УСТРОЙСТВО для ПЛАВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СИЛЫ ТЯГИ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГОСОСТАВА Советский патент 1967 года по МПК B60L15/28 

Настоящее изобретение направлено на улучшение тяговых СВОЙСТВ подвижного состава за счет оптимального регулирования силы тяги по ее предельным значениям, определяемым сцеплением, током якоря, условиями коммутаЦИ1И тяговых двигателей и скоростью движения. Такое регулирование силы тяги может быть осуществлено и при общем регулировании тока возбуждения всех двигателей одновременно и по одному закону.

Отсутствие плавного регулирования напряжения 1И тока возбуждения каждого двигателя индивидуально не позволяет устранить имеющие место существенные отклонения нагрузок тяговых двигателей от номинальных значений. Последние за счет допускаемых производственных и эксплуатационных отклонений параметров локомотивов достигают ± 10%, что определяет соответствующее недоиспользование мощности и сцепного веса существующего подвижного состава.

Предлагаемое устройство обеспечивает предельное совместное использование тяговых двигателей электроподвижного состава, pea-, лизующих предельную силу тяги по условиям сцепления, току якорей и коммутационной устойчивости электрических двигателей, что позволяет усоверщенствовать тяговый электропривод за счет лучщего использования установленной мощности локомотива, а не простого наращивания мощности тяговых двигателей. Это достигается тем, что применены элементы сравнения, включенные между элементами, задающими параметры, и блоками контроля и соединенные с исполнительными органами, выравнивающими нагрузки тяговых двигателей, а в качестве обратной связи использована цепь контроля скорости тягового двигателя, состоящая из последовательно включенных датчиков скорости, элемента сравнения, соединенного с задающим элементом и исполнительным органом.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства для автоматического регулирования силы тяги.

Объектом регулирования являются двигатели Д. Исполнительными элементами системы являются усилители-возбудители УВ. Последние наиболее целесообразно выполнить на управляемых кремниевых вентилях, так как они управляются импульсными сигналами, что обеспечивает устойчивую и надежную работу .системы. Поэтому схема, иллюстрирующая принцин работы предлагаемого устройства, построена в предположении, что ее исполнительиые элементы соединяют в себе функции преобразователей тока и безынер ционных усилителей и выполнены на управляемых кремниевых вентилях. Это не исключает принципиальной возможности выполнения

предлагаемого устройства на любых других известных типах усилителей.

В цепях токов якорей и токов возбуждепия включепы датчики тока, представляющие собой трансформаторы постоянного тока Тр. Их выходы включены на входы соответств)ющих лопических устройств Или, которые выявляют наибольшие в данный момент сигналы, пропорциональные на ибольшим значениям регулируемых параметров тока якоря и тока возбуждення, и подают их на вход системы регулирования. Устройства Или являются известным,и днодныМИ системалш, работающнми на общую нагрузку. Пр:именение логических систем явления наибольщих значений регулируемых параметров позволяет регулировать многодвигательную систему по наиболее загруженному двигателю. Одновременно она позволяет исключить влияние электромеханических переходных процессов в одном тяговом двигателе, нспользуемом в качестве эталонного, на работу системы в целом. Предлагаемое устройство может быть выполнено и прн использовании в системе регулироваиия сигналов, пропорциональных токам только одного двигателя.

Возбудител.и УВ управляются сигналами статических фазорегуляторов СФ, которые, в свою очередь, через общий статический фазорегулятор СФддщ, управляются сигналами выхода регулятора силы тяги по ее предельным значениям.

Основными элементами описываемого устройства являются элементы сравнения тока якоря 5Сд, тока возбуждения ЭС и скорости движения ЭС. с их заданиыми значениями, устанавливаемыми мащинистом на соответствующих задающ1их элементах 33, ЗЭ, ЗЭ д, изображенных на схеме в виде потенциометров. Сигналы, поступающие от соответствующих измерительных элементов, сравниваются с заданными и в том случае, если контролируемые параметры системы отличаются от заданных, на выходах элементов сравнения появляются сигналы, пропорциональные разности заданных и истинных величин контролируемых параметров.

