СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТЯГОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЗА Российский патент 2012 года по МПК B60L11/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к способу регулирования электрической тяговой передачи тепловоза с автономным тепловым двигателем, генератором переменного тока, управляемыми выпрямителями и электродвигателями постоянного тока.

Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза путем регулирования напряжения тягового генератора, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя (дизеля), приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению его частоты вращения, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения тягового генератора (SU, авторское свидетельство №925693, кл. B60L 11/02, опубликованное в 1982 г.).

Недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора при появлении боксования хотя бы одного из тяговых электродвигателей увеличивается с темпом, определяемым интегралом задания напряжения тягового генератора. Это объясняется тем, что при появлении режима боксования хотя бы у одной из колесных пар подводимая к тяговому электродвигателю боксующей колесной пары мощность снижается и появляется несоответствие между свободной мощностью теплового двигателя и мощностью, реализуемой тяговой передачей, что приводит к рассогласованию положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя с заданным, к снижению экономичности теплового двигателя и снижению тяговых свойств тепловоза.

Другим недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора подается на все тяговые электродвигатели одинакового уровня независимо от того, принадлежит ли тяговый электродвигатель боксующей колесной паре или принадлежит небоксующей колесной паре. Поддержание постоянным напряжения тягового генератора, которое подводится к электродвигателям, не исключает возможности как одновременного боксования всех колесных пар тепловоза, так и нескольких, и приводит к тому, что мощность, подводимая к тяговым электродвигателям, уменьшается, а тяговые электродвигатели боксующих колесных пар могут боксовать, работая по естественной мягкой механической характеристике.

Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение синхронный тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, устанавливают постоянный ток возбуждения синхронного генератора, причем ток возбуждения синхронного генератора устанавливают предельным для заданной частоты вращения теплового двигателя, интегрируют по времени величину рассогласования измеренного положения дозирующего органа топливоподачи с заданным положением с постоянными времени, величину которых устанавливают дискретно, в зависимости от положительного или отрицательного знака величины рассогласования, по результату интегрирования принимают соответствующую уставку частоты вращения тяговых электродвигателей, измеряют частоту вращения каждого тягового электродвигателя, сравнивают частоту вращения каждого тягового электродвигателя отдельно с уставкой частоты вращения тяговых электродвигателей, результат сравнения усиливают, принимают за величину, соответствующую уставке выходного напряжения управляемого выпрямителя, подают на управляющий вход управляемого выпрямителя и осуществляют фазовое регулирование выходного напряжения управляемого выпрямителя, которое подают на вход тягового электродвигателя (RU, патент №2130389, кл. В60L 1/06, 1999 г.).

Недостатком известного способа является то, что напряжение тягового генератора при появлении режима боксования остается неизменным, мощность, снимаемая с боксующих тяговых электродвигателей при помощи управляемых выпрямителей, перераспределяется на колесные пары, которые в настоящий момент не склонны к боксованию, что в ухудшенных условиях по сцеплению колесо-рельс не исключает возможности одновременного боксования всех колесных пар тепловоза и переход боксования в интенсивное (разносное). При этом происходит снижение экономичности теплового двигателя и снижение тяговых свойств тепловоза.

