Устройство для контроля температуры электроустановки постоянного тока

 

(it) 943969

Союз Советсиик

Социалистическии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 29.12.80 (2!) 3225520/24-07 с присоелинением заявки М (51)IN. Кл.

Н 02 Н 5/04

Госуирсткккый комитет (2 1) Приоритет по делам кзооретенкй н открытий

Опубликовано 15.07.82. Бюллетень №26 (53) УДК621. 316. . 925 (088. 8) Дата опубликования описания 1 5 . 07 . 82

И,Б.Башук, X Ю.Буткевич, В.Ф.Кулиш,-В.Н.Ляпустин и М.В.Петров (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1

Изобретение относится к электроподвижным составам и электроприводам постоянного тока.

В эксплуатационных условиях железных дорог тяговые двигатели локомотивов часто работают при нагрузках, 5 вызывающих перегрев обмоток выше допустимого для данного класса изоляции, что приводит к снижению ресурса тяговых машин Pl), На подвижном составе основное внимание в настоящее время уделяется обеспечению работы тяговых двигателей с ограничением на допустимом уровне таких параметров как ток, напряжение на коллекторе, отношение тока якоря к току возбуждения и др.

Даже автоматизированные системы регулирования, соблюдающие ограничения в тяговой области, не обеспе- го чивают защиту тяговых двигателей от перегрева. В кабинах локомотивов отсутствуют приборы, информирующие машиниста о фактической температуре тяговых двигателей, что не позволяет машинисту выбрать правильный режим ведения поезда, Процесс измерения температуры тяговых электрических машин усложняется тем, что их обмотки находятся под высоким напряжением 3 кВ и более, и в то же время требуется достаточная точность измерения.

Известны устройства для измерения температуры высоковольтных электрических аппаратов, в которых для гальванической развязки высоковольтных цепей от низковольтных используется радиоканал или оптическая система, а в качестве датчиков температуры применяются термисторы, термопары и др. Известен также ряд устройств для защиты электроустановок от перегрузок по теплу, в которых контролируется ток, с помощью блока обработки вычисляется интеграл квадрата тока по времени и на осно9 39Qg вании этой величины судят о тепловой нагрузке машины, Наиболее близким к предлагаемому является устройство для тепловой защиты обмоток статора машин постоянного тока, состоящего из измерительного преобразователя тока, протекающего через контролируемую обмотку, элемента измерения напряжения на контролируемой обмотке, вычитающего и исполнительного элементов, Принцип работы устройства основан на формировании сигнала в момент достижения температурной контролируемой обмотки заданного уровня. Данное устройство выдает дискретный сигнал, когда температура контролируемой обмотки достигает этого уровня 2).

K недостаткам этого устройства можно отнести невозможность получения сигнала, пропорционального температуре во всем рабочем диапазоне нагрева обмоток. Поскольку сигнал выдается лишь в одной точке, это обстоятельство не позволяет машинисту следить за текущим значением температуры в целях прогнозирования перегрева обмоток тяговых дви гателей, Кроме того, указанное устройство не обеспечивает потенциальную развязку от цепи контролируемой машины из-за того, что сигнал, пропорциональный падению напряжения на контролируемой обмотке попадае непосредственно на вычитающий элемент устройства.

Цель изобретения — обеспечение непрерывного контроля температуры высоковольтных электрических машин и аппаратов постоянного тока.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит масштабный усилитель с двумя входами, причем к одному из входов масштабного усилителя подключен выход блока обработки электрических сигналов, выполняющего операцию деления выходного сигнала преобразователя напряжения в напряжение на выходной сигнал преобразователя тока в напряжение, другой вход масштабного усилителя подключен к вновь введенному источнику постоянного напряжения, а выход масштабного усилителя присоединен к исполнительному элементу.

Измерительные преобразователи тока в напряжение и напряжения в на о с

zo

:.о

so пряжение выполнены по схеме модулятор-демодулятор" с разделительным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к модулятору, а вторичная — к демодулятору.

Модулятор и демодулятор выполнены на транзисторных токовых ключах.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для контроля температуры электроустановки постоянного тока, B предлагаемом устройстве к наиболее нагруженной в термическом отношении обмотке 1 электрической машины или обмотке другой электроустановки постоянного тока подключен измерительный преобразователь 2 напряжения в напряжение, а измерительный преобразователь тока в напряжение контролирует ток указанной обмотки.

