Способ регулирования электрической передачи тепловоза

Способ регулирования электрической передачи тепловоза

Реферат

 

Изобретение относится к электропередачам тепловозов. В данном способе, как и в известных, задают частоту вращения теплового двигателя, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения, задают положение дозирующего органа пропорционально заданной частоте вращения, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и устанавливают постоянный ток возбуждения синхронного генератора. Отличие способа заключается в том, что ток возбуждения генератора устанавливают предельным для заданной частоты вращения теплового двигателя, рассогласование между измеренным и заданным положениями дозирующего органа интегрируют по времени с дискретными постоянными времени, по результату интегрирования принимают уставку частоты вращения тяговых электродвигателей постоянного тока, по отклонению текущей частоты вращения от заданной определяют уставку выходного напряжения управляемого выпрямителя и осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения. Способ обеспечивает повышение тяговых свойств тепловоза и экономичности теплового двигателя. 2 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электропередачи тепловозов с автономным тепловым двигателем, тяговым генератором переменного тока, управляемыми выпрямителями и электродвигателями постоянного тока.

Известен способ регулирования электропередачи тепловозов посредством регулирования напряжения тягового генератора тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора [Вилькевич Б. И. "Автоматическое управление электропередачей тепловозов". М., Транспорт, 1978 г., с. 39-41, рисунок 30].

Недостатком известного способа является то, что при боксовании одной или нескольких осей локомотива возбуждение генератора изменяют в зависимости от максимального тока одною из тяговых двигателей, имеющего в данный момент наименьшую склонность к боксованию, т.е. стабилизируют напряжение тягового генератора по максимальному току одного из тяговых двигателей.

При появлении даже на короткое время одновременного боксования всех колесных пар локомотива происходит срыв режима стабилизации напряжения тягового генератора и переход боксования в разносное.

Известен способ регулирования электропередачи тепловозов путем регулирования напряжения тягового генератора, принятый за прототип, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора пропорционально заданной частоте вращения, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжение тягового генератора [SU, авторское свидетельство N 925693, кл. В 60 L 11/02, опубликованное в 1982 г.].

Недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора при появлении боксования хотя бы у одного из тяговых электродвигателей увеличивается с темпом, определяемым интегратором задания напряжения тягового генератора. Это объясняется тем, что при появлении режима боксования хотя бы у одной из колесных пар подводимая к тяговому электродвигателю боксующей колесной пары мощность снижается и появляется несоответствие между свободной мощностью теплового двигателя и мощностью, реализумой тяговой передачей, что приводит к рассогласованию положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя с заданным.

Другим недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора подается на все тяговые электродвигатели одинакового уровня независимо от того, принадлежит ли тяговый электродвигатель боксующей колесной паре или принадлежит небоксующей колесной паре.

Поддержание постоянным напряжения тягового генератора, которое подводится к электродвигателям, не исключает возможность как одновременного боксования всех колесных пар тепловоза, так и нескольких, и приводит к тому, что мощность, подводимая к тяговым электродвигателям, уменьшается, а тяговые электродвигатели боксующих колесных пар могут боксовать, работая по естественной мягкой механической характеристике.

Техническим результатом изобретения является повышение тяговых свойств тепловоза при быстрых изменениях нагрузки (например, боксовании) и обеспечение наибольшей экономичности теплового двигателя тепловоза путем раздельного регулирования напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям последовательного возбуждения, и формирования искусственных жестких скоростных характеристик тяговых электродвигателей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования электрической передачи, заключающемся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение синхронный тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, устанавливают ток возбуждения синхронного генератора, причем устанавливают предельный для заданной частоты вращения теплового двигателя постоянный ток возбуждения синхронного генератора, интегрируют по времени величину рассогласования измеренного положения дозирующего органа топливоподачи с заданным положением с постоянными времени, величину которых устанавливают дискретно в зависимости от положительного или отрицательного знака величины рассогласования, принимают за уставку частоты вращения тяговых электродвигателей результат интегрирования, измеряют частоту вращения каждого тягового электродвигателя, сравнивают частоту вращения каждого тягового электродвигателя отдельно с уставкой частоты вращения тяговых электродвигателей, результат сравнения усиливают и принимают за величину уставки напряжения выхода управляемого выпрямителя тягового электродвигателя, подают на управляющий вход управляемого выпрямителя тягового электродвигателя и осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя, которое подают на вход тягового электродвигателя.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего способ. На фиг.2 кривая "а" - внешняя вольт-амперная характеристика тягового синхронного генератора при постоянном, предельном для заданной частоты вращения теплового двигателя, токе возбуждения, приведенная к выходу управляемого выпрямителя одного из тяговых электродвигателей, кривая "д" - внешняя вольт-амперная характеристика постоянной мощности синхронного генератора при постоянной частоте вращения теплового двигателя, приведенная к выходу управляемого выпрямителя одного из тяговых электродвигателей; семейство кривых "е" - внешние вольт-амперные характеристики управляемого выпрямителя одного из тяговых электродвигателей при различных постоянных частотах вращения тягового электродвигателя. Кривые "б", "в", "г" - внешние вольт-амперные характеристики управляемого выпрямителя одного из тяговых электродвигателей при различных частотах вращения тягового электродвигателя.

Устройство (фиг. 1) для реализации предлагаемого способа состоит из теплового двигателя 1, например дизеля, с регулятором 2 частоты вращения и нагрузки с датчиком 3 положения дозирующего органа топливоподачи, например, датчиком положения рейки топливных насосов высокого давления дизеля. Дизель 1 связан с электрической передачей, в которую входит нижеперечисленное электрооборудование, так сам дизель 1 соединен с синхронным тяговым генератором 4. Силовой выход синхронного генератора 4 подключен к силовым входам управляемых выпрямителей 5 и 6. Силовой выход управляемого выпрямителя 5 подключен на вход тягового электродвигателя 7, силовой выход управляемого выпрямителя 6 подключен на силовой вход тягового электродвигателя 8. Синхронный генератор 4 соединен с блоком 9 управления током возбуждения синхронного генератора 4. Тяговый электродвигатель 7 соединен с датчиком частоты 10, выход которого соединен с одним из входов сумматора 11.

Тяговый электродвигатель 8 соединен с датчиком частоты 12, выход которого соединен с одним из входов сумматора 13.

Выход задатчика 14 частоты вращения дизеля, например, многопозиционного контроллера машиниста тепловоза, соединен с входом регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, с входом функционального преобразователя 15, формирующего по заданной частоте вращения дизеля 1 задание положения дозирующего органа топливоподачи, и с входом функционального преобразователя 16, формирующего по заданной частоте вращения задание тока возбуждения синхронного генератора 4. Выход функционального преобразователя 16 соединен с блоком 9 управления током возбуждения синхронного генератора 4.

Выход функционального преобразователя 15 соединен с одним из входов блока 17 измерения рассогласования положения дозирующего органа топливоподачи, другой вход блока 17 соединен с выходом датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи.

Выход блока 17 соединен с входом блока 18 интегрирования величины рассогласования по времени, выход которого соединен с другими входами сумматоров 11 и 13. Выход сумматора 11 подключен через усилитель 19 на управляющий вход управляемого выпрямителя 5, а выход сумматора 13 через усилитель 20 подключен на управляющий вход управляемого выпрямителя 6. Число пар "управляемый выпрямитель - тяговый электродвигатель", например, 5 и 7 или 6 и 8 и пар "сумматор - усилитель", например, 11 и 19 или 13 и 20, в электрической тяговой передаче равно числу движущих колесных пар тепловоза, например, двум, как в рассматриваемом устройстве на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Контроллером 14 машиниста задают частоту вращения дизеля 1. На выходе контроллера 14 машиниста действует кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения дизеля 1, который поступает на вход регулятора 2 частоты и нагрузки дизеля 1, на вход функционального преобразователя 15 и на вход функционального преобразователя 16. Регулятор 2 частоты и нагрузки удерживает частоту вращения дизеля 1 пропорционально кодовому сигналу задания контроллера 14 машиниста.

Датчиком 3 измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты и нагрузки дизеля 1, соответствующее текущему значению частоты вращения дизеля 1. Выходной сигнал "Lu" датчика 3, пропорциональный положению органа топливоподачи, поступает на один из входов блока 17 измерения рассогласования.

