Устройство для динамического торможения электродвигателя постоянного тока

Союз Советсииа Сбциаиистичесийм Республик(23) ПриоритетС)публиковано 1502 сударственный комитет СССР о делам нзобретеннй н открцтнй(э 1 оллетень Яо а .опубликований описания 15027 72) Авторы изобретени А,В. ПрокоповВ.Б. Лаврентьеьников А.Д. Степанов, В.И, Андер Г.В, Новиков, В,Л. ЖелновИ.И. Артемов и И,И, С ковский ордена Ленина энергетический институ 71) Заявитель 54) УСТРОЙ ЭЛЕКТРИНРЛИЧЕСКОГ ПОСТОЯННОГ РМОЖЕНИЯКА ВО ДЛЯ ВИГАТЕ м Изобретение относится к система тягового электропривода, точнее к системам автоматического регулирования электроприводов, преимущественно постоянного тока с двигателями независимого возбуждения, с автономными источниками энергии,Известны устройства автоматического регулирования тормозной силы электроприводов тепловозов и электро 10 возов с двигателями независимого возбуждения и с двигателями плавного регулирования поля 11)В этих устройствах используются разнообразные датчики сигналов обратных связей (тока возбуждения, напряжения, тока статора, частоты вращения двигателя, реактивной ЭДС, межламельного напряжения и т.д.), связанные со схемой сравнения непосредственно или посредством функциональных блоков, вырабатывающих сигнал управления системы автоматического регулирования (САР). Этот сигнал сравнивается схемой сравнения с сигналом задания, а сигнал рассогласования усиливается усилителем-преобразо- вателем, преобразуется им в сигнал управления регулятором и подается на регулятор тока возбуждения. В подобных устройствах тем или иньхч способом осуществляется автоматическое ограничение области тормоз" ных характеристик на безопасном для электрооборудования или требуемом для подвижного средства уровне. В этих устройствах обеспечивается получение тормозных характеристик двух видов - для остановочного торможения и для подтормаживания, т.е. поддержания заданной скорости подвижного средства в режиме торможения. В последнем случае используются каскадные схемы регулирования, где задачи поддержания заданной скорости движения возлагаются на особый каскад регулирования, содержащий особые задающиепитающие устройства. Подобные системы регулирования сложны и требуют согласования каскадов и задающих устройств, что сильно усложняет налад ку системы регулирования.Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство системы автоматического регулирования, содержащее регулятор тока возбуждения, усилитель-преобразователь сигнала рассогласования, блок сравнения, с одним входом которого соединен источник сигнала задания, а с другимлогическая диодная схема ИЛИ, со входами которой соединены элементы обратных связей: датчики тока и напряМения и функциональный блок перемножения, связанный с этими датчиками Г 2) .Применительно к режимам торможения управление в подобном устройстве осуществляется водителем путем воздействия на опорный (задающий) сигнал САР, с которым сравнивается в схеме сравнения регулятора тока возбуждения Ю двигателей сигнал обратной связи формируемый логической диодной схеМой ИЛИ, осуществляющей сравнение сигналов датчиков обратной связи и функциональных элементов и выделяющий 15 наибольший иэ них. При этом деформации подвергаются характеристики в зоне любых ограничений, Для осуществле-. ния режима иодтормаживания в подобных устройствах требуется либо применение 20 каскадного регулирования, либо иное усложнение САР. Кроме того, не полно используется область тормозных режимов, а настройка САР оказывается весьма сложной.БЦель настоящего изобретения - упрощение регулирования и упрощение настройки.Поставленная цель достигается тем, что оно снабжено включенным последовательно с одним из диодов элемента ИЛИ делителем напряжения, состоящим из регулируемой и нерегулируемой частей, параллельно нерегулируемсй части которого через замыкающий контакт переключателя режимов подключен выход датчика частоты вращения двигателя и через размыкающий контакт - выход датчика тока возбуждения дви " гателя.На чертеже представлено устрайст во для динамического торможения электродвигателя постоянного тока. Устройство содержит регулятор то" ха возбуждения тягового, двигателя 1, работающего генератором на тормозной реостат 2 - магнитный усилитель 3, управляющий током в обмотке вазбужцения 4 двигателя 1. Одна из обмоток управления усилителя 3 - обмотка задания 5 подключена к источнику настоянного сигнала, другая - обмотка управления б - к логическому диодному блоку ИЛИ на диодах, 7, 8, 9 и 10. Диод 7 соединен с обмоткой возбуждения двигателя 4, диод 8 - с потенцио-55 метром 11, по которому протекает ток трансформатора постоянного напряжения 12. Диод 10 связан с выходом транзисторного. время-импульсного блока перемножения 13, один иэ входов 60 которого подключен к потенциометру 11, а другой соединен с датчиком скорости. Диод 9 соединен с движком потенциометра 14, связанным с органом Управления - педалью водителя 15. По тенциометр 14 соединен контактами 1 б с обмоткой возбуждения 4 двигателя 1 и с резистором 17, а оба они присоединены к источнику напряжения. Резистор 17, кроме того, соединен контактами 18 переключателя с датчиком частоты вращения двигателя 1 - тахо- генератором 19.Устройство работает следующим образом,Диодная схема ИЛИ, состоящая иэчетырех диодов 7, 8, 9 и 10, непрерывно сравнивает сигналы, пропорцианальные току возбуждения двигателя 1,току якоря или напряжению на тормозном реостате 2 и реактивной ЭДС двигателя с сигналом задания и выделяет из них наибольший па величине 1,который затем сравнивается в магнитном усилителе 3 с неизменным па величине сигналом сравнения 1 .