Устройство для регулирования силы тяги локомотива с автономным источником питания

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использовано на локомотиве с автономным источником питания и тяговыми двигателями переменного тока. Цель изобретения - повышение тяговых свойств локомотива. Устройство для регулирования силы тяги локомотива с автономным источником питания содержит регулятор 32 тока возбуждения синхронного генератора 9, преобразователи 11 частоты, к которым подключены асинхронные тяговые двигатели 12 с датчиками 14 частоты вращения, к выходам которых подключены датчики 15 скорости изменения скольжения, соединенные выходами с входами блока 23 выбора максимального сигнала, и блок 28 задания скорости изменения скольжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1588585

А1 (gi)g В 60 1. 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4411849/25-11 (22) 18.04.88. (46) 30 08 ° 90а Вкате и 32 (71) Производственное объединение

"Ворошиловградский тепловозостроительный завод им, Октябрьской революции (72) В,M. Степаненко, Г.Л.Безрутченко, Е,Н,Шапран и Е,Е,Коссов (53) 621, 3, 072,6 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1093578, кл, В 60 L 15/20, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ЛОКОМОТИВА С АВТОНОМНЫИ ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ (57) Изобретение относится к железнодорожному транспорту и может быть использов но на локомотиве с автоном" ным источником питания и тяговыми двигателями переменного тока, Цель изобретения — повьппение тяговыхсвойств локомотива. Устройство для регулирования силы тяги локомотива с автономным источником питаний содержит регулятор 32 тока возбуждения синхронного генератора 9, преобразователи

11 частоты, к которым подключены асинхронные тяговые двигатели 12 с датчиками 14 частоты вращения, к выходам которых подключены датчики 15 скорости изменения скольжения, соединенные выходами с входами блока 23 выбора максимального сигнала, и блок 28 задания скорости изменения скольжения, 2 ил.! 588585

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к локомотивам с автономным источником питания и тяговыми двигателями переменного тока„ ! (ель изобретения — повышение тяговых свойств локомотива

На фиг,1 представлсны механические характеристики тяговых асинхронных двигателей; на фиг.2 — блок-схема устройства для регулирования силы тяги локомотива с автономным источником питания, На фиг,1 представлены кривые 1 и

2 — механические характеристики наименее и наиболее нагруженных тяговых асинхронных двигателей, кривые 3, 4 зависимость силы тяги Р от поступательной скорости V локомотива на границе по сцеплению наименее и наиболее нагруженных двигателей„ кривые 5

8 — переходные механические характеристики асинхронных двигателей, Устройство содержит синхронный генератор 9, который через выпрямитель

10 и преобразователи 11 частоты подключен к асинхронным тяговым двигателям 12, К преобразователям 11 частоты подключен блок 13 управления,, состоящий из датчиков 14 частоты вра-. щения асинхронных тяговых двигателей и датчиков 15 скорости изменения скольжения, блока !б выбора минимального сигнала по частоте вращения двигателей 12, интегратора 17, блоков 18 — 22 сравнения, блока 23 выбора максимального сигнала скорости скольжения, элементов ИЛИ 24 и 25„ триггеров 26, блока 27 задания скольжения и блока 28 задания скорости изменения скольжения, задатчика 29 интенсивности изменения сигналов, сумматоров 30, блоков 31 формирования импульсов управления тиристорами преобразователей 11 частоты, регулятора 32 возбуждения синхронного генератора 9, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 2.4, причем один из входов элемента ИЛИ 24 соединен с выходом блока 22 сравнения, à второй — c выходом блока. 18 сравнения, Регулирование силы тяги локомотива с автономным источником питания заключается в том, что величину питающего напряжения повышают до срыва сцепления наиболее нагруженного двигателя, а частоту питающего напряжения — до срыва сцепления наименнее нагруженного двигатечя, Как только происходит срыв сцепления наименее нагруженного двигателя, работающего до этого в точке а (см.фиг,1), двигатель из точки с! переходит в точку б, где частота питающего напряжения наименее нагруженного двигателя по сигналам датчиков скорости изменения скольжения тяговых двигателей, а потом по сигналам датчиков частоты вращения двигателей начинает снижаться, и двигатель из точки б переходит в точку В по кривой, характер которой зависит от интенсивности снижения частоты питающего напряжения (через ряд промежуточных механических характеристик, подобных кривой 1). В динамике пропесс изменения рабочей точки на множестве механических характеристик тягового двигателя имеет вид плавной кривой б-в, В точке б частота вращения ротора достигает синхронной и момент M снижается до нуля, боксование прекращается, и двигатель возвращается из точки д в точку а по кривой 6„ характер которой зависит от постоянной времени контура регулирования частоты питающего напряжения источника. питания в режиме восстановления сцепления, При превышении частотой питающего напряжения в процессе восстановления сцепления частоты, соответствующей работе дви— гателя на границе по сцеплению, про35 исходит срыв сцепления и процесс IIoB торяется, В режиме боксования наименее нагруженного двигателя величина питающего напряжения повышается до срыва сцепления наиболее нагруженного двигателя, причем частота напряжения, запитывающего наиболее нагруженный двигатель, системой автоматического регулирования (в контуре регулирования частоты вращения ротора наиболее нагруженного двигателя) приводится в соответствие с величиной напряжения по з ависимости:

