Устройство для плавного автоматического регулирования силы тяги электроподвижногосостава

ОПИСАНИЕ О 2240ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт, свидетельстваЗаявлено 08.711,1963 ( 851683/24-7) Кл. 20/, 24/О оединением заявки1 К В орит Комитет по делам зобретеиий и отирытиЯ ори Совете Министров СССР.337.2.07 (088 УД Опубликовано 06,1.1967, Бюллетень5 Дата опубликования описания 24.111.196 47 Авторыизобретен ит. К. Баран В. Д. Тулуп Заявител УСТРОЙ СТ ЕГУЛ ИРОВ ЛЯ ПЛАВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГОСИЛЫ ТЯГИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГОСОСТАВА ьна как ами,Настоящее изобретение направлено на улучшение тяговых свойств подвижного состава за счет оптимального регулирования силы тяги по ее предельным значениям, определяемым сцеплением, током якоря, условиями коммутации тяговых двигателей и скоростью движения. Такое регулирование силы тяги может быть осуществлено и при общем регулировании тока возбуждения всех двигателей одновременно и по одному закону.Отсутствие плавного регулирования напряжения и тока возбуждения каждого двигателя индивидуально не позволяет устранить имеющие место существенные отклонения нагрузок тяговых двигателей от номинальных значений, Последние за счет допускаемых производственных и эксплуатационных отклонений параметров локомотивов достигают -ф%, что определяет соответсгвующее недоиспользование мощности и сцепного веса существующего подвижного состава.Предлагаемое устройство обеспечивает предельное совместное использование тяговых двигателей электроподвиж ного состава, реа-, лизующих предельную силу тяги по условиям сцепления, току якорей и коммутационной устойчивости электрических двигателей, что позволяет усовершенствовать тяговый электро привод за счет лучшего использования установленной мощности локомотива, а не простого наращивания мощности тяговых двигателей. Это достигается тем, что применены элементы сравнения, включенные между элементами, задающими параметры, и блоками контроля и соединенные с исполнительными органами, выравнивающими нагрузки тяговых двигателей, а в качестве обратной связи использована цепь контроля скорости тягового двигателя, состоящая из последовательно вклю ченпых датчиков скорости, элемента сравнения, соединенного с задающим элементом и исполнительным органом.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для автоматического регулирования силы тяги.Объектом регулирования являются двигатели Д. Исполнительными элементами системы являютсясилители-возбудители УВ, Последние наиболее целесообразно выполнит 20 управляемых кремниевых вентилях, такони управляются импульсными сигнал что обеспечивает устойчивую и надежную работу системы. Поэтому схема, иллюстрирующая принцип работы предлагаемого устрой ства, построена в предположении, что ее исполнительные элементы соединяют в себе функции преобразователей тока и безынер ционных усилителей и выполнены на управляемых кремниевых вентилях. Это не исключает 30 принципиальной возможности выполненияпредлагаемого устройства па любых дру 1 х известных типах усилителей.В цепях токов якорей и токов возбуждения включены датчики тока, представляющие собой трансформаторы постоянного тока Тр. Их выходы включены на входы соответствующих лопических устройств Или, которые выявляют наибольшие в данный момент сигналы, пропорциональные наибольшим значениям регулируемых параметров тока якоря и тока возбуждения, и подают нх на вход системы регулирования. Устройства Или являются извест. ными дноднымн системамн, работающими на общу 1 о нагрузку. Применение логических систем явления наибольших значений регулируемых параметров позьоляет регулировать многодвигательную систему по наиболее загруженному двигателю. Одновременно она позволяет исключить влияние электромеханических переходных процессов в одном тяговом двигателе, используемом в качестве эталонного, на работу оистемы в целом, Предлагае. мое устройство может быть выполнено и при использовании в системе регулирования сигналов, пропорциональных токам только одного двигателя.Возбудители УВ управляются сигналами статических фазорегуляторов СФ, которые, в свою очередь, через общий статический фазо. регулятор СФ,бц, управляются сигналами выхода регулятора силы тяги по ее предельным значениям.Основными элементами описываемого устройства являются элементы сравнения тока якоря ЭСтока возбуждения ЗС, и скорости движения ЗСс их заданными значениями, устанавливаемыми машинистом на соответствующих задающих элементах 33, ЗЗ 3 З изображенных на схеме в виде потенциометров. Сигналы, поступающие от соответствующих измерительных элементов, сравниваются с заданными и в том случае, если конгролируемые параметры системы отличаются от заданных, на выходах элементов сравнения появляются сигналы, пропорциональные разности заданных и истинных величин контро. лируемых параметров.