Устройство для непрерывного контроля превышения температуры тяговых электродвигателей и переключения режимов работы мотор-вентиляторов локомотива

Устройство для непрерывного контроля превышения температуры тяговых электродвигателей и переключения режимов работы мотор-вентиляторов локомотива

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С Л Н И Е БОЬ524

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Доилалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.01.74 (21) 1992807/27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.03.76. Бюллетень № 10

Дата опубликования описания 14.06.76 (51) М. Кл В 60L 1/12 уосударствеииый комитет

Совета Министров СССР

Йо делам изобретеиий и открытий

C5 ) УДК 536.53-519:621. .3 (088.8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

О А Некрасов и В И Рахманинов

Всесоюзный ордена Трудового Красного 3 амеик. научно-исследовательский институт железнодоро ого транспорта

--» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ

ПРЕВЫШЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЯГОВЫХ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ РЕЖИМОВ

РАБОТЫ МОТОР-ВЕНТИЛЯТОРОВ ЛОКОМОТИВА

Изобретение предназначено для электровозов постоянного и переменного тока, а также для тепловозов при магистральной или маневровой работе. В прецизионном исполнении устройство может быть полезно при заводских испытаниях электродвигателей и локомотивов на линии. Для каждого типа двигателя устройство изготавливается в соответствии с его тепловыми характеристиками. Устройство предназначено преимущественно для электровозов, оборудованных системой регулирования частоты вращения мотор-вентиляторов.

Контроль за током нагрузки не дает достоверных данных о нагреве тяговых электродвигателей.

Известно устройство для непрерывного контроля превышения тяговых электродвигателей и переключения режимов работы мотор-вентиляторов, локомотивов, содержащее датчики тока в цепи тяговых двигателей, параллельные блоки воспроизведения зависимостей установившегося превышения температуры от тока, выходы которых подключены на вход блока интегрирования с резисторами и интегрирующим конденсатором, к которому в свою очередь подключен электронный вольтметр с индикатором, связанный со входом релейного блока, выход которого подключен к исполнительному блоку в цепи мотор-вентиляторов, а также блок питания.

Указанное известное устройство способно решать уравнение процесса нагревания идеального однородного твердого тела, являющееся основным при рассмотрении вопросов, 5 связанных с тепловым состоянием тяговых электродвигателей. Нелинейный преобразователь устройства, выполненный на электронных лампах, не обеспечивает требуемой точности воспроизведения тепловой характери10 стики, устройство не предназначено для решения уравнения при уменьшенном количестве охлаждающего воздуха и естественном остывании электродвигателей, устройство не учитывает изменения тепловых характеристик

15 при колебаниях температуры охлаждающего воздуха, устройство не может воздействовать на систему управления мотор-вентиляторов, гальванически связано с высоковольтными цепями, требует сложного блока питания и не

20 предназначено для работы на локомотиве в эксплуатационных условиях.

Цель настоящего изобретения заключается в возможности осуществления непрерывного контроля превышения температуры по прибо25 ру, установленному в кабине машиниста, и автоматического переключения режима вентиляции тяговых электродвигателей в зависимости от превышения температуры лимитирующих обмоток при работе локомотива на лиÇ0 нии. бО0524

1

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве блоки воспроизведения зависимостей установившегося превышения температуры от тока выполнены в виде параллельных цепочек, одна из которых содержит последовательно соединенные резисторы и варистор, а другие также последовательно соединенные резистор и стабилитрон, между анодом указанного стабилитрона и выводом варистора включен дополнительный резистор и между другим выводом варистора и выходами указанных блоков включены дополнительные диоды, а указанный блок интегрирования снабжен дополнительными релейными контактами, подключенными параллельно части резисторов интегратора.

С целью непрерывного измерения напряжения на интегрирующем конденсаторе, внесения минимальных искажений в процессе заряда-разряда конденсатора и упрощения электронный вольтметр у.стройства выполнен на полевом транзисторе, затвор которого подключен к интегрирующему конденсатору. блока интегрирования, исток через резистор и стабилитрон подключен к индикатору электронного вольтметра, а сток — к отрицательному полюсу блока питания.

B:êà÷åñòâå датчика тока использован стандартный трансформатор постоянного тока, вторичная обмотка которого гальванически не связана с высоковольтными цепями и обеспечивает уровень выходного сигнала до

20 В. Устройство способно воспроизводить две зависимости длительного превышения температуры от тока, необходимые для решения уравнения процесса нагревания в зависимости от режима вентиляции. Поскольку. превышение температуры тяговых электродвигателей существенно зависит от температуры охлаждающего воздуха, для получения достоверных результатов измерений устройство должно учитывать этот фактор. С целью упрощения устройства элемент, «следящий» за изменением температуры охлаждающего воздуха, в схему не введен, а корректировка результата измерения осуществлена благодаря сравнительно малой тепловой стабильности полупроводниковых элементов схемы.

