Устройство для возбуждения главного генератора и питания цепей управления тепловоза

О П И С А Н И Е424748ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских Республик(32) ПриоритетОпубликовано 25,04.74. Боллетснь1Дата опубликования описания 05.09.7411,0 Государственный комит Совета Министров ССС оо делам изобретений и открытий(088.8) 72) Авгоры изобретен ткин, Са Бородулин, А. С. Кул В. А. Ще осковский ордена Ленина институт инженеров ж ВорошиловградскийИ. П. абухов, Е. В. Си баков и В, А. Б и ордена Трудов елезнодорожного тепловозостроит ипов,(71) Заявите го Красного Знамен транспорта и льный завод 1(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЛАВНОГО ЕНЕРАТОРА И ПИТАНИЯ ЦЕПЕЙ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВОЗИзобретение относится к области электрических передач тепловозов, в частности и устройствам, поддерживающим заданную характеристику главного генератора прц изменении условий движения.Известны устройства, в которых обмотка возбуждения главного генератора питается от синхронного генератора через регулятор воз. буждения, например тиристорный выпрямитель. Управление генератором осуществляется с помощью магнитного усилителя. Для формирования заданных характеристик генератора используются трансформаторы посгоянного тока и напряжения, блок измерения скорости вращения якоря генератора и индуктивный датчик объединенного регулятора дизеля, соединенные между собой по специальной (селективной) схеме, на выход которой подключается обмотка управления регулятором возбуждения.Такие устройства характеризуются тем, что в качестве сигнала задания, определяющего закон изменения величины максимального тока и напряжения главного генератора в функции скорости вращения его якоря (позиции контроллера машиниста), используется сигнал, пропорциональный скорости вращения якоря генератора, В этом случае величина максимального тока генератора изменяется пропорционально скорости вращения его якоря (позиции контроллера). В то же время известно, что оолее целесообразным является закон. цри котором на первых 4 - 5 позициях 5 контроллера происходит быстрое нарастаниемаксимального тока до величины, составляющсй 70 - 80,о от максимально допустимого, а затем на остальных позициях максимальный ток нарастает до 100 Ъ от допустимого значе ния, Извеспые схе.ы не ооеспечивао Г Выполнение этих требований.Для уменьшения величины максимальноготока ца первых позициях контроллера машиниста с целью обеспечения плавного пуска 5 тепловоза сигнал задания уменьшается ступенчато с помощью контактных схем. Одновременно с этим уменьшается и мощность главного генератора ца первы позициях контроллер а.О Прп возникновении и прекращении боксозация колесных пар тепловоза мощность главного генератора снижается и восстанавливается ступенчато со скоростью, опредсляемой постоянной времени генератора и тяговых 5 двигателей. В то жс время известно, что более целесообразно резко снизить мощность генератора цри возникновении боксования и плавно восстанавливать ее при прекращении боксовацияЦель изобретения - достижение заданных характеристик главного генератора при изменении условий движения, а также достижение заданного закона изменения максимальных значений тока и напряжения главного генератора в зависимости от скорости вращения якоря.Достигается это тем, что в устройстве для возбуждения главного генератора и питания цепей управления тепловоза одна из обмоток магнитного усилителя связана с трансформаторами тока и напряжения и блоком задания, вторая обмотка через два контакта, два сопротивления и конденсатор - с выпрямителем питания цепей управления, а третья обмотка через выпрямитель и сопротивление - с индуктивным датчиком регулятора числа оборотов, при этом одна из обмоток управления регулятором возбуждения главного генератора включена одним концом через выпрямительные и разделительные диоды на балластные сопротивления трансформаторов постоянного тока и напряжения, а другим - на нагрузочное сопротивление блока задания.На чертеже изображена принципиальная схема устройства для возбуждения главного генератора и питания цепей управления тепловоза.