СЕЛЕКТИВНЫЙ ОРГАН СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МАНЕВРОВОГО ТЕПЛОВОЗА Российский патент 1997 года по МПК B60L11/04 

Изобретение относится к области автоматического регулирования электрических передач мощности транспортных средств (тепловозы, большегрузные автомобили).

Эта область техники характеризуется селективным органом электрической передачи переменно-постоянного тока тепловозов. Известное устройство содержит потенциометр формирования установки мощности тягового генератора, соединенный с датчиком частоты вращения его вала и с индуктивным датчиком мощности дизеля, связанным с его регулятором мощности, потенциометры обратных связей, подключенные к датчикам тока и напряжения тягового генератора и через каналы регулирования тока, напряжения, мощности и потенциометр формирования к регулятору тока возбуждения тягового генератора, и блоки независимого от позиций контроллера ограничения тока и напряжения тягового генератора.

Известному устройству присущи такие недостатки. На промежуточных позициях контроллера имеет место неоправданно низкий уровень ограничения тока и напряжения тягового генератора. В результате этого увеличивается количество операций по переводу контроллера, имеют место частые изменения рабочего режима дизеля, сопровождающиеся повышенным износом его элементов, увеличением расхода дизельного топлива. Увеличение количества операций с контроллером усложняет управление тепловозом. При переключении каналов регулирования напряжения, тока и мощности тягового генератора имеет место шунтирование одного канала другим. Следствием этого является снижение точности регулирования, вызывающее уменьшение мощности генератора и ухудшение тяговых свойств тепловоза. Указанные недостатки известного устройства имеют наиболее существенное значение применительно к маневровым тепловозам, работа которых сопровождается частыми изменениями скорости движения, силы тяги и выполнением большого количества операций с контроллером и соответственно циклов регулирования рабочего режима дизеля.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном селективном органе, который состоит из перечисленных элементов, блоки ограничения тока и напряжения тягового генератора выполняют на основе реле и резисторов (п.1 формулы) и вводят в него источник постоянного напряжения и дополнительные реле, резисторы (п.2 формулы). Релейное исполнение блоков ограничения тока и напряжения позволяет на промежуточных позициях контроллера увеличить диапазон регулирования тока и напряжения тягового генератора и сократить количество циклов изменений рабочего режима дизеля. Источник постоянного напряжения и дополнительные реле, резисторы обеспечивают повышение точности регулирования за счет исключения шунтирования одного канала регулирования другим каналом при их переключении. Достигается технический результат, который характеризуется экономией дизельного топлива, увеличением срока службы дизеля, сокращением затрат на эксплуатацию тепловоза (п.1 формулы) и улучшением его тяговых свойств за счет более полного использования мощности дизеля и тягового генератора (п.2 формулы).

На фиг.1 и 2, которые соответствуют п.1 и п.2 формулы изобретения, приведены принципиальные электрические схемы вариантов селективного органа.

На фиг.1 показан синхронный тяговый генератор 1 со статорной обмоткой 2 и обмоткой возбуждения 3, регулятор тока возбуждения генератора 1, имеющий вход 5, выпрямительная установка 6, тяговые электродвигатели 7, датчики тока 8, напряжения 9 генератора 1, датчик 10 частоты вращения вала дизеля ( не показан), индуктивный датчик 11 мощности дизеля в селективный орган 12. Датчик 11 имеет не изображенную на схеме механическую связь с регулятором мощности (не показан) дизеля. Орган 12 содержит резисторы 12.1-12.7, диоды 12.8-12.10 и реле 12.11, 12.12 с замыкающими контактами. Резисторы 12.1-12.3 выполняют функции соединенных по П-образной схеме потенциометров обратных связей. Последовательно соединенные резисторы 12.6 и 12.7 образуют потенциометр установки мощности генератора 1. Резисторы 12.4 и 12.5 предназначены для изменения установки срабатывания реле 12.11 и 12.12 соответственно. Резистор 12.4, реле 12.11 и резистор 12.5, реле 12.12 образуют блоки независимого от позиций контроллера ограничения тока и напряжения генератора 1, соответственно. Замыкающие контакты реле 12.11 и 12.12 включены в цепи каналов регулирования тока и напряжения генератора 1. Диоды 12.8-12.10 образуют канал регулирования мощности генератора 1.

