Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя тепловоза

Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя тепловоза

Реферат

 

Использование: железнодорожный транспорт, системы автоматического регулирования для тяговых электродвигателей тепловозов, системы автоматического регулирования для электропередач приводов постоянного тока. Сущность изобретения: узел формирования управляющих сигналов выполнен с цифроаналоговым преобразователем, источником опорного напряжения, двумя промежуточными дифференциальными усилителями, управляемым усилителем напряжения возбуждения тягового генератора, усилителями сигналов включения и отключения стояночного тормоза, двумя реле времени и четырьмя блоками гальванической развязки. Режим электродвигателя задается переключателем "езда-торможение". Код номера тормозной позиции устанавливается контроллером машиниста. Применение предложенного устройства не требует использования механических коммутирующих средств. 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к устройствам автоматического регулирования тяговых электродвигателей тепловозов и может найти применение в системах автоматического регулирования приводов постоянного тока.

Известен электропривод тепловоза, содержащий тяговый генератор, обмотка независимого возбуждения которого соединена с одним из выводов с выходом первого регулятора тока, один и другой входы которого соединены соответственно с задатчиком режимов и с выходом блока умножения, подключенного одним входом к датчику напряжения тягового генератора, а вторым к датчику тока силовой цепи, второй регулятор тока, соединенный управляющим входом с выходом формирователя управляющего сигнала, а также согласующие блоки, первый из которых включен между выходом первого регулятора тока и другим выводом обмотка независимого возбуждения тягового генератора (а.с. СССР N 1079422, кл. В 60 L 11/04, 1982 г. ). Недостатком этого устройства является его неоправданно сложная конструкция.

Известен также электропривод тепловоза, содержащий тяговые двигатели постоянного тока, якорные обмотки и обмотки возбуждения которых связаны с синхронным генератором, узел управления током обмоток возбуждения, преобразователь фазного напряжения и тока, а также переключатель режима движения тепловоза (а. с. СССР N 116502, кл. B 60 L 11/04, 1983 г.). Недостатком устройства является его сравнительно высокая энергоемкость.

Наиболее близким из известных по своей технической сущности и достигаемому результату является выбранное в качестве прототипа устройство для бесконтактного управления режимом работы тяговых электродвигателей тепловоза, содержащее контроллер машиниста, связанный через блок управления режимом работы с обмоткой возбуждения тягового генератора постоянного тока, реверсов и коммутирующие аппараты, включенные соответственно в связанную с тяговым генератором цепь якоря тягового электродвигателя, реостатного торможения, имеющую тормозной резистор, и обмотки возбуждения тягового электродвигателя постоянного тока ( Нотик З.Х. Тепловозы ЧМЭЗ и ЧМЭЗТ. Инструкция по эксплуатации, М. Транспорт, 1990, с.326, рис.97). Недостатком устройства является его высокая стоимость, сравнительно низкая надежность электропневматических контакторов, а также необходимость высокой квалификации обслуживающего персонала.

Технический результат изобретения заключается в упрощении эксплуатации тепловоза и экономии материальных ресурсов.

Новизна предложенного устройства заключается в том, что блок управления режимом работы содержит цифроаналоговый преобразователь, входами подключенный через блок гальванической развязки к контроллеру машиниста, вторым входом через источник опорного напряжения подключен к тормозному резистору, а выходом через первый усилитель разностных сигналов и блок гальванической развязки подключен к усилителю управления возбуждением тягового генератора, а также через первый вход второго усилителя разностных сигналов, блок гальванической развязки и реле времени включения стояночного тормоза подключен к усилителю клапанов включения стояночного тормоза, входами подключенному к соответствующим входам усилителя управления возбуждением тягового генератора, связанного с обмоткой возбуждения тягового генератора, вторым входом второй усилитель разностных сигналов подключен к тормозному резистору, причем усилитель управления возбуждением тягового генератора одним входом через реле времени отключения стояночного тормоза связан с усилителем клапанов отключения стояночного тормоза, а вторым входом через блок гальванической развязки подключен к коммутирующему аппаратуру в виде тиристора, установленного в цепи якоря тягового электродвигателя.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна", т.к. оно не известно из уровня техники.

