Устройство для определения тягового усилия электровоза

(5 ) НИЕ ИЗОБРЕТЕНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИ АэГ ВТОРСН союзго Знагорансво СС7. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КТРОВОЗА, содерщий блок с регистные к нему датчик напряжения и тока ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Уральское отделение Всного ордена Трудового Красимени научно-исследовательскинститута железнодорожногопорта(54) (57) УСТРОЙСТВ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ЭЛЕ жа)цее счетно-решаю ратором и подключе скорости и датчики ЯО 1151841 А электродвигателя электровоза, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности путем обработки измерительной информации вимпульсной Форме, датчик скоростивыполнен в виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно решающийблок содержит генератор стабильныхимпульсов, преобразователь частотыследования импульсов в напряжение,преобразователь тока в длительностьимпульсов и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов,который через генератор стабильныхимпульсов связан с преобразователемтока в длительность импульсов, выход которого через регистратор сое-.динен с выходом преобразователячастоты следования импульсов в напряжение,1 11518Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тягового или тормозного усилия, создаваемого электровозом постоянного тока. 5Известно устройство для определения тягового усилия локомотива, содержащее регистратор 11,Недостатками устройства являются сложность его механической части и 1 О необходимость применения специальных сцепных узлов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения тягового 15 усилия электровоза, содержащее счет" но-решающий блок с регистратором и 1 подключенные к нему датчики скорости и датчики напряжения и тока электродвигателя электровоза 2 .20Недостатком известного устройства является низкая точность.Цель изобретения - повышение точности путем обработки измерительнойинформации в импульсной форме,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для определения тягового усилия электровоза,содержащем счетно-решающий блок срегистратором и подключенные к нему З 0датчик скорости и датчики напряжения й тока электродвигателя электровоза, датчик скорости выполнен в виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно-решающий блок содержит генератор стабильных импульсов,преобразователь частоты следованияимпульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов 40и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, которыйчерез генератор стабильных импульсов связан с преобразователем токав длительность импульсов, выход котого через регистратор соединен свыходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение,На фиг. 1 приведена блок-схемаустройства, на фиг. 2 - принципиальная схема счетно-решающего блока, нафиг. 3 - эпюры токов и напряжений.Устройство для определения тягового усилия электровоза содержитдатчики 1 и 2, соответственно напряжения и тока электродвигателя электровоза, датчик 3 скорости электро"воза, счетно-решающий блок 4 и ре 41гистратор 5, Датчик 1 напряженияпредставляет собой резисторный делитель напряженияДатчик тока 2 можетбыть выполнен в виде омического шунта, в этом случае он подключаетсяк счетно-решающему блоку 4 черезоперационный усилитель 6.Датчик 3 скорости электровоза может быть выполнен в виде двух катушек, установленных на заданном расстоянии Е 8 друг от друга под кузовом электровоза вдоль направлениядвижения с обеспечением возможностииндуктивной связи с индукторами, установленными на полотне железнойдороги через равные интервалы, определяемые условиями работы. Питаниеиндукторов может осуществляться отгенератора синусоидальных колебанийповышенной частоты,Счетно-решающий блок 4 (фиг, 2)содержит генератор 7 стабильных импульсов преобразователь 8 частотыследования импульсов в напряжение,преобразователь 9 тока в длительностьимпульсов, преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов,При этом к входу преобразователя 10напряжения в частоту следованияимпульсов подключается датчик 1напряжения, а к выходу - вход генератора 7 стабильных импульсов, который связан с преобразователем 9тока в длительность импульсов, входкоторого соединен с операционным усилителем 6, а выход через регистратор5 соединен с выходом преобразователя 8 частоты следования импульсовв напряжение, вход которого соединен с датчиком 3 скорости электровоза,Генератор 7 стабильных импульсоввключает в состаь реактор 11, емкость 12, диод 13, тиристор 14 иимпульсный трансформатор 15. Преобразователь 8 частоты следования импульсов в напряжение содержит триггер 16, транзистор 17, стабилизатор18 тока, диод 19 и два конденсатора 20 и 21. Преобразователь 9 тока в длительность импульсов содержит транзисторы 22-24, стабилизатор 25 тока, диоды 26 и 27, конденсатор 28 и резисторы 29-32,Преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов содержит динистор 33, импульсный транс 3 1151Форматор 34, конденсатор 35 и резис-тор 36.