Устройство для регулирования силы тяги тепловоза с тяговым генератором постоянного тока и параллельными группами тяговых электродвигателей последовательного возбуждения

 

Использование: железнодорожный транспорт, технические средства регулирования тяговых электродвигателей на маневровых тепловозах. Сущность изобретения: устройство имеет контроллер управления, токоограничивающий резистор, контактор, токовое реле, инерционный питающий блок, два блокирующих реле, разделительный диод. Новизна устройства определяется наличием в нем второго блокирующего реле и разделительного диода, которые позволяют использовать широко распространенные реле с контактами и катушками, работающими под разными потенциалами и, следовательно, не требующими дополнительных мероприятий по обеспечению требуемой изоляции. 2 ил.

Изобретение относится к техническим средствам регулирования тяговых электродвигателей транспортных средств и может быть использовано преимущественно на маневровых тепловозах.

Ближайшим прототипом является устройство, которое содержит контактор, токограничивающий резистор, предназначенный для включения в цепь одной из групп тяговых электродвигателей, первое блокирующее реле, инерционный питающий блок и токовое реле. Катушка и размыкающий контакт токового реле подключены к силовым цепям тягового генератора, имеющим большое напряжение. Замыкающий контакт - в цепь, соединяющую инерционный питающий блок с источником управляющего напряжения тепловоза, которое значительно (на порядок) меньше напряжения силовых цепей. При включении в такие цепи контактов токового реле требуется обеспечить между ними изоляцию, которая должна выдерживать напряжение силовых цепей. Поэтому в известном устройстве требуется токовое реле, которое является сложным, не технологичным в изготовлении и не позволяет обеспечить хорошую надежность.

Сущность изобретения заключается в том, что известное устройство дополняют разделительным диодом и вторым блокирующим реле. В этом случае контакты реле находятся под потенциалом цепей с одним напряжением, а изоляция, выдерживающая напряжение силовых цепей, закладывается между катушкой и контактами реле. Реле с такой изоляцией проще в изготовлении, технологичнее и имеют более высокую надежность по сравнению с реле известного устройства.

На фиг. 1 и 2 показаны принципиальные электрические схемы силовых цепей и цепей управления устройства для регулирования.

Устройство содержит тяговый генератор 1 постоянного тока, выполненный с якорной обмоткой 1.1 и обмоткой 1.2 дополнительных полюсов, последовательно с которой включена обмотка 2 возбудителя генератора 1. Параллельно обмоткам 1.2 и 2 включена цепь, образованная катушкой 3 токового реле с замыкающим контактом 3.1 и токозадающими резисторами 4, 5. К цепи 1-2 подключены параллельные группы тяговых электродвигателей с якорными обмотками 6 и обмотками 7 последовательного возбуждения. Электродвигатели одной группы связаны механически с колесными парами тепловоза, которые разгружаются механически при его движении в одном направлении, второй группы - с колесными парами, которые разгружаются при движении тепловоза в противоположном направлении. В цепи обмоток 6 и 7 включены контакты 8.1-8.4 реверсивных переключателей и токоограничивающий резистор 9, который шунтирован замыкающим контактом 10.1 контактора с катушкой 10. Катушка 10 соединена с источником управляющего напряжения через замыкающий контакт 11 контроллера управления и размыкающий контакт 12.1 первого блокирующего реле с катушкой 12, которая подключена к выходу инерционного питающего блока 13. Блок 13 состоит из конденсатора 13.1, диода 13.2, резистора 13.3 и подключен входом к источнику управляющего напряжения через контакт 3.1 и разделительный диод 14. К этому источнику через диод 14 подключена катушка 15 второго блокирующего реле с размыкающим контактом 15.1, который шунтирует резистор 4. К клеммам 16 подключен не показанный на схеме источник управляющего напряжения.

Обмотки 1.2 и 2 выполняют функции измерительного шунта для токового реле. Резистор 5 позволяет регулировать его уставку срабатывания. Резистор 4 и шунтирующий его контакт 15.1 увеличивают уставку отпадания токового реле. В результате этого ток генератора 1, соответствующий срабатыванию и отпаданию токового реле, имеет близкие значения, что позволяет улучшить точность регулирования. Токовое реле и второе блокирующее реле, катушки и контакты которых включены в электрические цепи с разными напряжениями, имеют между катушками и контактами изоляцию, которая выдерживает напряжение генератора 1.

Устройство регулирования работает следующим образом.

На низких позициях контроллера управления его контакт 11 разомкнут, управляющее напряжение не поступает на катушку 10 контактора, его контакт 10.1 разомкнут и резистор 9 постоянно включен в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар. Тяговые электродвигатели разгруженных (догруженных) колесных пар имеют меньшие (большие) токи и соответственно тяговые усилия.