Известен способ регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, принятый за прототип, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения и нагрузки теплового двигателя, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового генератора и сравнивают его с величиной уставки напряжения тягового генератора и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения тягового генератора, задают мощность тягового генератора пропорционально измеренной частоте вращения теплового двигателя и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положений дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового генератора, перемножают величину уставки напряжения тягового генератора с сигналом, пропорциональным измеренному току тягового генератора, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового генератора и сравнивают с уставкой мощности тягового генератора, результат сравнения интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности подают на один вход логического блока, измеряют частоты вращения тяговых электродвигателей, сравнивают сигналы, пропорциональные измеренным частотам вращения, результат сравнения частот вращения подают на другой вход логического блока, определяют с помощью логического блока режим работы электрической тяговой передачи, режим невыявленного боксования, начало режима боксования и интенсивный режим боксования, для чего численное значение результата сравнения частот вращения тяговых электродвигателей сравнивают с наперед заданными уставками по напряжению: одной - минимальной, соответствующей началу умеренного режима боксования, другой - соответствующей началу интенсивного режима боксования, измеряют токи тяговых электродвигателей, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению одного из измеренных токов тяговых электродвигателей, запоминают в начале режима боксования сигнал, пропорциональный максимальному току одного из тяговых электродвигателей, и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар тепловоза в режиме боксования, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующей колесной пары в режиме боксования с сигналом, пропорциональным максимальному значению одного из измеренных токов тяговых электродвигателей, результат сравнения подают на третий вход логического блока, в логическом блоке в зависимости от выявленного режима работы электрической передачи переключают каналы управления напряжением тягового генератора и устанавливают на выходе логического блока при невыявленном режиме боксования результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности, при умеренном режиме боксования результат сравнения максимального тока тяговых электродвигателей небоксующей колесной пары в режиме боксования с уставкой тока тяговых электродвигателей, а при интенсивном боксовании результат сравнения измеренных частот вращения тяговых электродвигателей с обратным знаком, установленный на выходе логического блока сигнал управления интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового генератора (RU, патент №2366583, кл. В60L 11/02, 2009 г.).

Недостатком известного способа является то, что регулирование мощности тягового генератора по рассогласованию частот вращения колесных пар приводит к неоправданному снижению касательной силы тяги при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути) и при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением, а также из-за технологических погрешностей, вызванных различием диаметров бандажей колесных пар, магнитных характеристик тяговых двигателей и погрешностей, связанных со способом измерения вращательной скорости, средством измерения и динамикой колесно-моторного блока, при этом снижается экономичность теплового двигателя (дизеля), происходит нестабильное развитие режима боксования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение работы тепловоза с полной и с частичными мощностями с наибольшей экономичностью теплового двигателя (дизеля), стабилизация развития режима боксования колесных пар тепловоза за счет регулирования электрической тяговой передачи тепловоза, повышение тяговых свойств тепловоза в ухудшенных условиях по сцеплению колесо-рельс за счет сохранения силы тяги тепловоза при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути), при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением и в режимах начинающегося боксования, а также формирование искусственных жестких скоростных характеристик тяговым электродвигателям путем раздельного регулирования напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям, что обеспечивает повышение коэффициента полезного действия тепловоза.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе регулирования электрической передачи тепловоза задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый синхронный генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, например дизеля, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают с сигналом, пропорциональным измеренному положению дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя (дизеля), величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового синхронного генератора и сравнивают сигналы, пропорциональные уставке напряжения тягового синхронного генератора и измеренного напряжения тягового синхронного генератора, и по величине рассогласования изменяют уставку тока возбуждения тягового синхронного генератора, задают мощность тягового синхронного генератора пропорционально измеренной частоте вращения вала теплового двигателя (дизеля) и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового синхронного генератора, измеряют ток и напряжение тягового синхронного генератора, сигналы, пропорциональные измеренным току и напряжению тягового синхронного генератора, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового синхронного генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового синхронного генератора, измеряют частоту вращения каждой обмоторенной колесной пары тяговыми электродвигателями, выделяют сигнал, пропорциональный минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, сравнивают сигнал, пропорциональный частоте вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, с сигналом, пропорциональным минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, по сигналу, пропорциональному результату сравнения, задают уставку напряжения каждого тягового электродвигателя и выделяют сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, подают на один вход логического блока, с помощью логического блока определяют количество боксующих обмоторенных колесных пар, измеряют напряжение тяговых электродвигателей на выходе управляемого выпрямителя, сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тяговых электродвигателей, сравнивают с уставкой напряжения каждого тягового электродвигателя, результат сравнения усиливают, интегрируют по времени и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя, в зависимости от сигнала, соответствующего количеству боксующих обмоторенных колесных пар, определяют режим работы электрической тяговой передачи: режим невыявленного боксования - при отсутствии боксующих обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим умеренного боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар, в зависимости от режима боксования переключают каналы управления напряжением тягового синхронного генератора, в режимах невыявленного и начинающегося боксования на выходе блока формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора, пропорциональный сигналу рассогласования уставки мощности тягового синхронного генератора и измеренной мощности тягового синхронного генератора, в режиме умеренного боксования измеряют ток каждого тягового электродвигателя, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, выделенный в начале режима умеренного боксования сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей, на выходе блока формирования уставки напряжения тягового генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора пропорционально результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей.