Устройство работает следующимобразом.Напряжение 11 с выхода датчика 1напряжения через резистор 36 поступает на конденсатор 35, Б результате этого конденсатор 35 заряжаетсяи напряжение 11 на нем согласнодиаграмме Фиг. 3 увеличивается до 10значения, равного напряжению переключения динистора 33. Отпираниединистора обеспечивает формированиетока , , который поступает в цепьуправляющего перехода тиристора 14 15через импульсный трансформатор 34.При отпирании тиристора 14 транзисторы 23 и 24 запираются, а транзистор 22 отпирается под действиемотрицательной полуволны напряженияДв, на вторичной обмотке импульсноготрансформатора 15, длительность которой равна периоду То собственныхколебаний контура, образованного конденсатором 12 и реактором 11, В 25это время конденсатор 28 заряжаетсядо напряжения 11 с , пропорционального току двигателей 3После завершения цикла колебанийконтура С 12, ( 11 восстанавливаетсянапряжение О на диоде 13 и тиристоре 14 и через резисторы 31 и 32 подается положительное напряжение набазы транзисторов 24 и 23. При этомтранзистор 24 отпирается и черезрегистратор 5 протекает импульс тока 5Транзистор 23 остается запертымпод действием отрицательного напряжения на конденсаторе 28. Транзистор23 будет находиться в запертом состоянии до тех пор,.пока не разрядит 40сяконденсатор 28. После разрядапоследнего отпирается транзистор 23,что вызовет запирание транзистора 24и прекращение токачерез регистратор 5 и резистор 30,45Под действием датчика 3 скоростиэлектровоза напряжение на конденсаторе 21, равное максимальному значению напряжения на конденсаторе 20,изменяется прямо пропорциональнодлительности отрицательного импульсана базе транзистора 17 и интервалувремени Й между импульсами, форми-руемыми датчиком 3 скорости электровоза.Величина напряжения на конденсаторе 21 в рассматриваемом устройстве определяется выражениемгде- ток на выходе стабилизатора 18 тока,- интервал времени междуимпульсами, Формируемымидатчиком 3 скоростиэлектровоза;С - емкость конденсатора 20,Ток через регистратор 5 в предлагаемом устройстве можно определитьпоФормуле(3)где- напряжение на выходедатчика 1;ер - напряжение переключениядинистора 20;л"ь - сопротивление резистора36.Длительность импульса тока через регистратор 5 устройства можно определйть по Формуле4 о(4) где То - период собственных колебаний последовательногоконтура, содержащего ко- денсатор 12 и реактор 11,1 - ток на выходе датчика 2или операционного усилителя 6,ст - ток на выходе стабилизатора 25 тока.Подставив выражения (3) и (4) в формулу 2, получаем сг 1 еер "о 11 зь стосз 5 где 1 - частота повторения импульсовотпирания тиристора 14;Т - длительность импульса токачерез регистратор 5 и транзистор 24,- сопротивление резистора 30.Частота повторения импульсов тока отпирания тиристора 14 устройства определяетсяилием 27 Ти н1- О 3 оФ (ь)сг 1 йер ъо 2 о ъьзб где С - емкость конденсатора 12,фЬн - индуктивность реактораИ.Из выражений (5) и (6) следует, что ток через регистратор 5 устройства пропорционален произведению напряжения, тока и интервала времени на выходах датчиков 1-3 и прямо пропорционален усилию, создаваемому электровозом, посколькуО 1 Я йь где Р - тяговое усилие электровоза,фЙ " интервал времени, за который электровоз переместится на путь Ьб (расстояние5 между катушками датчикаскорости),0 внапряжение на двигателяхф,- ток через двигатели электровоза.10 фТаким образом, внедрение изобретения позволяет повысить точностьопределения тягового усилия электровоза и обеспечить возможность автоматизации управления. электровозом15как в тяговом, так и в режиме рекуперативного торможения.1151841 Составитель А. Амахановушникова Техред А,Вабинец Корр Иилссссесскс. акт лиан ПЛП "Патент", г. Ужгород, ул. Проексссасс аказ 2311/31 Тираж 897 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушская