Стенд для испытания тяговых электродвигателей
Владельцы патента RU 2750224:
Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU)
Изобретение относится к электротехнике и служит для испытания, ремонта и технического обслуживания тяговых электродвигателей (ТЭД) локомотивов. Сущность: устройство содержит пульт управления, датчик оборотов, вход которого связан с ТЭД, силовое оборудование, подключенное к ТЭД, к сети и подсоединенное входом к первому выходу пульта управления, а также к первому и второму выходу датчика оборотов. Средства автоматического управления подсоединены входом ко второму выходу пульта управления, а выходом - к входу силового оборудования. Введен отдельный блок защиты измеряемых параметров, в котором размещена логическая электрическая защита от вмешательства оператора во время проведения испытаний. Блок защиты измеряемых параметров выполнен с возможностью изменения количества измеряемых параметров. Первый выход пульта управления, первый и второй выход датчика оборотов, выход средств автоматического управления подсоединены к входу силового оборудования через блок защиты измеряемых параметров. Технический результат: упрощение и расширение функциональных возможностей за счет оперативного увеличения или уменьшения измеряемых параметров ТЭД. 3 ил.
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для испытания, ремонта и технического обслуживания тяговых электрических машин подвижного состава.
Из уровня техники известен стенд для испытания тяговых электродвигателей (ТЭД), содержащий пульт управления, выполненный с органами управления и приборами индикации для обеспечения контроля за процессом испытаний, логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний, датчик оборотов, вход которого связан с тяговыми электродвигателями, силовое оборудование, подключенное к тяговым электродвигателям, к сети и подсоединенное входом к первому выходу пульта управления, а также к первому и второму выходу датчика оборотов, средства автоматического управления, подсоединенные входом ко второму выходу пульта управления, а выходом - к входу силового оборудования (RU, №190685, U1, G01R 31/06, опубл. 09.07.2019).
Этот стенд для испытания коллекторных тяговых электродвигателей локомотивов, содержит основание с ограждением, на котором на раме расположено два испытываемых коллекторных тяговых электродвигателя, электрически связанных с соответствующими силовыми блоками, установленными на упомянутом основании. Первый из силовых блоков электрически связан через блок резисторов со вторым силовым блоком, а также с линейным вариатором и вольт-добавочным преобразователем, которые связаны с электропитанием. Силовые блоки, линейный вариатор и вольт-добавочный преобразователь связаны с пультом управления. Линейный вариатор выполнен с системой фильтрации входного напряжения, выполненной с использованием молекулярных накопителей энергии, позволяющих экономить потребляемую электроэнергию за счет ее накопления на первичной стороне вольт-добавочного преобразователя, а также за счет оптимального сглаживания входного напряжения во всем диапазоне регулирования выходных параметров с сокращением при этом потерь электроэнергии за счет увеличения полезной мощности. Пульт управления включает в себя логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний, размещен в изолированном пространстве и выполнен с возможностью ручного, автоматического и полуавтоматического управления. Испытуемые коллекторные тяговые электродвигатели совместно с другим оборудованием подключены к вентиляционной системе, сообщенной с источником воздушной среды для их охлаждения.
Технический результат этого решения заключается в обеспечении возможности сокращения объема ручных операций до минимума, в сокращении временных затрат обслуживающего персонала, увеличении пропускной способности стенда, повышении безопасности при проведении испытаний, экономии потребляемой электроэнергии при проведении испытаний тяговых электродвигателей, путем обеспечения возможности работы в полуавтоматическом и автоматическом режимах работы.
Ограничением этого технического решения является невозможность наращивания (или уменьшения) измеряемых параметров, поскольку пульт управления, включающий в себя логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний до полной остановки испытываемых электродвигателей, за исключением аварийной остановки, размещен в изолированном пространстве. Кроме того, стенд имеет сложную конструкцию.
Решаемой изобретением задачи является улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат - упрощение и расширение функциональных возможностей за счет оперативного увеличения или уменьшения измеряемых параметров ТЭД с исключением возможности несанкционированных действий оператора.
