Устройство для плавного автоматического

 

ОПИСАНИ

И 3 О БР ЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ

Союз Советских

Социалистических

Респтблин

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 09.! Ч.1968 (№ 1231828/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет 10 Н.1967

Опубликовано ЗО.IX.1969. Бюллетень №

Дата опубликования описания 9.III.197

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР,8) Авторы изобретения

Л. М. Трахтман, В. Д. Тулупов, A. П. Марченков, А. П. Зайцев, P К. Гачик, А. И. Лисицина, В. А. Грибанов, Л. 1О. Вейцман, А. В. Сергеев и А. Д. Митаенко

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕОСТАТНО-РЕКУПЕРАТИВНОГО ТОРМОЖЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

0,45 1

N --= " 1+ 1Г"

1C R в в

Данное устройство предназначено для плавного автоматического реостатно-рекуперативного торможения электропоездов постоянного тока с ограничением по коммутации тяговых двигателей, с автоматическим переходом с реостатного торможения на рекуперативное и на реостатное торможение с самовозбуждением.

Известны устройства для плавного автоматического реостатного торможения с регули- 10 рованием тормозной силы по предельным условиям коммутации тяговых электродвигателей, по условиям сцепления,и току возбуждения электродвигателей, в которых регулирование тормозной силы осуществляют путем 1S преобразования тока возбуждения в сигнал, изменяющийся в процессе изменения скорости движения при помощи функционального преобразователя, 20

В предлагаемом устройстве регулирование тормозной силы при реостатно-рекуперативном торможении осуществляют с помощью счетно-вычислительного устройства, на выходе которого появляется сигнал, пропорци- 25 ональный текущему значению максимальной межламельной э.д.с., сравнивая который с заданным значением в блоках сравнения, воздействуют на систему возбуждения тяговых двигателей. 30

Это обеспечивает максимальное использование двигателей по тормозному току путем регулирования тормозной силы по межламельному напряжению.

В процессе реостатно-рекуперативного торможения необходимо ограничивать тормозной ток тяговых двигателей по условиям нормального сцепления колес с рельсами (по условиям юза) и по условиям нормальной коммутации тяговых двигателей. Условия коммутации тяговых двигателей оцениваются по потенциальным условиям на коллекторе, т. е. по величине максимальной межламельной э.д.с., определяемой выражением: где р — число пар полюсов тягового двигателя;

k — число коллекторных пластин; а — коэффициент полюсного перекрытия; а — число параллельных проводов.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема данного устройства; на фиг. 2 — принципиальная схема счетно-вычислительного блока; на фиг. 3 — схема счетнорешающего устройства на базе магнитных усилителей.

253110

Предложенное устройство содержит якори

1 тяговых двигателей, контакт 2 линейного контактора, контакт 8 контактора торможения, задающий элемент 4 величины максимального межламельного напряжения, задающий элемент 5 тока якоря, датчик б тока якоря, датчик 7 тока .возбуждения, датчик 8 напряжения на коллекторе двигателя, датчик

9 напряжения контакторной сети, реле 10 перехода на торможение с самовозбужденпем, реле 11 баланса напряжений, счетно-вычислительный блок 12, блоки 18 — 1б сравнения, схемы 17, 18 совпадения, ждущий блокинг-генератор 19, возбудитель 20 обмоток возбуждения на тиристорах, датчик 21 загрузки, задающий элемент 22 тока возбуждения перехода на самовозбуждение, В процессе торможения на счетно-,вычислительный блок 12 постоянно подаются напряжения с датчиков б, 7 и 8, пропорциональные соответственно току якоря, току возбуждения и напряжению на коллекторе. Блок 12, решая уравнение (1), выдает сигнал в виде напряжения постоянного тока, пропорционального текущему значению максимальной межламельной э.д.с..иакс.

