Устройство для возбуждения главного генератора тепловоза

 

OI1ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 080481 (21) 3271946/24-11 (53) M. Kn.з сприсоединением заявки ¹

В 60 (. 11/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1510.82. Бюллетень № 38

Дата опубликования описания 151082 (53) УДК 629. 424. .1 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.Л.Бенин, М.P.Ëèòâèíîâè÷ и В.П.Самсонов ."::Ж ЧтЗМР Я

13 „ „ „„, .,„13 техйиЧыыо я

Харьковский ордена Ленина политехнический ин титуду дц0Гщд им. В.И. Ленина (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЛЛВНОГО ГЕНЕРАТОРА

ТЕПЛОВОЗА

Изобретение относится к теплоэнергетическому транспорту, в частности к устройствам для возбуждения главного генератора тепловозов. Известно устройство для возбуждения главного генератора тепловоза, содержащее регулятор возбуждения, выход которого соединен с обмоткой возбуждения генератора, один из входов вЂ, с выходом возбудителя, а другой — с выходом магнитного усили-. теля, подключенного одним входом к выходу стабилизирующего блока, а другим к переменным резисторам обратной связи и переменным резистором задания, соединенным между собой последовательно через разделительные диоды, при этом переменные резисторы обратной связи подключены к выходам датчиков тока и напряжения генератора через выпрямительные акосты, а пе.- .ременные резисторы задания — к выходу блока задания, состоящего иэ делителя напряжения, командных реле, формирователя. задающего сигнала и усилителя, и. к выходу индуктивного датчика нагрузки дизеля, причем один из входов блока задания подключен к стаби лнзиррванному источнику питания, а

f другой - к контролеру машиниста, а вход индуктивного датчика нагрузки дизеля — к выходу тахометрического

5 блока 113

Недостатком указанного устройства вследствие зависимости напряжения задания мощности от частоты вращения

10 вала дизеля является нагружение дизеля одновременно с его разгоном в переходных режимах, за исключением режима трогания тепловоза. При этом в начальный период процесса разгона под нагрузкой, когда частота вращения ротора автономного .турбокомпрессора вследствие его инерционности недостаточна для увеличения давления наддува, условия для сгорания топлива неблагоприятны, рабочий процесс характеризуется нйзкими значениями индикаторного КПД имеет место неполное сгорание топдива. Такой переходной процесс сопровождается усиленным дымлением и приводит к повышенному нагароотяожению в цилиндрах, засорению газотрубопроводов, преждевременному выходу иэ строя турбин, увеличенйому износу деталей цилиндропотханевой группы, снижает экономичность

30 дизелей.

965821

Целью изобретения является умень= шение расхода топлива при работе .тепловоза в переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено нагруэочным резистором и RC-фильтром, подключен- 5 ным к другому выходу тахометрического блока, при этом выход RC-фильтра присоединен к третьему входу блока задания, а блок задания снабжен вторым делителем напряжения, элементом 10 сравнения,запоминающим:элементом и инвертором и дополнительным усилителем, при этом входные клеммы дели гелей являются первым входом блока зацания, а клеммы включающих катушек 15 командных реле - вторым его входом,,причем промежуточные выводы первого делителя соединены через контакты ко» мандных реле с одним из входов запо- минающего элемента и входом инверто- щ ра, а. промежуточные выводы. второго делителя через другие контакты указанных реле — с одним из входов элемента сравнения, другой вход которого является третьим входом блока задания, а выход подключен через дополнительный усилитель к другому входу запоминающего элемента, соединенного своим выходом, объединенным с выходом инвертора через формирователь с вхо-. дом усилителя, выход которого являетas выходом блока задания.

На фиг. 1 представлена электрическая блок-схема устройства возбуждения главного генератора тепловоза< на фиг. 2 - принципиальная электри ческая схема блока задания.

Устройство для возбуждения главного генератора (по фиг. 1:) содержит обмотку 1 возбуждения главного генератора (не показан), соединен- 0 ную с выходом синхронного возбудителя 2 через регулятор 3 возбуждения.

Блок 4 стабилизации подключен к одному из входов магнитного усилителя 5, выход которого соединен с входом 45 регулятора 3 возбуждения. Ко второму входу магнитного усилителя .5 подключены потенциометры 6 обратной связи и переменные резисторы 7 задания,соединенные между собой разделительными 5р диодами 8. Датчики 9 тока и датчик 10 напряжения через выпрямительные мосты 11 подключены к потенциометрам 6 .обратной связи.