На высоких позициях контроллера управления его контакт 11 замкнут и положение контакта 10.1 зависит от положения контакта 3.1 токового реле и соответственно от тока генератора 1. Если ток генератора 1 имеет величину, при которой токовое реле выключено и его контакт 3.1 разомкнут, то управляющее напряжение не поступает на катушку 12 первого блокирующего реле и его контакт 12.1 замкнут. Через контакт 12.1 управляющее напряжение подается на катушку 10 контактора, он включается и контактом 10.1 шунтирует резистор 9. Токи параллельных цепей тяговых электродвигателей имеют близкие значения.

Когда при замкнутом контакте 11 ток генератора 1 достигает значения, при котором токовое реле срабатывает и его контакт 3.1 замыкается, то управляющее напряжение подается на катушку 15 и на вход блока 13. Второе блокирующее реле включается, его контакт 15.1 размыкается и резистор 4 вводится в цепь катушки 3 токового реле. При наличии напряжения на входе блока 13 заряжается через ограничивающий ток резистор 13.3 конденсатор 13.1, включается первое блокирующее реле и размыкает контакт 12.1. После этого снимается напряжение с катушки 10 контактора, его контакт 10.1, размыкается, вводится резистор 9 в цепь тяговых электродвигателей разгруженных колесных пар и уменьшаются токи этих электродвигателей. При этом система регулирования генератора 1 увеличивает его напряжение, чтобы обеспечить постоянство выходной мощности генератора 1. Рост напряжения сопровождается увеличением тока тяговых электродвигателей догруженных колесных пар и силы тяги тепловоза.

Когда при замкнутом контакте 11 ток генератора 1 уменьшается до значения, при котором токовое реле отпадает и его контакт 3.1 размыкается, то управляющее напряжение снимается с катушки 15 и со входа блока 13. Благодаря наличию диода 14 блок 13 не создает временную задержку при отключении второго блокирующего его реле. После его выключения замкнувшийся контакт 15.1 шунтирует резистор 4. При отсутствии напряжения на входе блока 13 предварительно заряженный конденсатор 13.1 разряжается через диод 13.2, который повышает инерционные свойства блока 13, и катушку 12 первого блокирующего реле. Это реле отпадает и замыкает контакт 12.1 с выдержкой времени относительно момента размыкания контакта 3.1 токового реле. Через замкнувшийся контакт 12.1 управляющее напряжение поступает на катушку 10 контактора, он замыкает контакт 10.1, шунтирующий резистор 9. После этого меняется характер распределения тока генератора 1 между параллельными цепями тяговых электродвигателей и в этих цепях протекают токи, которые имеют близкие значения.

Описанное регулирование тока и соответственно силы тяги электродвигателей сопровождается переходным процессом, во время которого ток генератора 1 имеет значения, вызывающие многократные срабатывания и отпадания токового реле. Формируемая блоком 13 выдержка времени обеспечивает блокирование зависимости положения контактора от положения токового реле в течение длительности переходного процесса. Когда токовое реле многократно переключается, контактор находится в выключенном исполнении. В результате этого устраняется звонковая работа контактора, которая сокращает срок службы электрооборудования тепловоза и отрицательно влияет на его тяговые свойства.

Таким образом, устройство регулирования силы тяги тепловоза обеспечивает распределение тока и соответственно тяговых усилий электродвигателей с учетом неравномерности механической нагрузки на колесные пары тепловоза. Неравномерность механических нагрузок обусловлена опрокидывающими моментами, которые возникают в элементах механической части тепловоза во время его движения. Требуемое распределение тяговых усилий осуществляется путем включения токоограничивающего резистора в цепь электродвигателей разгруженных колесных пар при помощи реверсивного переключателя и контактора, положение которого определяется позицией контроллера управления и величиной тока тягового генератора. При включенном токоограничивающем резисторе по тяговым электродвигателям разгруженных (догруженных) колесных пар протекает меньший (больший) ток и электродвигатели развивают тяговые усилия, которые соответствуют механической нагрузке колесных пар тепловоза.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ТЕПЛОВОЗА С ТЯГОВЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ГРУППАМИ ТЯГОВЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ, содержащее контактор, катушка которого соединена с источником управляющего напряжения через замыкающий контакт контроллера управления, и размыкающий контакт первого блокирующего реле, токоограничивающий резистор, включенный в цепь одной из групп тяговых электродвигателей и зашунтированный замыкающим контактом контактора, токовое реле, катушка которого подключена через токозадающие резисторы параллельно обмоткам тягового генератора, инерционный питающий блок, входная цепь которого связана с источником управляющего напряжения через замыкающий контакт токового реле, а выход соединен с катушкой первого блокирующего реле, отличающееся тем, что оно снабжено разделительным диодом и вторым блокирующим реле, при этом разделительный диод включен между замыкающим контактом токового реле и инерционным питающим блоком, катушка второго блокирующего реле соединена с источником управляющего напряжения через замыкающий контакт токового реле, а размыкающий контакт второго блокирующего реле включен параллельно одному из токозадающих резисторов в цепи катушки токового реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2