На чертеже представлена блок-схема электрической тяговой передачи тепловоза, реализующей способ.

Электрическая тяговая передача (чертеж) для реализации предлагаемого способа состоит из теплового двигателя, например дизеля 1, с регулятором 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1. Дизель 1 связан с датчиком 4 частоты вращения вала дизеля 1 и с электрической передачей, в которую входит нижеперечисленное оборудование, так сам дизель 1 механически соединен с тяговым синхронным генератором 5. Силовой выход тягового синхронного генератора 5 подключен к входу датчика 6 напряжения тягового синхронного генератора 5 и через датчик 7 тока тягового синхронного генератора 5 к входам параллельно включенных управляемых выпрямителей 8 и 9 (по числу обмоторенных осей, на чертеже условно показаны две обмоторенные оси). Задатчик 10 частоты вращения дизеля 1, например многопозиционный контроллер машиниста тепловоза, соединен с входом регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1 и с одним входом блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5. Выход датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1 подключен ко второму входу блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5, к третьему входу которого подключен датчик 4 частоты вращения вала дизеля 1. Выход блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 соединен с одним входом блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5. Выход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5 соединен с входом блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5. Выход блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 соединен с одним входом блока 14 рассогласования напряжения тягового синхронного генератора 5, другой вход которого соединен с выходом датчика 6 напряжения тягового синхронного генератора 5. Выход датчика 6 напряжения тягового синхронного генератора 5 также подключен на один вход блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5, второй вход которого подключен к выходу датчика 7 тока тягового синхронного генератора 5. Выход блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5 подключен на второй вход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5. Выход блока 14 рассогласования напряжения тягового синхронного генератора 5 соединен с входом блока 16 управления током возбуждения тягового синхронного генератора 5, выход которого подключен к входу обмотки возбуждения тягового синхронного генератора 5.

Силовой выход управляемого выпрямителя 8 через датчик 17 тока подключен на вход тягового электродвигателя 18. Тяговый электродвигатель 18 соединен с датчиком частоты вращения 19 тягового электродвигателя 18, выход которого соединен с одним из входов блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 и с одним из входов блока 21 выделения минимальной частоты вращения тяговых электродвигателей. Выход блока 21 выделения минимальной частоты вращения тяговых электродвигателей соединен со вторым входом блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18. Выход блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 подключен к входу блока 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18. Один выход блока 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 соединен с одним из входов логического блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар, выход которого соединен с одним из входов блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5. Второй выход блока 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 соединен с одним входом блока 24 управления управляемым выпрямителем 8, второй вход которого соединен с датчиком 25 напряжения тягового электродвигателя 18, при этом к датчику 25 напряжения тягового электродвигателя 18 подключен силовой выход управляемого выпрямителя 8. Выход блока 24 соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя 8. Выход датчика тока 17 тягового электродвигателя 18 соединен с одним из входов блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей, выход которого соединен со вторым входом блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5.