Сигнал с блока 12 блоком 18 сравнения сравнивается с эталонным напряжением U, пропорциональным допустимой величине максимальной межламельной э.д.с. 1„„о.д, . Если сигнал с вычислительного блока 12 меньше

U,1, блок 18 сравнения на выходе выдает последовательность коротких прямоугольных импульсов, если же U „больше сигнала с блока 12, на выходе блока 18 импульсы отсутствуют. Следовательно, если 1„„,(1макс. допъ импульсы с выхода блока 18 через схему 17 совпадения запускают ждущий блокинг-генератор 19, а тот, в свою очередь, отпирает тиристоры блока возбудителя 20 обмоток возОУждения. Если lÄакс .> IMaac. доп то тиРисторы блока запираются. Таким образом поддерживается постоянное значение lм, =45 в, Точно также на блоке 14 сравниваются напряжения с датчика б тока якоря и датчика

21, пропорциональные текущему значению то.«а и допустимому по условиям юза соответственно, поэтому при таких условиях будет поддерживаться постоянное значение тормозного тока, допустимое по условиям юза.

Так,как блоки 18 и 14 сравнения управляют работой блока возбудителя 20 обмоток возбуждения через схему 17 совпадения, то этим обеспечивается сначала поддержание постоянства I„„, при 1(1 доп1, а затем поддержание постоянства 1 доп. Иными словами, схема 17 обеспечивает управление возбудителя 20 сначала от блока 18 сравнения, а затем, когда тормозной ток возрастет до 1 доп., возбудитель 20 управляется от блока сравнения 14.

Система управления торможением выполняет ряд логических операций. В начале торможения система включается на подготовительное реостатное торможение, т. е. контакт 8

15 гю гз

Зо

so

65 замкнут, а контакт 2 разомкнут. Когда напряжение на коллекторах двигателей U, поднимается до напряжения контактной сети U„ срабатывает реле 11 баланса напряжений, которое, воздействуя на релейную схему электропоезда, сначала замкнет контакт 2, потом разомкнет контакт 8, и система перейдет на рекуперативное торможение. По мере истощения рекуперативного торможения, когда ток возбуждения достигнет максимальной величины, а ток якоря уменьшится до 325 а, на выходе блоков 15 и 1б сравнения появятся короткие прямоугольные импульсы, которые, проходят через схему 18 совпадения, вызовут ср абатывание реле 10 перехода. Последнее, воздействуя на релейно-контакторную схему электропоезда, разберет схему рекуперативного торможения и соберет схему реостатного торможения с самовозбуждением, которое будет поддерживаться до полного истощения электрического торможения. Все элементы системы управления торможением выполнены на полупроводниковых приборах и практически безынерционны. В качестве датчиков тока якоря и возбуждения используются полупроводниковые усилители постоянного тока с модул ятор ом и дем одул ятор ом. В качестве датчиков напряжения применена цепочка; делитель напряжения — полупроводниковый модулятор — трансформатор — демодулятор, Счетно-вычислительный блок 12 содержит времяимпульсное множительно-делительное устройство, выполненное на транзисторах, и суммагор, выполненный на сопротивлениях.

В качестве блока сравнения используются регенеративные компараторы. В качестве схем

«И» используются феррит-транзисторные ячейки; в качестве возбудителя обмоток возбуждения — трехфазный несимметричный мост, в котором катодная группа вентилей— тиристоры.

Принципиальная схема счетно-вычислительного блока 12 (фиг, 2) содержит генератор 28 пилообразного напряжения, выполненный на транзисторах 24 и 25 и конденсаторе 2б, регенеративный компаратор на транзисторе 27, триггер на транзисторах 28 и 29 и двухпозиционный ключ на транзисторах 80 и 81. На один из входов триггера (точки 82 и 88) подаются короткие прямоугольные управляющие импульсы определенной частоты. На вход генератора 28 подается напряжение U>, а на выходе его формируется пилообразное напряжение с частотой управляющих импульсов, причем наклон пилообразного напряжения пропорционален величине напряжения U>.

На регенеративном компараторе сравниваются выходное напряжение с генератора 28 пилообразного напряжения с напряжением

U>. В момент этого сравнения регенеративный транзистор 27 выдает импульс, который опрокидывает триггер. С приходом следующего управляющего импульса процесс повторяется.