Сигналы элементов сравнения поступают в органы управления суммирующего усилителя УС. Выходной сигнал последнего в общел случае может быть сигналом управления возбудителей «ли возбудителя. Сигнал усилителя УС является управляющим сигналом общего статического с|)азорегулятора. При отсутствии управляющего сигнала фазорегулятор СФ обеспечивает задержку вырабатываемых генератором импульсов ГИ пря.моугольных или другой формы импульсов на угол несколько больший 90°. Благодаря тому, что импульсы генератора импульсов ГИ появляются в момент перехода общего напряжения питания всего устройства через нуль, указанная выше задержка имнульса обеспечивает установление минимальиого тока возбуждения тяговых двигателей. Фазорегуляторы СФ системы регулирования распределения нагрузок создают дополнительную задержку импульсов на некоторый относительно небольшой угол, обеспечивающий необходимую для регулирования раснределения нагрузок разницу токов возбуждения отдельных двигателей. Таким образом, при отсутствии сигналов на входе суммирующего усилителя УС устройство устанавливает минимальный ток возбул дения двигателей.

Рассмотрим работу устройства, иачиная с пуска подвижной единицы. До мо.мвнта установления на двигателях номинального напряжения замкнут контакт К,, благодаря чему на входе элемента сравнения тока возбуждения ЭСд нодается сигнал задающего элемента тока возбуждения ЗЭ, который в нормальных режимах больше сигнала функнионального преобразователя ФП. Сигнал преобразователя Ф/7 даже при максимальных токах якорей быть весьма малым и поэтому в левой части тяговойобласти рабочую точку элемента сравнения тока возбуждения ЭС определяет сигнал задающего элемента тока якоря ЭС. Элемент сравнения ЭС выполнен таким, что его сигнал равен нулю до тех пор, пока истиииое значение тока возбуладеиия больше заданного, и пропорционален раз1гости этих значений, если истинное значение меньше заданного. Благодаря этому система устанавливает заданное значение тока возбуждения независимо от режима работы двигателей, что позволяет осуществить пуск подвижного состава с постоянным и не зависящим от скорости движения током возбуждения. Если же в нроиессе пуска ток якорей превзойдет заданное значение, устанавл1ивае.лше на задающем элементе тока якоря ЗЭ, то устройство через элемент сравнения тока якоря ЭС обеспечивает рост тока возбуладения и, следовательно, ограничение роста тока якорей. Описанные два элемента сравнения позволяют осуществить пуск с максимальным током возбуждения, который в общем случае превосходить эквивалентное максимальное значенне тока возбул дення двигателей последовательного возбуждения, или с максимальным токо.м якорей в том случае, еслн переключение на следующую ступень напряжения будет происходить раньше,, чем ток якорей уменьшится до величины установки задающего элемента ЗЭ. Очевидио, что элемент сравнения ЭС одновременно выполняет и защитные функци. вызывая рост тока возбуждения при превышении током якорей задаиных значений. Кроме того, онисанные элементы позволяют осуществить пуск и разгон подвижного состава с постоянной силой тяги, что имеет существенное значение для пассажирского подвижного состава с точки зрения выдерживания заданного значения ускорения, а на грузовых локомотивах позволяет регулировать силу тяги но ее предельному но условиям сцепления значению. В режиме регулирования на ностоянство силы тяги устройство работает следующим образом. Желаемые значения тока якоря и тока возбуждения устанавливаются на соответствующих задающих элементах 33 и ЗЭ, что является установкой требуемого значения силы тяти. Следующая ступень напряжения включается автоматически в момент исчезновения сигнала па выходе элемента сравнения тока якоря. Очевидно, что в этом случае будет осуществляться при приблизительно ностоянных значениях тока якоря и тока возбуждения. Во всех описанных выще режимах ток возбуждения не зависит от случайных, нанример вызванных боксованием, изменений тока якоря одиого или иесколькнх двигателей, что существенно улучшает. противобоксовочные свойства подвил ного состава. По достижении номинального напряжения на якорях тяговых двигателей система в рассматриваемом режиме будет поддерживать приблизительно постоянную скорость движения по ,тяговой характеристике .