Устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением Советский патент 1984 года по МПК B60L15/04 

Устройство относится к электронному оборудованию транспортных средств с тиристорно-импульсным регулированием тяговых электродвигателей. Известно устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением, содержащее тиристорно-нмпульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-импульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя 1. Недостатком известного устройства является регулирование тока возбуждения тяговых электродвигателей с минимального коэффициента заполнения импульсного цикла независимо от величины начальной частоты вращения якорей двигателей. Это снижает .быстродействие устройства и его надежность. Цель изобретения - повышение надежности устройства. . Поставленная цель достигается тем, что устройство для управления торможением тягового электродвигателя с последовательным возбуждением, содержащее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами щиротно-импульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход -которого соединен с датчиком тока якоря двигателя, снабжено импульсным датчиком частоты вращения двигателя, соединенным с ним одним из входов счетчиком, блоком выдержки времени, логическими элементами И и триггерами, входы одного из которых подключены соответственно к выходу переполнения разрядов реверсивного счетчика, соединенному с входом блока . выдержки времени, и к первому входу блока управления режимами работы двигателя, а выход - к одному из входов первого логического элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока управления режимами работы двигателя, подключенного третьим выходом к второму входу другого формирователя импульсов, при этом другой-вход счетчика импульсов-подключен к выходу блока выдержки времени, соединенному с первым входом второго логического элемента И, а выход - к другому триггеру, соединенному с вторым входом второго логического элемента И, подключенного 1 82 третьим входом к выходу импульсного датчика частоты вращения двигателя, а выходом - к одним из входов реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с выходом первого элемента И. На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства. Выходы блока 1 управления режимами работы электродвигателя соединены с входами триггера 2 и логического элемента И 3. выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного счетчика 4, входящего в состав цифрового щиротно-импульсного модулятора 5, который содержит также счетчик 6 тактовых импульсов, дешифратор 7 выходных сигналов, коммутатор 8 импульсов, подключенный своими счетными и управляющими входами соответственно к выходам дещифратора 7 и реверсивного счетчика 4. Счетчик 6 подключен к генератору 9 тактовых импульсов. Выход переполнения разрядов реверсивного счетчика 4 соединен с входом блока 10 выдержки времени и другим входом триггера 2. Выход блока 10 подключен ко входам счетчика J1 импульсов и логического элемента И 12. Другой вход счетчика 11 соединен с выходом импульсного датчика 13 частоты вращения якоря 14 электродвигат еля. Выход счетчика 11 через триггер 15 соединен со вторым. входом логического элемента И 12. Третий вход этого элемента соединен с выходом датчика 13. Выход логического элемента И 12 подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 4 цифрового щиротно-импульсного модулятора 5, выходы которого соединены с входами формирователей 16 и 17 управляющих импульсов для тиристорного регулятора 18 тока обмотки 19 возбуждения электродвигателя.- Вход формирователя 17 соединен еще с выходом блока 1 управления режимами работы двигателя. Обмотка 19 зашунтирована резистором 20 для исключения импульсов перенапряжения на ней при регулировании тока. Ток якоря 14 электродвигателя контролируется датчиком 21 тока якоря, выход которого соединен с входом блока 1 управления режимами работы электродвигателя. В режиме электродинамического торможения в цепь двигателя включается тормозной резистор 22. Блок 1 управления процессом регулирования содержит элемент 23 сравнения, источник 24 опорного напряжения, генератор 25 импульсных сигналов низкой частоты, конденсатор 26, триггер 27. Устройство работает следующим образом. В начальный момент торможения тиристорный регулятор 18 полностью открыт, в результате чего замыкается цепь: якорь 14 - тормозной резистор 22 - обмотка 19 возбуждения. -Происходит самовозбуждение электродвигателя. Полное открытие регулятора 18 обеспечивается тем, что формиров тель 16 генерирует под действием сигналов с модулятора 5 управляющие импульсы, а формирователь 17 заперт сигналом с выхода блока 1 управления до тех пор, пока ток в цепи двигателя не достигнет заданного значения (уставки). При увеличении тока якоря до значения уставки, которая задается в блоке 1, запрещающий, сигнал с выхода блока 1 снимается и формирователь 17 включается. Под действием управляющих импульсов формирователей 16 и 17 начинается импульсная работа регулятора 18, поддерживающего ток якоря на заданном уровне. Необходимые значения коэффициента заполнения импульсного цикла регулятора 18 в процессе торможения электродвигателя задаются с помощью широтно-импульсного модулятора 5. Формирование требуемого коэффициента заполнения импульсного цикла модулятора 5 осуществляется в следующем порядке. На счетчик 6 модулятора поступают с генератора 9 тактовые импульсы, частота f которых выбрана равной о ГрП),где fp- требуемая частота переключения регулятора 18; п число позиций счетчика 6. Такговые импульсы последовательно заполняют разряды счетчика 6. Когда все разряды счетчика заполнены, то очередным тактовым импул.ьсом производится сброс счетчика в нулевое состояние и вновь начинается заполнение его разрядов. В дальнейщем этот процесс периодически повторяется. Сигналы с выхода счетчика б и выхода триггера снимаются и логический элемент И 3 перестает пропускать импульсы от блока 1 на вход реверсивного счетчика 4, который при этом остается с заполненными разрядами. С выхода переполнения разряда реверсивного счетчика 4 сигнал подается также на вход блока 10 выдержки времени. От этого сигнала блок-10 включается, и на его выходе появляется напряжение высокого уровня, сохраняющееся в течение строго заданного интервала времени 1выд От выходного напряжения блока 10 включается счетчик 11 импульсов, которые поступают с импульсного датчика 13 частоты вращения якоря электродвигателя. При заполнении всех разрядов счетчика 11 он переключает триггер 15, на выходе которого появляется напряжение высокого уровня. Выходные напряжения высокого уровня блока 10 и триггера 15 разрещают логическому элементу И 12 пропускать импульсные сигналы с датчика 13 на вычитающий вход реверсивного счетчика 4. Эти импульсы проходят на реверсивный счетчик 4 только в рставщуюся после заполнения счетчика 11 часть времени от интервала 1Быд , так как по истечении 1быд напряжение с выхода блока 10 снимается и логический элемент И 12 закрывается. Под действием импульсов, прошедщих на реверсивный счетчик 4, в нем сбрасывается определенная часть позиций таким образом, что их число устанавливается соответствующим частоте вращения якоря электродвигателя. Это обусловлено тем, что время выдержки 1выди число позиций счетчика 11 величины постоянные, а частота импульсов датчика 13 прямо пропорционаоПьна частоте вращения якоря электродвигателя. Следовательно, чем выще частота вращения якоря электродвигателя,, тем скорее заполняются разряды счетчика 11, тем больше времени остается для прохождения импульсов с датчика 13 на реверсивный счетчик 4, тем больще число позиций сбрасывается в реверсивном счетчике 4. Указанный алгоритм работы устройства обеспечивает установку при максимальной начальной частоте вращения якоря электродвигателя число позиции в реверсивном счетчике 4 соответствующее минимальному коэффициенту заполнения импульсного цик регулятора 18, так как при этой частоте требуется наибольщее ослабление-поля двигателя. Если частота вращения якоря ниже максимальной,, но еще находится В зоне, при которой требуется ослабление поля двигателя, то в реверсивном счетчике 4 устанавливается число позиций, соответствующее данной частоте. Если же частота вращения якоря соответствует выходу на полное поле, или даже еще ниже, то в реверсивном счетчике 4 устанавливается число позиций, задающее максимальный-коэффициент заполнения импульсного цикла, регулятора 8, так как в этих случаях поле двигателя должно быть полным. Установка начального числа позиций в реверсивном счетчике 4,как отмечалось выцIe происходит за время сборки силрвой цепи электродвигателя. Следовательно, модулятор 4 уже к началу процесса самовозбуждения двигателя начинает формировать на своих выходах последовательность управляющих импульсов с коэффициентом заполнения. соответствующим начальной частоте вращения якоря двигателя. Но импульсы с выхода, предназначенные -для выключения регулятора 18, не проходят через формирователь 17 до тех пор, пока ток двигателя не достигнет уровня уставки. Этим обеспечивается самовозбуждение двигателя при пол18; т.е. при ностью открытом регуляторе lo; т.е. полном поле двигателя. Запирание формирователя осуществляется с помощью триггера 27 в блоке I. Триггер 27 при включении питания на устройство устанавливается в положение, при котором на его выходе имеется напряжение высокого уровня. Это напряжение запирает формирователь 17 (цепь начальной установки триггера 27 на схеме не показана). При увеличении тока двигателя до уровня уставки, задаваемой источником 24, элемент 23 сравнения переключается и напряжение высокого уровня с его выхода снимается. От этого перепада напряжений триггер 27 переключается и снимает запрет с формирователя 17 импульсов. В результате этого формирователи 16 и 17 под действием выходных сигналов модулятора 5 начинают осуществлять переключение регулятора 18 с начально заданным коэффициентом заполнения импульсного цикла. При снятии напряжения высокого уровня с выхода элемента 23 сравнения конденсатор 26 разряжается через выходную цепь элемента 23 и входнуюЮ цепь триггера 2, подготавливаясь к пропуску через себя импульса тока на триггер 2 при появлении напряжения Высокого уровня на выходе элемента 23. При уменьшении скорости вращения якоря двигателя ток в цепи уменьщается. При уменьшении его ниже уровня уставки, задаваемой источником 24 опорного напряжения, элемент 23 сравнения переключается и на его выходе появляется напряжение высокого уровня. От этого напряжения включается генератор импульсов набора позиции реверсивного счетчика 4 и через конденсатор 26 переключается триггер 2 в открытое соетояние, разрешая логическому элементу И 3 пропускать сигналы от генератора 25 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4,2 который под действием сигнала с генератора 25 переключается на следующую (после начальной) позицию, увеличивая коэффициент заполнения импульсного цикла регулятора 18. При этом ток возбуждения двигателя увеличивается, увеличивая ток якоря. Ток якоря увеличивается выше уровня уставки. От этого элемент 3 сравнения переключается и напряжение с его выхода снимается, запрещая работу генератора 25. В результате реверсивный счетчик 4 остается на новой позиции до тех пор, пока ток якоря вновь не уменьщится ниже уровня уставки. В дальнейщем процесс повторяется и аналогичным образом происходит постепенное ступенчатое увеличение коэффициента заполнения импульсного цикла до максимального значения. В момент увеличения коэффициента заполнения импульсного цикла до максимального значения (т.е. при заполнении всех разрядов счетчика 4) на выходе реверсивного счетчика 4 появляется сигнал, который переключает триггер 2 в закрытое состояние. В результате этого логический элемент И 3 запирается, и реверсивный счетчик 4 удерживается на последней позиции, что соответствует концу процесса регулирования тока возбуждения двигателя. Применение предлагаемого устройства в системе импульсного регулирования тягового электродвигателя сокращает время выхода двигателя в заданный режим работы при торможении, что повышает надежность за счет повышения быстродействия системы регулирования.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМОЖЕНИЕМ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ, содержащее тиристорно-импульсный регулятор тока возбуждения двигателя с формирователями управляющих импульсов, входы которых соединены с выходами широтно-имнульсного модулятора, снабженного реверсивным счетчиком с выходом переполнения разрядов -на первом и втором из его входов, третий вход которого подключен к генератору тактовых импульсов, блок управления режимами работы двигателей, вход которого соединен с датчиком тока якоря двигателя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежI21 | го ности, оно снабжено импульсным датчиком частоты вращения двигателя, соединенным с ним одним из входов счетчиком, блокомвыдержки времени, логическими элементами И и триггерами, входы одного из которых подключены соответственно к выходу переполнения разрядов реверсивного счетчика, соединенному с входом блока выдержки времени, и к первому входу блока управления режимами работы двигателя, а выход - к одному из входов первого логического элемента И, другой вход которого соединен с вторым выходом блока управления режимами работы двигателя, подключенного третьим выходом к второму входу другого формирователя импульсов, при этом другой вход счетчика импульсов подключен к выходу О блока выдержки времени, соединенному с первым входом второго логического элемена та И, а выход - к другому триггеру, соеС диненному с вторым входом второго логического элемента И, подключенного третьим входом к выходу импульсного датчика частоты вращения двигателя, а выходом - к одним из входов реверсивного счетчика, другой вход которого соединен с выходом ,первого элемента ИГС ее с сх а о гг Т IK L « fZ -JZl/J 1 M-f