Для решения поставленной задачи с достижением технического результата стенд для испытания тяговых электродвигателей, содержащий пульт управления, логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний, датчик оборотов, вход которого связан с тяговыми электродвигателями, силовое оборудование, подключенное к тяговым электродвигателям, к сети и подсоединенное входом к первому выходу пульта управления, а также к первому и второму выходу датчика оборотов, средства автоматического управления, подсоединенные входом ко второму выходу пульта управления, а выходом - к входу силового оборудования, согласно заявленной полезной модели введен отдельный блок защиты измеряемых параметров, в котором размещена логическая электрическая защита от вмешательства оператора во время проведения испытаний, блок защиты измеряемых параметров выполнен с возможностью увеличения количества измеряемых параметров, первый выход пульта управления, первый и второй выход датчика оборотов, выход средств автоматического управления подсоединены к входу силового оборудования через блок защиты измеряемых параметров, при этом блок защиты измеряемых параметров состоит из N цепей передачи сигналов, параллельных и идентичных, где N - количество измеряемых параметров, каждая из N цепей передачи сигналов выполнена из блокиратора, двух разделительных диодов и реле, блокиратор выполнен по схеме два элемента «И» и «ИЛИ», один вход первого элемента «И» соединен с первым выходом пульта управления и один вход второго элемента «И» соединен с выходом средств автоматического управления, вторые входы первого и второго элемента «И» соединены с первым выходом датчика оборотов с частотой f=0, выход «ИЛИ» блокиратора подсоединен через один разделительный диод к одному контакту реле, а к другому контакту реле через другой разделительный диод подсоединен второй выход датчика оборотов с частотой f>0, выходы реле служат выходом N цепей передачи сигналов, который соединен с входом силового оборудования.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются с помощью варианта ее выполнения со ссылками на фигуры.
Фиг. 1 - изображает обобщенную функциональную схему стенда;
Фиг. 2 - блок защиты измеряемых параметров при измерении одного из параметров N;
Фиг. 3 - то же, что фиг.2, при измерении N параметров.
Стенд для испытания тяговых электродвигателей (фиг.1) содержит пульт 1 управления, логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний. Вход датчика 2 оборотов связан с тяговыми электродвигателями 3. Силовое оборудование 4 подключено к тяговым электродвигателям 3 (ТЭД), к сети и подсоединено входом к первому выходу пульта 1 управления, к первому и второму выходу датчика 2 оборотов. Средства 5 автоматического управления подсоединены входом ко второму выходу пульта 1 управления, а выходом - к входу силового оборудования 4.
Введен отдельный блок 6 защиты измеряемых параметров, в котором размещена логическая электрическая защита от вмешательства оператора во время проведения испытаний. Блок 6 защиты измеряемых параметров выполнен с возможностью увеличения количества измеряемых параметров. Первый выход пульта 1 управления, первый и второй выход датчика 2 оборотов, выход средств 5 автоматического управления подсоединены к входу силового оборудования 4 через блок 6 защиты измеряемых параметров.
Возможны различные схемные варианты выполнения блока 6. Главным отличительным признаком является возможность оперативного увеличения, наращивания (или уменьшения) измеряемых параметров в отдельном блоке 6 без изменения схемотехнического решения пульта 1.
В частности, возможен дополнительный вариант выполнения устройства, в котором блок 6 защиты измеряемых параметров (фиг.2, 3) выполнен из N цепей 7 передачи сигналов, параллельных и идентичных, где N - количество измеряемых параметров. Каждая из N цепей 7 передачи сигналов выполнена из блокиратора 8, двух разделительных диодов 9 и реле 10. Блокиратор 8 выполнен по схеме два элемента «И» и «ИЛИ». Один вход первого элемента «И» блокиратора 8 соединен с первым выходом пульта 1 управления и один вход второго элемента «И» соединен с выходом средств 5 автоматического управления. Вторые входы первого и второго элемента «И» блокиратора 8 соединены с первым выходом датчика 2 оборотов с частотой f=0. Выход «ИЛИ» блокиратора 8 подсоединен через один разделительный диод 9 к одному контакту реле 10, а к другому контакту реле 10 через другой разделительный диод 9 подсоединен второй выход датчика 2 оборотов с частотой f>0. Выходы реле 10 служат выходом N цепей 7 передачи сигналов, который соединен с входом силового оборудования 4.