Функциональным преобразователем 15 задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки пропорционально заданной частоте вращения дизеля 1, для чего в функциональном преобразователе 15 преобразуют код заданной частоты, посыпающий на вход функционального преобразователя 15 с выхода контроллера 14 машиниста в сигнал "L₃" задания положения дозирующего органа топливоподачи, который с выхода функционального преобразователя 15 поступает на другой вход блока 17 измерения рассогласования. Сигнал "L₃" заданного положения дозирующего органа топливоподачи и сигнал "L_u" измеренного датчиком 3 положения дозирующего органа топливоподачи в блоке 17 сравнивают по величине и знаку отклонения. Величина рассогласования L = (L₃-L_u) c выхода блока 17 поступает на вход блока 18 интегрирования, где она интегрирует по времени.

Функциональным преобразователем 16 устанавливают предельный для заданной частоты вращения дизеля 1 постоянный ток возбуждения синхронного тягового генератора 4, для чего преобразуют поступающий на вход функционального преобразователя 16 кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения дизеля 1 в сигнал задания тока возбуждения синхронного генератора 4, который подают на вход блока 9 управления током возбуждения синхронного генератора 4. Блок 9 управления возбуждения синхронного генератора 4 устанавливает заданный ток возбуждения синхронного генератора 4.

Тяговый генератор 4 возбуждается, и на его выходе действует напряжение переменного тока. Предельный ток возбуждения синхронного генератора 4 устанавливают такой величины, чтобы в диапазоне изменения токовой нагрузки тягового генератора естественная вольт-амперная характеристика тягового генератора 4 (фиг. 2, кривая "а") была выше вольт-амперной характеристики синхронного генератора 4 для постоянной мощности, соответствующей заданной частоте вращения дизеля 1 (фиг. 2, кривая "д").

Измеренный сигнал рассогласования L с выхода блока 17 поступает на вход блока интегрирования 18, где его интегрируют по времени, а величину постоянной времени интегрирования в блоке 18 устанавливают дискретно, в зависимости от положительного или отрицательного знака сигнала рассогласования. Если сигнал рассогласования L > 0 (положительный), то постоянную времени интегрирования устанавливают одной величины, а если сигнал рассогласования L < 0 (отрицательный), то постоянную времени интегрирования устанавливают другой, меньшей величины.

Результат интегрирования - сигнал выхода блока 18 интегрирования - принимают за уставку частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8 и подают на входы сумматоров 11 и 13.

Датчиками 10 и 12 частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8 измеряют частоту вращения каждого тягового электродвигателя. С выхода датчика 10 сигнал, пропорциональный частоте вращения электродвигателя 7, подают на другой вход сумматора 11. С выхода датчика 12 сигнал, пропорциональный частоте вращения электродвигателя S, подают на другой вход сумматора 13.

В сумматоре 11 сравнивают частоту вращения тягового электродвигателя (сигнал, пропорциональный измеренной частоте вращения электродвигателя 7), с уставной частоты вращения тяговых электродвигателей, и результат сравнения с выхода сумматора 11 подают на вход усилителя 19. Результат сравнения в усилителе 19 усиливают и принимают за величину уставки напряжения выхода управляемого выпрямителя 5, тягового электродвигателя 7 и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя 5 и по этому сигналу осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя 5, которое подают на вход тягового электродвигателя 7. Тяговый электродвигатель 7 запускается, и его частота вращения устанавливается близкой к заданной частоте вращения.

В сумматоре 13 сравнивают сигнал, пропорциональный измеренной частоте вращения электродвигателя 8, с уставкой частоты вращения, и результат сравнения с выхода сумматора 13 подают на вход усилителя 20. Результат сравнения усилителем 20 усиливают и принимают за величину уставки напряжения управляемого выпрямителя 6, подают на управляющий вход управляемого выпрямителя 6 и по этому сигналу осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя 6, которое поступает на вход тягового электродвигателя 8. Тяговый электродвигатель 8 запускается, и его частота вращения устанавливается близкой к заданной частоте вращения.

Механические переходные процессы, обусловленные весом поезда и изменением профиля, на котором работает тепловоз, совершаются с значительной инерцией, обусловленной наличием больших инерционных масс поезда. Электрические процессы в электрической передаче в таких режимах работы тепловоза по отношению к механическим процессам следует рассматривать как статические.