Индуктивный датчик 12 подключен на один из выходов тахометрического блока 13 измерения частоты вращения вала дизеля и через выпрямительный мост 14 соединяется с переменным резистором 7. Переменные резисторы 7 для обеспечения дополнительных требований к селективной характеристике генератора в некоторых рабочих режимах шунтированы стабилитронами 15, контактами 16 реле управления и вы- 55 ключателями 17. Вход тахометрического блока 13 измерения частоты вращения зала дизеля соединяется с распределительным трансформатором 18, частота напряжения которого пропорциональна частоте вращения вала дизеля. Второй выход тахометрического блока 13 измерения частоты вращения вала дизеля, нагруженный на резистор

19 нагрузки, соединен со входом фнльтра 20. Выход фильтра 20, стабилизированный источник 21 питания и ройтроллер 22 машиниста соединяются с.входами блока 23 задания, а переменные резисторы 7 задания - с его выходом, причем вход стабилизированного источника 21 питания соединен также с контроллером 22 машиниста.

Блок задания (по фиг. 2), например для восьмипозиционного контроллера машиниста содержит делитель 24 напряжения, соединенный своим входом со стабилизированным источником 21 питания, а своим выходом делитель 24 напряжения соединен через контакты командных реле 25 с одним входом запоминающего элемента 26, выход которого через формирователь 27 задающего сигнала, выполненный на резисторе и конденсаторе; соединяется с входом усилителя 28, выход. которогоявляется выходом блока задания.Другой делитель 29. напряжения соединен своим входом со стабилизированным источником 21 питания, а своим выходом через другие контакты коммутирующих реле 25 — с входом элемента 30 сравнения, к другому входу которого присоединен выход фильтра. Выход элемента 30 сравнения соединен через дополнительный усилитель 31 со вторым входом запоминающего элемента 26.

Запоминающий элемент 26 собран на операционном усилителе 32, резисторах 33 и 34, конденсаторах 35 и 36 реле 37. Блок задания включает в себя инвертор, собранный на операционном усилителе. 38 и резисторах 39 и

40.. Обмотка реле 37 соединена с вы-. ходом усилителя 31, собранного на транзисторе .41, и резисторе 42, вход ,которого соединен с выходом элемента 30 сравнения частот, собранноМ на операционном усилителе 43, диоде 44 и резисторах.45, 46 и соединенном одним входом через контакты командных реле 25 с выходом дополнительного делителя 29 напряжения, а другой— с выходом дополнительного фильтра 20. устройство работает следующим образом.

До начала трогания тепловоза дизель запущен и работает без нагрузки с минимальной частотой вращения вала. На выходе стабилизированного источника 21 питания напряжение равно нулю. Включаются цепи управления

965821 стигла заданной величины, напряжение на выходе элемента 30 сравнения открывает транзистор 41 и срабатывает реле 37. При этом ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается выход запоминающего устройства. Напряжение на выходе запоминающего устройства равно напряжению на выходе делителя 24 напряжения, коммутируемого контактами командных реле

25 н момент времени, предшествующий моменту срабатывания реле 37. В случае трогания тепловоза это напряжение равно нулю. Следовательно разгон вала дизель-генератора при трогании происходит без приема нагрузки как и в известном устройстве для возбуждения главного генератора. Как только частота вращения вала дизеля достигнет заданной величины транзистор 41 закрывается, обмотка реле 37 обесточивается, ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается

3S

46

45 выход инвертора, напряжение .на выходе которого по абсолютной величине равно напряжению на выходе стабилизированного делителя 24 напряжения, коммутируемого контактами командных реле 25.

На входе усилителя 28 напряжение нарастает.с постоянйой времени, определяемой элементами формирователя 27 задающего сигнала и с выхода усилителя 28 усиленный по току сигнал поступает на переменные резисторы 7 задания. При этом осуществляется нагружеS5 ние дизель-генератора до величины мощности, определяемой позицией контроллера 22 машиниста,так же как и в известном устройстве. для трогания тепловоза и устанавли вается требуемая из условий эксплуатации позициЯ контРоллеРа 22 маши ниста. На выходе стабилизированного источника 21 питания появляется напряжение питания. На выходе дополнительного делителя 29 напряжения контактами командных реле 25 устанавливается напряжение, пропорциональное частоте вращения вала дизеля, соответствующей установившемуся режиму 10 на заданной позиции контроллера 22 машиниста, т.е.напряжение, пропорциональное заданной частоте вращения вала дизеля. На выходе дополнительного фильтра 20, подключенного к выходу тахометрического блока 13 для сглаживания пульсаций напряжения, напряжение пропорционально частоте вращения нала дизеля. Происходит разгон дизель-генератора до за- 20 данной частоты вращения. Напряжения, пропорциональные заданной час-. тоте вращения и величине частоты вращения вала дизеля, поцаются на входы элемента 30 .сравнения. При раэ- 25 гоне дизель-генератора, когда частота вращения вала дизеля еще не доВыход запоминающего элемента 26 отключен от входа формирователя 27 задающего сигнала замыкающим контактом реле 37, а напряжение на выходе запоминающего устройства ранно напряжению на выходе инвертора. Если по условиям эксплуатации необходимо повысить мощность дизель-генератора тепловоза, машинист переводит рукоятку контроллера 22 на более нысокую позицию, увеличивая тем самым задан» ную частоту вращения вала дизеля.

