УСТРОЙСТВО для ПЛАВНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО Советский патент 1969 года по МПК B60L7/22 

Данное устройство предназначено для плавного автоматического реостатно-рекуперативного торможения электропоездов постоянного тока с ограничением по коммутации тяговых двигателей, с автоматическим переходом с реостатного торможения на рекуперативное и На реостатное торможение с самовозбуладением.

Известны устройства для плавного автоматического реостатного торможения с регулированием тормозной силы по предельным условиям коммутации тяговых электродвигателей, .по условиям сцепления и току возбуждения электродвигателей, в которых регулирование тормозной силы осуществляют путем преобразования тока возбуждения в сигнал, изменяющийся -в процессе изменения скорости движения при помощи функционального преобразователя.

В предлагаемом устройстве регулирование тормозной силы при реостатно-рекуперативном торможении осуществляют с помощью счетно-вычислительного устройства, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный текущему значению максимальной межламельной э.д.с., сравнивая который с заданным значением в блоках сравнения, воздействуют на систему возбуждения тяговых двигателей.

Это обеспечивает максимальное использование двигателей по тормозному току путем регулирования торхмозной силы по межламельному напряжению.

В процессе реостатно-рекуперативного торможения необходимо ограничивать тормозной ток тяговых двигателей по условиям нормального сцепления колес с рельсами (по условиям юза) и по условиям нормальной коммутации тяговых двигателей. Условия коммутации тяговых двигателей оцениваются по потенциальным условиям на коллекторе, т. е. по величине максимальной межламельной Э.Д.С., определяемой выражением:

0,

/ - 2pU. . , 8ар

(1)

«. V +

/в

где р k

число пар полюсов тягового двигателя;число коллекторных пластин;

а - коэффициент полюсного перекрытия;

а - число параллельных проводов.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема данного устройства; на фиг. 2 - принципиальная схема счетно-вычислительного блока; на фиг. 3 - схема счетнорешающего устройства на базе магнитных

Предложенное устройство содержит якори / тяговых двигателей, контакт 2 линейного контактора, контакт 3 контактора торможения, задающий элемент 4 величины максимального межламельного напряжения, задающий элемент 5 тока якоря, датчик 6 тока якоря, датчик 7 тока возбуждения, датчик 8 напряжения на коллекторе двигателя, датчик 9 напряжения контактор-ной сети, реле 10 перехода на тормол ение с самовозбуждением, реле 11 баланса напряжений, счетно-вычислительный блок 12, блоки 13-16 сравнения, схемы 17, 18 совпадения, ждущий блокинг-генератор 19, возбудитель 20 обмоток возбуждения на тиристорах, датчик 21 загрузки, задающий элемент 22 тока возбуждения перехода на самовозбуждение.

В процессе торможения на счетно-вычислительный блок 12 постоянно подаются напряжения с датчиков 6, 7 и 8, пропорпиональные соответственно току якоря, току возбуждения и напряжению на коллекторе. Блок 12, решая уравнение (1), выдает сигнал .в Биде напряжения постоянного тока, пропорционального текущему значению максимальной межламельной э.д.с. макс.

Сигнал с блока 12 блоком 13 сравнения сравнивается с эталонным напряжением Ug, пропорциональным допустимой величине максимальной межламельной э.д.с. /макс.доп. Если сигнал с вычислительного блока 12 меньше , блок 13 сравнения на выходе выдает последовательность коротких прямоугольных импульсов, если же U i больше сигнала с блока 12, на выходе блока /5 импульсы отсутствуют. Следовательно, если / макс С макс. доп

импульсы с выхода блока 13 через схему 17 совпадения запускают ждущий блокинг-генератор 19, а тот, в свою очередь, отпирает тиристоры блока возбудителя 20 обмоток возбуждения. Если ;„акс макс.доп, то ТИрИСТОры блока запираются. Таким образом иоддерживается постоянное значение /„акс 45 е.