независимого возбуждения, соответствующей выбранному току возбуждения. В случае необходимости дальнейщего увеличения скорости движения контакт К. должен быть включен вручную «ли автоматически. В результате от входа элемента сравне шя ЭС отключается задающий элемент ЗЭ, и рабочая точка элемента ЭС, определяется сигналом функционального преобразователя ФП. В нормальных случаях в рассматриваемом диапазоне скоростей движения система регулирования по каналу функционального нреобразователя ФП стремится установить очень большой ток якоря, для чего она должна соответственно уменьшить ток возбуждения. Однако еще до того, как мог бы включиться в работу каиал регулирования через функциональный нреобразователь, включится система регулирования на постоянство тока якоря. Это происходит потому, что после размыкания контакта К будет уменьшаться поток возбуждения ,и расти ток якоря. Как тол|,последний превзойдет уставку задающего элемента 53д, появится сигпал на выходе элемента сравнения ЭС„, что при данной скорости движения вызовет стабилизацию тока возбуждения. Таким образом, в момент размыкания контакта /( в рассматриваемом режиме происходит рост тока якоря. Если размыкание контакта К происходит непосредственно после установления иоминального напряжепия на двигателях в режиме регулирования на постоянство тока якоря или постоянство силы тяги, то существенного изменения тока якоря быть не может. Если же регулирование осуществлялось на постоянство тока, возбуждение или размыкание контакта К происходит с некоторой задержкой, в результате чего ток якорей успеет существенно уменьшиться по соответствующей линейной характеристике, то размыкание контакта может вызвать большое увеличение тока якорей. Для предотвращения необходимо к моменту изменения режима регулирования принять меры к согласованию уставки задающего элемента ЗЭ с фактической величиной тока якоря. По мере дальнейщего увеличения скорости движения будет происходить плавное ослабление иоля при постоянном значении тока якорей. Этот процесс продолжается до момента достижения ограничения по коммутании, т. е. до момента, когда ток возбуждения уменьщится до величины, равной сигиалу выхода блока 27 при данном значеннн тока якоря. После этого начнется относительное усиление поля (при абсолютном уменьщении тока возбуждения) из-за того, что вновь вступалв работу система регулирования тока возбуждения, на этот раз через каиал функциональого преобразователя ФП. Последний преобразует сигнал, пропорциональный току якорей, в сигналы, пропорциональные требуемому значению тока возбуждения при данном значении тока якоря в режиме работы на границе коммутационной устойчивости двигателей. По мере роста скорости движения уменьшается ток якоря и растет напряжение на коллекторах тяговых двигателей, что обусловливает необходимость уменьшения отношения тока якоря к току возбуждения, что и обеспечивается каиалом регулироваиия через фуикциональный преобразователь. Если скорость движения достигнет значения, приблизительио равного скорости движения задающего э.темента ЗЭ,., то с выхода элемента сравнения скорости движения ЭС. поступит сигнал на увеличение тока возбуждения, что автоматически ограничит дальнейший рост скорости движения под воздействием силы тяги. Если в области с напряжением на коллекторах, меньшим номинального, регулирование осуществлялось на постоянство тока якоря через канал элемента сравнения ЭС, то весь процесс регулирования происходит аналогично описаиному выще, за исключением момента размыкапия контакта К, которое в рассматриваемом случае не меняет режим работы системы. Таким образом, предлагаемое устройство автоматического регулирования силы тяги но ее предельным значениям обеспечивает непрерывпое плавное регулирование си:1ы тяги по задан НОму цеизмеиному, в том числе и максимальному значению,-по максимальному току якорей, что соответствует режиму регулирования на постоянство мощности по границе ко.ммутационной устойчивости двигателей и но максимальной на данном участке скорости движения. Предмет изобретения Устройство для плавного автоматического регулироваиия силы тяги электроиодвижного состава с тяговыми двигателями независимого или смешанного возбуждения, содержаи1ее элемеиты, задающие параметры, блоки коити скорости движения, иреооразователи, суммирующий элемент и исполнительные органы, отлич-ающееся тем, что, с целью улучшения использования установленной мощности и сцепного веса локомотивов и. автоматического ограничения скорости движения по заданному значению, оно снабжено элементами сравнения, включенными между элемецтами, задающими параметры, и блоками контроля, и соединенными через суммирующий элемент с исполнительными органами, регулирующими ток возбуждения.