Работает устройство (фиг.1, 2, 3) следующим образом.
Панель 1 управления с органами управления и приборами индикации, служащими для обеспечения контроля за процессом испытаний испытания ТЭД 3 всего стенда. Отсюда управляется вся система, которая посредством электрических связей взаимодействует с блоком 6 защиты измеряемых параметров. С пульта 1 управления команды выполняются при проведении испытаний в ручном режиме, тогда с первого выхода пульта 1 напрямую взаимодействует с блоком 6, который не позволяет начать выполнение следующей операции до тех пор, пока не закончилась предыдущая. В случае переключения на полуавтоматический или автоматический режим команды управления на блок 6 поступают от средств 5 автоматического управления.
Блок 6 защиты измеряемых параметров посредством электрических связей передает сигналы о командах, поступающих с панели управления 1 или средств 5 автоматического управления на силовое оборудование 4, которое является органом исполнения операции (действия) при испытаниях.
Датчик 2 оборотов ТЭД 3 подает электрический сигнал и передает информацию о вращении ТЭД 3 на блок 6 защиты измеряемых параметров для контроля запрета изменения параметров выполнения операции (действия), сигнал о которой поступил с панели 1 или от средств 5 автоматического управления в ходе испытания до ее окончания.
Силовое оборудование 4 испытательного стенда - это органы исполнения (реализации) вариантов программы, которые поступают от панели 1 или средств 5.
Средства 5 автоматического управления осуществляют работу в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Средства 5 автоматического управления передают сигнал на блок 7 защиты измеряемых параметров для перевода выполнения операций в ходе испытаний в полуавтоматическом и автоматическом режиме. Выбор режима осуществляют на пульте 1.
Стенд для испытания ТЭД 3 выполняет следующие режимы:
- автоматический;
- полуавтоматический;
- ручной.
В автоматическом режиме последовательность проведения испытаний ТЭД 3 осуществляется в соответствии со строго заданным алгоритмом и согласно правилам ремонта электрических машин. При автоматическом режиме команда перевода на автоматический режим работы подается с панели 1 управления на средства 5 автоматического управления. И все последующие команды о последовательности операций в ходе испытаний принимаются только со средств 5.
При полуавтоматическом режиме команды о последовательности операций (действий) испытаний допускается менять с панели 1 управления, а выполнение заданной последовательности операций будет управляться со средств 5 автоматического управления.
Основное отличие полуавтоматического режима от автоматического, заключается в том, что каждый этап испытания выбирается оператором отдельно и нет жесткой последовательности в выполняемых этапах испытаний. Выбор испытаний производится из основной формы на мониторе компьютера после запуска программного обеспечения.
При ручном режиме работы, команды подаются только с панели управления 1.
Изобретение поясняется (фиг.1, 2, 3) конкретным примером выполнения стенда для испытания коллекторных тяговых электродвигателей локомотивов (ТЭД 3), который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Блок 6 (фиг.2, 3) защиты измеряемых параметров N параллельных цепей 7 передачи сигналов, где N необходимое количество измеряемых параметров. Каждая из цепей 7 состоит из блокиратора 8, на входы которого поступают сигналы с панели 1 управления, средств 5 автоматического управления и датчика 2 оборотов 3, реле 10, на которое через разделительные диоды 9 поступают сигналы от блокиратора 8 и датчика 2 оборотов, далее сигнал поступает на силовое оборудование 4 испытательного стенда.
