УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА И ОСТАНОВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ КОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗА Российский патент 1995 года по МПК B60L1/00 

Изобретение относится к области передачи электроэнергии к вспомогательному электрооборудованию тепловозов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее контактор, через который электродвигатель компрессора подключен к генератору постоянного тока, аккумуляторную батарею, соединенную через разделительный диод и токоограничивающий резистор с якорной обмоткой генератора, регулятор тока возбуждения генератора, узел контроля состояния дизеля, реле давления и блок плавного пуска электродвигателя.

Недостаток известного устройства в том, что блок плавного пуска состоит из большого количества элементов, имеет сложное исполнение и неудовлетворительную надежность.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство управления электродвигателем выполняют на основе известного устройства, дополняют реле напряжения, которое подключают к якорной обмотке генератора, в цепи регулятора возбуждения включают контакты узла контроля состояния дизеля и контактора, а его катушку подключают к батарее через контакты реле напряжения и узла контроля. В этом случае устройство управления электродвигателем имеет меньшее количество более надежных элементов и достигается технический результат, который характеризуется упрощением и повышением надежности.

На чертеже показана принципиальная электрическая схема устройства пуска и останова электродвигателя.

Генератор постоянного тока (стартер-генератор) 1 сочленен с валом дизеля тепловоза, имеет обмотку возбуждения 1.1 и якорную обмотку 1.2, которая соединена с аккумуляторной батареей 2 через разделительный диод 3 и токоограничивающий резистор 4, с электродвигателем 5 компрессора через силовой замыкающий контакт 6.1 контактора 6, который имеет размыкающий 6.2 и замыкающие 6.3-6.6 блокировочные контакты, и с реле 7 напряжения с замыкающим 7.1, размыкающим 7.2 контактами. В схему устройства входят замыкающие 8.1, 8.2 и размыкающие 8.3, 8.4 контакты реле давления, размыкающий 10.1 и замыкающий 10.2 выходные контакты узла контроля (работает, не работает) дизеля и транзисторный регулятор 11 тока обмотки возбуждения генератора 1. Регулятор 11 содержит диод 12, выходной ключевой каскад, состоящий из транзисторов 13, 15 и резистора 14, резистивный делитель напряжения, выполненный из резисторов 16.1 и 16.2, нелинейный делитель напряжения 17, состоящий из резистора 17.1 и стабилитронов 17.2, конденсатор 18 плавного пуска электродвигателя 5 и разрядный резистор 19. Делитель 17 имеет три стабилитрона 17.2. Параллельно двум из них подключены элементы 6.4, 8.4, 18, 19. Делитель 17 может иметь любое количество стабилитронов 17.2 и параллельно любой их части могут быть подключены перечисленные элементы. Делители 16 и 17 подключены входами соответственно к обмотке 1.2, к батарее 2 и соединены по схеме измерительного органа напряжения. К промежуточным выводам делителей 16 и 17 подключен управляющий переход транзистора 15 входного каскада регулятора 11. Обмотка 1.1 включена в связанный с батареей 2 контур нагрузки выходного ключевого каскада регулятора 11.

Электродвигатель 5 вращает компрессор, который подает сжатый воздух в резервуары тепловоза. Давление сжатого воздуха контролирует реле давления и меняет положение своих контактов при определенном значении (уставке) контролируемой величины.

Устройство работает следующим образом. При неработающих дизеле и генераторе 1 вспомогательные потребители получают напряжение от батареи 2. Диод 3 препятствует ее разряду на обмотку 1.2. В цепи делителя 17 протекает ток, ограниченный сопротивлением резистора 17.1. На цепи стабилитронов 17.2 присутствует напряжение, которое равно их суммарному напряжению стабилизации и имеет показанную на схеме полярность. Контакт 10.1 замкнут и шунтирует управляющий переход транзистора 15. Он заперт и обеспечивает запертое состояние транзистора 13. От батареи 2 отключена обмотка 1.1 и ток по ней не протекает. Контакт 10.2 разомкнут и блокирует подачу напряжения на катушку контактора 6, его контакт 6.1 разомкнут, и электродвигатель 5 отключен от генератора 1.