Измерительные преобразователи 2 и 3 обеспечивают потенциальную развязку высоковольтных цепей электрической машины от низковольтных цепей управления и контроля. Выходные электрические сигналы преобразователей

2 и поступают на блок 1 обработки электрических сигналов, выполненный в виде схемы деления аналогового сигнала от преобразователя 2 на аналоговый сигнал от преобразователя

Блок 1 обработки электрических сигналов, реализующий операцию деления аналоговых сигналов, выполнен в виде аналогового перемножителя 5, включенного в цепь обратной связи операционного усилителя 6. На выходе блока 4 формируется электрический сигнал, пропорциональный сопротивлению контролируемой обмотки 1. Этот сигнал поступает на один из входов масштабного усилителя, на другой вход которого подано постоянное напряжение, уровень которого выбирают в зависимости от материала обмотки, Выходной сигнал масштабного усилителя 7, пропорциональный текущему значению температуры контролируемой обмотки, поступает на исполнительный элемент 8, В качестве исполнительного элемента использовано устройство, воздействующее на производительность системы охлаждения тяговых двигателей или на систему автоматического регулирования режима работы электрической машины., например на вентилятор или регулятор тока, Кроме того, испопнительный

943969 элемент 8 может быть установлен в кабине машиниста для визуального контроля текущего значения температуры и выбора рационального способа ведения поезда, предотвращающего перегрев обмоток тяговых электрических машин.

Устройство работает следующим образом. 10

Из опыта эксплуатации известно, что компенсационная обмотка тягового двигателя, характеризующаяся низкой тепловой постоянной, нагревается быстрее других обмоток в зоне больших токовых нагрузок, Поэтому она выбирается в качестве контролируемой, K компенсационной обмотке

1 подключен измерительный преобразователь 2 напряжения в напряжение.

Для измерения тока контролируемой обмотки 1 последовательно с ней включен шунт 9, падение напряжения на котором является входным сигналом измерительного преобразователя

3 тока в напряжение. На выходе измерительного преобразователя 2 формируется потенциально развязанный сигнал, пропорциональный напряжению контролируемой обмотки 1, а на выходе измерительного преобразователя

3 - сигнал, пропорциональный току указанной обмотки. Оба измерительных преобразователя 2 и 3 аналогичны.

Сигналы на входах этих измерительных

35 преобразователей усиливаются опера ционными усилителями 10 и поступают на модуляторы 11, выполненные на транзисторных токовых ключах, С помощью трансформаторов 12 осуществляется потенциальная развязка от высоковольтных. цепей тягового двигателя. На выходе каждого измерительного преобразователя имеется демодулятор 12 с RC-фильтром 14. Для питания операционных усилителей 10 и формирования прямоугольных импульсов управления каждый измерительный преобразователь снабжен своим блоком

15 питания, который обеспечивает

50 потенциальную развязку между цепями модулятора и демодулятора. Сигнал от измерительного преобразователя

2 напряжения в напряжение поступает на инвертирующий вход операционного усилителя 6, а сигнал от измерительного преобразова — åëÿ 3 тока в напряжение - на один из входов аналогового перемножителя 5 (микросхема типа 525ПС1), включенного в цепь обратной связи операционного усилителя

6, Операционный усилитель 15 преобразует выходной дифференциальный сигнал аналогового перемножителя

5 в сигнал относительно корпуса (общей шины). На выходе операционного усилителя 15 формируется сигнал, пропорциональный сопротивлению контролируемой обмотки 1, который равен отношению выходных аналоговых сигналов измерительных преобразователей

2 и 3. Машстабный усилитель 7, выполненный на операционном усилителе

16, осуществляет вычитание с соответствующими коэффициентами из сигнала, пропорционального сопротивлению контролируемой обмотки сигнала, обратно пропорционального температурному коэффициенту материала контролируемой обмотки, Таким образом на выходе операционного усилителя 16 формируется сигнал, пропорциональный температуре контролируемой обмотки 1.

Предлагаемое устройство позволяет получить непрерывный контроль температуры обмоток электроустановок постоянного тока, что в конечном счете приводит к повышению надежности электроподвижного состава, к увеличению его ресурса и снижению количества внеплановых ремонтов, Формула изобретения

1. Устройство для контроля температуры электроустановки постоянного тока, содержащее измерительный преобразователь тока в напряжение, измерительный преобразователь напряжения в напряжение, исполнительный элемент и блок обмотки электрических сигналов, входы которого соединены с выходами измерительных преобразоваталей, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем непрерывного контроля температуры, оно дополнительно содержит масштабный усилитель с двумя входами, причем к одному из входов масштабного усилителя подключен выход блока обработки электрических сигналов, выполняющего операцию деления выходного сигнала пре" образователя напряжения в напряжение на выходной сигнал преобразователя тока в напряжение, другой вход масштабного усилителя подключен к вновь введенному источнику постоян94 3969

Составитель Л.Корнеева

Редактор Л.Алексеенко Техред К. Мыцьо Корректор М.Коста

Заказ 5141/68 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного напряжения, а выход масштабного усилителя присоединен к исполнительному элементу.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что измерительные преобразователи тока в напряжение и напряжения в напряжение выполнены по схеме "модулятор-демодулятор" с разделительным трансформатором, первичная обмотка которого подключена к модулятору, а вторичная - к демодулятору.

Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ющее с я тем, что модулятор и демодулятор выполнены на транзисторных токовых ключах.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фаминский Г.В, 0 совершенствовании методов тяговых расчетов.

Вестник ВНИИЖТ, 1980, и 2.

2. Патент llHP 1т 83959, кл. Н 02 5/04, 15.02.77.