На чертеже изображена электрическая схема устройства.

Датчики тока — трансформаторы постоянного тока 1 — 4 — включены в цепь тяговых электродвигателей 5 — 8. Питание трансформаторов постоянного тока 1, 2, 3, 4 осуществляется от обмотки сооственных нужд тягового трансформатора электровоза через изолирующий понижающий трансформатор 9 и мостовые выпрямители 10 — 13. Нагрузкой трансформаторов постоянного тока 1, 2, 3, 4 служит резистор 14. Через контакты 15 и 16 реле 17 к резистору 14 подключаются в зависимости от режима вентиляции два блока 18 и 19, воспроизводящие функции длительного превышения температуры от тока. Эти блоки выполнены в виде параллельных цепочек, од10

Зд

50 ло

65 на из которых содержит последовательно соединенные резисторы и варистор, а другие последовательно соединенные резистор и стабилитрон, между анодом указанного стабилитрона и выводом варистора включен дополнительный резистор и между другим выводом варистора и выходами указанных блоков включены диоды. Для режима вентиляции с уменьшенным, например, до /z от полного количества охлаждающего воздуха служит блок 19, выполненный на резисторах 20 — 22, варисторе 23, резисторе 24, стабилитроне 25 и диоде 26. Для режима вентиляции полным количеством охлаждающего воздуха служит блок 18, выполненный на резисторах 27 — 30, варисторе 31, резисторе 32, стабилитронах 33 и 34 и диоде 35.

Напряжение, пропорциональное среднему току тяговых двигателей 5, б, 7, 8, с части резистора 14 поступает на один из блоков 18 или 19 воспроизведения зависимости длительного превышения температуры от тока и затем через резисторы 36 или 37 на конденсатор блока интегрирования 38. Заряд конденсатора 39 в выбранном масштабе соответствует нагреванию тяговых электродвигателей, разряд через резисторы 40 или 40 — 41, или 40 — 41 — 42 соответствует охлаждению двигателей. Диоды 35 и 26 препятствуют разряду конденсатора 39 через блоки 18 и 19, минуя резисторы 40, 41, 42. Величины резисторов и емкость конденсатора 39 блока интегрирования 38 выбраны таким образом, что постоянная времени контура ЯС соответствует тепловой постоянной тяговых двигателей в заданном режиме вентиляции.

Контакты 43 реле 17 при размыкании вводят в цепь разряда резистор 41, задавая тем самым контуру RC новую постоянную времеКон7 акты 44 H 45 реле 46 замкнуTTbl IlpH работе мотор-вентиляторов. При необходимости задать третью постоянную времени разряда RC, соответствующую естественному остыванию при отключенных мотор-вентилятор;х, реле 46 теряет питание, его контакты размыкаются и в цепь разряда конденсатора

39 вводится резистор 42.

Блок, переключающий систему регулирования мотор-BPIITIIляторов, представляет собой электронный вольтметр, к выходу которого подключен триггер с усилителем. Затвор полевого транзистора 47 подключен к конденсатору 39 блока интегрирования 38. Благодаря черезвычайно малому току затвора, порядка

1 н ., полевой транзистор не оказывае, заметного влияния на .роцесс заряда-разряда кондепсато17а 39. В цепь TpBI1311CTop3 4 BK|IIGчеп резистор 48, параллельно ко оро Iv включена цепочка 49, 0, 51, служащая для индикаl,I II напряжения на конденсаторе,",9. Сток

rpa;I=I;elора 47 подключ и к отрицательному по.7юсу источника питания. Вход триггера—

Tp2lI3IIc70p3 о2 — подK;IloHeII к транзистора 47. Триггер выполнен на трапзпторах 52 и 53, резисторах 54 — 60, конденса10

15 торе 61. Усилитель состоит из транзистора 62, стабилитрона 63 и диода 64, резисторов 65 и бб и реле 67 с контактами 68 и 69 в цепи коллектора транзистора 62. Блок питания выполнен на транзисторе 70, стабилитронах 71 и 72, резисторах 73 и 74, конденсаторе 75. Блок питания подключен к цепи аккумуляторной батареи электровоза.

Устройство работает следующим образом.

