Устройство для определения тягового усилия электровоза Советский патент 1985 года по МПК G01L5/16 

1 1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения тягового или тормозного усилия, создаваемого электровозом постоянного тока.

Известно устройство для определения тягового усилия локомотива, содержащее регистратор l ,

Недостатками устройства являются сложность его механической части и необходимость применения специальных сцепных узлов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения тягового усилия электровоза, содержащее счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчики скорости и датчики напряжения и тока элекродвигателя электровоза 2j .

Недостатком известного устройства является низкая точность.

Цель изобретения - повышение точности путем обработки измерительной информации в импульсной форме.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения тягового усилия электровоза, содержащем счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчик скорости и датчики напряжения и тока электродвигателя электровоза, датчик скорости вьтолнен в виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно-решающий блок содержит генератор стабильных импульсов, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, который через генератор стабильньпс импульсов связан с преобразователем тока в длительность импульсов, выход котого через регистратор соединен с выходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение.

На фиг, 1 приведена блок-схема устройства, на фиг, 2 - принципиальная схема счетно-решающего блока , н фиг. 3 - эпюры токов и напряжений.

Устройство для определения тягового усилия электровоза содержит датчики 1 и 2, соответственно напряжения и тока электродвигателя электровоза, датчик 3 скорости электровоза, счетно-решающий блок 4 и ре18412

гистратор 5, Датчик 1 напряжения , представляет собой резисторный делитель напряжения. Датчик тока 2 может быть выполнен в виде омического шунта, в этом случае он подключается к счетно-решающему блоку 4 через операционный усилитель 6.

Датчик 3 скорости электровоза может быть выполнен в виде двух кату0 щек, установленных на заданном расстоянии i3 друг от друга под кузовом электровоза вдоль направления движения с обеспечением возможности индуктивной связи с индукторами, установленными на полотне железной

дороги чер-ез равные интервалы, определяемые условиями работы. Питание индукторов может осуществляться от генератора синусоидальных колебаний

0 повьпяенной частоты.

Счетно-решающий блок 4 (фиг. 2) содержит генератор 7 стабильных импульсов, преобразователь 8 частоты следования импульсов в напряжение,

5 преобразователь 9 тока в длительность импупьсовf преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов,., При этом к входу преобразователя 10 напряжения в частоту следования

0 импульсов подключается датчик 1

напряжения, а к выходу - вход генератора 7 стабильных импульсов, которьй связан с преобразователем 9 тока в длительность импульсов,вход

которого соединен с операционным усилителем 6, а выход через регистратор 5 Соединен с выходом преобразователя 8 частоты следования импульсов в напряжение, вход которого соедиQ нен с датчиком 3 скорости электровоза.

Генератор 7 стабильных импульсов включает в состаь реактор 11, емкость 12, диод 13, тиристор 14 и

г импульсный, трансформатор 15. Преобразователь 8 частоты следования импульсов в напряжение содержит триггер 16, транзистор 17, стабилизатор 18 тока, диод 19 и два конденсатора 20 и 21.

Преобразователь 9 тока в длительность импульсов содержит транзисторы 22-24, стабилизатор 25 тока, диоды 26 и 27, конденсатор 28 и резисторы 29-32.

Преобразователь 10 напряжения в частоту следования импульсов содержит динистор 33, импульсный транс3

форматор 34, конденсатор 35 и резистор 36.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение I с выхода датчика 1 напряжения через резистор 36 поступает на конденсатор 35. В результате этого конденсатор 35 заряжается и напряжение Up, на нем согласно диаграмме фиг. 3 увеличивается до значения, равного напряжению переключения динистора 33. Отпирание динистора обеспечивает формирование тока ij , который поступает в цепь управляющего перехода тиристора 14 через импульсный трансформатор 34. При отпирании тиристора 14 транзисторы 23 и 24 запираются, а транзистор 22 отпирается под действием отрицательной полуволны напряжения Од на вторичной обмотке импульсного трансформатора 15, длительность которой равна периоду То собственных колебаний контура,образованного конденсатором 12 и реактором 11. в это время конденсатор 28 заряжается до напряжения ( пропорционального току двигателей 3 .