В режимах трогания поезда, сопровождающихся увеличением частоты вращения и мощности дизеля 1, ускорение движения поезда зависит от приемистости дизеля и тягового усилия, развиваемого тепловозом в этих режимах: где ускорение движения, м/с²; приемистость дизеля 80 -100 кВт/с; F_o - тяговое усилие тепловоза 24 - 40 тс.

Численное значение ускорения движения поезда в упомянутых режимах составляет 0,05 - 0,4 м/с².

Если окружное ускорение колесной пары тепловоза превышает 0,45 - 0,5 м/с², то это ускорение вызвано режимом боксования [Минов А.К. "Повышение тяговых свойств электровозов и тепловозов с электрической передачей". -М., Транспорт, 1965 г., с. 229].

Для выделения процессов боксования колесных пар при положительном отклонении (L > 0) величины рассогласования заданного и измеренного положения дозирующего органа топливоподачи дизеля устанавливают постоянную времени и интегрирования величины рассогласования такой величины, чтобы результат интегрирования, принятый за уставку частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8, изменялся в пересчете на окружное ускорение колесной пары, не превышая 0,5 м/с².

При медленно изменяющемся задании на частоту вращения тяговых электродвигателей 7 и 8 на выходе каждого управляемого выпрямителя 5 и 6 формируется поле элементарных вольт-амперных характеристик (фиг. 2, кривые "е") для постоянных частот вращения тягового электродвигателя 7 или 8. Это поле характеристик ограничено естественной внешней вольт-амперной характеристикой тягового генератора 4 при постоянном токе его возбуждения и определенной постоянной частоте вращения теплового двигателя (фиг. 2, кривая "а"). Кривую "а" (фиг. 2) располагают выше постоянной мощности (кривая "д") для определенной частоты вращения теплового двигателя с целью расширения диапазона регулирования выходного напряжения управляемых выпрямителей 5 и 6. По достижении, например, частоты вращения тягового электродвигателя 7 или 8 = ₁ управляемые выпрямители 5 и 6 формируют вольт-амперную характеристику "б" (фиг. 2). Ток нагрузки тяговых электродвигателей 7 и 8, определяемой весом поезда и величиной уклона на элементе профиля, на котором работает тепловоз, достиг, например, значения I_d1, а уровень подводимой мощности к тяговым электродвигателям 7 и 8 достиг значения полной свободной мощности дизеля 1, что соответствует точке A на вольт-амперной характеристике постоянной мощности, кривая "а" (фиг. 2). Измеренное датчиком 3 положение дозирующего органа в этом случае оказывается равным заданному положению. Выход блока 17 измерения рассогласования равен нулю. На выходе блока интегрирования 18 действует постоянный сигнал задания частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8. Частота вращения тяговых электродвигателей 7 и 8 остается постоянной, и в системе наступает режим равновесия. Мощность, отбираемая по току, равна свободной мощности дизеля 1.

При переходе перелома профиля пути ток тяговых электродвигателей 7 и 8 может принимать значение, например, I_d2 при увеличении подъема или, например, I_d3 при уменьшении подъема. Если ток тяговых электродвигателей 7 и 8 увеличивается при неизменном значении уставки частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8 (скорости движения), положение рабочей точки по кривой "б" (фиг. 2) сместится в положение Д и выйдет в зону перегрузки тягового генератора 4. Мощность на тягу превышает свободную мощность дизеля 1. Положение дозирующего органа топливоподачи превышает заданное значение. На выходе блока 17 появляется отрицательный сигнал рассогласования (L < 0), который поступает на вход блока интегрирования 18. При отрицательном значении величин рассогласования заданного и измеренного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 дискретно устанавливают постоянную времени интегрирования в блоке 18 такой величины, чтобы результат интегрирования, принятый за уставку частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8, изменялся с интенсивностью в пересчете на окружное замедление колесной пары, равное 0,7 м/с².