Сигналы элементов сравнения поступают в органы управления суммирующего усилителя УС, Выходной сигнал последнего в общем случае может быть сигналом управления возбудителей или возбудителя. Сигнал усилителя УС является управляющим сигналом общего статического фазорегулятора. При отсутствии управляющего сигнала фазорегулятор СФ,б, обеспечивает задержку вырабатываемых генератором импульсов ГИ прямоугольных или другой формы импульсов на угол несколько Оольший 90. Благодар тОму, что импульсы генератора импульсов ГИ появляются в момент перехода общего напряжения питания всего устройства через нуль, указанная выше задержка импульса обеспечивает установление минимального тока возбуждения тяговых двигателей. Фазорегуляторы СФ системы ре 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 гулирования распределения нагрузок создаюг дополнительную задержку импульсов на некоторый относительно небольшой угол, обеспечивающий необходимую для регулирования распределения нагрузок разницу токов возбуждения отдельных двигателей. Таким образом, при отсутствии сигналов на входе суммирующего усилителя УС устройство устанавливает минимальный ток возбуждения двигателей.Рассмотрим работу устройства, начиная с пуска подвижной единицы. До момента устаОвлеп 11 Я н 51 дВРГР 1 телях 110 мР 1 нР 1 ЛЬного 1 Япр 5. жения замкнут контакт К, благодаря чему на входе элемента сравнения тока возбужде 11 ия ЗС, подается сигнал задающего элеме 5 нта тока возбуждения ЗЭкоторый в нормальных режимах больше сигнала функционального преобразователя ФП, Сигнал преобразователя ФП даже при максимальных токах якорей должен быть весьма малым и поэтому в левой части тяговойобласти рабочую точку элемента сравнения тока возбуждения ЗС, определяет сигнал задающего элемента тока якоря ЗС,. Элемент сравнения ЗС, выполнен таиим, что его сигнал равен нулю до тех пор, пока истинное значение тока возбуждения больше заданного, и пропорционален разности этих значений, если истинное зРпачение меньше заданного. Благодаря этому система устанавливает заданное значение тока возбуждения независимо от режима работы двигателей, что позволяет осуществить пуск подвиРкного соста;а с постоянным и не зависящим от скорости движения током возбуждения, Если же в процессе пуска ток якорей превзойдет заданное значение, устаР 1 авлваемое на задающем элементе тока якоря ЗЭ, то устройство через элемент сравнения тока якоря ЗС, обеспечивает рост тока возбуРкдения и, следовательно, ограничение роста тока якорей. Описанные два элемента сравнения позволяют осуществить пуск с максимальным током возбуждения, который в общем случае может превосходить эквивалентное максимальное значение тока возбуждения двигателей последовательного возбуждения, или с максимальным током якорей в том случае, если переключение на следующую ступень напряжения будет про. исходить раньше, чем ток якорей уменьшится до величины установки задающего элемента ЗЗ Очевидно, что элемент сравнения ЭС одновременно выполняет и защитные функции. вызывая рост тока возсуждения при превышении током якорей заданных з 11 аченР 1 й. Кроме того, описанные элементы позволяют осуществить пуск и разгон подвижного состава с постоянной силой тяги, что имеет существенное значение для пассажирского подвижного состава с точки зрения выдерживания заданного значения ускорения, а на грузовых локомотивах позволяет регулировать силу тяги по ее предельному по условиям сцепления значению. В режиме регулирования на постоянство силы тяги устройство работает следующим60 65 5образом, Желаемые значения тока якоря и тока возбуждения устанавливаются на соответствующих задающих элементах ЗЗ и ЗЭя в что является установкой требуемого значения силы тяги, Следующая ступень напряжения включается автоматически в момент исчезновения сигнала на выходе элемента сравнешя тока якоря, Очевидно, что в этом сг,чае п;скгоудет осуществляться при приблизительно постоянных значениях тока якоря и тока возбукдения,Во всех описанных выше режимах ток возоукдения не зависит от случайных, например вызванных боксованием, изменений тока якоря одного или нескольких двигателей, что существенно улучшает противобоксовочные свойства подвижного состава.По достижении номинального напряжения на якорях тяговых двигателей система в рассматриваемом режиме будет поддерживать приблизительно постоянную скорость движения по .тяговой характеристике независимого возбукдения, соответствующей выбранному току возбукдеиия.