Силовой выход управляемого выпрямителя 9 через датчик 27 тока подключен на вход тягового электродвигателя 28. Датчик 27 тока соединен с другим входом блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей. Тяговый электродвигатель 28 соединен с датчиком частоты вращения 29 тягового электродвигателя 28, выход которого соединен с одним из входов блока 30 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 28 и с одним из входов блока 21 выделения минимальной частоты вращения тяговых электродвигателей. Выход блока 21 выделения минимальной частоты вращения тяговых электродвигателей соединен со вторым входом блока 30 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 28. Выход блока 30 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 28 подключен к входу блока 31 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 28. Один выход блока 31 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 28 соединен одним из входов логического блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар. Второй выход блока 31 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 28 соединен с одним входом блока 32 управления управляемым выпрямителем 9, второй вход которого соединен с датчиком 33 напряжения тягового электродвигателя 28, при этом к датчику 33 напряжения тягового электродвигателя 28 подключен силовой выход управляемого выпрямителя 9. Выход блока 32 соединен с управляющим входом управляемого выпрямителя 9. Выход датчика тока 27 тягового электродвигателя 28 соединен с одним из входов блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей.

Способ осуществляется следующим образом.

Задатчиком 10 частоты вращения дизеля 1 задают частоту вращения вала дизеля 1, приводящего во вращение тяговый синхронный генератор 5. На выходе задатчика 10 частоты вращения дизеля 1 действует кодовый сигнал, пропорциональный заданной частоте вращения вала дизеля 1, который поступает на вход регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, на вход блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5. Регулятор 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1 удерживает частоту вращения вала дизеля 1 пропорционально кодовому сигналу задатчика 10 частоты вращения дизеля 1.

Датчиком 3 измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, соответствующее текущему значению частоты вращения вала дизеля 1. Выходной сигнал датчика 3 положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, пропорциональный положению органа топливоподачи, поступает на второй вход блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5.

Датчиком 4 частоты вращения вала дизеля 1 измеряют частоту вращения вала дизеля 1, с выхода датчика 4 сигнал, пропорциональный частоте вращения вала дизеля 1, подают на вход блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5.

В блоке 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1 пропорционально заданной частоте вращения дизеля 1, для чего в блоке 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 преобразуют код заданной частоты вращения вала дизеля 1 с выхода задатчика 10 частоты вращения дизеля 1 в сигнал заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1. Сигнал, пропорциональный заданному положению дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1, сравнивают с сигналом, пропорциональным измеренному датчиком 3 положению дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1. Величину их рассогласования интегрируют по времени, верхний и нижний пределы интегрирования ограничивают, результат интегрирования принимают за регулируемую часть мощности тягового синхронного генератора 5.

Датчиком 6 напряжения тягового синхронного генератора 5 измеряют напряжение тягового синхронного генератора 5. Сигнал, пропорциональный напряжению тягового синхронного генератора 5, измеренному датчиком 6 напряжения тягового синхронного генератора 5, подают на один вход блока 14 рассогласования напряжения тягового синхронного генератора 5, на другой вход которого подают сигнал, пропорциональный уставке напряжения тягового синхронного генератора 5 с выхода блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5. В блоке 14 рассогласования напряжения тягового синхронного генератора 5 сравнивают сигналы, пропорциональные уставке напряжения тягового синхронного генератора 5 и измеренного напряжения тягового синхронного генератора 5, и по величине рассогласования изменяют уставку тока возбуждения тягового синхронного генератора 5. С выхода блока 14 рассогласования напряжения тягового синхронного генератора 5 уставку тока возбуждения тягового синхронного генератора 5 подают на вход блока 16 управления током возбуждения тягового синхронного генератора 5. В блоке 16 управления током возбуждения тягового синхронного генератора 5 сигнал уставки тока возбуждения тягового синхронного генератора 5 интегрируют по времени, усиливают и с выхода блока 16 управления током возбуждения тягового синхронного генератора 5 подают на вход тягового синхронного генератора 5.

В блоке 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 задают мощность тягового синхронного генератора 5 пропорционально измеренной датчиком 4 частоте вращения вала дизеля 1 и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положения дозирующего органа топливоподачи регулятора 2 частоты вращения и нагрузки дизеля 1. Результат суммирования принимают за уставку мощности тягового синхронного генератора 5.