До окончания разгона поезда система регулирования частоты вращения мотор-.вентиляторов заблокирована во избежание перегрева вентилей выпрямительной установки пусковыми токами, так как выпрямительная установка и тяговые двигатели в контур вентиляции включены последовательно. При этом вентиляция осуществляется полным количеством охлаждающего воздуха вне зависимости от теплового состояния тяговых электродвигателей. При работе мотор-вентиляторов реле 46 всегда получает питание и его контакты 44 и

45 замкнуты. Заряд конденсатора 39 происходит по цепи: резистор 14, контакты 16, блок 18, резисторы 36 и 40, контакты 44 и

43. Пока напряжение на конденсаторе 39 не достигло величины, при которой происходит срабатывание реле 67, его контакты 68 и 69 остаются разомкнутыми. Если в процессе пуска напряжение на конденсаторе 39 достигло величины переключения, контакты 68 и 69 замыкаются. Однако в этом режиме положение контактов 68 и 69 не оказывает влияния на работу системы регулирования частоты вращения мотор-,вентиляторов, поскольку в период пуска она заблокирована.

Если к .моменту окончания пуска напряжение на конденсаторе 39 не достигло величины переключения и контакты 68 и 69 остались разомкнутыми, система регулирования переходит в режим работы при пониженной частоте вращения мотор-вентиляторов. При этом получает питание реле 17, замыкаются контакты 15, а контакты 43 размыкаются и заряд конденсатора 39 проходит по цепи: резистор 14, контакты 15, блок 19, резисторы

37, 40, 41, контакты 45. Такая схема соответствует решению основного уравнения для режима вентиляции, например, при /з полного количества охлаждающего воздуха.

Спустя некоторое время, зависящее от условий движения поезда, на пряжение на конденсаторе 39 достигнет величины переключения, контакты 68 и 69 реле 67 замкнутся и система регулирования частоты вращения вновь перейдет в режим вентиляции полным количеством воздуха, реле 17 потеряет питание и устройство переключится в режим, соответствующий полному количеству охлаждающего воздуха.

В случае, когда движение поезда,происходит в режиме выбега, т. е. тяговые электродвигатели отключены, на вход блоков 18 и

19 напряжение не подается. Режим вентиля20

60 ции,при этом зависит от величины остаточного напряжения на конденсаторе 39, соответственно разряд конденсатора 39 протекает через резисторы 40 или 40 — 41.

Если по каким-либо причинам, например на стоянке или при проходе нейтральной вставки, мотор-вентиляторы будут выключены, реле 46 теряет питание и размыкает контакты 44 и 45, разряд конденсатора 39 происходит по резисторам 40 — 41 — 42, моделируя тем самым процесс естественного остывания тяговых электродвигателей.

При последующем включении двигателей остаточное напряжение конденсатора 39 суммируется со вновь приложенным напряжением, воспроизводя оставшийся член основного уравнения нагревания.

Фор мул а изо б р етен и я

1. Устройство для непрерывного контроля превышения температуры тяговых электродвигателей и переключения режимов работы мотор-вентиляторов локомотива, содержащее датчики тока в цепи тяговых двигателей, параллельные блоки воспроизведения зависимостей установившегося превышения температуры от тока, выходы которых подключены на вход блока интегрирования с резисторами и интегрирующим конденсатором, к которому в свою очередь подключен электронный вольтметр с индикатором, связанный со входом релейного блока, выход которого подключен к исполнительному блоку в цепи мотор-вентиляторов, а также блок питания, отлич ающе е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, указанные блоки воспроизведения зависимостей установившегося превышения температуры от тока выполнены в виде параллельных цепочек, одна из которых содержит последовательно соединенные резисторы и варистор, а другие также последовательно соединенные резистор и стабилитрон, при этом между анодом указанного стабилитрона и выводом варистора включен дополнительный резистор и между другим выводом варистора и выходами указанных блоков включены дополнительные диоды, а указанный блок интегрирования снабжен дополнительными релейными контактами, подключенными параллельно части резисторов интегратора.

2. Устройство по п. 1, отл ич а ю щееся тем, что, с целью непрерывного измерения напряжения на интегрирующем конденсаторе, внесения минимальных искажений в процессе заряда-разряда конденсатора и упрощения, электронный вольтметр выполнен на полевом транзисторе, затвор которого подключен к интегрирующему конденсатору блока интегрирования, исток через резистор и стабилитрон подключен к указанному индикатору, а сток — к отрицательному полюсу блока питания, 506524

Составитель Б. Левин

Техред T. Дмитриева

Редактор С. Байкова

Корректор Е. Рогайлина

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1575/13 Изд. № 1206 Тираж 901 Подписное

ЦНИИПИ Госуд"ðñòâåííîãî ком,итета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 4;-35, Раушская наб., д. 4 5