50 соответственно напряжение питания, частота питания и момент на валу тягового двигателя для двух меxапичес5 1588585 б

Рактерис . скорости тепловоза, чем выходной сигтик, нал Ч ц„блока 16 выбора минимальКак только частота и величина на- . ного сигнала, Выходной сигнал V инпряжения, питающего наиболее нагружен тегратора 17 поступает на один из ный двигатель, превысят значения, со- входов сумматоров 30 и. на один из вхо5 ответствующие работе его на границе дов блоков 18 и 19 сравнения, рабопо сцеплению (в точке г), происходит тающих в режиме компараторов, При срыв сцепления (боксование наиболее превышении величиной частотных сигнагруженного двигателя) и Режим ра6о !О налов величины сигнала Ч другие блоты двигателя из точки r по кривой 2 ки 18 и 19 сравнения формируют на выпереходит в точку д, где по сигналам ходе логическую "!1, а при равенстве

Датчиков скоРости изменениЯ скольже- величин входных сигналов и превышении ниЯ, а затем по сигналам датчиков час- сигналом Ч величины частотных сигнатоты вращениЯ двигателей величина 15 лов они на выходе формируют сигнал питающего напряжения начинает снижать- логического

4 ся, обеспечивая работу наименее на- Кроме того, одновременно сигналы груженного двигателя вблизи ограни- от датчиков 4 частоты вращения почения по сцеплению, Это способствует ступают на входы датчиков 15 скоросзащите от боксованиЯ наиболее нагру- 20 ти 11зменения скольжения, выходные женного двигателЯ (частота питающего сигналы которых поступают на блок 23 напРЯжениЯ, питаюЩего наиболее нагру- . выбора максимального сигнала скоросженный двигатель обеспечивает зашиту ти скольжения и входы блоков 21 сравего от боксования) При этом двига- нения. Блок 23 выбирает максимальный тель из точки д переходит в точку е 25 асс по кривой 7, характер которой зави- сигнал а „ от датчиков 15, соот-. сит от интенсивности снижения частоветствующий скорости изменения скольты и величины питающего напряжения жения наиболее боксирующей колесной

1 и из точки е. в точку г по кривой 8 пары, и подает его на один из входов

22 сравнения, на другой вход которого ной времени контура регулирования подается сигнал с выхода блока 28 частоты и величины питающего напря- задания скорости изменения скольжения жения в режиме восстановления сцеп- а ск (фактически вл ющиися ограни чивающим сигналом ускорения двигатеПри превышении значениями частоты леи 12 и колесно пары)

12 и колесной пары и величины питающего напряжения зна- Блок 22 сравнениЯ также ЯвлЯетсЯ

35 чений соответствующих работе наи- компаратором, который формирует на 1 более нагруженного двигателя в точ- выходе блока 22 сравнения сигнал лоа ке г, происходит срыв сцепления это- гическои 1, когда максимальныи сигмакС го Двигателя и пРоЦесс повтоРЯетсЯ. 4g нал а скорости изменения скольУст ойство чя регулирования силы жения превышает сигнал а с„ задания от блока 28 В роти но л е прОтивнОм случ ° .- RQ выходе блока 22 сравнения устанавлиником питания работает следующим образом вается сигнал, соответствующий логиСигналы от датчиков 14 частоты

4 част т 45 ческому "0", Выходные сигналы блоков вращения двигателей поступают на вхо- 18 и 22 (логические сигналы) постуды блока 16 выбора минимального сигпают на входы элемента ИЛИ 24, Следонала и входы соответствующих блоков вательно, при возникновении боксова19 и 20 сравнения, Блок 1б выбирает ния через элемент ИЛИ 24 сигнал логиминимальныи сигнал V ии От датчиков 50 ческой 1 поступает на вход регуля14 частоты вращения, соответствующий тора 32 возбуждения первоначально от частоте вращения ротора наиболее насравнения, обеспечивая с груженного двигателя 12, и подает его заданной интенсивностью снижение иана вход интегратора 17 и на первый пряжения на выходе синхронного генеравход блока 18 сравнения, ПосколькУ 55 тора 9 и, соответственно, напряжения для наиболее нагруженного двигателя на двигателях 12, возможен режим боксования, то выход- Затем в работу включается второй ной сигнал V интегратора 17 более канал регулирования напряжения синточно соответствует поступательной хронного генератора 9 причем регу1

