Устройство для охлаждения силовой установки Советский патент 1993 года по МПК G05D23/19 

Изобретение относится к устройствам авторегулирования охлаждения силовых установок тягового электрооборудования электровозов переменного тока, в которых в качестве регулятора используется фазовый тиристорный преобразователь напряжения питания асинхронных двигателей вентиляторов в системе охлаждения силовых установок.

Цель изобретения - снижение тепловых потерь и нагревания приводного электродвигателя вентилятора, в первую очередь, асинхронного короткозамкнутого переменного тока.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит силовую установку 1, например, электроустановку электровоза переменного тока, вентилятор 2 с входным 3 и выходным 4 воздуховодами, связанный с приводным двигателем 5, трехходовые клапаны 6 и 7, дополнительный воздуховод 8, исполнительные механизмы 9, 24, датчики 10 и 11 соответственно температуры силовой установки и окружающей среды, источники 12, 13 и 26 опорного напряжения, сумматоры 14, 15, 16 и 25, усилитель 17, блок управления 18, например, состоящий из преобразователя напряжения -угол включения тиристоров 19 и формирователя 20 управляющих импульсов, блок 21 исполнительных элементов, например, фазовый тиристорный преобразователь с тремя парами встречно параллельно включенных тиристоров, датчик 22 напряжения питания, дросселирующий аппарат 23.

Устройство работает следующим образом.

В диапазоне тепловых нагрузок тягового оборудования силовых электроустановок 1 и отвечающим им значениям расходов (месл

с

со го VI о

о

О

нее 0,75 номинального значения), а также напряжения питания приводного электродвигателя 5 дроссельный аппарат 23 находится в одном, прикрывающем живое сечение входа 3 вентилятора 2. Сигнал дат- чика 10 температуры Utcy, пропорциональный температуре силовой установки 1, поступает на суммирующий вход сумматора

14,на вычитающие входы которого поступают сигнал источника 12 опорного напряже- ния Utycr и сигнал датчика 11 температуры UtoKp, пропорциональный температуре окружающей среды. Выходной сигнал сумматора 14 A Ut Utcy - Utycr - UtoKp поступает

на усилитель 17, который представляет со- бой усилитель с ограничением. Выходной сигнал датчика 11 температуры Utoxp также поступает на вычитающий вход сумматора

15, на другой вычитающий вход которого поступает сигнал с выхода датчика 22 на- пряжения питания Uoc. з на суммирующий вход сумматора 15 поступает сигнал источника 13 опорного напряжения Uycr. Выходной сигнал сумматора 15 A U Uycr- Uoc

- UtoKp поступает на вычитающий вход сум- матора 16, на суммирующий вход которого поступает сигнал с выхода усилителя 17 Utebix. Выходной сигнал сумматора 16 A Uy A Utsbix - AU поступает на вход блока 18 управления, где с помощью преоб- разователя напряжение - угол включения тиристоров 19 и формирователя 20 управляющих импульсов преобразуется в сигнал уп- равления тиристорами, блока 21

вспомогательных элементов, регулирующих

частоту вращения вентилятора 2 через приводной асинхронный двигатель 5.

Сумма сигналов с выхода источника 13 опорного напряжения и с выхода датчика 11 .температуры окружающей среды представ- ляет собой изменяющую уставку, приводящую к изменению крутизны регулировочной характеристики приводного асинхронного двигателя 5, что повышает точность поддержания температуры силовой установки 1 в зимний период, когда увеличивается плотность охлаждающего воздуха и его теплоем- кость. Для дальнейшего повышения точности поддержания температуры силовой установки 1 выходной сигнал датчика 22 напряжения питания через исполнительный механизм 9 воздействует на трехходовые клапаны 6 и 7, установленные на соответствующих воздуховодах. Клапаны 6 и 7 вместе с воздуховодом 8 позволяют из- менить соотношение количества поступающего снаружи воздуха к полному расходу воздуха через вентилятор 2. В одном из крайних положений клапанов б и 7 весь объ

5

0

5 0

5

0 5 0 5

ем воздуха, продуваемого через вентилятор 2 соответственно через силовую установку 1, поступает снаружи через воздуховод 3 и затем выбрасывается наружу воздуховод 4. В другом крайнем положении клапанов 6 и. 7 воздух снаружи не забирается, а циркулирует через воздуховод 8. что приводит к снижению интенсивности охлаждения силовой установки 1.

В диапазоне расходов до 66% номинального значения регулирования осуществляется изменением числа оборотов рабочего колеса вентилятора, во всем диапазоне его частот вращения вплоть до номинального значения.

