Устройство для управления реостатным торможением двигателей транспортного средства Советский патент 1989 года по МПК B60L7/26 

1

I Изобретение относится к электрическому транспорту, а именно к электроподвижному составу с автоматической системой управления реостатным торможением при независимом возбуж- дении тяговых двигателей и нерегулируемыми тормозными реостатами, и может быть использовано на электровозах, тепловозах, дизель-электрических автопоездах.

Цель изобретения - повышение надежности.

На чертеже представлена блок-схема устройства для управления реостат ным торможением двигателей транспортного средства.

Устройство содержит статический . тиристорный регулятор 1 напряжения, к которому подключены последовательно соединенные обмотки 2 воэбужде1шя и датчик 3 тока возбузвдения. Входы регулятора 1 соединены с выходом формирователя 4 управляющих сигналов Задатчик 5 тормозной силы, подклю- ченный вьгходом к входу т фроаналого- вого преобразователя 6, выход которого и выход элемента 7 сравнения подключены к входам сумматора 8. Входы блока 9 вьщеления максимального сигнала соединены с соответствующими дaтчикa и 10 тока якорей 11, включенных на нерегулируемые индивидуальные Тормозные резисторы 12. Вход блока 13 подторможения подключен к

15

одному из выходов задатчика 14 ре- жима торможения, а выход через ин- тегратор 1j соединен с одним из вхо- .дов формирователя управляющих сигна5 лов 4, другой вход которого соединен с выходом сумматора 8, а третий вход - с выходом сумматора 16. Один из входов сумматора 16 подключен к

JP выходу функционального преобразова- тел5 17, а другой - к выходу масшта- . бирующего элемента 18, с которым соединен вход, порогового элемента 19. Выход блока 9 выделения максимального сигнала соединен с входами согласующего 20 и масштабирующего 18 элементов. Вход функционального преобразователя 17 соединен с датчиком 3 тока возбуждения, к которому подключен функциональный преобразователь 21, к одному выходу которого подключены одни из входов ключевых элементов 22, 23 и 24, а к другому - одни из входов ключевых элементов 25, 26 и 27ф Выходы ключевых элементов 22 и 25, 23 и 26 попарно объединены и подключены к соответствующим входам интегратора 28, а выходы ключевых элементов 24 и 27 подсоединены к одному из входов компаратора 29, другой вход которого подключен к выходу интегратора 28, с которым соединен первый вход порогового элемента 30. Второй вход порогового элемента 3D подсоединен к выходу порогового элемента 19, а третий вход- к выходу согласующего элемента 20.

20

25

30

35

Выход компаратора 29 через логический элемент НЕ 31 связан с другими (Входами ключевых элементов 23 - 25 с входом логического элемента НЕ 32 к выходу которого подключены другие входы ключевых элементов 22, 26 и 27 Входы коммутатора 33 соединены с выходами порогового элемента 30 и источника 34 напряжения, а выход - с одним из входов блока 35 стабилизации скорости, другой вход которого подключен к выходу согласующего элемента 36, а выходы - к входам элемента 7 сравнения. Другие выходы за- датчика 14 резшма торможения подключены к задатчику 5 тормозной силы и согласующему элементу 36. Блок 35 стабилизации скорости содержит датчик 37 скорости, блок 38 памяти, ключевые элементы 39 и 40 и узел 41 управления. Один из выходов датчика 37 скорости подключен к одному из входов ключевого элемента 40, а один из выходов блока 38 памяти - к одному из входов ключевого элемента 39, выходы ключевых элементов 39 и 40 соединены с одним из входов блока 38 памяти, другой вход которого подключен к одному из выходов узла 41 управления, другой выход которого соединен с другик входом ключевого элемента 39,- а другой вход ключевого элемента 40 соединен с одним из выходов узла 41 управления. Входы датчика 37 скорости и узла 41 управления и другие выходы блока 38 памяти и датчика 37 скорости явля ются соответственно одним и другим входами и выходами блока 35 стабилизации, скорости.

Устройство работает .следукмцим образом.

При включении реостатного торможения токов возбуждения и якоря нет, при этом на выходе порогового элемента 19 устанавливается сигнал вы- ;сокого уровня. Этот сигнал, воздействуя на второй вход порогового элемента 30, устанавливает его в состояние, при котором коммутатор 33 открыт, независимо сг уровня сигналов на других входах порогового элемента 30. Источник 34 напряжения подключается через открытый коммутатор 33 к первому входу блока 35 стабилизации скорости. Сигналы с выходов датчика 37; скорости по абсолютной величине в данный момент равны напряи, . - .