В случае необходимости дальнейшего увеличения скорости движения контакт К должен быть включен вручную или автоматически. В результате от входа элемента сравнения ЭС, отключается задающий элемент ЗЭв и раоочая точка элемента ЗС, определяется сигналом функционального преобразователя ФП. В нормальных случаях в рассматриваемом диапазоне скоростей движения система регулирования по каналу функционального преобразователя ФП стремится установить очень большой ток якоря, для чего она должна соответственно уменьшить ток возбужде. ния. Однако еще до того, как мог бы вклю. читься в работу канал регулирования через функциональный преобразователь, включится система регулирования на постоянство тока якоря. Это происходит потому, что после размыкапия контакта К будет уменьшаться поток возбуждения и расти ток якоря. 1(ак только последний превзойдет уставку задающего элемента ЗЭпоявится сигнал на выходе элемента сравнения ЗС, что при данной скоро. сти движения вызовет стабилизацию тока возбуждения. Таким образом, в момент размыкания контакта К в рассматриваемом режиме происходит рост тока якоря. Если размыкание контакта К происходит непосредственно после установления номинального напряжения на двигателях в режиме регулирования на постоянство тока якоря или постоянство силы тяги, то существенного изменения тока якоря быть пе может, Если же регулирование осуществлялось на постоянство тока, возбуждение или размыкание контакта К происходит с некоторой задержкой, в результате чего ток якорей успеет существенно уменьшиться по соответствующей линейной характеристике, то размыкание контакта может вызвать большое увеличение тока якорей. Для предотвращения чрезмерно большого увеличения тока якорей 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 необходимо к моменту изменения режима регулирования принять меры к согласованию уставки задающего элемента ЗЭ с фактической величиной тока якоря.По мере дальнейшего увеличения скорости движения будет происходить плавное ослабление поля при постоянном значении гока якорей. Этот процесс продолжается до момен. та достижения ограничения по коммутации, т. е. до момента, когда ток возбуждения )меньшится до величины, равной сигналу выхода блока 27 при данном значении тока якоря. После этого начнется относительное усиление поля (при абсолютном уменьшении тока возбуждения) из-за того, что вновь вступит в работу система регулирования тока возоукдения, на этот раз через канал функционального преобразователя ФП. Последний преоб. разует сигнал, пропорциональный току якорей, в сигналы, пропорциональные требуемому значению тока возбуждения при данном значении тока якоря в режиме работы на границе коммутационной устойчивости двигателей. По мере роста скорости движения уменьшается ток якоря и растет напряжение на коллекторах тяговых двигателей, что обусловливает необходимость уменьшения отношения тока якоря к току возбукдения, что и обеспечивается каналом регулирования через функциональный преобразователь. Если скорость движения достигнет значения, приблизительно равного скорости движения задающего элемента ЗЭто с выхода элемента сравнения скорости движения ЗС. поступит сигнал на увеличение тока возбуждения, что автоматически ограничит дальнейший росг скорости движения под воздействием силы тяги.Если в области с напряжением на ко. ле:торах, меньшим номинального, регулирование осуществлялось на постоянство тока якоря через канал элемента сравнения ЭС, то весь процесс регулирования происходит аалогично описанному выше, за исключением момента размыкания контактаК, которое в рассматриваемом случае не меняет режим работы системы. Таким образом, предлагаемое устройство автоматического регулирования силы тяги по ее предельным значениям обеспечивает непрерывное плавное регулирование силы тяги по заданному неизменному, в том числе и максимальному значению, по макси мальному току якорей, что соответствует рекиму регулирования на постоянство мощно. сти по границе коммутационной устойчивости двигателей и по максимальной на данном участке скорости движения,Предмет изобретенияУстройство для плавного автоматического регулирования силы тяги электроподвижного состава с тяговыми двигателямп независимого или смешанного возбуждения, содержащее элементы, задающие параметры, блоки контроля, датчики тока якоря, тока возбужденияЗаказ 666/3 Тираж 535ЦНИИПИ Копптета по делам изобретений и открытий приМосква, Центр, пр. Серова, д. 4 Подписноевете Министров СССР пографин, пр. Сапунова,и скорости движения, преобразователи, сг- мирующий элемент и исполнительные органы, отличающееся тем, что, с целью улучиения использования установленной мощности и сцепного веса локомотивов и. автоматического ограничения скорости движения по заданпом 1 значению, Оно снабжено элементами сравнения, включенными между элементами, задающими параметры, и блоками контроля, и соединенными через суммирующий элемент 5 с исполнительными органами, регулирующими ток возбуждения,