При неподвижных двигателях ТЭД 3 (f=0), датчик 2 оборотов подает напряжение на блокиратор 8, с помощью которого наступает возможность выбора определенного режима испытаний (ручной/полуавтоматический/автоматический) и выбора операции испытаний (например, нагревание, проверка частоты вращения, проверка коммутации и т.д.) а также выбор испытуемого объекта: двигателя (генератора) (или наоборот, генератор (двигатель). При этом сигналы с панели 1 управления через блокиратор 8, разделительный диод 9 поступают на реле 10 и исполнительные элементы силового оборудования 4. При этом реле 10 включается, подготавливая цепь самоподхвата от датчика 2 оборотов через разделительный диод 9 и реализуется электрическая схема, обеспечивающая заданную операцию для выбранного режима испытаний. Блокиратор 8 пропускает сигнал от панели 1 управления или от средства 5 автоматического управления только при условии наличия напряжения с датчика 2 оборотов.
После нажатия кнопки «Пуск» на панели 1 управления начинается выполнение выбранной операции. При этом ТЭД 3 начинают вращаться (f>0). Датчик 2 оборотов снимает напряжение с блокиратора 8 и подает напряжение на цепь самоподхвата реле 10, чем препятствует подаче сигналов от панели 1 управления и средств 5 автоматического управления на исполнительные элементы силового оборудования 4. Таким образом, сохраняется схема выбранного режима и выбранной операции испытаний до полной остановки ТЭД 3 (означающее окончание выполнении операции испытания). При остановке двигателей ТЭД 3 (f=0), датчик 2 оборотов снимает напряжение с цепей самоподхвата реле 10 и вновь подает напряжение на блокиратор 8.
Применение изобретения обеспечивает защиту от несанкционированных действий оператора при функционировании стенда в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режиме, экономию потребляемой электроэнергии при проведении испытаний тяговых электродвигателей, безопасность при проведении испытаний. Обеспечивается сокращение объема ручных операций до минимума, повышение безопасности и экономии потребляемой электроэнергии при проведении испытаний тяговых электродвигателей в полуавтоматическом и автоматическом режимах. За счет этого улучшаются технико-эксплуатационные характеристики.
Упрощение конструкции и расширение ее функциональных возможностей достигаются за счет введения отдельного блока 6 защиты измеряемых параметров, выполненного с возможностью изменения количества измеряемых параметров, т.е. оперативного увеличения или уменьшения измеряемых параметров ТЭД 3 с исключением возможности несанкционированных действий оператора.
Наиболее успешно заявленный «Стенд для испытания тяговых электродвигателей» промышленно применим для испытания, ремонта и технического обслуживания тяговых электрических машин подвижного состава.
Стенд для испытания тяговых электродвигателей, содержащий пульт управления, логическую электрическую защиту от вмешательства оператора во время проведения испытаний, датчик оборотов, вход которого связан с тяговыми электродвигателями, силовое оборудование, подключенное к тяговым электродвигателям, к сети и подсоединенное входом к первому выходу пульта управления, а также к первому и второму выходу датчика оборотов, средства автоматического управления, подсоединенные входом ко второму выходу пульта управления, а выходом - к входу силового оборудования, отличающийся тем, что введен отдельный блок защиты измеряемых параметров, в котором размещена логическая электрическая защита от вмешательства оператора во время проведения испытаний, блок защиты измеряемых параметров выполнен с возможностью увеличения количества измеряемых параметров, первый выход пульта управления, первый и второй выход датчика оборотов, выход средств автоматического управления подсоединены к входу силового оборудования через блок защиты измеряемых параметров, при этом блок защиты измеряемых параметров состоит из N цепей передачи сигналов, параллельных и идентичных, где N - количество измеряемых параметров, каждая из N цепей передачи сигналов выполнена из блокиратора, двух разделительных диодов и реле, блокиратор выполнен по схеме два элемента И и ИЛИ, один вход первого элемента И соединен с первым выходом пульта управления и один вход второго элемента И соединен с выходом средств автоматического управления, вторые входы первого и второго элемента И соединены с первым выходом датчика оборотов с частотой f=0, выход ИЛИ блокиратора подсоединен через один разделительный диод к одному контакту реле, а к другому контакту реле через другой разделительный диод подсоединен второй выход датчика оборотов с частотой f>0, выходы реле служат выходом N цепей передачи сигналов, который соединен с входом силового оборудования.
