Устройство для автоматического управления током тяговых двигателей электроподвижного состава

Устройство для автоматического управления током тяговых двигателей электроподвижного состава

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОЛИСА,НИф

ИЗОБРЕТЕЙ ИЯ ьоюа боеетскнх

Соцнапнстнческнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.06.78 (21) 2638882/24-11 (51) М. Кл.

В 60L 15/20 с присоединением заявки №

СС,СР

II0 дулам наобретеннй н открытий (53) УДК 621.337 (088.8) (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07,10.80 (72) Авторы изобретения

О. P. Калабухов и И. К. 1Оренко (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ТОКОМ ТЯГОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО

СОСТАВА

1осудаРстернный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области автоматического управления током тяговых двигателей с последовательным возбуждением электровозов с плавным многозонным регулированием выпрямленного напряжения при ступенчатом регулировании возбуждения тяговых двигателей.

Известно устройство для автоматического управления током тяговых двигателей электроподвижного состава, содержащее контроллер машиниста, выпрямительно-инверторный преобразователь, подключенный к выходу блока усилителей, вход которого подключен к выходу блока диодных коммутаторов, одни из входов которого соединены с выходами усилителей-формирователей импульсов, а другие соответственно с выходом блока логики и одним из выходов блока слежения, другой выход которого соединен с входами двух усилителей-формирователей импульсов, а вход третьего подключен к выходу одного из блоков фазового управления, которые своими выходами соединены с выходами блока слежения, а один из входов блока фазового управления — с одним из выходов блока синхронизации, причем другие входы двух других йодключены к измерительному узлу (1).

Недостатком данного устройства являются броски токов яговых двигателей при ручном (неавтоматическом) включении контакторов для ступенчатого регулирования ослабления поля. Возникающие при ступенчатом ослаблении поля броски токов приво5 дят к срабатыванию защитных аппаратов и к срыву сцепления колес с рельсами. Чтобы избежать срабатывания защитных аппаратов машинисту приходится выжидать момента, когда при разгоне электровоза за

10 счет роста ЭДС двигателя ток снизится, и только потом включать контакторы ослабления поля. Эти факторы приводят к ухудшению (недоиспользованию) тяговых и сцепных свойств электровоза, выражающе15 муся в потере темпа разгона.

Цель изобретения — повышение надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено соединенным входом с

20 контроллером машиниста блоком разрешения, блоком фиксации, блоком вычитания, блоком задания интенсивности изменения напряжения преобразователя и логическим блоком поочередного включения ступеней

25 регулирования, один из входов которого соединен с выходом блока фиксации и входом блока задания интенсивности изменения напряжения преобразователя, а другой — с одним из выходов блока разреше30 ния, другой выход которого подключен к

768674 одному из входов блока фиксации, два других входа которого соединены соответственно с входом третьего усилителя-формирователя и с выходом блока слежения, причем блок вычитания подключен входами к выходу контроллера машиниста и выходу блока задания интенсивности изменения напряжения преобразователя, выходом к входу измерительного узла, а также тем, что блок разрешения содержит включенный на его входе нуль-орган, соединенный с его другим входом задатчик уровня срабатывания, а с выходом — логический элемент «НЕ», выход которого является одним из выходов блока разрешения, другой выход которого соединен с выходом нуль-органа, а блок фиксации содержит на своем входе логический элемент «И», второй и третий вход которого соединены со входамн двух логических элементов «НЕ», подключенных к входу другого логического элемента «И», выход которого соединен с одним из входов включенного на выходе блока фиксации триггера, другой вход которого соединен с выходом первого логического элемента «И», причем логический блок поочередного включения ступеней состоит из трех каналов, каждый из которых содержит триггер, к входам которого в первом и третьем каналах подключены выходы логических элементов «НЕ» и «И», а во втором канале выходы двух логических элементов «И†HE», причем выход триггера первого канала подключен через элемент задержки ко входу первого логического элемента «И вЂ” НЕ» второго канала, а выходы триггеров второго канала подключены через элемент задержки ко входам логических элементов «И вЂ” НЕ» первого и третьего канала, а выход триггера третьего канала подключен через элемент задержки к одному из входов другого логического элемента «И вЂ” HE» второго канала, при этом одни входы логических элементов

«И — НЕ» первого и второго каналов и вход логического элемента «НЕ» третьего канала соединены с одним из входов логического блока поочередного включения ступеней регулирования, другой вход которого соединен с выходом логического элемента

«НЕ» первого канала и входами логического элемента «И вЂ” НЕ» второго и третьего каналов.

На чертеже изображена схема устройства для автоматического управления током тяговых двигателей электровоза.