Такимобразам САР обеспечивает стабилизацию одного из указанных параметров:реактивной ЭДС, напряжения или токавозбуждения двигателя, в зависимости ат скорости движения подвижного средства,Управление интенсивностью торможения осуществляет водитель нажатием на тормозную педаль 15. С педальюсвязан движок патенциометра 14, последовательна с которым контактами 16 переключателя соединен источник сиг" нала, пропорциональный току возбуж-.дения двигателя 1. Этим сигналамявляется падение напряжения на абматке возбуждения 4. При максимальном нажатии педали движок потенциометра 14 находится в верхнем положении и последовательно с логическим диодом 9 оказывается включенным только источник сигнала, пропорциональный дв. При этом цепочка с диодом 9 проста дублирует цепочку с диодом 7 и САРотрабатывает предельную тормозную характеристику при Дв, равном максимально допустимому. При меньшем нажатии на педаль движок 14 находится в промежуточном положении и последовательно с источником сигнала, пропорциональным д, включается управляющий сигнал, величина которого тем больше, чем меньше угол нажатия педали. САР при этом отрабатывает промежуточную тормозную характеристику с меньшим Эв. Если педаль не нажата,движок 14 находится в крайнем нижнем положении, сигнал управления максимален и сравним по величине с сигналом сравнения 1в результате чего магнитный усилитель 3 оказывается в режиме, близком к холостому ходу, а так возбуждения двигателя близкимк нулюаДля перехода САР в режим подтормаживания меняют положение переключателя: его контакты 1 Ь размыкаются, а контакты 18 замыкаются, вследствие чего к потенциаметру 14 исоединенному с ним резистору 17 кон"тактами 18 подключается встречно ис"точник сигнала, пропорциональный скорости, - тахогенератор 19,При максимальном нажатии тормозной педали в цепи диода 9 оказываются последовательно включенными иерегулируемый сигнал управления (падение напряжения на резисторе 17) ивстречно с ним - сигнал, пропорциональный скорости. Величина нерегулируемого сигнала управления такова, )Очто даже при низкой скорости движения он меньше остальных сравниваемыхсхемой ИЛИ сигналов и не оказываетвлияния на работу САР, которая приэтом отрабатывает предельную тормозную характеристику вплоть до остановки.При меньшем нажатии сигнал управления увеличивается за счет падениянапряжения на части потенциометра 14,При больших скоростях суммарный сигнал в цепи диода 9 мал, но со снижением скорости в результате торможения по предельной характеристике онрастет, пока при некоторой скоростине становится превалирующим. ТогдаСАР начинает работать в режиме стабилизации скорости, увеличивая тормозную силу при увеличении скоростии снижая при ее уменьшении тормознуюсилу до нуля. С уменьшением угла нажатия на педаль стабилизируемая скорость растет до максимально допустимой при нажатой педали.Таким образом обеспечивается получение предельных и частичных тормозных характеристик в режиме торможения и характеристик стабилизации заданных скоростей в пределах тех жеограничений в режиме подтормаживания.Сигнал, пропорциональный реактивной ЭДС формируется, как показано начертеже, с применением время-импульс"ного множительного устройства (сФильтром на выходе), осуществляющегооперацию перемножения сигналов, про=порциональных напряжению и угловойскорости двигателя 1, В случае необходимости аналогично формируетсясигнал, пропорциональный коммутационной ЭДС,перемножением сигналов, пропорциональных токам якоря и возбуждения двигателем. Указанное соединение элементовобратной связи и управления позволя"ет значитщ ьно упростить САР, простыми средствами обеспечить ее функционирование в обоих режимах (тормозноми подтормаживания) при одйовременномулучшении использования тормознойобласти благодаря непрерывному отслеживанию ограничений во всех тормозных режимах. Система весьма проста в наладке и допускает изменениеструктуры для получения других требуемых характеристик простейшимисредствами.Система автоматического регулирования может найти применение нетолько в приводах тепловозов, автопоездов и других автономных системах,но и в любых приводах постоянноготока с иными программами регулирования в режиме торможения,Формула изобретенияУстройство для динамического торможения электродвигателя постоянноготока, содержащее регулятор тока возбуждения двигателя, подключенный квыходу блока сравнения, один вход которого соединен с источником задающего сигнала, а другой - с выходомэлемента ИЛИ, выполненного в виде,нескольких параллельно соединенныхдиодов по числу регулируемых параметров, датчики тока возбуждения ичастоты вращения двигателя и переключатель режимов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения и облегчения настройки устройства, оно снабжено включенным последовательно с одним из диодов элемента ИЛИ делителем напряжения, состоящим из регулируемой и нерегулируемойчастей, параллельно нерегулируемойчасти которого через замыкающий контакт переключателя режимов подключен выход датчика частоты вращениядвигателя и через размыкающий контакт-выход датчика тока возбуждениядвигателя.Источники информации, принятыево внимание прн экспертизе1. Патент США Р 3263142, кл. 318- 99, 1970.2, Авторское свидетельство СССРР 383187, кл. Н 02 Р 5/22, 1964.Составитель С, ШутоваРедактор Ь, Садомов Техоед И.Петко Корректор И.КускаЗаказ, И 1/49 Ти 1 раж 856 ПодписноеЦИНИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Иосква ЖРаушская наб. д. 45Филиал НПП ффПатецт", г. Ужгород, ул. Проектная, 4