Устройство для регулирования тяговых электродвигателей электроподвижного состава Советский патент 1989 года по МПК B60L15/20 

СП ГчЭ

оо

Ю

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования частоты вращения и тока тяговых электродвигателей электроподвижного состава.

Цель изобретения - повышение тяговых свойств и надежности.

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 (а,б) - временные диаграммы выходного напряжения блока коррекции и тока тягового двигателя.

Устройство содержит (фиг. 1) подключенный к тяговому электродвигателю 1 блок 2 регулирования напряжения, вход которого соединен с выходом регулятора 3 тока. К тяговому электродвигателю 1 подключены блок 4 выявления избыточного скольжения, датчик 5 тока, подключенный к одному из входов регулятора 3 тока, и датчик 6 час- тоть вращения, подключенный к одному из входов регулятора 7 скорости. К блоку 8 управления подключен блок 9 задания. Логический блок 10 выполнен на трех ключевых элементах 11 -13 и элементе НЕ 14. Сигнальные входы ключевых элементов 11 и 12 подключены к выходу блока 9 задания, а сигнальный вход ключевого элемента 13 - к выходу регулятора 7 скорости. Вход элемента НЕ 14 и управляющий вход ключевого элемента 1 1 подключены к второму выходу блока 8 управления. Управляющие входы ключевых элементов 12 и 13 подключены к выходу элемента НЕ 14. Выходы ключевых элементов 11-13 подключены соответственно к сигнальному входу релейного элемента 15, второму входу регулятора 7 скорости и одному из входов сумматора 16. Блок 17 коррекции выполнен на ключевом элементе 18 и интеграторе

19,включающем операционный усилитель

20,конденсатор 21, диод 22, резисторы 23-25. Управляющий вход релейного элемента 15 подключен к выходу блока 4, а выход - к входу интегратора 19 блока 17 коррекции. Выход интегратора 19 блока 17 коррекции подключен к второму входу сумматора 16. Третий выход блока 8 управления подключен к управляющему входу ключевого элемента 18 блока 17 коррекции, который включен параллельно интегратору 19.

На временных диаграммах (фиг. 2) кривая а представляет собой выходное напряжение блока 17 коррекции, а кривая б - ток тягового электродвигателя 1.

Устройство работает следующим образом.

Блоком 8 управления задается один из двух режимов работы электропривода: стабилизация скорости или стабилизация тока (тягового или тормозного усилия). Блок 8 управления объединяет три органа управления: рукоятку контроллера мащиниста, механически связанную с блоком 9 задания.

0

тумблер выбора режима работы и тумблер сброса выходного сигнала блока 17 коррекции. При стабилизации скорости движения с блока 8 управления сигнал «О поступает

на входы элемента НЕ 14 и ключевого элемента 11, последний закрывается и отключает выход блока 9 задания от входа сумматора 16. На выходе элемента НЕ 14 имеется логический сигнал «1, который открывает ключевые элементы 12 и 13, подключая выход блока 9 задания через открытый элемент 12 к входу регулятора 7 скорости, а его выход соединяется через открытый элемент 13 с входами сумматора 16 и релейного элемента 15.

5 После задания требуемой по условиям движения скорости на выходе регулятора 7 скорости появляется максимальный сигнал, величина которого пропорциональна предельному расчетному для идеальных условий сцепления значению /дз тока (силы). Указанный сигнал поступает одновре.менно на релейный элемент 15 и вход сумматора 16. Если фактические условия сцепления колес с рельсами соответствуют расчетным, то скорость избыточного скольжения неве5 лика и не достигает критического значения, при котором коэффициент сцепления максимальный. Сигнал на выходе блока 4 отсутствует. При этом сигнал Д/ на выходе блока 17 коррекции равен нулю, а на вход регулятора Зтока (силы) поступает в качест0

5

ве опорного максимальный сигнал . Начинается ускорение (замедление) движения при предельном по расчетным условиям сцепления значения тока (силы).

Когда фактический коэффициент сцепления на участке движения меньше рассчитанного для наилучщих условий, скорость скольжения колесных пар увеличивается и достигает критического значения. При этом на выходе блока 4 появляется логи- 0 ческий сигнал «1, срабатывает релейный элемент 15 и на вход интегратора 19 блока 17 коррекции поступает сигнал Ьз. Происходит нарастание выходного сигнала Д/ блока 17 коррекции с постоянной времени . Величина этого сигнала про5

порциональна и равна

0

,

, t,

где 1 и /2 - моменты времени соответственно обнаружения критического скольжения и восстановления сцепления.

Постоянная времени 7„ нарастания выходного сигнала Аг, поступающего на вход сумматора в противофазе с сигнало.м (, в несколько раз меньще инерционной электромеханической постоянной времени 7) колесно-моторного блока. Поэтому указанный сигнал изменяется значительно быстрее процесса развития боксования (юза),

что ведет практически к скачкообразному увеличению Дг и соответствующему уменьшению опорного сигнала ,-А/ на входе регулятора 3 тока (силы), а следовательно, снижение величины тока (силы) тяговых электродвигателей (фиг. 2). Такой характер изменения во времени сигналов препятствует развитию боксования (юза) и способствует быстрому восстановлению сцепления, после чего квазиустановившийся процесс регулирования тока (силы) продолжается при новом значении /,, соответствующем фактическим условиям сцепления. Однако значение ц не остается неизменным. Если фактические условия сцепления колес с рельсами на дальнейщем участке движения ухудшаются, то описанный процесс повторяется.