Устройство содержит тиристорный преобразователь 1, подключенный на выход блока выходных усилителей 2, на вход которого подключен блок коммутаторов 3, входы которого соединены с выходами усилителей-формирователей 4 — 6 и выходом блока

7 слежения за углом коммутации, выход которого подключен также на входы усили5

65

4 телей-формирователей 5 и 6, а входы — к узлам фазового управления 8 — 10. Выход узла фазового управления 8 подключен также на вход усилителя-формирователя 4.

Выходы узлов фазового управления 8 — 10 подключены к выходу блока синхронизации

11, соединенного своим выходом с входом блока логики 12, выход которого подключен на вход блока диодных коммутаторов 3.

Выход измерительного узла 13 подключен ко входам узлов фазового управления 9 и

10. Контроллер машиниста 14 подключен на вход блока вычитания 15, выход которого соединен с входом измерительного узла

13. Выход контроллера машиниста подключен также на вход блока разрешения 16, предназначенного для выдачи команды на включение и отключение ступеней регулирования возбуждения и содержащего нульорган 17, один из входов которого подключен к задатчику уровня срабатывания 18, а выход — на вход логического элемента

«НЕ» 19. На два входа блока фиксации 20 момента выбора четвертой зоны регулирования подключены выходы блока слежения за углом коммутации и узла фазового управления 8, а третий вход блока фиксации

20 подключен к выходу блока разрешения

16. Блок фиксации 20 содержит логический элемент «И» 21, два входа которого соединены со входами логических элементов

«НЕ» 22, 23, выходы которых подключены на входы логического элемента «И» 24, выход которого, также как и выход логического элемента «И» 21 подключен на входы триггера 25. Выход блока фиксации 20 подключен на вход блока задания интенсивности 26, предназначенного для изменения выходного напряжения преобразователя, содержащего диод 27, резисторы 28, 29 и конденсатор 30, Два входа логического устройства 31, предназначенного для поочередного включения и отключения ступеней регулирования возбуждения подключены к выходам блока фиксации 20 и блока разрешения 16. Логическое устройство 31 состоит из трех каналов (по числу ступеней регулирования), каждый из которых содержит триггеры 32 — 34. На входы триггера 32 подключены выходы логических элементов

«НЕ» 35 и «И вЂ” НЕ» 36. Выходы триггера

33 подключены к выходам логических элементов «И вЂ” НЕ» 37, 38, а входы триггера

34 подключены к выходам логических элементов «И вЂ” НЕ» 39 и «НЕ» 40. Выход триггера 32 подключен через элемент задержки 41 на вход логического элемента

«И — НЕ» 3. Выходы триггера 33 подключены через элементы задержки 42 и 43 на входы соответственно элемента «И вЂ” HE»

39 и элемента «И вЂ” НЕ» 36. Выход триггера

34 через элемент задержки 44 подключен на вход элемента «И вЂ” НЕ» 38. Входы логических элементов «НЕ» 35, «И — НЕ» 37, «И — НЕ» 39 объединены, также как и вхо768674

25

40

55

65 ды элементов «И вЂ” НЕ» 36, «И — НЕ» 38 и

«НЕ» 40.

Процесс регулирования токов тяговых двигателей происходит следующим образом.

Фаза управляющих импульсов тиристорного преобразователя 1, состоящего из четырех параллельно соединенных управляемых выпрямителей, изменяется в зависимости от выходного напряжения контроллера машиниста 14, которое пропорционально углу поворота рукоятки последнего. Импульсы управления тиристорами, регулируемые по фазе, генерируют узлы фазового управления 9 и 10. Эти импульсы формируются и усиливаются в усилителях-формирователях импульсов 4 — 6 и в блоке выходных усилителей 2.

В блоке диодных коммутаторов 3 происходит распределение импульсов управления по соответствующим полупериодам переменного напряжения, питающего тиристорный преобразователь, и по соответствующим плечам преобразователя. Блок слежения за углом коммутации 7 ограничивает фазу управляющих импульсов на величину суммарной основной коммутации, Выходное напряжение контроллера машиниста 14 через блок вычитания 15 подается на вход измерительного узла 13, который в зависимости от величины входного напряжения подключает к нему узлы фазового управления 9 или 10. В диапазоне

