Устройство для плавного пуска электроподвижного состава

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е ац этоох

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.69 (21) 1338408/24 — 07 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.05.78. Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания С . т 7

2 (53) М. Кл.

В 60 L 15/08

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК

621.337.4 (088.8) (72) Авторы изобретения

И. П. Исаев, Ю. М. Иньков, и В. П. Феоктистов (71) Заявитель

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВНОГО ПУСКА

ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Изобретение относится к области автоматического широтно-импульсного регулирования двигателей постоянного тока и предназначено для плавного пуска электроподвижного состава по принципу поддержания постоянного пускового тока. 5

Известные устройства для пуска электроподвижного состава содержат тяговые двигатели, импульсный прерыватель с силовым и гасящим тиристорами, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, и датчик тока якоря, соединен- 1р ный с элементом сравнения истинного и заданного значений тока, подключенным к двухлоэиционному переключателю. Для автоматизации процесса пуска тяговых двигателей при широтно-импульсном регулировании обычно используют замкнутые астати- 15 ческие системы авторегулирования, действующие по принципу сравнения фактического тока двигателя с заданным. В соответствии со знаком полученной разницы устройство так изменяет коэффициент заполнения, чтобы рассогласование уменьшилось, оо

Обычно указанные системы автоматического регулирования выполняют на аналоговых элементах, в связи.с чем получаемая точность, как правило, оказывается недостаточной, особенно при работе со значениями коэффициента заполнения, близэкими к 25 единице или к нулю. Кроме того, в таких аналоговых элементах выходная величина зависит от уровня питающего. напряжения и нестабильны характеристики во времени. Как показали испытания систем широтно-импульсного регулирования тяговых электродвигателей, наибольшую сложность представляет именно создание системы автоматического регулирования режима пуска, надежно работающей в условиях подвижного состава.

11ель изобретения — повышение точности и надежности астатической системы автоматического управления режимом пуска тяговых двигателей при широтно-импульсном регулировании посредством импульсного прерывателя.

Это достигается тем, что выходы двухпозиционного переключателя соединены через ключи, выполненные в виде логических элементов И, с входами суммирования и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выходы разрядов которого сое динены с блоком сравнения показаний указанного реверсивного счетчика и нереверсивного счетчика, а выход блока сравнения подключен к .управляющему электроду гасящего тиристора, причем вход неревверсивного счетчика соединен с генератором импульсов постоянной частоты, а выход его стар279697 щего разрягга — с управляющим электродом силового тиристора и с ключами реверсивного счетчика.

Благодаря этому повышается точность регулирования, а коэффициент заполнения не зависит ни от колебаний напряжения питания, ни от допусков на элементы системы.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предложенного устройства, на фиг. 2 — пусковая диаграмма электропоезда; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства. 10

Силовая часть устройства (фиг. 1) содержит двигатель 1 с обмоткой 2 возбуждения, который эашунтирован буферным вентилем 3 и через сгла- ° живающий реактор 4 и импульсный прерыватель подключен к источнику постоянного напряжекия, 15 т.е. к токоприемнику 5. Импульсный прерыватель состоит из силового тиристора 6, конденсатора 7, заряжаемого от постороннего источника, Не показанного на схеме, и ткристора 8 гашения.

Схема управления импульсным прерывателем 20 содержит трансформатор 9 постоянного тока, соединенный с элементом 10 сравнения, выход которого связан с входами двухпозиционных переключателей 11 и 12. Выходы последних соединены соответственно через ключи (логические элементы И)

13 и 14 с входами сложения и вычитания реверсивного двичного счетчика 15. Кроме того, схема управггения содержит двоичный иереверсивный счетчик 16, имеющий столько же разрядов, сколько счетчик 15. Вход младшего.разряда счетчика 16 сое- З0 дииен с выходом генератора 17 импульсов постоянной частоты, а выход старшего разряда этого счетчикас управляющим электродом силового тиристора 6 и входами ключей 13 и 14. Выходы всех разрядов обоих счетчиков поданы на блок 18 сравнения, вы- З5 ход которого соединен с управляющим электродом тиристора 8 гашения.

Устройство работает следующим образом.

При отпирании тиристора 6 путем подачи импульса на его управляющий электрод тяговый двигатель 1 подключается к источнику питания. Ток от контактного рельса или провода проходит через токоприемник 5 открытый силовой тиристор 6, 1

45 сглаживающий реактор 4, обмотку 2 возбуждения, двигатель 1 и первичную обмотку трансформатора 9 постоянного тока. Запирая силовой тиристор, отключают нагрузку от источника. При этом ток, протекающий через двигатель 1, обмотку 2 возбуждения

50 и реактор 4, под действием ЭДС самоиндукции, замкнется через буферный вентиль 3, а напряженке на двигателе будет равно нулю. Силовой тиристор 6 запирают при помощи конденсатора 7, который предварительно заряжают от постороннего источника

