Устройство для автоматического ограничения тока тяговых электродвигателей

 

38786О

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимость от авт. свидетельства №

Заявлено 10.111.1969 (№ 1314320/24-7) М. Кл. В 60/ 3/06

Н 02р 5/16 с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 22Х1.1973. Бюллетень № 28

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

УДК 621.314.57(088.8) Дата опубликования описания 08.Х.1973

Авторы изобретения

Заявитель

Л. Д. Сокут, Б. A. Стромии, Б. К. Баранов и В. Д. Тулупов

Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт электровозостроения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ОГРАНИЧЕНИЯ

ТОКА ТЯГОВЫХ ЗЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к устройствам для автоматического регулирования напряжения на тяговых электродвигателях электроподвижного состава переменного тока, преимущественно на вентильных электродвигателях, питаемых от сети однофазного тока через преобразователи частоты и числа фаз.

Известно устройство для быстрого ограничения тока в рабочих и аварийных переходных режимах.

Целью изобретения является повышение на дежности устройства, точности регулирования, расширение области применения устройства и упрощение конструкции.

Эта цель достигается тем, что выход элемента сравнения измеряемого и заданного токов двигателя через суммирующий усилитель подключен к первым входам двух логических элементов «И», вторые входы которых подсоединены к датчику напряжения сети, а их выходы соединены со входами логического элемента «ПАМЯТЬ», который воздействует на силовые тиристоры выпрямительной части преобразователя. Между выходами элемента

«ПАМЯТЬ» и силовыми тиристорами включены выходные усилители-преобразователи. Второй вход суммирующего усилителя соединен с датчиком предельного угла регулирования.

С целью уменьшения бросков тока в переходных режимах между выходом измерительного элемента тока и входом суммирующего усилителя включен конденсатор.

Точность регулирования повышается за счет применения общего для двух полупериодов

5 напряжения сети узла сравнения токов. Расширение области применения устройства, в частности, применение его в зоне прерывистых токов электродвигателя, достигается за счет применения логического элемента «ПАМЯТЬ», 10 обеспечивающего получение длительного выходного сигнала, равного, например, 180 эл. град. Хотя в зоне прерывистых токов нет необходимости в ограничении тока, но требуются сигналы управления силовыми тири15 стор ами выпрямительной части преобразователя. Применение элемента «ПАМЯТЬ» упрощает устройство управления.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электриче20 ская схема.

Устройство содержит датчики тока 1 — 4 нескольких (в данном случае четырех) тяговых электродвигателей, соединенные через логический элемент «ИЛИ» 5 с первым входом эле25 мента сравнения токов 6 и входом дифференцирующего элемента 7. Другой вход элемента сравнения 6 соединен с датчиком заданного тока двигателя, т. е. с датчиком тока уставки

8. Выход элемента сравнения 6 подключен к

30 одному из входов суммирующего усилителя 9, 387860 второй вход которого соединен с датчиком предельного угла регулирования 10, а третий — с выходом дифференцирующего элемента 7, выполняющего роль гибкой обратной связи по производной тока электродвигателя.

Выход суммирующего усилителя 9 связан с первыми входами двух логических элементов

«И» 11 и 12. Вторые входы логических элементов «И» соединены с датчиком напряжения сети 18, Выходы логических элементов

«И» подключены ко входам логического элемента «ПАМЯТЬ» 14, выходы которого через выходные усилители 15 и 1б подключены к управляющим электродам силовых тнристоров выпрямительной части преобразователя. Промежуточные усилители 15 и 1б выполняют также роль, функциональных преобразователей непрерывного входного сигнала от логического элемента «ПАМЯТЬ» 14 в серию импульсов.

В качестве датчиков тока тяговых электродвигателей применены трансформаторы постоянного тока, нагруженные через выпрямительные мосты на резисторы 17 — 20 (см. фиг. 2). Логический элемент «ИЛИ» 5 выполнен на диодах 21 — 24. Датчиком тока уставки

8 является цепочка из последовательно соединенных стабилитронов, которые вместе с резистором 25 образуют логический элемент сравнения б. Дифференцирующий элемент 7 выполнен в виде конденсатора. Суммирующий усилитель 9 представляет собой транзистор 2б, включенный IIo схеме с общим эмиттером и имеющий три входа: от элемента сравнения токов б, от дифференцирующего элемента 7 и датчика предельного угла регулирования 10.

Напряжение на коллекторном сопротивлении транзистора 2б является выходным сигналом усилителя 9 и;использовано для управления маломощным тиристором 27, входящим в схему логических элементов «И» 11 и 12. Эти элементы содержат:импульсный трансформатор

28, средняя точка первичной обмотки 29 которого соединена через маломощный тиристор

27 со средней точкой двух последовательно соединенных конденсаторов 80 и 31. Внешние обкладки конденсаторов через маломощные тиристоры 32 и 88 соединены с началом и концом первичной обмотки 29 импульсного трансформатора 28.