158858 лирующий сигнал поступает с выхода блока 18 сравнения на другой вход элемента ИЛИ 4; Для повышения быстродействия блока 13 управления по уст5 ранению боксования постоянная времени по каналу контроля скорости изменения скольжения двигателей 12 от блока 22 сравнения выбирается на по-рядок меньше, чем по каналу контроля скольжения от блока 18 сравнения, С целью повышения динамики переходных процессов на другие входы блоков 21 сравнения подают сиг.налы от блока 28 задания скорости изменения скольжеиияр а на другие входы блоков 20 сравНения — сигналы, пропорциональные частоте напряжения на входе соответстнующего двигателя, Эти сигналы поступают с выходов соответствующих блоков 31 формирования .импульсов, Блоки

20 и 21 сравнения работают в режимах

Компараторов таким образом, что при превышении величиной входных сигналов уставок на выходе формируется логи- 25 ческая "1", в противном случае логический "0", Выходные сигналы блоков 19 и 21 сравнения поступают на входы элементов ИЛИ 25 и далее на адин из входов триггеров 26, на друг èå входы которых приходят сигналы с. выходов блоков 20 сравнения. Выходные сигналы триггеров 26 поступают на управляющие входы соответствующих задатчиков 29 интенсивности, которые работают в режиме ключа, пропуская э сигналы V от блока 27 задания скольжения без изменений, если на вход соответствующего триггера 26 поступает логический "0", и з апрещая прохожде- !0 ние этого сигнала при логической "1", При смене сигнала на управляющем входе задатчик 29 изменяет сигнал с заэ данной постоянной времени от V !, до нуля или от нуля до Ч,. B суммато- 45 рах 30 сигнал от интегратора 17 суммируется с сигналом Ч от блока 27 и J сн подается на вход соответствующих блоков 31, которые обеспечивают частоту формирования тактовых импульсов управления преобразователем 11 частоты.

В исходном состоянии на выходах триггеров 26 устанавливается сигнал логического "0", B режиме срыва сцепЛения колеса с наименее нагруженным двигателем р!2, когда вначале сигнал по скорости изменения скольжения, а затем сигнал по частоте боксующего двигателя 12 превышают nî величине

5 8 соответственно сигналы а и V от ск блока 29 з адания скорости изменения скольжения и от интегратора 18 (точка б, фиг. 1), на выходе соответствующих блоков 21 и 19 сравнения устанавливается логическая "1", Причем вначале логическая "l" поступает от блока 21 сравнения через элемент ИЛИ 25 на вход соответствующего триггера 26, что приводит к появлению логической 1 на его выходе, которая поступает на управляющий вход соответствующего задатчика 29 интенсивности, а затем логическая "1" поступает и от блока !9 сравнения на вход элемента ИЛИ 25, удерживая триггер 26 в предыдущем состоянии, После этого задатчик 29 интенсивности уменьшает с з«данной интенсивностью сигнал V „ от блока 27 задания скольжения до нуля (при этом двигатель от точки б переходит в точку B по кривой 5, фиг 1).

Как только частота вращения бок— сующего двигателя (колесной пары) становится равной или меньше синхронной (точка в, фиг,1) и скорость изменения скольжения а к меньше заданного а с

3 ск (допустимого), на выходе блоков 19 и

21 сравнения появляются сигналы логического "0", которые через элемент

ИЛИ 25 переключают триггер 26 так, что на его выходе устанавливается сигнал логического "0", и задатчик 29 интенсивности изменяет с заданной интенсивностью сигнал „ от 0 до V „, r з 3 при этом двигатель восстанавливает сцепление, переходит из точки Ь в точку а по кривой 6 (фиг,1). Поскольку блок 27 задания скольжения задает сигнал V „ таким образом, чтобы часз тота и величина питающего двигателя

12 напряжения находились в определенномр близком к оптимальному, соотношении, то значения скольжения V u величины питающего наименее нагруженный двигатель 12 напряжения в режиме восстановления сцепления оказываются выше значений, необходимых для работы на ограничении по сцеплению (т.е в точке Ч р фигр1)р пРоисхоДИТ cPblB сцепления, и процесс повторяется.