Предложенное устройство является промышленно применимым существующими техническими средствами и соответствует критерию "изобретательский уровень", т. к. оно явным образом не следует из уровня техники, при этом из последнего не выявлено каких-либо преобразований, характеризуемых заявляемой совокупностью существенных признаков, на достижение указанного технического результата.

На чертеже изображена принципиальная блок-схема предложенного устройства.

Устройство для бесконтактного управления режимом работы тяговых электродвигателей тепловоза содержит контроллер машиниста (не показан), связанный с тяговым генератором 1 постоянного тока через блок управления режимом работы, реверсор (не показан), тяговый электродвигатель 2 постоянного тока с коммутирующими аппаратами 3, 4, 5, установленными соответственно в тяговой цепи, в цепи реостатного торможения, имеющей тормозной резистор 6, и в цепи обмотки возбуждения 7 тягового электродвигателя 2 постоянного тока.

Коммутирующие аппараты 3, 4, 5 выполнены на базе полупроводниковых приборов, первый из которых представляет собой тиристор, анодом подключен к тяговому генератору 1 постоянного тока, катодом к ротору тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а управляющим электродом к блоку управления режимом работы, а другие два полупроводниковых прибора представляют собой диоды, первый из которых анодом подключен к тормозному резистору 6, катодом к ротору тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а второй диод анодом присоединен к обмотке возбуждения 7 тягового электродвигателя 2 постоянного тока, а катодом к ротору тягового генератора 1 постоянного тока, имеющего соответственно обмотку возбуждения 8.

Блок управления режимом работы содержит цифроаналоговый преобразователь 9, входам подключенный через блок 10 гальванической развязки цепей управления от силовых цепей к контроллеру машиниста (не показан), вторым входом через источник 11 опорного напряжения подключен к тормозному резистору 6, а выходом через первый усилитель 12 разностных сигналов и блок 13 гальванической развязки подключен к усилителю 14 управления возбуждения тягового генератора 1 постоянного тока, а также через первый вход второго усилителя 15 разностных сигналов, блок 16 гальванической развязки и реле 17 времени включения стояночного тормоза подключен к усилителю 18 клапанов включения стояночного тормоза, входами подключенному к соответствующим входам усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора 1 постоянного тока, связанного с обмоткой возбуждения 8 тягового генератора.

Вторым входом второй усилитель 15 разностных сигналов подключен к тормозному резистору 6, причем усилитель 14 управления возбуждением тягового генератора одним входом через реле 19 времени отключения стояночного тормоза связан с усилителем 20 клапанов отключения стояночного тормоза, а вторым входом через блок 21 гальванической развязки подключен к коммутирующему тиристору 3, установленному в цепи якоря тягового электродвигателя 2 постоянного тока.

Кроме того, входы первого 12 и второго 15 усилителей разностных сигналов соединены между собой.

Работа предложенного устройства осуществляется следующим образом. В режиме торможения сигнал включения тормоза от кнопки "езда-торможение" подготавливает цепь включения стояночного тормоза, изменяет полярность выходного сигнала усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора 1 постоянного тока.

Код номера тормозной позиции от контроллера машиниста через блок 10 гальванической развязки цепей управления от силовых цепей поступает на цифроаналоговый преобразователь 9.

Напряжение источника 11 опорного напряжения изменяется в цифроаналоговом преобразователе 9 пропорционально коду номера позиции контроллера машиниста и подается на один из входов усилителя 12 разностных сигналов. На второй вход этого усилителя 12 разностных сигналов подается тормозное напряжение U_т, пропорциональное тормозному току и, следовательно, тормозному усилию.

С выхода усилителя 12 разностных сигналов сигнал поступает через блок 13 гальванической развязки на вход усилителя 14 управления возбуждением тягового генератора, который управляет возбуждением тягового генератора 1 для поддержания тормозного напряжения U_т заданной величины.

В случае уменьшения скорости движения тепловоза, когда тормозное напряжение меньше заданной величины, задаваемой источником 11 опорного напряжения, второй усилитель 15 разностных сигналов вырабатывает сигнал включения стояночного тормоза, который через блок 16 гальванической развязки управляет реле 17 времени для задержки момента включения стояночного тормоза. Эта задержка необходима для улучшения маневровой работы тепловоза, т.к. при маневровой работе возможно неравномерное изменение скорости движения из-за маневровых столкновений тепловоза с вагонами, при этом в случае отсутствия реле 17 времени задержки включения стояночного тормоза происходит его включения и преждевременное врабатывание электродинамического тормоза.

Одновременно с включением стояночного тормоза происходит отключение возбуждения тягового генератора 1.

При необходимости включения режима езды контроллер машиниста переводится в нулевую позицию. При этом восстанавливается полярность возбуждения тягового генератора 1 для режима езды, отключается клапан включения стояночного тормоза, реле 19 включает клапан отключения стояночного тормоза на время, достаточное для отпускания стояночного тормоза.

Применение предложенного устройства не требует использования механических коммутирующих средств, а также, несомненно, повышает надежность и упрощает эксплуатацию тепловоза, при этом возрастает экономия материальных ресурсов, в частности, тормозных колодок и уменьшается износ колесных пар, а также повышается скорость формирования поездов.

Формула изобретения

Устройство для управления режимом работы тягового электродвигателя тепловоза, содержащее реверсор, коммутирующие элементы, включенные в связанную с тяговым генератором постоянного тока якорную цепь, цепь реостатного торможения и цепь обмотки возбуждения тягового электродвигателя, узел формирования управляющих сигналов, соединенный входом задания режима с переключателем "Езда-торможение", входами задания тормозного усилия с контроллером машиниста, выходом управления возбуждением тягового генератора - с обмоткой его возбуждения, а выходами управления стояночным тормозом с электрическими входами его клапанов включения и отключения, отличающееся тем, что узел формирования управляющих сигналов включает в себя цифроаналоговый преобразователь, источник опорного напряжения, два промежуточных дифференциальных усилителя, управляемый усилитель напряжения возбуждения тягового генератора, усилители сигналов включения и отключения стояночного тормоза, два реле времени и четыре блока гальванической развязки, при этом вход задания режима данного угла образован объединенными входом изменения полярности усилителя напряжения возбуждения, подготовительным входом усилителя сигнала включения стояночного тормоза, входом одного из реле времени, предназначенного для пуска усилителя сигнала отключения стояночного тормоза, и входом одного из блоков гальванической развязки, включенного в контур управления коммутирующим элементом в якорной цепи тягового электродвигателя, выполненным в виде тиристора, вход задания тормозного усилия образован входом другого блока гальванической развязки, включенного в сигнальные цепи цифроаналогового преобразователя, выход управления возбуждения тягового генератора выходом усилителя напряжения возбуждения тягового генератора, а выходы управления стояночным тормозом выходами усилителей сигналов включения и отключения последнего, опорный вход цифроаналогового преобразователя соединен с источником опорного напряжения, первый дифференциальный усилитель подключен к цифроаналоговому преобразователю и тормозному резистору, а второй дифференциальный усилитель к тормозному резистору и источнику опорного напряжения с возможностью вычитания напряжений входных блоков, выход первого дифференциального усилителя через соответствующий блок гальванической развязки подключен к сигнальному входу усилителя напряжения возбуждения тягового генератора, выход дифференциального усилителя через последовательно соединенные соответствующий блок гальванической развязки и другое реле времени подключен к пусковому входу усилителя сигнала включения стояночного тормоза.

РИСУНКИ

Рисунок 1