Выходами логических элементов «И» 11 и

12 являются вторичные обмотки импульсного трансформатора 28 с последовательно включенными диодами 84 и 35. Заряд конденсаторов 80 и 81 и управление тиристорами 33 и 82 осуществляются от обмоток 8б и 37 трансформатора сетевого напряжения 88. Трансформагор 88 вместе с соединенными последовательно с его обмотками диодами, резисторами и стабилитронами образует датчик напряжения сети 13. В качестве логического элемента

«ПАМЯТЬ» 14 применен стандартный логический элемент серии Т-103 — мощный триггер, а выходными усилителями 15 и 1б являются

65 также стандартные логические элементы серии

Т-403 — усилители мощности.

Устройство работает следующим образом.

Если мгновенное значение тока электродвигателя меньше заданного, то напряжение на выходе логического элемента «ИЛИ» 5 меньше порогового напряжения стабилитронов 8, и транзистор 2б открыт, так как сопротивления делителя .на его входе выбраны такими, чтобы поддерживать на базе транзистора отрицательный по отношению к эмиттеру потенциал, достаточный для полного его открытия. При полностью открытом транзисторе 2б тиристор

27 имеет непрерывный управляющий сигнал и постоянно готов к работе. Следовательно, разряд конденсаторов 80 и 31 происходит в моменты подачи управляющего сигнала соответственно на тиристоры 82 и 38. При разрядке конденсаторов 80 и 81 через первичную обмотку 29 импульсного трансформатора 28, на его вторичных обмотках индуктируется напряжение в виде импульсов, сдвинутых по отношению друг к другу на 180 эл. град и на некоторый угол, определяемый параметрами устройства, по отношению к моменту перехода сетевого напряжения через нуль. Величина указанного угла может быть установлена любой.

Полученные импульсы через диоды 84 и 85 обеспечивают переключение логического элемента «ПАМЯТЬ» (триггера) 14. Напряжение на выходе триггера имеет форму прямоугольной площадки длительностью 180 эл. град. Через усилители 15 и 1б это напряжение подводится к управляющим электродам силовых ти ристоров выпрямительной части преобразователя, которые в этом случае оказываются полностью открытыми, а выпрямленное напряжение на тяговых электродвигателях — максимальным.

Если же мгновенное значение тока электродвигателя больше заданного, то напряжение на выходе логического элемента «ИЛИ» 5 будет больше суммарного порогового напряжения стабилитронов 8, и транзистор 2б закроется. Поэтому разряд соответствующего конденсатора 80, 81 и переключение триггера 14 задержатся по отношению к моменту перехода сетевого напряжения через нуль на такой угол, что установится равенство между мгновенным и заданным значениями тока электродвигателя. Это приведет к уменьшению выпрямленного напряжения, а следовательно, к уменьшению тока двигателя.

Если равенство между мгновенным значением тока электродвигателя и током уставки не устанавливается в течение данного полупериода сетевого напряжения, что может .иметь место в аварийных режимах работы при значительном превышении мгновенного значения тока над заданным, устройство вырабатывает предельный угол регулирования, задаваемый датчиком 10 предельного угла регулирования, импульсы на выходе которого кратковременно открывают транзистор 2б в моменты времени, соответствующие предельному углу ре387860 гулирования. Этот угол может быть равен, например, 90 эл. град, что для однофазной мостовой схемы выпрямления без буферного кон тура соответствует равенству нулю среднего выпрямленного напряжения.

При быстром нарастании тока электродвигателя конденсатор 7 шунтирует стабилитроны

8, снижая тем самым уставку тока, и уменьшает броски тока в переходных режимах, Предмет изобретения

1. Устройство для автоматического ограничения тока тяговых электродвигателей, питаемых от сети однофазного тока через преобразователи, состоящие из измерительного и задающего элементов тока двигателя, соединенных со входами логического элемента сравнения, датчиков сетевого напряжения и предельного угла регулирования, логических элементов «ИЛИ», «И», «ПАМЯТЬ», и выходных усилителей, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и точности регулирования, расширения области применения и упрощения конструкции, оно снабжено суммирующим усилителем, включенным между выходом указанного логического элемента сравне5 ния и первыми входами двух логических элементов «И», вторые входы которых подключены к указанному датчику сетевого напряжения, а их выходы соединены со входами логического элемента «ПАМЯТЬ», который через

10 выходные усилители соединен с управляющими электродами силовых тиристоров преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, 15 что, с целью улучшения работы устройства при ограничении тока:в аварийных режимах, оно снабжено конденсатором, включенным между выходом указанного измерительного элемента тока и первым входом суммирующе20 го усилителя, а второй вход суммирующего усилителя соединен с датчиком предельного угла регулирования.

387860

Фиг. Z

Составитель В. Попова

Редактор В. Левитов

Корректоры: Л. Царькова и E. Миронова

Техред Е. Борисова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2755/6 Изд. № 1709 Тираж 632 Подписное

Ц11ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, М(-35, Раушская наб., д. 4/5