Точно на блоке 14 сравниваются напряжения с датчика 6 тока якоря и датчика 21, иропорциональные текущему значению то.ка и допустимому по условиям юза соответственно, поэтому при таких условиях будет поддерживаться постоянное значение тормозного тока, донустимое по условиям юза.

Так |Как блоки 13 и 14 сравнения управляют работой блока возбудителя 20 обмоток возбуждения через схему 17 совпадения, то этим обеспечивается сначала поддержание постоянства /макс при доп/, а затем поддержание постоянства I доп. Иными словами, схема 17 обеспечивает управление возбудителя 20 сначала от блока 13 сравнения,а затем, когда тормозной ток возрастет до I доп., возбудитель 20 управляется от блока сравнения 14.

. Система управления торможением выполняет ряд логических операций. В начале торможения система включается на подготовительное реостатное торможение, т. е. контакт 5

замкнут, а контакт 2 разомкнут. Когда напряжение на коллекторах двигателей U поднимается до напряжения контактной сети U., срабатывает реле 11 баланса напряжений, которое, воздействуя на релейную схему электропоезда, сначала замкнет контакт 2, потом разомкнет контакт 3, и система перейдет на рекуперативное торможение. По мере истощения рекуперативного тормолсения, когда ток

возбуждения достигнет максимальной величины, а ток якоря уменьшится до 325 а, на выходе блоков 15 и 16 сравнения появятся короткие прямоугольные импульсы, которые, проходят через схему /5 совпадения, вызовут

срабатывание реле 10 перехода. Последнее, воздействуя на релейно-контакторную схему электропоезда, разберет схему рекуперативного торможения и соберет схему реостатного торможения с самовозбуждением, которое

будет ноддерживаться до полного истощения электрического торможения. Все элементы системы управления торможением выполнены на полупроводниковых приборах и практически безынерционны. В качестве датчиков тока

якоря и возбуждения используются полупроводниковые усилители постоянного тока с модулятором и демодулятором. В качестве датчиков напряжения применена цепочка: делитель напрял-сения - полупроводниковый модулятор - трансформатор - демодулятор. Счетно-вычислительный блок 12 содержит времяимпульсное множительно-делительное устройство, выполненное на транзисторах, и сумматор, выполненный на сопротивлениях.

В качестве блока сравнения используются регенеративные компараторы. В качестве схем «И используются феррит-транзисторные ячейки; в качестве возбудителя обмоток возбуждения - трехфазный несимметричный

мост, в котором катодная группа вентилей - тиристоры.

Принциниальная схема счетно-вычислительиого блока 12 (фиг. 2) содержит генератор 23 пилообразного напряжения, выполненный на

транзисторах 24 R 25 и конденсаторе 26, регенеративный компаратор на транзисторе 27, триггер на транзисторах 28 к 29 н двухпозиционный ключ на транзисторах 30 и 31. Па один из входов триггера (точки 32 и 33) подаются короткие прямоугольные управляющие импульсы определенной частоты. Па вход генератора 23 подается напряжение Ui, а на выходе его формируется пилообразное нанряжение с частотой управляющих импульсов, причем наклон пилообразного напряжения пропорционален величине напряжения t/j.

На регенеративном компараторе сравниваются выходное напряжение с генератора 23 пилообразного напряжения с напряжением