Обмотка возбуждения 1 главного генератора 2 через регулятор возбуждения 3, например тиристорный управляемый выпрямитель, подключена к синхронному генератору 4. Питание цепей управления осуществляется через выпрямитель 5, напряжение на выходе которого поддерживается постоянным с помощью регулятора напряжения 6, включенного в цепь обмотки возбуждения 7 синхронного генератора 4. Управление регулятором возбуждения 3 осуществляется магнитным усилителем с обмотками управления 8, 9, 10, 11 и 12, включенным в схему управления 13. Обмотка 10 магнитного усилителя через диод 14 и регулируемое сопротивление 15 подключена к балластному сопротивлснию 16 трансформатора постоянного тока 17, Обмотка 9 одним концом подключена к аноду стабилитрона 18, а вторым - через регулируемое сопротивление 19 - к потенциометру 20, соединенному с блоком измерения скорости 21 вращения якоря генератора 2, Обмотка 11 через диод 22 и сопротивление 23 соединена с нагрузочным сопротивлением 24 индуктивного датчика 25 объединенного регулятора дизеля (на чертеже не показан). Обмотка 8 магнитного усилителя через разделительные диоды 26 и 27 одним концом подключены к балластным сопротивлениям 16 и 28 трансформаторов тока 17 и напряжения 29, а другим концом - к общей точке стабилитронов 30 и 31, которые совместно с сопротивлениями 32 и 33, потенциометром 34 и блоком измерения скорости 21 образуют блок задания, Обмотка 12 через контакты 35 и 36 и сопротивления 37 и 38 подключена к выходу выпрямителя 5 питания цепей управления, Конденсатор 39 одной об 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 кладкой соединен с общей точкой сопротивлений 37 и 38, а второй - с минусом цепей управления.Заданная характеристика главного генератора состоит из трех участков: ограничения напряжения, ограничения мощности и ограничения тока.Напряжение главного генератора 2 измеряется трансформатором постоянного напряжения 29. Если напряжение на балластном сопротивлении 28 этого трансформатора, пропорциональное напряжению главного генератора, превысит напряжение блока задания, снимаемого с сопротивления 33, то по обмотке 8 управления регулятором возбуждения 3 пойдет ток. В результате будет ограничиваться напряжение на выходе регулятора 3 и, следовательно, напряжение главного генератора. Мощность, развиваемая дизелем, контролируется индуктивным датчиком 25 регулятора дизеля. Напряжение на сопротивлении 24, зависящее от положения штока датчика 25, определяет величину мощности главного генератора, ограничиваемую мощностью дизеля, Это напряжение выпрямляется диодом 22 и через сопротивление 23 подводится к обмотке 11 управления регулятором возбуждения 3, В результате напряжение на выходе этого регулятора устанавливается таким, чтобы обеспечивался участок ограничения мощности на характеристике генератора. Обмотка управления 10, включенная на напряжение, пропорциональное току генератора, и обмотка 9, включенная на разность напряжений блока измерения скорости 21 и постоянного напряжения стабилитрона 18, являются вспомогательными и служат для уменьшения диапазона работы индуктивного датчика 25. Ток главного генератора измеряется трансформатором постоянного тока 17, Если напряжение на балластном сопротивлении 16, пропорциональное току главного генератора, превысит напряжение блока задания, снимаемое с сопротивления 33, то по обмотке 8 пойдет ток. В результате будет ограничиваться напряжение на выходе регулятора возбуждения 3 и, следовательно, ток главного генератора.Требуемый закон изменения максимальных значений тока и напряжения главного генератора обеспечивается путем формирования нужного закона изменения напряжения задания на сопротивлении 33 в функции скорости вращения якоря генератора. Связь по скорости осуществляется с помощью блока измерения скорости 21 и напряжения на последовательно соединенных потенциометрах 20 и 34 пропорционально скорости вращения якоря генератора. При малых скоростях вращения якоря напряжение на сопротивлении 33 определяется напряжением на ползунке потенциометра 34 за вычетом напряжения стабилитрона 31. В результате отношение напряжений задания на сопротивлении 33 при изменении скорости вращения якоря генератора получается ббльшим, чем на выходе блока измерения скорости 21. При определенной скорости напряжение