Блок интегрирования 18 с ускоренным темпом устанавливает выходной сигнал, который принимают за новую уставку задания частоты вращения тяговых электродвигателей 7 и 8. В сумматорах 11 и 13 находят отклонение заданной частоты вращения электродвигателей 7 и 8 с измеренными (датчиками 10 и 12) частотами вращения тяговых электродвигателей 7 и 8, отклонения усиливают в усилителях 19 и 20 и принимают за новую уставку выходного напряжения управляемых выпрямителей 5 и 6. Управляемые выпрямители 5 и 6 работают по меньшей вольт-амперной характеристике, например, фиг. 2, кривая "в". Частота вращения тяговых электродвигателей 7 и 8, поддерживаемая контуром регулирования, уменьшается. Равновесие в системе наступит в точке E, когда напряжение на тяговых электродвигателях станет равным U_d2, при токе I_d2, а мощность, отбираемая тяговым генератором 4 от дизеля 1, станет равной свободной мощности дизеля 1.

Если ток тяговых электродвигателей 7 и 8 уменьшается и положение рабочей точки по кривой "б" (фиг. 2) смещается в положение С и выходит в зону недоиспользования свободной мощности дизеля 1, то мощность, отбираемая на тягу, становится меньше свободной мощности дизеля 1. Положение дозирующего органа топливонодачи не достигает заданного. На выходе блока 17 появляется положительный сигнал рассогласования (L > 0), который поступает на вход блока интегрирования 18, который увеличивает задание частоты вращения тяговых электродвигателей. Частота вращения тяговых электродвигателей 7 и 8, поддерживаемая контурами регулирования, увеличивается, равновесие в системе наступит в точке В, когда напряжение на тяговых электродвигателях 7 и 8 станет равным U_d3 при токе I_d3, а мощность, отбираемая тяговым генератором 4, работающим на управляемые выпрямители 5 и 6, станет равной свободной мощности дизеля.

При большем числе пар "Управляемый выпрямитель - тяговый электродвигатель" способ регулирования электропередачи осуществляется аналогично вышеизложенному. Аналогично вышеизложенному способ осуществляется и устанавливает равновесное состояние системы передачи мощности от дизеля 1 к электродвигателям 7 и 8 при изменении частоты вращения вала дизеля 1 и изменении нагрузки на тепловоз.

Например, способ регулирования электрической передачи в режимах боксования колесных пар тепловоза (на фиг. 1 не показаны) осуществляется следующим образом при одиночном боксовании колесной пары, связанной с тяговым электродвигателем 8.

Перед возникновением режима боксования колесной пары, связанной с электродвигателем 8, электрическая передача находилась в равновесном состоянии, а тяговые электродвигатели 7 и 8 работали, например, по характеристике - кривая "б" в точке A (фиг. 2).

В силу изменения условии по сцеплению колесо-рельс колесная пара электродвигателя 8 приобрела избыточную скорость скольжения. Изменение частоты вращения электродвигателя 8 из-за возникшего режима боксования колесной пары осуществлялось с ускорением, приведенным к скорости движения, превышающим 0,5 м/с².

Равновесие в электрической передаче нарушено. Свободная мощность дизеля 1 больше реализуемой на тягу. Измеряют датчиком 3 новое положение дозирующего органа топливоподачи и сравнивают в блоке 17 измерения рассогласования с заданным положением дозирующего органа топливоподачи.

Сигнал, пропорциональный рассогласованию дозирующего органа, действующий на выходе блока 17, имеет положительное значение L = (L₃-L₄) > 0. Сигнал рассогласования L > 0 с выхода блока 17 подают на вход блока 18 интегрирования величины рассогласования по времени, где его интегрируют по времени, причем при положительном значении сигнала рассогласования L > 0 дискретно устанавливают наибольшую постоянную времени интегрирования. Результат интегрирования блока 18 принимают за новую уставку частоты вращения тяговых электродвигателей, причем изменение уставки на новую большую частоту вращения тяговых электродвигателей производят в пересчете на скорость движения с ускорением, меньшим 0,5 м/с².

Сигнал с выхода блока 18 интегрирования подают на вход сумматоров 11 и 13. На другой вход сумматора 13 подают сигнал, пропорциональный измеренной датчиком 12 частоты вращения тягового электродвигателя 8 боксующей колесной пары.