И и затем, открывая вспомогательный тиристор 8, подключают параллельно силовому тиристору 6. Таким образом, к двигателю будет приложено импульсное напряжение 0д (фиг. 3, д), среднее значение которого пропорционально коэффициенту запоп60 нения (частоту следования импульсов выбирают обычно равной 100 †8 Гц). При этом т1ульсация тока д двигателя будет незначительна (фиг. 3, е)

Функция устройства управления состоит в том, чтобы при постоянном периоде Т следования импульсов, поступающих ка управляющие электроды тиристоров 6 (фиг. 3, в) и 8 (фиг. 3, r), изменять промежуток времени т, т,е. ширину импульса напряжения на двигателе в пределах от нуля до Т, чтобы по мере раэгона поезда обеспечить посто. янство пускового тока и, следовательно, силы тяги в области до выхода на естественную характеристи ку (см. фиг. 2, на которой и — число оборотов тягового двигателя) .

Таким образом, система автоматического регулирования должна по мере разгона поезда повышать среднее значение напряжения на двигателе так, чтобы тяговый ток га прн этом оставался постоянным и равным заданному току гз. Для этого в цепь тягового двигателя введен трансформатор 9 постоянного тока, с выхода которого сигнал, пропорциональный фактическому тяговому току э, поступает на отрицательный вход элемента 10 сравнения, а на положительный вход этого же элемента поступает уставка системы регулирования, т,е. сигнал, пропорциональный заданному току гэ. Поэтому на выходе элемента 10 возникает рассогласование по току Л 3, управляющее состоянием двухпозкционных переключателей 11 и 12. Если Ь 3 > 00, то раз решающий уровень формируется ка выходе преключателя.12,а при Ь 340 — на выходе переключателя 1l.

Эти уровни управляют ключами 13 и 14, разрепгая прохождение кмлульсов или на вход вычитания илн иа вход сложения соответственно реверсивного счетчика 15. Последний играет роль интегрирующего (астатического) звена. При отрицательном рассогласовании номер позиции уменьшается, а при положительном увеличивается, благодаря чему осуществляется стабилизация пускового тока "J к (фиг.2) .

Для этого номер позиции, т.е. содержимое счетчика 15, сравнивают с содержимым счетчика.16 (содержимое обоих счетчиков показано на фиг. 3, б) прн помощи сравнивающего блока 18. Счетчик 16 пересчитывает импульсы, поступающие на его вход с генератора 17, график которых представлен ка фиг. 3, а. Импульс переноса с выхода старшего разряда счетчика 16 управляет отпиранием силового тиристора 6. Этот импульс выдается в момент, когда счетчик 16 сбрасывается в нуль очередным импульсом с генератора 17. Одновременно импульс с выхода старшего разряда счетчика 16 поступает на входы ключей 13 и 14, проходя через тот из них, который открыт разрешающим уровнем с одного из переключателей 11 или 12. Прн этом содержимое счетчика 15 увеличивается или уменьшается на единицу.

Запирание импульсного прерывателя осуществляется сигналом с блока 18, который выдается в момент равенства кодов в счетчиках 15 и 16.

Этот сигнал открывает тиристор 8 гашения, который

279697 разряжает конденсатор 7 на силовой тиристор 6.

Таким образом, промежуток времени от момента отпирания тиристора 6 до момента его запирания, т.е. ширина импульса напряжения на двигателе, пропорционален номеру позиции. 5

Количество разрядов счетчиков 15 и 16 BbIбирают из условия обеспечения необходимой плавности регулирования, Так, при семи разрядах будет 2 =128 позиций регулирования, что достаточно для плавного пуска. Если принять частоту следования импульсов на управляющих электродах тиристоров равной 400 Гц, то частота генератора 17 импульсов будет 2 400 = 51200 Гц. Генератор и счетчик на такую частоту можно выполнить на типовых элементах автоматики. 15

Формула изобретения

Устройство для плавного пуска электроподвиж- рв ного состава постоянного тока, содержащее тяговые двигатели, импульсный прерыватель с силовыми и гасящим тиристорами, включенный последовательно с обмоткой возбуждения, и датчик тока якоря, соединенный с элементом сравнения истинного и заданного значений тока, подключенным к двухпо. зиционному переключателю, о т л и ч а ю щ eе с я тем, что, с целью повышения точности регупирования и помехоустойчивости, выходы двухпозиционного переключателя соединены через ключи, выполненные в виде логических элементов И, с вхо дами суммирования и вычитания реверсивного двоичного счетчика, выходы разрядов которого соединены с блоком сравнения показаний указанного реверсивного счетчика и нереверсивного двоичного счетчика, а выход блока сравнения подключен к управляющему электроду гасящего тиристора, причем вход нереверсивного счетчика соединен с генератором импульсов постоянной частоты, а выход его старшего разряда — с управляющим электродом силового тиристора и с ключами реверсивного счетчика.

279697

Ф7ф фиг.2

° ° °

° ° ° фцгЗ

Составитель В. Попова

Техред E.Давидович

Редактор Е Месропова

Корректор Д. Мельниченко

Заказ 2439/39

Филиал ППП "Патент", ; Ужгород, ул. Проектнал, 4

Тираж 841 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Моска Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5