На фиг.2 показаны элементы 1-12. Селективный орган фиг.2 содержит резисторы 12.1-12.3 потенциометров обратных связей, первый 12.4 и второй 12.5 резисторы, резисторы 12.6 и 12.7 потенциометра формирования, третий 12.8 и четвертый 12.9 резисторы, первое 13, второе 14, третье 15, четвертое 16, пятое 17 реле и имеют клеммы 18 для подключения источника постоянного напряжения (не показан). Реле 13 и 14 имеют соответственно первые-третьи замыкающие контакты 13.1-13.3 и 14.1-14.3. Реле 15 имеют первые-третьи размыкающие контакты 15.1-15.3 и первые-вторые замыкающие контакты 15.4-15.5. Реле 16 и 17 имеют первые-вторые замыкающие контакты 16.1-16.2 и 17.1-17.2 соответственно. Цепи 12.8-15.1 и 12.9-15.2 предназначены для сближения установок срабатывания и отпадения реле 13 и 14 соответственно. Блоки независимого от позиций контроллера ограничения тока и напряжения генератора 1 образованы соответственно из элементов 12.4, 12.8, 13, 15.1, 16.2 и 12.5, 12.9, 14, 15.2, 17.2. Цепи каналов регулирования тока и напряжения генератора 1 содержат контакты 13.1, 16.2 и 14.1, 17.2. Диоды 12.10, 12.11 и контакт 15.3 включены в канал регулирования мощности генератора 1.

Устройство фиг.1 осуществляет автоматическое регулирование следующим образом.

Во время работы электропривода на выходах датчиков 8, 9, 10 и 11 присутствует постоянное напряжение, которое имеет показанную на схеме полярность и изменяется пропорционально току, напряжению, частоте вращения ротора генератора 1 и положению штока сервопривода регулятора мощности дизеля соответственно. Напряжение датчиков 8 и 9 прикладывается к резисторам 12.1-12.3 и через резисторы 12.4, 12.5 к катушкам реле 12.11, 12.12. Напряжение датчиков 10 и 11 действует на резисторы 12.6 и 12.7. Потенциометры на резисторах 12.1-12.3 суммируют напряжения датчиков 8 и 9. Их выходное напряжение действует между точками А и В схемы селективного органа и имеет показанную полярность. Диоды 12.8 и 12.9 корректируют величину выходного напряжения. Потенциометр на резисторах 12.6 и 12.7 формирует установку мощности генератора 1. Величина этой установки зависит от частоты вращения ротора генеретора 1 (вала дизеля) и мощности, отбираемой от вала дизеля вспомогательными устройствами тепловоза (компрессор, вентилятор, возбудитель генератора 1, вспомогательный генератор и т.п.). Рост (снижение) частоты вращения сопровождается увеличением (уменьшением) напряжения датчика 10, потенциометра 12.6 и установки мощности генератора 1. Датчик 11 обеспечивает перераспределение мощности дизеля, которую он развивает на валу, между генератором 1 и вспомогательными устройствами. При увеличении (уменьшении) мощности, отбираемой вспомогательными устройствами от вала дизеля, напряжение датчика 11 и потенциометра 12.7 уменьшаются (увеличиваются) и установка мощности становится меньше (больше). Разница выходного напряжения (между точками А и В) потенциометров обратных связей и потенциометра формирования поступает на вход 5 регулятора 4. Регулятор осуществляет изменение тока возбуждения генератора 1 по определенному закону, задаваемому разностью напряжений.

Когда ток и напряжение генератора 1 не превышают допустимых значений, то реле 12.11 и 12.12 не возбуждены, их контакты разомкнуты, каналы регулирования тока и напряжения заблокированы, действует канал регулирования мощности. По этому каналу автоматическое регулирование осуществляется следующим образом. На каждой позиции контроллера частота вращения вала дизеля и напряжение датчика 10 и резистора 12.6 имеют фиксированные значения. Установка мощности генератора 1 изменяется в некоторых пределах в зависимости от напряжения датчика 11 и резистора 12.7, которые отслеживают колебания мощности, отбираемой от вала дизеля вспомогательными устройствами тепловоза. Напряжение потенциометра формирования и выходное напряжение потенциометров обратных связей отличаются на небольшую величину, обеспечивающую управление регулятором 4. При увеличении (уменьшении) тока генератора 1 регулятор 4 осуществляет соответствующие изменения его тока возбуждения, при которых сохраняются близкие значения напряжений потенциометров, убывает (растет) напряжение генератора 1 и мощность на его выходе сохраняет величину, заданную потенциометром формирования. При изменении позиции контроллера меняются частота вращения генератора, напряжение потенциометра формирования и потенциометры обратных связей поддерживают другую величину (установку) мощности на выходе генератора 1.

Когда ток (напряжение) генератора 1 достигает максимально допустимого значения, то срабатывает реле 12.11 (12.12). Его замкнувшийся контакт вводит в действие канал регулирования тока (напряжения), который запирает диод 12.10 канала регулирования мощности и последний блокируется. Последующее управление осуществляется по каналу регулирования тока (напряжения) и его изменения вызывают изменения напряжения на входе 5 регулятора 4, обеспечивающие поддержание тока (напряжения) генератора 1 на уровне, который не превышает максимально допустимого значения. Уровень ограничения тока (напряжения) генератора 1 не зависит от позиции контроллера и определяется установкой срабатывания реле 12.11 (12.12). Это позволяет на промежуточных позициях контроллера обеспечить регулирование тока (напряжения) генератора 1 до максимально допустимых значений.