1463546

0

5

жению источника 34 и пропорциональны предельно допустимой скорости движения транспортного средства. Сиг- g нал с одного из выходов датчика 37 скорости через открытый ключевой элемент 40 и блок 38 памяти поступает на вход элемента 7 сравнения, где сравнивается с сигналом с другого Q выхода датчика 37 скорости.

Задатчик 14 режима торможения жестко связан с тормозной рукояткой (не показана) управляется вручную путем ее поворота в одно из трех 15 фиксированных положений, каждому из которых соответствуют сигналы высокого уровня на выходе задатчика 14, определяющие режим-торможения: под- тормаж вание, остановочное торможе- 20 ™е и фикса ф1я скорости.

В режиме подтормаживания сигнал высокого уровня задатчика 14 режима торможения включает блок 13 подтормаживания, выходной сигнал которого, 25 строго калиброванный по амплитуде возбуждает интегратор 15, определяющий темп роста тормозного усилия подтормаживания. Под действием выходного сигнала интегратора 15 формирователь 4 управляющих сигналов плавно изменяет фазу формируемых им импуль- . сов до установив шегося значения, определяемого выходным сигналом блока 13 подтормажива ния и сигналом сумматора 16. В цепях обмоток 2 возбуж- .дения и якорей 11 тяговых двигателей плавно нарастают cooтвeтcтвyющ(ie токи . Блок 9 выделения максимального сигнала осуществляет выбор тока якоря наиболее нагруженного двигателя. Выходное напряжение блока 9 вьщеле- ния максимального сигнала через масштабирующий элемент 18 поступает в сумматор 16, который суммирует его с сигналом функционального преобразователя 17. Настраивая определенным образом функциональный преобразователь 17, выходное напряжение которого нейлинейно зависит от тока возбуждения, при заданном масштабном коэффициенте элемента 18, можно наиболее простым способом получить требуемый закон регулирования тормозной силы, например - на поддержание постоянства заданного тормозного .усилия.

Таким образом, сигнал, определяемый текущей суммой напряжений функционального преобразователя 17 и

30

35

40

5

;Масштабирую1цего элемента 18, воздей- Ствуя на один из входов формирова- {теля 4 управляющих сигналов, уста- |навливает такую фазу включения ти- |ристоров регулятора 1, которая соответствует реализации постоянства заданного тормозного ус11пия подторма- живания, необходимого для плавного

лей. Это напряжение сравнивается в пороговом элементе 30 с напряжением блока 9 выделения максимального сиг нала. Скважность последовательности импульсов на выходе порогового элемента 30 пропорциональна частному о деления выходных сигналов блока 9 :выделения максимального сигнала и

сжатия состава во избежание продоль- ю функционального преобразователя 21.

:ных реакций поезда. При достижении выходного напряжения элемента 18 ве- личины, превышающей порог срабатыва- |ния элемента 19, последний переключается и состояние порогового зле- мента 30 зависит теперь от уровня Сигналов других его входов.

1

I Выходное напряжение функциональ- jHoro преобразователя 21 нелинейно зависит от входного сигнала и пропор- |ционально потоку возбужце1шя тяго- |вых двигателей. Ключевые элементы ;25, 23 и 24 открыты, а элементы 22, ;26 и 27 закрыты. При этом неинверти- ррующие входы интегратора 28 и ком- |паратора .29 подключены к одному из |выходов функционального преобразова- ;теля 21, а инвертирующий вход интег- |ратора 28 - к другому выходу преобразователя 21. Операционная схема образованная функциональным преобра- |3ователем 21, ключевыми элементами 22 - 27, интегратором 28, компаратором 29 и логическими элементами НЕ 32 и 33, включена на неинвертирующее интегрирование. Компаратор 29 компа- рирует линейно нарастающее напряжение интегратора 28 с потенциалом первого выхода функционального преобразователя 21. Когда эти величины достигнут соизмеримого уровня, компаратор 29 опрокидывается в нулевое состоя1ше, что приводит к изменению выходных сигналов элементов НЕ 32, 33 и переключению ютючевых элементов 22 - 27, после чего операционная схема включается на инвертирующее интегрирование. Линейно спадакщее напряжение интегратора 28 стремится к- потенциалу другого выхода функционального преобразователя 21. Когда оно .достигнет этого уровня компаратор 29 возвратится в первоначальное состояние, и описанный процесс повторяется. Таким образом операционная схема генерирует пилообразное напряжение с амплитудой,, пропорциональной D каждый конкретный момент времени по току возбуждения тяговых двигате20