Датчиком 7 тока тягового синхронного генератора 5 измеряют ток тягового синхронного генератора 5. Датчиком 6 напряжения тягового синхронного генератора 5 измеряют напряжение тягового синхронного генератора 5. Сигнал, пропорциональный измеренному току тягового синхронного генератора 5, подают на один вход блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5. Сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тягового синхронного генератора 5, подают на другой вход блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5. В блоке 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5 сигналы, пропорциональные измеренным току и напряжению тягового синхронного генератора 5, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового синхронного генератора 5. С выхода блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности тягового синхронного генератора 5, подают на вход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5.

Сигнал уставки мощности тягового синхронного генератора 5 с выхода блока 11 формирования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 подают на один из входов блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5, на другой вход блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5 подают с выхода блока 15 измерения мощности тягового синхронного генератора 5 сигнал, пропорциональный измеренной мощности тягового синхронного генератора 5.

Результат сравнения измеренной в блоке 15 мощности тягового синхронного генератора 5 и сигнала заданной в блоке 11 уставки мощности тягового синхронного генератора 5 подают с выхода блока 12 рассогласования заданной и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5 на один из входов блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5. В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового синхронного генератора 5.

Напряжение с силового выхода тягового синхронного генератора 5 подают на силовые входы параллельно подключенных управляемых выпрямителей 8 и 9.

Датчиками частоты вращения 19 и 29 измеряют частоту вращения каждой обмоторенной колесной пары тяговыми электродвигателями 18 и 28. Сигналы, пропорциональные измеренным датчиками частоты вращения 19 и 29 частотам вращения колесных пар, обмоторенных тяговыми электродвигателями 18 и 28, подают на входы блока 21 выделения минимальной частоты вращения обмоторенных колесных пар. В блоке 21 выделения минимальной частоты вращения обмоторенных колесных пар сравнивают сигналы, пропорциональные измеренным датчиками частоты вращения 19 и 29 частотам вращения обмоторенных колесных пар тяговыми электродвигателями 18 и 28, и по результатам их сравнения выделяют сигнал, пропорциональный минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар. Сигнал, пропорциональный минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, с выхода блока 21 поступает на вход блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 и на вход блока 30 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 28.

На второй вход блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 подают сигнал, пропорциональный частоте вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18, измеренной датчиком частоты вращения 19 колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18. В блоке 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 сравнивают сигнал, пропорциональный измеренной датчиком частоты вращения 19 частоте вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18, с сигналом, пропорциональным минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, с выхода блока 21.

По сигналу, пропорциональному результату сравнения, с выхода блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 в блоке 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 задают уставку напряжения тягового электродвигателя 18. Если сигнал рассогласования с выхода блока 20 рассогласования частоты вращения тягового электродвигателя 18 превышает наперед заданную минимальную уставку в блоке 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18, то в блоке 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 выделяют сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18. Со второго выхода блока 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем 18, подают на один вход логического блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар. С помощью логического блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар определяют количество боксующих обмоторенных колесных пар. Сигнал, соответствующий количеству боксующих обмоторенных колесных пар, с выхода логического блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар подают на другой вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5.

Сигнал уставки напряжения тягового электродвигателя 18 с одного выхода блока 22 формирования уставки напряжения тягового электродвигателя 18 подают на один вход блока 24 управления управляемым выпрямителем 8. Датчиком 25 напряжения тягового электродвигателя 18 измеряют напряжение тягового электродвигателя 18 на выходе управляемого выпрямителя 8. Сигнал, пропорциональный напряжению тягового электродвигателя 18, измеренному датчиком 25 напряжения тягового электродвигателя 18, подают на второй вход блока 24 управления управляемым выпрямителем 8. В блоке 24 управления управляемым выпрямителем 8 сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тягового электродвигателя 18, сравнивают с уставкой напряжения тягового электродвигателя 18, результат сравнения усиливают, интегрируют по времени и с выхода блока 24 управления управляемым выпрямителем 8 подают на управляющий вход управляемого выпрямителя 8.