После завершения цикла колебаний контура С 12, 11 восстанавливается напряжение Uq на диоде 13 и тиристоре 14 и через резисторы 31 и 32 подается положительное напряжение на базы транзисторов 24 и 23. При этом Транзистор 24 отпирается и через регистратор 5 протекает импульс тока i-Li. Транзистор 23 остается запертым под действием отрицательного напряжения на конденсаторе 28. Транзистор 23 будет находиться в запертом состоянии до тех пор,, пока не разрядится конденсатор 28. После разряда последнего отпирается транзистор 23 что вызовет запирание транзистора 24 и прекращение тока -i через регистратор 5 и резистор 30.

Под действием датчика 3 скорости электровоза напряжение на конденсаторе 21, равное максимальному значению напряжения на конденсаторе 20, изменяется прямо пропорционально длительности отрицательного импульса на базе транзистора 17 и интервалу времени ui: между импульсами, формируемыми датчиком 3 скорости электровоза.

Величина напряжения на конденсаторе 21 в рассматриваемом устройстве определяется выражением

151841

vt

U--3

w 8 сго

где О ft - ток на выходе стабилизатора 18 тока ut интервал времени между

импульсами, формируемыми датчиком 3 скорости электровоза;

- емкость конденсатора 20. Ток через регистратор 5 в предлагаемом устройстве можно определить поформуле

Icr,,.it

.{т

(2)

ч 7

где f - частота повторения импульсов

отпирания тиристора 14; Тц - длительность импульса тока

через регистратор 5 и транзис тор 24;

сопротивление резистора 30. Частота повторения импульсов токА отпирания тиристора 14 устройства определяется

у

ь

(3)

Г7ер )

(J

где

- напряжение на выходе

датчика 1I

1

pep - напряжение переключения

динистора 20,

35 емкость конденсатора 35J сопротивление резистора

36.

Длительность импульса тока через регистратор 5 устройства можно определить по формуле

т, .т,.(4)

ст

25

где TQ - период собственных колебаний последовательного

контура, содержащего конденсатор 12 и реактор 11, 3 - ток на выходе датчика 2 или операционного усилителя 6

сТос выходе стабилизатора 25 тока.

Подставив вьфажения (3) и (4) в формулу 2, получаем

-Тс

СТщ

и-з-bt

ь

I(,,o-M6 -

или

IcT,8 ,г-Ь7Г

r1.я .с .,(}

СГ25 ер W -го 3fe

где - емкость конденсатора 12/ 4, - индуктивность реактора

11.

Из выражений (5) и (6) следует, что ток через регистратор 5 устройства пропорционален произведению напряжения, тока и интервала времени на выходах датчиков 1-3 и прямо пропорционален усилию, создаваемому электровозом, поскольку

U.I-7-ut

., () -ir

где F - тяговое усилие электровоза, it - интервал времени, за который электровоз переместится на путь .IS (расстояние между катушками датчика скорости);

U - напряжение на двигателях 3 - ток через двигатели электровоза.

Таким образом, внедрение изобретения позволяет повысить точность определения тягового усилия электровоза и обеспечить возможность автоматизации управления электровозом как в , так и в режиме рекуперативного торможения.

сч1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЯГОВОГО УСИЛИЯ ЭЛЕКТРОВОЗА, содержа11щее счетно-решающий блок с регистратором и подключенные к нему датчик скорости и датчики напряжения и тока электродвигателя электровоза, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности путем обработки измерительной информации в импульсной форме, датчик скорости вьтолнен в виде преобразователя скорости электровоза в частоту следования импульсов, а счетно решающий блок содержит генератор стабильных импульсов, преобразователь частоты следования импульсов в напряжение, преобразователь тока в длительность импульсов и преобразователь напряжения в частоту следования импульсов, который через генератор стабильных импульсов связан с преобразователем тока в длительность импульсов, выW ход которого через регистратор сое-тдивен с выходом преобразователя частоты следования импульсов в напряжение.

«

S

Q

1

h