Когда дизель вступает в работу, начинает вращаться якорь генератора 1, размыкается контакт 10.1 и замыкается контакт 10.2. Последующий порядок работы устройства зависит от давления сжатого воздуха и определяется положением контактов реле давления. Если давление сжатого воздуха больше уставки реле давления, то контакты 8.1, 8.2 разомкнуты и замкнуты контакты 8.3, 8.4, напряжение батареи 2 не поступает на катушку контактора 6 и его контакты 6.1-6.3 разомкнуты. После размыкания контакта 10.1 прекращается шунтирование транзистора 15 и его состояние определяется соотношением напряжений резистора 16.2 и цепи стабилитронов 17.2. Когда второе напряжение больше первого, то транзистор 15 отперт, в цепи базы транзистора 13 протекает ток, ограниченный сопротивлением резистора 14, транзистор 13 отперт и обмотка 1.1 подключена к батарее 2. По обмотке 1.1 протекает увеличивающийся ток, напряжение обмотки 1.2 растет и имеет показанную на схеме полярность. При этом второе напряжение не меняется, первое напряжение растет и становится равно второму напряжению. Транзисторы 13, 15 запираются, и обмотка 1.1 отключается от батареи 2. При запертом транзисторе 13 под действием ЭДС самоиндукции обмотки 1.1 в контуре 1.1-12 протекает убывающий ток, уменьшаются напряжение генератора 1 и первое напряжение. Когда первое напряжение становится меньше второго напряжения к батарее 2 подключается обмотка 1.1 и регулирование тока возбуждения генератора 1 повторяется в описанной последовательности. При изменениях частоты вращения вала дизеля и нагрузочного тока генератора 1 такое регулирование обеспечивает стабилизацию его напряжения на уровне, который определяется напряжением стабилизации стабилитронов 17.2 и соотношением сопротивления резисторов 16.1 и 16.2 делителя 16. Генератор 1 заряжает батарею 2 через диод 3 и резистор 4, который ограничивает зарядный ток. Напряжение генератора 1 поступает на катушку реле 7, оно включено, контакт 7.1 замкнут, контакт 7.2 разомкнут.

Когда после запуска дизеля давление сжатого воздуха меньше уставки реле давления, то контакты 8.1, 8.2 замкнуты, контакты 8.3, 8.4 разомкнуты, цепь 6.2-8.2 замкнута и блокирует поступление тока в обмотку 1.1, появление напряжения на выводах обмотки 1.2 и включение реле 7. После замыкания контакта 10.2 по цепи 8.1-7.2-10.2 на катушку контактора 6 подается напряжение он включается и положение его контактов 6.1-6.6 меняется. Замкнувшийся контакт 6.1 подключает электродвигатель 5 к генератору 1 при отсутствии тока в коммутируемой цепи. Замкнувшийся контакт 6.4 подключает параллельно части стабилитронов 17.2 разряженный конденсатор 18. После размыкания контакта 6.2 прекращается шунтирование управляющего перехода транзистора 15, транзисторы 13 и 15 отпираются и начинают увеличиваться ток обмотки 1.1 и напряжение обмотки 1.2. Это сопровождается ростом напряжения резистора 16.2, зарядом конденсатора 18 от батареи 2 по цепи 17.1-17.2. Напряжение конденсатора 18 увеличивается и имеет показанную на схеме полярность. При этом напряжение верхнего нешунтированного стабилитрона 17.2 не меняется и равно его напряжению стабилизации. Когда напряжение резистора 16.2 становится равно суммарному напряжению верхнего стабилитрона 17.2 и конденсатора 18, то транзисторы 13 и 15 запираются, обмотка 1.1 отключается от батареи 2. После этого в обмотке 1.1 протекает убывающий ток, который замыкается через диод 12, уменьшаются напряжение генератора 1 и резистора 16.2, конденсатор 18 продолжает заряжаться и его напряжение растет. Когда напряжение резистора 16.2 становится меньше суммарного напряжения верхнего стабилитрона 17.2 и конденсатора 18, то снова включаются транзисторы 13 и 15, начинают расти ток возбуждения и напряжение генератора 1. Так как напряжение конденсатора 18 непрерывно увеличивается, то напряжение генератора 1 достигает большого значения в момент запирания транзисторов 13 и 15 по сравнению с напряжением, которое соответствовало моменту предыдущего их запирания. Далее работа устройства повторяется в описанной последовательности, и напряжение генератора 1 плавно растет. Темп роста этого напряжения определяется постоянной времени цепи заряда конденсатора 18. Напряжение генератора 1 прилагается к катушке реле 7, включается оно, и контакт 7.2 размыкается. После этого катушка контактора 6 получает питание через контакт 6.6 и контактор 6 остается во включенном положении.

Плавно растущее напряжение генератора 1 прилагается к электродвигателю 5, он плавно увеличивает обороты и вращает компрессор, который подает сжатый воздух и его давление увеличивается. При таком плавном пуске электродвигателя 5 не возникают динамические механические нагрузки в элементах электропривода компрессора.

Плавное увеличение напряжения генератора 1 и частоты вращения электродвигателя 5 продолжается до тех пор, пока напряжение конденсатора 18 не достигнет суммарного напряжения стабилизации шунтированных стабилитронов 17.2. После этого рост напряжения генератора 1 прекращается, регулятор 11 обеспечивает его стабилизацию на уровне, который определяется суммарным напряжением стабилизации стабилитронов 17.2. При таком напряжении генератор 1 заряжает батарею 2 и питает электродвигатель 5, который вращает компрессор с постоянной частотой.