Аналогично происходит управление напряжением тягового электродвигателя 28.

В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 в зависимости от сигнала, соответствующего количеству боксующих обмоторенных колесных пар, с выхода блока 23 определения количества боксующих обмоторенных колесных пар определяют режим работы электрической тяговой передачи: режим невыявленного боксования - при отсутствии боксующих обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим умеренного боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар.

В зависимости от режима боксования в блоке 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 переключают каналы управления напряжением тягового синхронного генератора 5.

В режимах невыявленного и начинающегося боксования на выходе блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора 5, пропорциональный сигналу рассогласования уставки мощности тягового синхронного генератора 5 и измеренной мощности тягового синхронного генератора 5.

В режиме умеренного боксования датчиком 17 тока тягового электродвигателя 18 измеряют ток тягового электродвигателя 18, сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя, с выхода датчика тока 17 тягового электродвигателя 18 поступает на один вход блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей. Датчиком 27 тока тягового электродвигателя 28 измеряют ток тягового электродвигателя 28, т.е. измеряют ток каждого тягового электродвигателя, сигнал, пропорциональный измеренному току тягового электродвигателя, с выхода датчика тока 27 тягового электродвигателя 28 поступает на другой вход блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей.

В блоке 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей (по числу обмоторенных осей тепловоза). Сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, с выхода блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей подают на один вход блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5. В блоке 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 выделенный в начале режима умеренного боксования сигнал с выхода блока 26 выделения максимального тока тяговых электродвигателей, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар. Сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей. На выходе блока 13 формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора 5 пропорционально результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей.

Указанный способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволяет сформировать для каждого тягового электродвигателя поле элементарных вольтамперных характеристик управляемого выпрямителя для постоянных частот вращения тягового электродвигателя, уровень которых определяется интегралом рассогласования заданного и измеренного значения положения дозирующего органа топливоподачи дизеля в режиме отсутствия боксования, а также в режиме начинающегося боксования, что позволяет осуществлять работу тепловоза с полной мощностью дизеля и с частичными мощностями, соответствующими линиям наибольшей экономичности дизеля, предотвратив тем самым неоправданное снижение касательной силы тяги при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути) и при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением, а также из-за технологических погрешностей, вызванных различием диаметров бандажей колесных пар, магнитных характеристик тяговых двигателей и погрешностей, связанных со способом измерения вращательной скорости, средством измерения и динамикой колесно-моторного блока.

Кроме того, указанный способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволяет стабилизировать развитие режима боксования колесных пар тепловоза из умеренного в интенсивное (разносное) путем регулирования электрической тяговой передачи в режиме умеренного боксования по закону Iтд = Imax = const для тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар за счет изменения напряжения тягового генератора.

Предлагаемый способ испытан и реализован на опытном тепловозе переменно-постоянного тока типа ТЭ116 и показал положительные результаты.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и решает задачу регулирования электрической тяговой передачи тепловоза. Тепловоз содержит автономный тепловой двигатель, генератор переменного тока, управляемые выпрямители и электродвигатели постоянного тока. Предложенный способ обеспечивает регулирование электрической тяговой передачи тепловоза, повышение тяговых свойств тепловоза в ухудшенных условиях по сцеплению колесо-рельс за счет сохранения силы тяги тепловоза при случайных возмущениях (стыки и стрелки железнодорожного пути), при незначительных пробуксовках с последующим самовосстановлением и в режимах начинающегося боксования. Способ включает также формирование искусственных жестких скоростных характеристик тяговым электродвигателям путем раздельного регулирования напряжения, подводимого к тяговым электродвигателям. Способ регулирования тяговой электрической передачи тепловоза позволяет сформировать для каждого тягового электродвигателя поле элементарных вольтамперных характеристик управляемого выпрямителя для постоянных частот вращения тягового электродвигателя, уровень которых определяется интегралом рассогласования заданного и измеренного значения положения дозирующего органа топливоподачи дизеля в режиме отсутствия боксования, а также в режиме начинающегося боксования. Технический результат заключается в повышении тяговых свойств тепловоза и стабилизации режима боксования. 1 ил.