30

Датчик 37 скорости, представляю- 1ЩЙ собой активньй фильтр низких час тот, осредняет импульсную последовательность эталонного напряжения ис15 точника 34, который подключается коммутатором 33 к входу блока 35 стабилизадаи скорости в такТе переключения порогового элемента 30. Вы ходные сигналы датчика 37 скорости сбрасьшаются со значения, пропорционального предельно допустимой ско- рости транспортного средства до текущего, при котором осуществлен вход в режим реостатного торможения. Ес25 ли необходимо уменьшить скорость движения транспортного средства,, за- датчик 14 режима торможения переводится вр второе фиксированное поло- , при котором включается задат- чик 5 тормозной силы, осуществляющей кодирование заданного тормозного уси лия и передачу цифрового кода на вход цифроаналогового преобразователя 6, который расшифровывает этот ко в сигнал, пропорциональный заданному тормозному усилию и через сумматор 8 воздействует на вход формирователя 4 управляющих сигналов, увеличивая угол регулирования формируемых им импульсов до необходимой величины. . Когда в процессе режима остаточного торможения с заданным на выбранном уровне тормозньм усилием будет достигнута скорость,подлежащая стаби45 лизации, задатчик 14 режима торможения переводится в положение, при котором и яа третьем его выходе устанавливается сигнал высокого уровня. При этом выходной сигнал согласующего элемента 36, осуществляющего согласование входа блока 35 стабилизации скорости с выходом задатчика 14 режима торможения, перебрасывает узел 41 управления в другое устойчивое состояние. Ключевые элементы 39 и 40 при этом соответственно переходят в состояние Открыт и Закрыт, При этом один из. выходов блока 38 памяти подключается к его входу, ко35

40

50

55

лей. Это напряжение сравнивается в пороговом элементе 30 с напряжением блока 9 выделения максимального сигнала. Скважность последовательности импульсов на выходе порогового элемента 30 пропорциональна частному от деления выходных сигналов блока 9 :выделения максимального сигнала и

0

0

Датчик 37 скорости, представляю- 1ЩЙ собой активньй фильтр низких частот, осредняет импульсную последовательность эталонного напряжения ис5 точника 34, который подключается коммутатором 33 к входу блока 35 стабилизадаи скорости в такТе переключения порогового элемента 30. Выходные сигналы датчика 37 скорости сбрасьшаются со значения, пропорционального предельно допустимой ско- рости транспортного средства до текущего, при котором осуществлен вход в режим реостатного торможения. Ес5 ли необходимо уменьшить скорость движения транспортного средства,, за- датчик 14 режима торможения переводится вр второе фиксированное поло- , при котором включается задат- чик 5 тормозной силы, осуществляющей кодирование заданного тормозного усилия и передачу цифрового кода на вход цифроаналогового преобразователя 6, который расшифровывает этот код в сигнал, пропорциональный заданному тормозному усилию и через сумматор 8 воздействует на вход формирователя 4 управляющих сигналов, увеличивая угол регулирования формируемых им импульсов до необходимой величины. . Когда в процессе режима остаточного торможения с заданным на выбранном уровне тормозньм усилием будет достигнута скорость,подлежащая стаби5 лизации, задатчик 14 режима торможения переводится в положение, при котором и яа третьем его выходе устанавливается сигнал высокого уровня. При этом выходной сигнал согласующего элемента 36, осуществляющего согласование входа блока 35 стабилизации скорости с выходом задатчика 14 режима торможения, перебрасывает узел 41 управления в другое устойчивое состояние. Ключевые элементы 39 „ и 40 при этом соответственно переходят в состояние Открыт и Закрыт, При этом один из. выходов блока 38 памяти подключается к его входу, ко5

0

0

5

торый отключается от одного из выходов датчика 37 скорости. Елок 38 памяти переводится в режим хранения информации о скорости, подлежащей стабилизации.