t/2. В момент этого сравнения регенеративный транзистор 27 выдает импульс, который опрокидывает триггер. С приходом следующего управляющего импульса процесс повторяется. Таким образом, на выходе триггера формируванных импульсов, относительная продолжительность которых определяется выражением где U и t/2 входные напряжения; /С - коэффициент пропорциональности. Сформированная последовательность импульсов управляет работой двухпозиционного ключа, на вход которого подается напряжение Us. Следовательно, среднее напряжение на конденсаторе будет определяться выражением-, . . - ( Uc. iU, Выходное напряжение вычислительного устройства определяется выражением вь,, + /7ер У,+ Выражение (4) по виду соответствует выражению (1), поэтому если на входы счетно-вычислительного блока 12 подавать напряжения, пропорциональные величинам формулы (1), то f/вых в некотором масштабе будет соответствовать текущему значению 4,аксВ схеме счетно-решающего устройства на базе магнитных элементов (фиг. 3) в качестве датчиков тока якоря, возбуждения и напряжения на коллекторе двигателя использованы датЧИки 34, 35 и 36 в виде соответственно трансформаторов постоянного тока. Датчик 34 через выпрямительный мост Ml нагружен на активное сопротивление, состоящее из двух последовательно включенных сопротивлений 37 и 55. Датчик 55 нагружен на елчкость С. Поскольку ток датчика имеет прямоугольную форму, то напряжение на емкости С имеет треугольную форму. Оно выпрямляется мостам М2, и напряжение на сопротивлении 39 имеет пилообразную фор-му. Амплитуда этого напрял ения пропорциональна току возбуждения /в- Сопротивление 57 шунтируется цепью эмиттер-коллектор транзистора 40. Падение напряжения на сопротивлении 39 вводится в цепь базы транзистора 40 последовательно с падением напряжения на сопротивление 41, на которое через мост МЗ нагружен датчик 36. В те промежутки времени, когда напряжение на сопротивлении 39 больше напряжения на сопротивлении 41, транзистор 40 открыт, « падение напряжения на сопротивлении 57 равно нулю. При обратном соотношении падений напряжения на сопротивлениях 39 и 41 транзистор 40 закрыт, и на сопротивлении 57 падение напряжения определяется током нагрузки датчика 34. Поскольку ток в сопротивлении 57 определяется только величиной тока в обмотке управления датчика 34, то при показанной схеме управления транзистором 40 на сопротивлении 57 выделяется напряжение в соответствии с выражением и,к,и,-, где t/K - напряжение на коллекторе. Падение напряжения на сопротивлении 55 пропорционально току, протекающему через это сопротивление. Поскольку последнее не зависит от состояний транзистора 40, то оно определяется выражением f/2 K,f/K.(6) Сумма падений напряжений на сопротивлениях 37 и 38 является напряжением выхода счетно-решающего устройства t/вых аых + . Выражение (7) повторяет выражение (1) и поэтому напряжение выхода в некотором масщтабе повторяет /„акс Предмет изобретения 1.Устройство для плавного автоматического реостатно-рекунеративного торможения электроподвижного состава с тяговыми двигателями постоянного тока, независимого возбуждения, содержащее датчики тока в цепи якорей и обмоток возбуждения тяговых двигателей, датчик напряжения в сети и датчик напряжения коллекторов двигателей, блок сравнения и исполнительный орган в виде возбудителя обмоток возбуждения тяговых двигателей, отличающееся тем, что, с целью максимального использования двигателей но тормозному току путем регулирования,тормозной силы по межламельному напряжению, оно снабжено счетно-вычислительным блоком, входы которого соединены с указанными датчиками тока якоря, возбуждения и датчиком нанряжения коллектора, а снимаемый с его выхода сигнал, пропорциональный текущему значению межламельного напряжения, подается на вход указанного блока сравнения. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что счетно-вычислительный блок выполнен в виде соединенных последовательно генератора пилообразного напряжения, регенеративного компаратора, триггера и двухпозиционного ключа. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что указанные датчики тока и напряжения тяговых двигателей вынолнены в виде трансформаторов постоянного тока и напряжения так, что трансформатор постоянного нанряжения подключен на два последовательно соединенных сопротивления, одно из которых включено в цепь коллектора триода счетно-вычислительного блока, а трансформатор постоянного тока подключен на конденсатор, соединенный через выпрямительный мост с базой того же триода.

Cjif aji 5ключвния mopf owei-iJSi с coMoSojifi/tfdef c/e/

« Ключ -Ч.лр л1л у-rvro-rv-lv4uZ 3