0 — 10 В изменения выходного напряжения контроллера машиниста 14 регулируется фаза управляющих импульсов на выходе узла фазового управления 9. При этом напряжение на выходе тиристорного преобразователя повышается от нуля до /4 от номинальной, так как регулируется первая зона, т. е. один мост тиристорного преобразователя. В диапазоне 10 — 20 В выходного напряжения контроллера машиниста 14 регулируется фаза управляющих импульсов узла фазового управления 10 и напряжение на выходе тиристорного преобразователя 1 растет от /4 до / от номинального, так как регулируется вторая зона, т. е. второй мост тиристорного преобразователя 1, напряжение на выходе которого складывается с напряжением первого моста. При напряжении на выходе контроллера машиниста 14 равном 20 В блок логики 12 возвращает узлы фазового управления 9, 10 в исходное состояние и подключает выходй узлов фазового управления 9 и 10 (через соответствующие блоки) на управляющие входы тиристоров третьего и четвертого мостов тиристорного преобразователя 1. При этом первый и второй мосты тиристорного преобразователя 1 подключаются к узлу фазового управления 8, выходные импульсы которого не регулируются по фазе, а выдаются все время в один момент, соответствующий максимальному углу открытия тиристоров, т. с. при регулировании третьего и четвертого мостов первый и второй мосты полностью открыты. В диапазоне напряжений

20 — 30 B снова регулируется фаза управляющих импульсов на выходе узла фазового управления 9, но только подаются они на тиристоры третьего моста тиристорного преобразователя, выходное напряжение которого увеличивается от «/» до >/4 от номиначьi: ão, т. е. регулируется третья зона.

При свеличении напряжения от 30 до 40 В ана "":îãï÷íгям образом регулируется четвертый мост преобразователя 1, выходное напряжение которого при этом растет от з/< до номинального значения, т. е. выбирается четвертая зона регулирования. На этом регулирование тиристорным преобразователем 1 заканчивается, Дальнейшее регулирование скорости движения электровоза осуществляется путем ступенчатого регулирования возбуждения тяговых двигателей.

Это происходит следующим образом.

При определенном, фиксированном уровне выходного напряжения контроллера машиниста 14 в диапазоне 30 — 40 В изменения последнего, на вход блока фиксации 20 поступает логическая единица с блока разрешения 16, а на вход логического устройства 31 — логический нуль с другого выхода блока разрешения 16. Поступление этих сигналов означает, что осуществлен выход на четвертую зону регулирования тирнсторпого преобразователя 1. Но полностью зона еще не выбрана. Блок фиксации 20 и логическое устройство 31 устанавливаются в исходное состояние, т. е. на их выходах устанавливаются нули. Таким образом, с выходом на четвертую зону регулирования на выходе блока фиксации 20 одновременно появляются сигналы на двух входах — на входе подсоединенном к выходу блока разрешения 16 и на входе подсоединенном к выходу узла фазового управления 8, генерирующего импульса управления с постоянной фазой. В момент выбора четвертой зоны регулирования на входе блока фиксации

20 появляются одновременно все три сигнала и блок фиксации 20 выдаст команду на включение первой ступени регулирования возбуждения: логическая единица поступает на вход блока задания интенсивности 26 и на вход логического устройства 31, включая первую ступень регулирования возбуждения. С блока задания интенсивности 26 на вход блока вычитания 15 поступает напряжение, которое вычитается из выходногд напряжения контроллера машиниста 14, увеличивает фазу управляющих импульсов четвертого моста тиристорного преобразователя I, а затем плавно с заданным темпом уменьш а я ее.

Рассмотрим, что происходит при этом в силовой цепи электровоза, так как перед включением ступени регулирования возбуждения фаза управляющих импульсов

768674 тиристорного преобразователя 1 увеличивается, то выходное напряжение уменьшается, предваряя толчок тока в силовой цепи.

И при включении ступени регулирования возбуждения тока в силовой цепи остает- 5 ся, примерно, постоянным.

Таким образом, при включении регулирования возбуждения, напряжение на выходе преобразователя 1 быстро уменьшается, примерно одинаковую величину тока в си- 10 ловой цепи, а затем плавно, с заданным темпом увеличивается по мере разряда конденсатора 30, обеспечивая разгон электровоза. Как только снова наступит момент полного выбора четвертой ступени, так по- 15 ступит команда на включение следующей ступени регулирования возбуждения. Процесс повторяется. При необходимости снижения скорости электровоза выходное напряжение контроллера машиниста снижает- 20 ся, следовательно снимаются сигналы с блоков разрешения, фиксации, задания интенсивности и логического устройства. Происходит поочередное, с задержкой по времени, отключение ступеней регулирования. 25

Блок вычитания 15 представляет собой обычную схему выделения разности двух напряжений. На входы нуль-органа 17, блока разрешения 16 подаются сигналы с задатчика уровня срабатывания 18 и с выхо- 30 да контроллера машиниста 14. В момент превышения выходным напряжением контроллера машиниста 14 заданного уровни (уровень выбирается таким образом, чтобы превышение происходило только на четвер- З5 той зоне регулирования преобразователя) нуль-орган срабатывает и выдает сигналы — инвертированный в элементе «НЕ»