Когда давление сжатого воздуха достигает уставки реле давления, то контакты 8.1, 8.2 размыкаются и замыкаются контакты 8.3, 8.4. После размыкания контакта 8.1 по цепи 7.1-6.5 продолжает поступать напряжение на катушку контактора 6 и он остается во включенном положении. Замкнувшийся контакт 8.4 подключает к конденсатору 18 резистор 19. После замыкания контакта 8.3 шунтируется управляющий переход транзистора 15, регулятор 11 блокируется и обмотка 1.1 отключается от батареи 2. После этого уменьшаются ток возбуждения и напряжение генератора 1.1, частота вращения электродвигателя 5. Когда убывающее напряжение генератора 1 становится небольшим, то реле отпадает, контакт 7.1 размыкается и замыкается контакт 7.2. Разомкнувшийся контакт 7.1 снимает напряжение с катушки контактора 6, он выключается, его контакты 6.1, 6.3, 6.4, 6.5 и 6.6 размыкаются и замыкается контакт 6.2. Контакт 6.1 отключает при обесточенной цепи электродвигатель 5 от генератора 1, контакт 6.4 отключает от зарядной цепи конденсатора 18 и он разряжается через резистор 19. После размыкания контакта 6.3 начинает работать регулятор 11, обеспечивает стабилизацию напряжения генератора 1, который заряжает батарею 2. Под действием напряжения генератора 1 включается реле 7 и меняет положение своих контактов.

Далее давление сжатого воздуха понижается, достигает уставки реле давления, которое меняет положение своих контактов и в описанной последовательности осуществляется плавный пуск электродвигателя компрессора. Он начинает подавать в резервуары тепловоза сжатый воздух, его давление увеличивается, реле давления меняет положения контактов и компрессор останавливается. Последующая работа устройства осуществляется в описанной последовательности.

Использование: в системах передачи электроэнергии к вспомогательному электрооборудованию тепловозов. Сущность изобретения: в общей схеме генератор постоянного тока сочленен механически с валом дизеля и соединен через разделительный диод и токоограничивающий резистор с аккумуляторной батареей. Имеются регулятор тока возбуждения генератора, контактор, реле давления, конденсатор плавного пуска, разрядный резистор, узел контроля состояния дизеля тепловоза. Новым элементом является реле напряжения. Плавный пуск электродвигателя обеспечивается соответствующим конденсатором и разрядным резистором, которые подключаются при помощи контактов реле давления и контактора к управляющим цепям регулятора. Контакты реле напряжения, подключенного параллельно якорной обмотке генератора, осуществляют коммутацию питающей цепи контактора. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПУСКА И ОСТАНОВА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ КОМПРЕССОРА ТЕПЛОВОЗА, содержащее контактор с по меньшей мере двумя блокировочными замыкающими, блокировочным размыкающим и силовым замыкающим контактами, последний из которых включен в цепь соединения электродвигателя с генератором постоянного тока, сочлененным с валом дизеля и подключенным якорной обмоткой через последовательно включенные разделительный диод и токоограничивающий резистор к аккумуляторной батарее, а обмоткой возбуждения в связанный с аккумуляторной батареей контур нагрузки выходного ключевого каскада транзисторного регулятора тока возбуждения с измерительным органом напряжения, состоящим из резистивного линейного делителя напряжения, соединенного входом с якорной обмоткой генератора, и нелинейного делителя напряжения, выполненного из последовательно включенных резистора и стабилитронов и подключенного входом к аккумуляторной батарее, узел контроля состояния дизеля с выходными размыкающими и замыкающими контактами, реле давления с по меньшей мере замыкающим и двумя размыкающими контактами, конденсатор плавного пуска и разрядный резистор, отличающееся тем, что оно снабжено реле напряжения, обмотка которого соединена параллельно с якорной обмоткой генератора, а замыкающий и размыкающий контакты включены в цепь подключения катушки контактора к аккумуляторной батарее, при этом между промежуточными выводами линейного и нелинейного делителей напряжения включены параллельно управляющий переход транзистора входного каскада регулятора тока возбуждения, размыкающий контакт узла контроля состояния дизеля и две цепи, одна из которых образована последовательно соединенными замыкающим контактом реле давления и блокировочным размыкающим контактом контактора, а другая - последовательно соединенными одним из размыкающих контактов реле давления и одним из блокировочных замыкающих контактов контактора, параллельно соответствующей части стабилитронов нелинейного делителя напряжения через другой блокировочный замыкающий контакт контактора подключен конденсатор плавного пуска, с обкладками которого через другой размыкающий контакт реле давления соединен разрядный резистор.