Когда ток (напряжение) генератора 1 становится меньше максимально допустимого значения, то реле 12.11 (12.12) отпадает, размыкает контакт в цепи канала регулирования тока (напряжения), в работу вступает канал регулирования мощности и автоматическое регулирование осуществляется в описанной последовательности.

Автоматическое регулирование устройством фиг.2 имеет следующие особенности.

При достижении током (напряжением) генератора 1 максимально допустимого значения срабатывает реле 13 (14) и замыкаются их контакты. Через контакт 13.1 (14.1) параллельно каналу регулирования мощности подключается канал регулирования тока (напряжения). Контакт 13.2 (14.2) подает с клемм 18 напряжение на катушку 15, оно срабатывает и меняет положение своих контактов. После размыкания контакта 15.1 (15.2) в цепь катушки реле 13 (14) вводится резистор 12.8 (12.9) и установка отпадения реле 13 (14) увеличивается и приближается к его установке срабатывания. Контакт 15.3 выводит из работы канал регулирования мощности при предварительно введенном канале регулирования тока (напряжения) через контакт 13.1 (14.1) без разрыва контура регулирования. Через замкнувшиеся контакты 13.3, 15.4 (14.3, 15.5) с клемм 18 подается напряжение на катушку реле 16 (17), оно включается, становится на самоблокировку через контакт 16.1 (17.1). Последующее регулирование осуществляется в последовательности, которая описана при рассмотрении работы устройства фиг.1.

Когда ток (напряжение) генератора 1 становится меньше максимально допустимого значения, то отпадает реле 13 (14), 15 (15), 16 (17). Контакт 16.2 (17.2) размыкается позже, чем замкнется контакт 15.3 (15.3) и обеспечивает переключение с канала регулирования тока (напряжения) на канал регулирования мощности без разрыва контура регулирования. После этого регулирование осуществляется в последовательности, описанной при рассмотрении работы устройства фиг. 1. Замкнувшийся контакт 15.1 (15.2) шунтирует резистор 12.8 (12.9) цепи катушки реле 13 (14), которое после этого имеет требуемую установку срабатывания и готово к повторному срабатыванию.

Использование: в области автоматического регулирования электрической передачи маневровых тепловозов. Сущность: селективный орган содержит соединенные между собой каналами регулирования тока, напряжения и мощности потенциометр формирования установки мощности тягового генератора и потенциометр обратной связи, резисторы, контролирующие и переключающие реле. Новизна изобретения определяется наличием резисторов и реле. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Селективный орган системы автоматического регулирования электропривода маневрового тепловоза, содержащий потенциометр формирования уставки мощности тягового генератора, состоящий из двух последовательно соединенных резисторов, подключенных соответственно к датчику частоты вращения вала тягового генератора и индуктивному датчику мощности дизеля, связанннному с его регулятором мощности, потенциометры обратных связей, подключенные к датчикам тока и напряжения тягового генератора, образующие П-образную схему, два выхода которых через каналы регулирования тока и напряжения, а третий через канал регулирования мощности и потенциометр формирования установки мощности подключены к входу регулятора тока возбуждения тягового генератора, и блоки независимого от позиций контроллера ограничения тока и напряжения тягового генератора, отличающийся тем, что блоки ограничения тока и напряжения выполнены в виде двух реле, катушки которых через резисторы подключены к датчикам тока и напряжения, а замыкающие контакты выключены в цепь каналов регулирования тока и напряжения тягового генератора. 2. Орган по п.1, отличающийся тем, что он снабжен третьим, четвертым, пятым реле, третьим и четвертым резисторами и источником постоянного напряжения, причем третий резистор, зашунтированный первым размыкающим контактом третьего реле, включен в цепь подключения катушки первого реле, четвертый резистор, зашунтированный вторым размыкающим контактом третьего реле, включен в цепь подключения катушки второго реле, катушка третьего реле соединена с источником постоянного напряжения через параллельно соединенные вторые замыкающие контакты первого и второго реле, третий размыкающий контакт третьего реле включен в цепь канала регулирования мощности, катушка четвертого реле подключена к источнику постоянного напряжения через первый замыкающий контакт третьего реле и третий замыкающий контакт первого реле, зашунтированный первым замыкающим контактом четвертого реле, катушка пятого реле подключена к источнику постоянного напряжениия через второй замыкающий контакт третьего реле и третий замыкающий контакт второго реле, зашунтированный первым замыкающим контактом пятого реле, а вторые замыкающие контакты четвертого и пятого реле подключены параллельно первым замыкающим контактом первого и второго реле соответственно.