На выходе сумматора 13 устанавливается новый результат сравнения частот, который усиливают усилителем 20, принимают за величину уставки выпрямителя 6 и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя 6. По сигналу выхода усилителя 20 осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя б, которое уменьшается. Это напряжение подают на вход тягового электродвигателя 8. Поскольку уставка на новую частоту вращения тяговых электродвигателей, формируемая блоком 18 интегрирования, изменяется с значительной инерцией, а изменение частоты вращения электродвигателя 8 боксующей колесной пары развивается с большим ускорением и в малый промежуток времени, регулирование напряжения питания тягового двигателя 8 осуществляют по вольт-амперной характеристике, близкой к характеристике - кривая "б" (фиг. 2).

У тягового электродвигателя механическая характеристика становится жесткой и вне зависимости от токовой нагрузки электродвигателя 8 (силы трения скольжения в точке контакта колеса с рельсом) частота вращения остается близкой к постоянной, т.е. динамическая механическая характеристика электродвигателя становится жесткой, как и механическая характеристика у электродвигателя независимого возбуждения. При этом минимальны потери касательной силы тяги и мощности на трение скольжения.

Тяговый электродвигатель 7 небоксующей колесной пары работает в равновесном режиме в точке, близкой к точке А на кривой "б" (фиг. 2).

При потере сцепления у всех обмоторенных колесных пар (синхронное боксование) процессы в электроприводе происходят аналогично одиночному боксованию колесной пары. Жесткая механическая характеристика у всех электродвигателей получается за счет общей уставки по скорости вращения колесной пары и, как указывалось выше, уставка по скорости зависит не от нагрузки тягового электродвигателя, а от интеграла рассогласования, формируемого блоком 18, и ограничивается темпом приращения угловой скорости колесной пары на уровне 0,5 м/с². Таким образом, у всех тяговых электродвигателей формируются жесткие механические характеристики.

Во всех перечисленных случаях боксования, одиночном или синхронном, жесткость механических характеристик тяговых электродвигателей определяется коэффициентом усиления усилителей 19 и 20 и, исходя из устойчивости электрической передачи, жесткость характеристик может быть получена, как у тяговых электродвигателей с независимым возбуждением.

Указанный способ регулирования тяговой передачи позволяет сформировать для каждого тягового электродвигателя поле элементарных вольт-амперных характеристик управляемого выпрямителя для постоянных частот вращения тягового электродвигателя, уровень которых определяется интегралом рассогласования заданного и измеренного положения дозирующего органа топливоподачи теплового двигателя (дизеля) независимо от наличия или числа одновременно боксующих колесных пар, в том числе и одновременном боксовании всех колесных пар.

Механические характеристики тяговых электродвигателей последовательного возбуждения приобретают жесткость не хуже, чем у тяговых электродвигателей независимого возбуждения, что позволяет получить высокие коэффициенты использования сцепного веса локомотива, исключить разносное боксование, ограничить избыточные скорости скольжения минимальными величинами, сделать тяговые характеристики тепловоза близкими к тяговым характеристикам тепловозов с приводом переменно-постоянного тока с тяговыми электродвигателями независимого возбуждения.

Этот способ позволяет также осуществить работу тепловоза с полной мощностью дизеля и с частичными мощностями, соответствующими линиям наибольшей экономичности дизеля. Предлагаемый способ испытан на опытном тепловозе ТЭ116 и показал положительные результаты.

Формула изобретения

Способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение синхронный тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, устанавливают постоянный ток возбуждения синхронного генератора, отличающийся тем, что ток возбуждения синхронного генератора устанавливают предельным для заданной частоты вращения теплового двигателя, величину рассогласования измеренного положения дозирующего органа топливоподачи с заданным положением интегрируют по времени с постоянными времени, величину которых устанавливают дискретно - большей при положительном и меньшей при отрицательном знаках величины рассогласования, по результату интегрирования принимают соответствующую установку частоты вращения тяговых электродвигателей, измеряют частоту вращения каждого тягового электродвигателя, сравнивают частоту вращения каждого тягового электродвигателя отдельно с установкой частоты вращения тяговых электродвигателей, результат сравнения усиливают, принимают за величину, соответствующую уставке выходного напряжения управляемого выпрямителя, подают на управляющий вход управляемого выпрямителя и осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя, которое подают на вход тягового электродвигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации

(73) Патентообладатель:Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава"

Договор № РД0041905 зарегистрирован 10.10.2008

Извещение опубликовано: 20.11.2008        БИ: 32/2008