При этом происходит рассогласование в заданной и имеющейся частотах вращения вала дизеля, срабатынает реле 37 и ко входу формирователя 27 задающего сигнала подключается выход запоминающего элемента 26, напряжение на котором равно напряжению на выходе инвертора на предыдущей позиции контроллера 22 машиниста. В результате напряжение, подаваемое на переменные резисторы 7 задания, не изменяется и разгон дизель-генератора происходит при постоянной нагрузке., без повышения ее одновременно с разгоном. При достижении частото1 вращения вала дизеля величины задания, обмотка реле

37 сравнения частот обесточинается, ко входу формиронателя 27 задающего сигнала подключается выход инвертора, напряжение на. котором соответствует новому, большему, заданию мощности и происходит нагружение дизель-генератора до величины мощности, соответ- . ствующей новой позиции контроллера

22 машиниста. При переходе с более высокой позиции контроллера 22 машиниста на более низкую полярность напряжения рассогласования заданной и имеющейся частот вращения вала дизель-генератора меняется на противоположную, транзистор 41 закрыт,.реле

37 не срабатывает и снижение нагрузки происходит одновременно со снижением частоты вращения.

Предлагаемое:устройство может быть применено на тепловозах с электрической передачей постоянного и перемен- . но-постоянного тока, оборудованных системами автоматического регулирования возбуждения главного генератора.

Раздельное регулирование нагрузоч1ного и частотного режимов дизель-ге.нератора с опережением установления частотного режима при переходе с низ-. ших на высшие позиции контроллера машиниста дает положительный экономический эффект. Повышение нагрузки, происходит после устанонления соответствующей частоты вращения вала дизельгенератора,. За время повышения частоты вращения вала данление газов перед турбиной турбокомпрессора вследствие увеличения частоты выпусков и выпускной коллектор растет. Это приводит к разгону ротора турбокомпрессора, повы965821 шению давления наддува, и последующее за разгоном дизеля повышение нагрузки на дизель происходит прй достаточно высоком давлении наддува, вследствие чего отсутствует повышенное дымление на переходном режиме, повышается экономичность дизель-генератора.

Новышение экономичности дизельгенераторов тепловозов на переходных режимах имеет большое значение,.поскольку тепловозы работают на этих режимах более 20% общего времени их работы, расходуют 23% общего расхода топлива, и расход топлива при переходе с низких на более высокие позиции контроллера машиниста по сравнению с работой на установившихся ре.жимах за счет неудовлетворительных показателей рабочего процесса дизеля . увеличивается на 40-50%.

Формула изобретения

1. Устройство для возбуждения главного генератора тепловоза, содержащее регулятор возбуждения,выход которого соединен с обмо;кой возбуждения генератора, один из входов - с выходом возбудителя, а другой — с выходом магнитного усилителя, подключенного одним входом к выходу стабилизирующего блока, а другим — к переменным резисторам обратной связи и переменным резистором задания, соединенными между собой последовательно через разделительные диоды, при этом переменные резисторы обратной связи подключены к выходам датчиков тока и напряжения генератора через выпрямительные мосты, а переменные резисторы задания — к выходу блока задания, состоящего из делителя напряжения, командных реле, формирователя задающего сигнала и усилителя, и к выходу индуктивного датчика нагрузки дизе ля, причем один из входов блока за дания подключен к стабилизированному .источнику питаний, а другой - к контроллеру машиниста, а вход индуктивного датчика нагрузки дизеля - к выходу тахометрического блока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения расхода топлива при работе тепловоза в переходных ре10 жимах, оно снабжено нагрузочным ре-. зистором и RC-фильтром, подключенным к другому выходу тахометрического блока„ при.этом выход RC-фильтра присоединен к третьему входу блока за15 дания.

2. Устройство по п.. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок задания снабжен вторым делителем напряжения, элементом сравнения, запоминаю2п щим элементом„ инвертором и дополнительным усилителем, при этом входные клеммы делителей являются первым входом блока задания, а клеммы вкЛючающих катушек командных реле — вторым его входом, причем промежуточные выводы первого делителя соединены через контакты командных реле с одним из входов. запоминающего элемента и входом инвертора, а промежуточные

Зо выводы второго делителя через другие контакты указанных реле - с одним из входов элемента сравнения, другой вход которого является третьим входом блока задания, а выход подключен чее рез дополнительный усилитель к другому входу запоминающего элемента, соединенного своим выходом, объединенным с выходом инвертора, через формирователь с входом усилителя, выход которого является выходом блока зада40 ния..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 751674, кл. В 60:L 15/28, 1978

45 (прототип).