В режиме срыва сцепления наиболее нагруженного двигателя, когда выходной сигнал V „ блока 16, соответствующий частоте вращения наиболее нагруженного двигателя, превышает значение выходного сигнала интегратора

1588585 стояние и на выходе появляется логический "О" Регулятор 32 возбуждения при этом начинает с заданной интенсивностью увеличивать величину питающЕго двигатель 12 напряжения до срыва сцепления наиболее нагруженного дви40 гателя, после чего процесс повторяется.

Регулирование силы тяги каждого тягового двигателя вблизи orðàíè÷åния по сцеплению повышает использование всей свободной мощности дизеля и источника питания на тягу локомотива. Кроме того, уменьшается длительность периодов колебания моментов двигателей и исключается боксование локомотива при различных диаметрах колесных пар, В результате повышается надежность работы локомотива и его производительность.

Формула изобретения

Устройство для регулирования силы тяги локомотива с автономным источником питания, содержащее преобра17, на выходе блока 18 сравнения и элемента ИЛИ 25 появляется сигнал логической "1", При этом регулятор 32 возбуждения начинает с заданной ин4 5 тенсивностью уменьшать величину пита— ющего двигатель напряжения, обеспечивая при этом работу наименее нагруженного двигателя вблизи ограничения по сцеплению, Причем для ускорения прекращения боксования вначале этого процесса регулятор 32 возбуждения управляется с выхода блока 22 сравнения через элемент HJM 25, так как и в этом случае сигнал с выхода блока 23 выбора максимального сигнала скорости скольжения а > а (произошел ,макс 3 ск срыв на боксование) .

Когда сигнал по частоте боксующего наиболее нагруженного двигателя 12 превышает по величине сигнал U от интегратора 17 (точка д, фиг,1), вначале на выходе соответствующего блока

21, а затем и блока 19 сравнения устанавливается логическая 1, что приводит к установке логической "1" на выходе соответствующего триггера

26, и блок 13 управления аналогичным образом переводит двигатель из точки д (см,фиг,1) в точку е по кривой 7 и из точки е в точку r по кривой 3.

Когда сцепление наиболее нагружен— ного двигателя восстанавливается, блок !8 сравнения изменяет свое созователи частоты, к выходам которых подключены асинхронные тяговые двигатели, синхронный генератор с подключенным к его выходу выпрямителем, с которым соединены силовые входы преобразователей частоты и регулятор тока возбуждения синхронного генератора, связанного входом с выходом первого блока сравнения, подключенного входом к выходу блока выбора минимального сигнала, соединенного входами с выходами датчиков частоты вращения асинхронных тяговых двигателей, я и интегратор, подключенный входом к

Выходу блока выбора минимального сигнала, причем преобразователи частоты управляющими входами соединены с выходами блоков формирования управляющих импульсов, подключенных входами к выходам сумматоров, входы которых соединены с выходами интегратора и датчиков интенсивности изменения сигпалов, подключенных входами к выходам блока задания скольжения и триггеров, одним входом которые соединены с выходами вторых блоков сравнеподключенных входами к Выходам соответствующих блоков )ормирОвания управляющих импульсов и датчиков ча:.тoты вращения асинхронных двигателей, с последними из которых "îåäèíåíû од ii из входов третьих олоков, сравнения, другие входы ко=орьх подключены

l выходу интегрзтора о т л и ч я юш е е с я тем, что, с целью повьш ения тяговых свой" тв локомотивов, оно снабжено датчиками скорости изменения скольжения, блоком задания скорости изменения скольжения, элементами ИЛИ, блоком выбора мяксимапьного сп н=ла и дополнительными блоками сравнения, причем датчики скорости изменения сКо. rbжения пОдключены БхОдами к Выхо дам датчиков частоты вращения асинхро.-:ных тяговых двигателей, а выходами — к входам блока выбора максимального сигнала и одним из входов четвертых блоков сравнения, другие входы :.;оторых соединены с выходом блока задания скорости изменения скольжения, а выходы — с одними из входов одних из элементов ИЛИ, другие входы которых подключены к выхода..: тре-ьих блоков сравнения, а выходы — к другим входам триггеров, при-этом выходы блоков выделения мак" симяльного сигнала и задания скорости изменения скольжения соединены с вхоI 588585

ntF лил Vo <

Фиг.1

Составитель Л,Резникова

Редактор Л,Веселовская Техред M,ÄHäüèñ Корректор 3.Лончакова

Заказ 2507 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 дами пятого блока сравнения, к выхо.ду которого подключен один из входов другого элемента ИЛИ „соединенного

1 другим входом с выходом первого блока сравнепия, а выходом — с входом р гулятора тока возбуждения.