на сопрогивлении 33 превысит напряжение пробоя стабилитрона 30. С этого момента напряжение на сопротивлении 33 будет определяться суммой напряжений на стабилитроне 30 и сопротивлении 32. При этом отношение напряжений задания на сопротивлении 33 при изменении скорости вращения якоря генератора будет меньше, чем на выходе блока измерения скорости 21. В результате зависимость напряжения задания от скорости якоря имеет крутой участок при малых скоростях и пологий - в остальном интервале скоростей, Соответственно, величины максимальных значений напряжения и тока главного генератора при изменении скорости его якоря увеличиваются быстро в зоне малых скоростей и медленно в остальном интервале скоростей. С помощью потенциометра 34 и сопротивления 32 можно изменять наклон характеристики напряжения задания на обоих участках и положение точки перелома.Перед пуском тепловоза контакт Зб замкнут и конденсатор 39 заряжен ло напряжения на выходе выпрямителя 5, которос поддерживается постоянным с помощью регулятора 6, включенного в цепь обмотки возбуждения 7 синхронного генератора 4, Г 1 ри этом по обмотке 12 блока управления регулятором возбуждения 3 проходит ток такой величины, что напряжение на выходе этого регулятора равно нулю.При пуске тепловоза контакт Зб размыкается, и конденсатор 39 начинает разряжаться через обмотку 12 и сопротивление 37. Ток в обмотке 12 уменьшается, а напряжение на выходе регулятора 3 увеличивается со скоростью, определяемой постоянной времени разряда конденсатора 39. Тем самым обеспечивается плавное нарастание напряжения главного генератора и плавный пуск тепловоза. При этом темп нарастания напряжения генератора определяется емкостью конденсатора 39 и величиной сопротивления 37.При боксовании колесных пар тепловоза замыкается контакт 35, и ток в обмотке 12 увеличивается со скоростью, определяемой постоянной времени цепи заряда конденсатора 39. Это приводит к уменьшению напряжения и мощности главого генератора, При прекращении боксования контакт 35 размыкается, и мо 1 цпость генератора увеличивается со скоростью, определяемой постоянной цепи разряда конденсатора 39. Путем выбора ем кости этого конденсатора и величин сопротивлений 37 и 38 можно изменять величину снижения мощности генератора при боксованиц и время снижения и восстановления мощности. При этом, чем больше время боксования, 10 тем на большую величину снижается мощность главного генератора,Предмет изобретения15 1. Устройство для возбуждения главногогенератора и питания цепей управления тенловоза, содержащее обмотку возбуждения, которая через регулятор возбуждсния, снабженньй блоком управления с магнитным 20 усилителем, соединена с сш 1 хронным гснерагором, выпрюИтсль, блок измерения скорости вращения якоря главного генератора, трансформаторы постоявого тока и напряжения и индуктивный датчик регулятора числа обо ротов, отличающееся тем, что, с цельюдостижения задашых характеристик главного генератора прп изменении условНй движения, одна из обмоток магнитного усилителя соединена с трансформаторами тока и напря жения ц блоком задания, включенным на выход блока измершгпя скорости, вторая обмотка подсоедцнена к выпрямителю питания цепей управления через два последовательно соединенных сопротиьления и контакт, причем 35 вторая обмотка и одно сопротивление зашунтированы конденсатором, а второе сопротивление и контакт зап 1 унтпровапы друГим контактом, а третья обмотка через вь 1 прямитель и сопро Гивле 1 ис - с индуктпвным дТчцк 01 40 регулятора числа оборотов.2. Устройство по и. 1, отлцчаюцтеесятем, что, с целью дос 12 ж;ния заданного закона изменения . дксц 2,1 ьных значени 11 тока ц напряжения главного генератора в зависи мос 1 и От скоростп врашснця ЯкорЯ, Ол 01, задан выполнен в вцдс последовательно сдиненных сопротцалспця и стабцлптро 1 а, зашунтированных сопротивлспгем и подкл 101 снпых через дополнцтсльный стабилцтрон к на грузочному сопротцвленшо Олока измеренияскорости.424748 Составитель В. Попова Техред Т. Курилко Корректор О. Тюрина Редактор Т. Загребельная Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 229/12 Изд.748 Тираж 678 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, )К, Раушская наб., д. 4,5