Таким образом, на выходе триггера формируется последовательность широтно-модулирО253110 ванных импульсов, относительная продолжительность которых определяется выражением

ИКЦ т=

Ui (2) где U1 и Ug входные напряжения;

К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Сформированная последовательность импульсов управляет работой двухпозиционного ключа, на вход которого подается напряжение U3. Следовательно, среднее напряжение на конденсаторе будет определяться выражением 1

U Р К т2 тЗ ср — 1 з

U, 15

Выходное напряжение вычислительного устройства определяется выражением

UM =U4+Uð=U,+

U, Выражение (4) по виду соответствует выражению (1), поэтому если на входы счетно-вычислительного блока 12 подавать напряжения, пропорциональные величинам формулы (1), то U„„„„в некотором масштабе будет соответствовать текущему значению I„„„.

20 (4) 25

В схеме счетно-решающего устройства на базе магнитных элементов (фиг. 3) в качестве датчиков тока якоря, возбуждения и напряжения на коллекторе двигателя использованы датчики 84, 85 и 3б в виде соответственно трансформаторов постоянного тока. Датчик 84 через выпрямительный мост М1 нагру>кен на активное сопротивление, состоящее из двух последовательно включенных сопротивлений

87 и 88. Датчик 85 нагружен на емкость С.

Поскольку ток датчика имеет прямоугольную 40 форму, то напряжение на емкости С имеет треугольную форму. Оно выпрямляется мостом М2, и напряжение на сопротивлении 89 имеет пилообразную форму. Амплитуда этого напряжения пропорциональна току возбужде- 45 ния I,. Сопротивление 87 шунтируется цепью эмиттер — коллектор транзистора 40. Падение напряжения на сопротивлении 89 вводится в цепь базы транзистора 40 последовательно с падением напряжения на сопротивление 41, на которое через мост М8 нагружен датчик 8б.

В те промежутки, времени, когда напряжение на сопротивлении 89 больше напряжения на сопротивлении 41, транзистор 40 открыт, и падение напряжения на сопротивлении 37 равно

55 нулю. При обратном соотношении падений напряжения на сопротивлениях 89 и 41 транзистор 40 закрыт, и на сопротивлении 87 падение напряжения определяется током нагрузки датчика 84. Поскольку ток в сопротивлении 37 60 определяется только величиной тока в обмотке управления датчика 84, то при показанной схеме управления транзистором 40 на сопротивлении 87 выделяется напряжение в соответствии с выражением 1 2 К с

1в где U„ — напряжение на коллекторе.

Падение напря>кения на сопротивлении 88 пропорционально току, протекающему через это сопротивление. Поскольку последнее не зависит от состояний транзистора 40, то оно определяется выражением 12 К! к. (6) Сумма падений напряжений на сопротивлениях 87 и 88 является напряжением выхода счетно-решающего устройства U,„„. 1вых —— 1 1к + а (Л

II3

Выражение (7) повторяет выражение (1) и поэтому напряжение выхода в некотором масштабе повторяет 1„,„, .

Предмет изобретения

1. Устройство для плавного автоматического реостатно-рекуперативного торможения электроподвижного состава с тяговыми двигателями постоянного тока, независимого возбуждения, содержащее датчики тока в цепи якорей и обмоток возбуждения тяговых двигателей, датчик напряжения в сети и датчик напряжения коллекторов двигателей, блок сравнения и исполнительный орган в виде возбудителя обмоток возбуждения тяговых двигателей, отличающееся тем, что, с целью максимального использования двигателей по тормозному току путем регулирования тормозной силы по межламельному напряжению, оно снабжено счетно-вычислительным блоком, входы которого соединены с указанными датчиками тока якоря, возбуждения и датчиком напряжения коллектора, а снимаемый с его выхода сигнал, пропорциональный текущему значению межламельного напряжения, подается на вход указанного блока сравнения.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что счетно-вычислительный блок выполнен в виде соединенных последовательно генератора пилообразного напряжения, регенеративного компаратора, триггера и двухпозиционного ключа.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные датчики тока и напряжения тяговых двигателей выполнены в виде трансформаторов постоянного тока и напряжения так, что трансформатор постоянного напряжения подключен на два последовательно соединенных сопротивления, одно из которых включено в цепь коллектора триода счетно-вычислительного блока, а трансформатор постоянного тока подключен на конденсатор, соединенный через выпрямительный мост с базой того же триода.

253110

Составитель В. Попова Редактор Т. В. Данилова Корректор С. А. Кузовенкова

Заказ 288)12 Тираж 48О Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2