Способ регулирования электрической передачи тепловоза, заключающийся в том, что задают частоту вращения теплового двигателя, приводящего во вращение тяговый синхронный генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, соответствующее текущему значению частоты вращения теплового двигателя, задают положение дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя пропорционально заданной частоте вращения теплового двигателя, сравнивают с сигналом, пропорциональным измеренному положению дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, величину их рассогласования интегрируют по времени, измеряют напряжение тягового синхронного генератора и сравнивают сигналы, пропорциональные уставке напряжения тягового синхронного генератора и измеренного напряжения тягового синхронного генератора, и по величине рассогласования изменяют уставку тока возбуждения тягового синхронного генератора, задают мощность тягового синхронного генератора пропорционально измеренной частоте вращения вала теплового двигателя (дизеля) и суммируют с результатом интегрирования величины рассогласования измеренного и заданного положений дозирующего органа топливоподачи регулятора частоты вращения и нагрузки теплового двигателя, результат суммирования принимают за уставку мощности тягового синхронного генератора, измеряют ток и напряжение тягового синхронного генератора, сигналы, пропорциональные измеренным току и напряжению тягового синхронного генератора, перемножают, результат перемножения принимают за измеренную мощность тягового синхронного генератора, результат сравнения измеренной мощности с уставкой мощности интегрируют по времени и принимают за уставку напряжения тягового синхронного генератора, измеряют частоту вращения каждой обмоторенной колесной пары тяговыми электродвигателями, отличающийся тем, что выделяют сигнал, пропорциональный минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, сравнивают сигнал, пропорциональный частоте вращения колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, с сигналом, пропорциональным минимальной частоте вращения обмоторенных колесных пар, по сигналу, пропорциональному результату сравнения, задают уставку напряжения каждого тягового электродвигателя и выделяют сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, сигнал боксования колесной пары, обмоторенной тяговым электродвигателем, подают на один вход логического блока, с помощью логического блока определяют количество боксующих обмоторенных колесных пар, измеряют напряжение тяговых электродвигателей на выходе управляемого выпрямителя, сигнал, пропорциональный измеренному напряжению тяговых электродвигателей, сравнивают с уставкой напряжения каждого тягового электродвигателя, результат сравнения усиливают, интегрируют по времени и подают на управляющий вход управляемого выпрямителя, в зависимости от сигнала, соответствующего количеству боксующих обмоторенных колесных пар, определяют режим работы электрической тяговой передачи: режим невыявленного боксования - при отсутствии боксующих обмоторенных колесных пар, режим начинающегося боксования - при боксовании одной либо двух обмоторенных колесных пар и режим умеренного боксования - при боксовании трех и более обмоторенных колесных пар, в зависимости от режима боксования переключают каналы управления напряжением тягового синхронного генератора, в режимах невыявленного и начинающегося боксования на выходе блока формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора, пропорциональный сигналу рассогласования уставки мощности тягового синхронного генератора и измеренной мощности тягового синхронного генератора, в режиме умеренного боксования измеряют ток каждого тягового электродвигателя, выделяют сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, выделенный в начале режима умеренного боксования сигнал, пропорциональный максимальному значению тока тяговых электродвигателей, запоминают и принимают за уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар, сравнивают уставку тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей, на выходе блока формирования уставки напряжения тягового синхронного генератора вырабатывают сигнал уставки напряжения тягового синхронного генератора пропорционально результату сравнения уставки тока тяговых электродвигателей небоксующих колесных пар с сигналом, пропорциональным максимальному значению тока тяговых электродвигателей.