19 на вход блока фиксации 20 и неинвертированный на вход логического устройства 31. 40

Сигналы, приходящие из блоков слежения за углом коммутации 7и узла фазовогоуправления 8поступают на входы триггера 25 блока фиксации 20 в прямом и инверсном виде, обеспечивая включение и отключение 45 триггера 25. При поступлении сигнала с выхода блока фиксации 20 конденсатор 30 через малое сопротивление резистора 28 быстро заряжается, а затем медленно через резистор 29 разряжается, обеспечивая 50 соответствующее изменение выходного напряжения контроллера машиниста 14 при включении очередной ступени регулирования возбуждения. С выходов триггеров 32—

34 логического устройства 31, служащего 55 для поочередного включения и отключения ступеней регулирования возбуждения, выдается команда на включение ступени регулирования возбуждения. Элементы задержки 41 — 44 предотвращают одновременное в0 включение и выключение нескольких ступеней. Два входа каждого из триггеров 32—

34 через элементы логические «НЕ» 35, «И — HE» 36 для первого канала логические элементы «И — НЕ» 37, 38 для второго ка- 85 8 нала и логические элементы «И — НЕ» 39 и

«НЕ» 40 для третьего канала, обеспечивают по команде с блоков разрешения 16 и блока фиксации 20 автоматическое включение и отключение соответствующих ступеней регулирования возбуждения.

Формула изобретения

1. Устройство для автоматического управления током тяговых двигателей электроподвижного состава, содержащее контроллер машиниста, выпрямительно-инверторный преобразователь, подключенный к выходу блока усилителей, вход которого подключен к выходу блока диодных коммутаторов, одни из входов которого соединены с выходами усилителей-формирователей а другие соответственно с выходом блока логики и одним из выходов блока слежения, другой выход которого соединен с входом двух усилителей-формирователей импульсов, а вход третьего — подключен к выходу одного из блоков фазового управления, которые своими выходами соединены с выходами блока слежения, а один из входов блока фазового управления — с одним из выходов блока синхронизации, причем другие входы двух других подключены к измерительному узлу, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено соединенным входом с контроллером машиниста, блоком разрешения, блоком фиксации, блоком вычитания, блоком задания интенсивности изменения напряжения преобразователя и логическим блоком поочередного включения ступеней регулирования, один из входов которого соединен с выходом блока фиксации и входом блока задания интенсивности изменениянапряжения преобразователя, а другой — с одним из выходов блока разрешения, другой выход которого подключен к одному из входов блока фиксации, два других входа которого соединены соответственно с входом третьего усилителя-формирователя и с выходом блока слежения, причем блок вычитания подключен входами к выходу контроллера машиниста и выходу блока задания интенсивности изменения напряжения преобразователя, выходом — к входу измерительного узла.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок разрешения содержит вклю- ченный на его входе нуль-орган, соединенный с его другим входом задатчик уровня, а с выходом — логический элемент «НЕ», выход которого является одним из выходов блока разрешения, другой выход которого соединен с выходом нуль-органа. „

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок фиксации содержит на своем входе логический элемент «И», второй и третий входы которого соедйнены со входами двух логических элементов «НЕ», под-. ключенных к входу другого логического

768674

Составитель Л. Резникова

Техред И. Пенчко Корректор Т. Трушкина

Редактор Н. Ахмедова

Заказ 1988/3 Изд. Ке 494 Тираж 772 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 элемента «И», выход которого соединен с одним из входов включенного на выходе блока фиксации триггера, другой вход которого соединен с выходом первого логического элемента «И». 5

4. Устройство по п. 1, отлич ающееся тем, что логический блок поочередного включения ступеней регулирования состоит из трех каналов, каждый из которых содержит триггер, к входам которого в первом и 10 третьем каналах подключены выходы логических элементов «НЕ» и «И вЂ” HE», а во втором канале выходы двух логических элементов «И вЂ” НЕ», причем выходтриггера первого канала подключен через элемент 15 задержки ко входу первого логического элемента «И вЂ” НЕ» второго канала, а выходы триггера второго канала подключены через элемент задержки ко входам логических элементов «И вЂ” НЕ» первого и третьего каналов, а выход триггера третьего канала подключен через элемент задержки к одному из входов другого элемента «И—

НЕ» второго канала, при этом одни входы элементов «И вЂ” НЕ» первого и второго каналов и вход элемента «НЕ» третьего канала соединены с одним из входов логического блока поочередного включения ступеней регулирования, другой вход которого соединен с входом элемента «НЕ» первого канала и входами элементов «И вЂ” НЕ» второго и третьего каналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. «Электрическая и тепловозная тяга».

1976, Кв 9, с. 25,