При одном такте работы блока коррекции опорное напряжение i на входе сумматора тока (силы) уменьшается на более, чем на 5% от предшествующего этому такту значения. Наоборот, когда фактический коэффициент сцепления на участке движения увеличивается, значение г опорного сигнала регулятора тока (силы) возрастает

и стремится достичь величины (. так как уменьшается сигнал с постоянной времени Tp R23-C2 разряда конденсатора 21 интегратора за счет подключения его входа к источнику питания операционного усилителя. При этом постоянная времени Т-р на порядок больше электромеханической (инерционной) постоянной времени Tj .

Перевод устройства из режима стабилизации скорости в режим стабилизации тока (силы) производится при движении по участку с перевалистым профилем блоком 8 управления по команде машиниста. Для этого на входы элемента НЕ 14 и ключевого элемента 11 логического блока 10 подается сигнал «1. При этом блока 9 ключевым элементом 12 отключается от входа регулятора 7 скорости и подсоединяется ключевым элементом 11 к входу сумматора 16, от которого ключевым элементом 13 отключается выход регулятора 7 скорости. Принцип работы блока коррекции не изменяется и аналогичен описанному.

Для обеспечения возможности реализации максимальной силы тяги (торможения), определяемой наибольшим расчетны.м значением коэфф ициента сцепления для идеj

0

0

5

0

5

0

5

альных условии,устройство содержит ключевой элемент 18 корректирующего сигнала, который включен в обратную связь операционного усилителя 20 интегратора 19, а управляющий вход связан с выходом блока 8 управления. При подаче на указанный вход логического сигнала «1 ключевой элемент 18 срабатывает. При этом производится разряд конденсатора 21 интегратора 19 блока 17 коррекции и сброс величины выходного сигнала до нуля.

Формула изобретения

Устройство для регулирования тяговых электродвигателей электроподвижного состава, содержащее блок регулирования напряжения тягового электродвигателя, к входу которого подключен выход регулятора тока, один вход которого соединен с выходом датчика тока тягового двигателя, регулятор скорости, подключенный одним входом к выходу датчика частоты вращения тягового двигателя, блок задания скорости, связанный с выходом задатчика режима движения, и блок определения избыточного скольжения, отличающееся тем, что, с целью повышения тяговых свойств и надежности, оно снабжено сумматором, релейным элементом, блоком коррекции и логическим блоком, выполненным на элементе НЕ и трех ключевых элементах, управляющий вход первого из которых подключен непосредственно, а второго и третьего через элемент НЕ - к одному из выходов блока задания режимов движения, другой выход которого подключен к одному из входов блока коррекции, другой вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход - с одним из входов сумматора, другой вход которого подключен к выходам первого и второго ключевых элементов, при этом выход блока задания скорости подключен к сигнальным входам первого и третьего ключевых элементов, выход первого из которых соединен с другим входом регулятора скорости, связанного выходом через третий ключевой элемент с одним из входов сумматора, подключенного другим входом к выходу блока коррекции, а выходом - к другому входу регулятора тока, при этом вход релейного элемента подключен к выходу первого ключевого элемента, управляющий вход - к выходу блока определения избыточного скольжения, а выход - к входу интегратора.

%//

Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам для регулирования частоты вращения и тока тяговых электродвигателей электроподвижного состава, и направлено на повышение тяговых свойств и надежности. Блоком 8 управления задается один из режимов работы устройства: стабилизация скорости или стабилизация тока (тягового или тормозного усилия), который реализуется логическим блоком 10, подающим сигнал задания от блока 9 задания на вход регулятора 7 скорости или через сумматор 16 на вход регулятора 3 тока. Блок 2 регулирования поддерживает на максимальном уровне по расчетным условиям сцепления ток тягового электродвигателя 1 по величинам сигналов обратных связей от датчика 6 частоты вращения и датчика 5 тока. При превышении сил сцепления блок 4 выявления избыточного скольжения дает сигнал на включение релейного элемента 15, и на вход интегратора 19 блока 17 коррекции поступает сигнал с блока 9. На выходе интегратора 19 появляется сигнал, который в сумматоре 16 снижает сигнал задания на 5%, что ведет к снижению величины тока тягового электродвигателя 1. Если при меньшем значении тока вновь срабатывает блок 4, процесс повторится, если нет, сигнал задания начинает расти за счет разряда конденсатора 21. Для обеспечения возможности реализации максимального усилия блоком 8 управления включается ключевой элемент 18 блока 17 коррекции, разряжающий конденсатор 21. 2 ил.

L

t

t,c

Фиг.2.