С этого момента устройство реализует сброс заданного тормозного усилия в функции рассогласования текущего и заданного значения скоростей, тем самым автоматически поддерживая ее значение на выбранном уровне. Рассогласование между заданной и текущей скоростями осуществляемое элементом 7 сравнения, воздействует на вход сумматора 8, сбрасывая его выходное напряжение на величину, пропорциональную этому рассоглаЬованию.

Если стабилизация скорости не требуется или ее значение должно быть другим, задатчик 14 режима торможения возвращается в состояние, при котором узел 41 управления блока 35 стабилизации скорости переключает ключевые элементы 39 и 40, и переводит блок 38 памяти в состояние выборки. Блок 38 памяти стирает записанную ранее информацию о скорости и начинают синхронно отслеживать ее текущее значение.

Устройство переходит из режима стабилизации скорости в режим остановочного торможения с автоматическим поддержанием заданного тормозно- го «усилия.

Формула изобретения

,Устройство для управления реостатным торможением двигателей транспортного средства, содержащее тири- сторный регулятор тока, к выходу которого подключены соединенные последовательно обмотки возбуждения двигателей и датчик тока возбуждения, а к управляющему входу - выход формирователя управлякицих сигналов, блок вьщеления максимального сигнала связанный входами с выходами датчиков токов в цепяг якорей двигателей, подключенных к игцщвидуальным тормозным резисторам, связанные с выходом датчика тока возбулздения функциональные преобразователи, к одному из выходов одного из которых подключены одними из входов первый, второй и третий ключевые элементы, выходы которых соединены соответствен но с одним из входов компаратора и одним и другим входами одного из интеграторов, к выходу которого под- g ключены другим входом компаратор и одним из входов один из пороговых элементов, выход которого соединен с одним из входов коммутатора, подключенного другим входом к выходу 10 источника напряжения, а выходом - к одному из входов блока стабилизации скорости, выходы которого соединены с входами элемента сравнения, задатчик режима торможения, одни из выхо- 15 дов которого соединены с входами за- датчика тормозной силы и одного из согласующих элементов, выход которого связан с другим входом блока стабилизации скорости, состоящего из 20 узла управления, четвертого и пятого ключевых элементов, блока памяти и датчика скорости, вход и выход последнего из которых являются одними соответственно из входов и выходов 25 блока стабилизации скорости, другими входом и выходом которого являются соответственно вход узла управления и выход блока памяти, сумматор, масштабирующий элемент и другой сог- 30 ласующий элемент, отличающе-- е с я тем, что, с целью повышения надежности оно снабжено прдключен- .ным входом к другому выходу задатчи- ка режима торможения, блоком подторма- 2 живания, дополнительными интегратором, сумматором и ключевыми злемен-. тами, подключенным входом к выходу задатчика тормозной силы цифроанало- говым преобразователем и логически- 0 ми элементами НЕ, вход одного из ко- . торых подключен к выходу компаратора, а выход - к другим входам первого и второго и одному Из входов шестого ключевых элементов и входу дру- 5 того логического элемента НЕ, выход которого соединен с другим входом третьего и одними из входов седьмого и восьмого ключевых элементов, другие входы двух последних из кото- 0 РЬ1х и другой вход шестого ключевого элемента соединены с другим выходом одного из функциональных преобразо5

вателей, а выходы шестого, седьмого и восьмого ключевых элементов соединены соответственно с одним и другим входами одного из интеграторов и одним из входов компаратора, причем выход блока вьзделения максимального сигнала через другой согласующий

9146354610

элемент связан с другим входом одно-го преобразователя, а выход - с одго из пороговых элементов и подклю-ним из входов формирователя управчен к входу масштабирующего элемен-ляющих сигналов, другие входы котота, к выходу которого подключеные Рого соединены с выходами дополни- вход другого порогового элемента,тельньгх интегратора, подключенного

соединенного выходом с третьим вхо-входом к выходу блока подтормаживадом одного из пороговых элементов,ния, и сумматора, входы которого

и одним из выходов одного из сумма-соединены с выходами цифроаналоготоров, другой вход которого соеди-Ю вого преобразователя и элемента сравнен с выходом другого функционально-нения.

Изобретение относится к электрическому транспорту, а именно к электрр- подвижному составу с автоматической системо управления реостатным торможением при независимом возбуждении тяговых двигателей и нерегулируемыми тормозными резисторами. Цель изобрете- НИН - повышение надежности. Устройство содержит статический тиристор- ный регулятор 1 напряжения, подклю