость батареи 14.1 и блок 14 формирует большую (меньшую) выдержку времени. Чем больше (меньше) масса поезда, тем больше (меньше) включено выключателей, батарея 14.1 имеет большую (меньшую) емкость и обеспечивается большая (меньшая) выдержка времени.

Описанное регулирование тока и силы тяги электродвигателей 7 сопровождается переходным процессом, во время которого ток генератора 1 изменяется в интервале значений, вызывающих многократные срабатывания и отпадания токового реле. Длительность переходного процесса меняется, определяется темпом изменения тока генератора 1 и зависит от массы поезда и скорости движения. Предусмотренное в блоке 14 регулирование формируемой выдержки времени обеспечивает соответствие между ее длительностью и длительностью переходного процесса. При таком соответствии обеспечиваются оптимальные время блокирования зависимости положения контактора от положения токового реле и время включения токоограничивающего резистора. Во время формируемой выдержки времени, когда токовое реле многократно переключается, контактор выключен. В результате устраняется звонковая работа контактора, которая сокращает срок службы электрооборудования тепловоза и отрицательно влияет на его тяговые свойства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ МАНЕВРОВОГО ТЕПЛОВОЗА С ТЯГОВЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ДВУМЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ЦЕПЯМИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее токоограничивающий резистор, включенный с возможностью введения посредством реверсивных переключателей обмоток возбуждения в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар, токовое реле, подключенное к датчику тока в цепи генератора через последовательно соединенные резисторы, один из которых зашунтирован размыкающим контактом токового реле, питающий инерционный блок, соединенный с выходом источника управляющего напряжения через замыкающий контакт токового реле и выполненный с батареей конденсаторов, зарядным резистором и разрядным диодом, блокирующее реле, подключенное к выходу питающего инерционного блока, контактор, обмотка которого через замыкающий контакт контроллера и размыкающий контакт блокирующего реле соединена с выходом источника управляющего напряжения, а замыкающий контакт подключен к выводам токоограничивающего резистора, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено n вспомогательными выключателями и m реле напряжения с n + 1 замыкающими контактами, а батарея конденсаторов выполнена в виде n + 1 секций, состоящих из m + 1 конденсаторов, при этом катушки реле напряжения включены параллельно тяговому генератору, а вспомогательные выключатели и замыкающие контакты реле напряжения введены в питающий инерционный блок с возможностью увеличения и уменьшения соответственно количества параллельно включенных секций батареи конденсаторов в пределах от 1 до n + 1 и количества параллельно включенных конденсаторов в каждой секции в пределах от 1 до m + 1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2