При достижении расхода воздуха вентилятором 2, необходимого для поддержания заданного теплового режима силовой установки 1 выше значения 66% номинального расхода и, отвечающего его значения напряжения датчика 22, дроссельный аппарат 23 переключается в другое крайнее положение, в котором регулирование подачи вентилятора происходит по его дроссельной характеристике при, например, номинальной частоте вращения.

Установленный во входном воздуховоде перед вентилятором дросселирующий аппарат 23, переключается ступенчато исполнительным механизмом 9, например, электропневматическим клапаном, по сигналу, поступающему с выхода сумматора 25, являющемуся результатом сравнения сигналов 5, поступающих на его вход с выхода датчика напряжения питания и с выхода источника опорного напряжения. В исходном состоянии работы системы авторегулирования дросселирующий аппарат находится в положении, сокращающем подачу вентилятора до 66% от ее значения при номинальной частоте вращения. В процессе роста тепловой нагрузки электрооборудования происходит необходимое изменение подачи вентилятора, которое обеспечивается увеличением частоты вращения. Когда напряжение на выходе датчика питания превосходит напряжение на выходе источника опорного напряжения на выходе источника опорного напряжения сумматор 25 вырабатывает управляющий сигнал на переключение дросселирующего аппарата 23 исполнительным механизмом 24 в положение, соответствующее номинальной подаче вентилятора. В результате происходит ступенчатое изменение подачи вентилятора от 66% ее номинального значения до номинала, а во всем преимущественном диапазоне тепловых нагрузок электрооборудования подача воздуха в процессе авторегулирования его охлаждения осуществляется плавно

при значительном снижении нагрузки на валу вентилятора при номинальной частоте вращения, а следовательно, и потерь тепло- ты в приводном асинхронном электродвига- теле.

Устройство для охлаждения силовой установки с фазовым тиристорным регулятором напряжения асинхронного электродвигателя вентилятора и дроссельным аппаратом, установленным на входе последнего обеспечивает снижение тепловых потерь и нагревания основных элементов приводного электродвигателя, уменьшение электропотребления и высокую точность поддержания заданной темпе- ратуры. Существенно расширяются возможности применения системы фазового авторегулирования охлаждения в силовых электроустановках устройств электрической тяги при одновременном проведении настройки подачи вентиляторов для ликвидации избыточного охлаждения в номинальном режиме.

Формулаизобретения

Устройство для охлаждения силовой установки, содержащее датчик температуры силовой установки, первый источник опорного напряжения, датчик температуры окружающей среды и первый сумматор, подключенный первым входом к выходу датчика температуры силовой установки, вторым входом - к выходу первого источни- ка опорного напряжения, а третьим входом - к выходу датчика температуры окружающей среды, последовательно включенные второй источник опорного напряжения, вто- рой сумматор, третий сумматор, блок управления и блок исполнительных элементов,

установленный в цепи питания приводного двигателя вентилятора и подключенный к входу датчика напряжения питания, первый выход которого подключен к входу первого исполнительного механизма и второму входу второго сумматора, соединенного третьим входом с выходом датчика температуры окружающей среды, а также связанный с приводным двигателем вентилятор с входным и выходным воздуховодами, на входном воздуховоде которого установлена силовая установка, первый и второй трехходовые клапаны, установленные соответст- веннана входном и выходном воздуховодах вентилятора, причем первый трехходовой клапан установлен до силовой установки, второй вход воздушного потока первого трехходового клапана связан дополнительным воздуховодом с вторым выходом воздушного потока второго трехходового клапана, управляющие входы обоих трехходовых клапанов подключены к выходу первого исполнительного механизма, а выход первого сумматора подключен к второму входу третьего сумматора через усилитель, отличающееся тем, что. с целью снижения тепловых потерь в приводном электродвигателе вентилятора, оно содержит дросселирующий аппарат, установлем- ный на входном воздуховоде перед вентилятором, и последовательно соединенный третий источник опорного напряже- ния, четвертый сумматор и второй исполнительный механизм, причем выход исполнительного механизма подключен к управляющему входу дросселирующего аппарата, а второй вход четвертого сумматора подключен к второму выходу датчика напряжения питания.

Изобретение относится к устройствам авторегулирования охлаждения силовых установок тягового оборудования электровозов переменного тока. Цель изобретения снижение теплопотерь в приводном асинхронном короткозамкнутом двигателе привода вентилятора при регулировании частоты его вращения изменением величины напряжения его питания. Предложено в устройство для охлаждения силовой установки перед вентилятором установить дросселирующий аппарат, управляющий вход которого подключен к выходу исполнительного механизма, вход которого соединен с выходом сумматора, к входу которого подключены выходы источника опорного напряжения и датчика напряжения питания, вход которого соединен с выходом тиристорного фазового преобразователя напряжения. 1 ил.